第2章 化学反应的基本原理与大气污染 重面 、《 DE都 应回量回e E雷 副 佳木斯大学化学与药学院 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 2 第 2 章 化 学 反应的基本原理与大气污染
教学基本要求 1了解化学反应中的熵变及言布斯函数变在一般条 件下的意义。初步掌握化学反应的标准摩尔吉 布斯函数变(△rGme)的近似计算,能应用△rGm 或△rGm判断反应进行的方向。 2.理解标准平衡常数的意义及其与△rGme的关系 并 初步掌握有关计算。理解浓度、压力和温度对化学 平衡的影响 3.了解浓度、温度与反应速率的定量关系。了解元 反应和反应级数的概念。能用阿仑尼乌斯公式进 行初步计算。能用活化能和活化分子的概念,说 明浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响。 4了解环境化学中大气击要污染物及其防治。3
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 3 教学基本要求 1.了解化学反应中的熵变及吉布斯函数变在一般条 件 下的意义。初步掌握化学反应的标准摩尔吉 布斯函数变(rGm)的近似计算，能应用rGm 或rGm判断反应进行的方向。 2.理解标准平衡常数的意义及其与rGm的关系， 并 初步掌握有关计算。理解浓度、压力和温度对化学 平衡的影响。 3.了解浓度、温度与反应速率的定量关系。了解元 反应和反应级数的概念。能用阿仑尼乌斯公式进 行初步计算。能用活化能和活化分子的概念，说 明浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响。 4.了解环境化学中大气主要污染物及其防治
i要角容 (一)化学反应的方向和吉布斯函数变 1影响化学反应的因素 2反应自发性的判断 3反应的标准摩尔吉布斯函数变的计算及应用 (二)化学反应进行的程度和化学平衡 1.反应限度的判据与化学平衡 2.平衡常数和多重平衡规则 3.化学平衡的有关计算 4.化学平衡的移动及温度对平衡常数的影响 (三)化学反应速率 1浓度的影响和反应级数 2温度的影响和阿仑尼乌斯公式 3反应的活化能和催化剂 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 4 主要内容 （一）化学反应的方向和吉布斯函数变 1.影响化学反应的因素 2.反应自发性的判断 3.反应的标准摩尔吉布斯函数变的计算及应用 （二）化学反应进行的程度和化学平衡 1．反应限度的判据与化学平衡 2．平衡常数和多重平衡规则 3．化学平衡的有关计算 4．化学平衡的移动及温度对平衡常数的影响 （三）化学反应速率 1.浓度的影响和反应级数 2.温度的影响和阿仑尼乌斯公式 3.反应的活化能和催化剂
52-1化学反应进行的方向和吉布斯函数变 已知:Fe2O3C→2FeCO可以向右进行 而A2O3+3C→2A1CO2却不能发生。 那么:cO+NO→CQ2N2 这就是反应的方向问题。它有重要的 实际意义。 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 5 §2-1化学反应进行的方向和吉布斯函数变 2 3 2 3 2 1 2 3 2 3 这就是反应的方向问题。它有重要的 实际意义。 已知：Fe2O3+ C→2Fe + CO2可以向右进行； 而 Al2O3+ C→2Al+ CO2却不能发生。 那么： CO+NO→CO2N+2
化学反应的自发性 自发过程: 在一定条件下不需任何外力便可自 动进行的过程。 自发过程的特点() (1)水往低处流; (2)热向低温物体传递 (3)电流向低电位点流动 (4)气体向低压处扩散 这些过程的特点是什么? 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 6 一 化学反应的自发性 自发过程： 在一定条件下不需任何外力便可自 动进行的过程。 自发过程的特点(一) (1)水往低处流； (2)热向低温物体传递； (3)电流向低电位点流动 ； (4)气体向低压处扩散。 这些过程的特点是什么？
自发过程限度判据 水流4h=04b<0(h2<h1) 热的传导47=047<0(72<71 电流4E=04E<0(E2<E1) 气体扩散4P=0-P<0(P2<只) 这些过程的特点可归纳为:能量下降。 即过程自发地趋向能量最低状态。 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 7 这些过程的特点可归纳为：能量下降。 即过程自发地趋向能量最低状态。 自 发 过 程 限 度 判 据 水 流 △h =0 △h <0（h2<h1） 热 的 传 导 △T =0 △T <0（T2<T1） 电 流 △E =0 △E <0（E2<E1） 气 体 扩 散 △P =0 △P <0（P2<P1）
对于化学反应,判据是什么? 是“△H0 例3CaCO3()→CO2(s)+Ca0(s) me=+178k]mo1-1 >0 影响化学反应自发性的因素还有 混乱度和温度。 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 8 对于化学反应，判据是什么？ 是“ΔH 0 例3 CaCO3（s）→CO2（g）+CaO（s） ΔrHm = +178kJ.mol-1 >0 影响化学反应自发性的因素还有 混乱度和温度
二熵变与化学反应自发进行的方向 混乱度组成物质的质点在一个指定 空间区域内排列和运动的无序程度。 例1密闭容器中 气体的扩散 例2KMnO溶液的款有序 无序 自发过程的特点(二)不均匀 均匀 自发过程,系统的混乱度增大了 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 9 二 熵变与化学反应自发进行的方向 混乱度—组成物质的质点在一个指定 空间区域内排列和运动的无序程度。 例1 密闭容器中 气体的扩散: 例2 KMnO4溶液的扩散: 自发过程的特点(二) 不均匀 均匀 自发过程，系统的混乱度增大了
热力学中,有两条重要的自然规律控制着所有物 质系统的变化方向: 1从过程的能量变化来看,物质系统倾向于取得 最低能量状态 2从系统中质点分布和运动状态来分析,物质系 统倾向于取得最大混乱度。 热力学中,系统的混乱度是用熵来量度的。符号S 单位:JK-mo-1.熵是状态函数,熵有绝对熵第三定律)。 29815K时,参考态元素的标准摩尔熵不等于零; 熵值与成正比。 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 10 热力学中，有两条重要的自然规律控制着所有物 质系统的变化方向： 1 从过程的能量变化来看，物质系统倾向于取得 最低能量状态； 2 从系统中质点分布和运动状态来分析，物质系 统倾向于取得最大混乱度。 熵:热力学中，系统的混乱度是用熵来量度的。符号:S , 单位:J.K-1.mol-1 .熵是状态函数,熵有绝对熵,第三定律）。 298.15K时，参考态元素的标准摩尔熵不等于零； 熵值与nB成正比
熵变的 化学反A解:Ng+3H2EPNH 3(g) Sme/j mol-IK11916113068419245 △Sn(按上式 Sme(298.15K)=∑Bv3Sm.B(298.15K 得:ASn9(298.15K)= 注意:(2×19245-191.61-3×130684)mo1K1 =-198462Jmo|1K1 例题:计算合成氨反应在29815K时的熵变。 2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室
2003-3-10 佳木斯大学化学与药学院工程化学教研室 11 熵 变 的 计 算 注意: ΔrSm (T)≈ΔrSm (298.15K) 化学反应的标准摩尔熵变可按下式计算： ΔrSm (298.15K)=ΣB νBSm,B (298.15K) 例题：计算合成氨反应在298.15K时的熵变。 解: N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Sm /J.mol-1.K-1 191.61 130.684 192.45 按上式： ΔrSm (298.15K)=ΣBνBSm,B(298.15K) 得: ΔrSm (298.15K)= (2×192.45-191.61-3×130.684)J.mol-1.K-1 = -198.462J.mol-1.K-1