力东理工大得 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 第二节、化学反应进行的方向 一、化学反应自发性的判新 1.自发过程的共同特征 自由落体运动，传热： 自发过程：方向？ 铁生锈 自发过程中，系统的势能总是降低的 可否倒过来？ 化学反应是原子间的重新组合，组成分子的原子非常小， 我们不可能用人工的方法将反应物的分子拆开而把这些 原子重新组合成产物分子，必须造成一种势，即反应物的 势高，产物的势低，则化学反应自发进行
1.自发过程的共同特征 自由落体运动，传热： 铁生锈 自发过程：方向？ 自发过程中，系统的势能总是降低的 可否倒过来？ 化学反应是原子间的重新组合，组成分子的原子非常小， 我们不可能用人工的方法将反应物的分子拆开而把这些 原子重新组合成产物分子，必须造成一种势，即反应物的 势高，产物的势低，则化学反应自发进行 第二节、化学反应进行的方向 一、化学反应自发性的判断
2.自发过程与焓变 力东理工大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY △H0 如：冰融化成水，H2O(s)→H200△H=44.2kJ.mo1 NaNO3(s)溶于水，NaNO3(s)→Nat(aq)+NO3(aq) NH4ClI(s)加热分解成NH3(g)和HCl(g) NH4ClI(s)→NH3(g)+HCl(g)△H=176.4kJ.mol1) 显然，用△H<0来判断反应自发性是不全面的
2.自发过程与焓变 △rH＜0 放热 法国化学家Berthelot和丹麦化学家Thomson根据 很多实例得出。 但有些吸热反应或过程也能自发进行。 △rH＞0 如:冰融化成水，H2O(s)→H2O(l) △rH=44.2kJ.mol-1 NaNO3 (s)溶于水，NaNO3 (s)→Na+ (aq)+NO3 - (aq) NH4Cl(s)加热分解成NH3 (g)和HCl(g) NH4Cl(s) → NH3 (g)+HCl(g) △rH=176.4kJ.mol-1 ) 显然，用△rH＜0 来判断反应自发性是不全面的
力东理工大得 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 上面△H>O的反应或过程之所以能自发进行，有 个共同特点是混乱度增加。显然，混乱度增加有 利于反应进行。 那么，是否只要混乱度增加的反应或过程均 能自发进行？ 也不尽然。 H2O(g)降温至<100℃→H2O0 降温至<0℃→H2O(S) 常温时：NH3(g)+HCI(g)→NH4CI(s) △H,混乱度和温度均与反应自发性有关
上面△rH＞0的反应或过程之所以能自发进行，有 个共同特点是混乱度增加。显然，混乱度增加有 利于反应进行。 那么，是否只要混乱度增加的反应或过程均 能自发进行？ 也不尽然。 H2O(g) 降温至＜100℃→H2O(l) 降温至＜0℃→ H2O(s) 常温时:NH3 (g)+HCl(g) → NH4Cl(s) △rH，混乱度和温度均与反应自发性有关
3.熵变与反应方向 中东理工大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 熵S (1)概念：系统中微观粒子运动混乱程度的热力学函数 在统计热力学中，把介观微粒的状态数用2表示，则 热力学熵（待号S)就有： S=k In2 k为玻耳兹曼常数，为1.38×10-23JK-1。 2为介观微粒的状态数，又称混乱度，2≥1
(1)概念：系统中微观粒子运动混乱程度的热力学函数 在统计热力学中，把介观微粒的状态数用 Ω 表示，则 热力学熵（符号 S ）就有： S = k lnΩ Ω 为介观微粒的状态数，又称混乱度，Ω ≥1。 k 为玻耳兹曼常数，为 1. 38×10–23 J·K–1 。 3.熵变与反应方向 熵S
力东理工大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 表示体系中微观粒子混乱度的一个热力学常数，符号为S,体系的 混乱度愈大，熵越大。熵是状态函数，熵的变化只与始态、终态 有关，而与途径无关。 任何纯净的完整晶态物质在0K时的熵值规定为零 S(完整晶体，0K=0(热力学第三定律) (a) (b) 0K 稍大于0飞
表示体系中微观粒子混乱度的一个热力学常数，符号为S, 体系的 混乱度愈大，熵越大。熵是状态函数，熵的变化只与始态、终态 有关，而与途径无关。 任何纯净的完整晶态物质在0K时的熵值规定为零 S0（完整晶体，0K) = 0 （热力学第三定律） 0 K 稍大于0 K
(2)影响熵值的因素 归东理工大写 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 标准摩尔熵： 若纯物质完整有序晶体温度发生变化，0K→TK,则 △S=Sm-S0=Sm-0=S 某单位物质的量的纯物质在标准态下的熵值称为标准摩尔熵 (Sm),其单位为：J.moI-1.K1。 Sm9(纯净单质，298.15K)≠0 标准摩尔熵的一些规律 ●同一物质，298.15K时 Sm(s)Sm9(298.15,0 188.8Jmo1.K169.9Jmo1K 40 G
标准摩尔熵： 若纯物质完整有序晶体温度发生变化，0K→TK,则 S = ST – S0 = ST – 0 = ST 某单位物质的量的纯物质在标准态下的熵值称为标准摩尔熵 （Sm ），其单位为：Jmol-1 K-1 。 标准摩尔熵的一些规律 Sm （纯净单质, 298.15K） 0 ●同一物质，298.15K时 Sm (s) Sm (l) Sm (g) H2O: Sm (298.15, g) > S m (298.15,l) 188.8 J·mol-1·K-1 69.9 J·mol-1·K- 1 (2)影响熵值的因素
归东理王大深 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 在绝对零度时，任何纯物质的完美晶体的熵值为 零。 S0K=0 混乱度越大，熵值也越大 ● ①对同一物质 Som(g)>som(I)>Sm(s) Som(s)Som(Ti) T2>T1高温熵值大 S0m(P2)P1高压熵值小
⚫在绝对零度时,任何纯物质的完美晶体的熵值为 零。 S0K=0 ⚫混乱度越大,熵值也越大 ①对同一物质 S m(g)＞S m(l) ＞S m(s) S m(s)＜ S m(aq) ②同一状态时 S m(T2 ) ＞ S m(T1 ) T2＞ T1高温熵值大 S m(P2 ) ＜ S m(P1 ) P2 ＞ P1高压熵值小
中东理工大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY ③S(大分子)>S(小分子) ④化学反应中，利用气体体积增加（气体分子数增 加)可估计反应中熵值变化。 △Sm9(D≈△Sm9(298.15K)
③ S (大分子)＞ S (小分子) ④化学反应中，利用气体体积增加（气体分子数增 加）可估计反应中熵值变化。 r Sm θ (T) ≈ r Sm θ (298. 15 K)
(3)反应熵变的计算 力东理工大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 标准摩尔熵 在绝对零度时，任何完美理想晶体的熵值等于零， 即S(0K=0。 规定1mol物质在标准状态下(100KPa,298.15K) 的熵称标准摩尔熵，用Sm9(B,T)表示，单位为 Jmol1.K-1
（3） 反应熵变的计算 在绝对零度时，任何完美理想晶体的熵值等于零， 即 S * (0 K) = 0 。 规定 1 mol 物质在标准状态下（100KPa, 298.15K） 的熵称标准摩尔熵，用 Sm θ (B, T ) 表示，单位为 Jmol−1 K−1 。 标准摩尔熵
归东理工大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 标准摩尔熵变计算 对任一反应： pP+qQ=yY+zZ 或 ASm=∑YSR(B) B 或 △，Sm9=ySme(Y)+zSm(Z]-pSm(P)+qSm(Q] △rSm(D≈△rSm(298.15
(B) θ B m B θ r Sm = v S r Sm θ = [y Sm θ (Y) + z Sm θ (Z)]–[p Sm θ (P) + q Sm θ (Q)] 或 p P + q Q = y Y + z Z 或 对任一反应： 标准摩尔熵变计算 r Sm θ (T) ≈ r Sm θ (298. 15 K)