基礎化學第二章化學熱力學基礎(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 /mol Hr? 4 Hr? 1 Hr? 2 Hr? 3五、標準摩爾生成焓和標準摩爾燃燒焓 ?對于化學反應 : ?反應的標準摩爾焓變為： BB0B?? ?r m B m BB( ) = ( ) H T v H T? ? ，B m BB= ( )v H T????? ， 相對（一） 標準摩爾生成焓 ?標準摩爾生成焓 :在溫度 T 時，由參考單質生成 B時反應的標準摩爾焓變，稱為 B 的標準摩爾生成焓，用符號 表示。 ?參考單質 :一般是指每種元素在所討論的溫度和壓力時最穩定的單質。書寫相應的化學方程式時，要使 B 的化學計量數 ν B=+1。 ?熱力學規定： 在溫度 T 時參考狀態元素 單質的標準摩爾焓為零。 f m , B ()HT??由參考單質 E 生成 B 的反應可用通式表示為： ?上述生成反應在溫度 T 時的標準摩爾焓變為： ?規定 ，由上式得： ?計算反應的標準摩爾焓變的通式為： EE0 E B?? ? ＋f m , B m , E m , BB( ) ( ) ( )H T v H T H T?? ? ??m ,E ( ) = 0HTm , B f m , B[ ( ) ] = ( )H T H T?相r m B f m , BB( ) = ( )H T v H T?? ?例 24 葡萄糖氧化能供給生命能量： 已知 試計算該反應的 。 解 ：查表得： ， 。 ： 6 12 6 2 2 2C H O ( s) + 6 O ( g ) 6 CO ( g ) + 6 H O ( l )???1f m 6 12 6( C H O , s, 2 9 8 .1 5 K ) 1 2 5 5 .8 k J m o l ,H ?? ? ? ?rm ( 2 9 8 .1 5 K )H?1f m 2( CO ,g , 2 9 8 .1 5 K ) 3 9 3 .5 1 k J m o lH ?? ? ? ?1f m 2( H O ,l , 2 9 8 .1 5 K ) 2 8 5 .8 3 k J m o lH ?? ? ? ?r m f m 2 f m 2f m 6 12 6 f m 26 ( CO ,g ) 6 ( H O ,l)( C H O ,s ) 6 ( O ,g )H H HHH? ? ? ? ?? ? ? ?11116 ( 3 9 3 .5 1 k J m o l ) 6 ( 2 8 5 .8 3 k J m o l )( 1 2 5 5 .8 k J m o l )2 8 2 0 .2 k J m o l????? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ?（二）標準摩爾燃燒焓 ?標準摩爾燃燒焓 :在溫度 T 時， B 完全燃燒時的標準摩爾焓變，稱 B 的標準摩爾燃燒焓，用符號 表示。 ?書寫相應化學方程式時，要使 。 ? B 的燃燒反應 通式 為： c m , B ()HT?B 1? ??2 2 PP0 = B + (O )O + Pvv? ??上述反應在溫度 T 時的標準摩爾焓變為： ?規定 為零，由上式得： ?計算反應的標準摩爾焓變的通式為： c m , B m , B 2 m , B 2P m , PP( ) ( ) ( O ) ( O , g , )()H T H T v H Tv H T? ? ? ?? ?m 2 m ,P( O ,g, ) , ( )H T H Tr m B c m ,BB( ) = ( )H T v H T? ? ??m , B c m , B [ ( )] = ( )H T H T??相對例 25 葡萄糖轉化為麥芽糖的反應為： 試利用標準摩爾燃燒焓計算上述反應在 K 時 標準摩爾焓變。 解 ：查表得： ： 6 12 6 12 22 11 22C H O ( s) C H O ( s) +H O ( l )???1c m 6 1 2 6( C H O ,s , 2 9 8 .1 5 K ) 2 8 2 0 .9 k J m o l 。H ?? ? ? ?1c m 1 2 2 2 1 1( C H O ,s , 2 9 8 .1 5K ) 5 6 4 5 .5 k J m o lH ?? ? ? ?r m c m 6 1 2 6 c m 1 2 2 2 1 1c m 22 ( C H O , s ) ( C H O , s )( H O , l , 2 9 8 . 1 5 K )H H HH? ? ? ? ???1112 ( 2 8 2 0 . 9 k J m o l ) ( 5 6 4 5 . 5 k J m o l )3 . 7 k J m o l???? ? ? ? ? ? ???第三節 化學反應的方向 一、反應熱與化學反應方向 二、熵變與化學反應方向 三、吉布斯函數變與化學反應方向 水總是自發地從高處流向低處，直到水位相等為止。水位的高低是判斷水流方向的判據。 當兩個溫度不同的物體接觸時，熱總是自發地從高溫物體傳向低溫物體，直到兩個物體的溫度相等為止。溫度的高低是判斷熱傳遞方向的判據。 氣體總是自發地從高壓處流向低壓處，直到壓力相同時為止。壓力的高低是判斷氣體流動方向的判據。 化學反應在一定條件下也是自發地朝著某一方向進行，那么也一定存在一個類似的判據，利用它就可以判斷化學反應自發進行的方向。 ?自發過程 :不需要環境提供非體積功就能發生的過程。 (在一定條件下不需外力作用就能自動進行的過程。 ) ?自發過程的 特點 ： ?① 單向 進行，其逆過程不能自動進行。 ?② 可以用來 作功 。 ?③ 有一定的 限度 ，自發趨向平衡狀態。 ?體系的性質不隨時間而改變，我們稱該體系處于 熱力學平衡狀態 ，包括 熱平衡 、 力學平衡 、 相平衡 、 化學平衡（電離平衡、沉淀平衡、配位平衡、氧化還原平衡）。 ?所有 放熱反應 在 298K、 下都是自發進行。 ?能自發進行的 吸熱反應 ，體系常伴隨著粒子數增多，或物態發生較大變化。 一、反應熱與化學反應方向 早在 19世紀 70年代，法國化學家Berthelot 和丹麥化學家 Thomson 曾提出，反應熱是判斷化學反應方向的判據 。并認為在沒有外來能量干預的條件下，一切化學反應都朝著放出能量最多的方向進行。 許多放熱反應確實在常溫、常壓下能自發進行，但少數吸熱反應在常溫、常壓下也能自發進行。這說明反應熱是影響化學反應方向的重要因素，但不是決定反應方向的唯一因素。 二、熵變與化學反應方向 （一） 混亂度 理想氣體混合是自發過程，沒有伴隨能量改變，其推動力是什么？ 混亂度 是指系統的不規則或無序的程度 ， 系統越沒有秩序 ， 其混亂度就越大 。 室溫下自發進行的吸熱反應的共同特點 ， 是反應發生后系統的混亂度增大了 。 因此 ， 系統混亂度的增大是吸熱反應自發進行的推動力 。 （二）熵 ?熵： 系統混亂度的量度，用符號 S 表示， 單位是 J/K 。 ?熵是系統的 狀態函數 ， 有明確的物理意義，絕對值可求，乘上溫度具有能量意義。 ?熵屬 廣度性質 ，與體系物質數量有關。 ?系統的熵越大，系統的混亂度就越大；反之，系統的熵越小，其混亂度就越小。 影響熵的因素 （ 1）物質的 聚集狀態 ：同種物質的氣液、固三態相比較，氣態的混亂度最大，而固態的混亂度最小。因此，對于同種物質，氣態的摩爾熵最大，而固態的摩爾熵最小。 （ 2）分子的 組成 ：聚集狀態相同的物質，分子中的原子數目越多，混亂度就越大，其熵也就越大；若分子中的原子數目相同，則分子的相對分子質量越大，混亂度就越大，其熵也就越大。 （ 3） 溫度 ：溫度升高，物質的混亂度增大，因此物質的熵也增大。 （ 4） 壓力 ：壓力增大時，將物質限制在較小的體積之中，物質的混亂度減小，因此物質的熵也減小。壓力對固體或液體物質的熵影響很小，但對氣體物質的熵影響較大。 熱力學規定：在 0 K時，任何純物質的完整晶體（原子或分子只有一種排列形式的晶體）的熵為零。 ?將某純物