化学热力学初步陈浩省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第三章化学热力学初步化学热力学初步 the Basic Chemical Thermodynamic1.化学热力学体系与状态2.热力学第一定律 3.热化学4.热力学第二定律-化学反应方向 5.热力学第二定律 第1页1.化学热力学体系与状态化学热力学体系与状态一、化学热力学特点和范围：一、化学热力学特点和范围：一些问题：当几个物质放在一起时一些问题：当几个物质放在一起时?a.a.能否发生反应能否发生反应?b.b.反应速率多大反应速率多大?c.c.会发生怎样能量改变会发生怎样能量改变?d.d.到什么程度时反应到达平衡？到什么程度时反应到达平衡？e.e.反应机理怎样？反应机理怎样？1.1.化学热力学范围化学热力学范围:a,c,d a,c,d 属于化学热力学问题，属于化学热力学问题，而而 b,e b,e 属于化学动力学问题。属于化学动力学问题。热力学研究范围为：化学反应方向，程度以及伴随能量热力学研究范围为：化学反应方向，程度以及伴随能量改变改变第2页化学热力学体系与状态化学热力学体系与状态2.2.特点：特点：热力学第一定律热力学第一定律处理问题处理问题c c，化学热力学处理化学反应中，化学热力学处理化学反应中能量是怎样转换能量是怎样转换-能量守恒定律；能量守恒定律；热力学第二定律热力学第二定律处理问题处理问题a a，d d化学热力学处理在指定条化学热力学处理在指定条件下，化学反应朝哪个方向进行以及反应程度。件下，化学反应朝哪个方向进行以及反应程度。3.3.不足：不足：对于个别分子、原子性质，即微观粒子性质处理是无能对于个别分子、原子性质，即微观粒子性质处理是无能为力，所以对于被研究对象无需知道过程微观进程，更为力，所以对于被研究对象无需知道过程微观进程，更不需要物质结构方面知识。不需要物质结构方面知识。化学热力学研究问题时没有时间概念，不包括改变过程化学热力学研究问题时没有时间概念，不包括改变过程速率问题。速率问题。第3页化学热力学体系与状态化学热力学体系与状态二、体系和环境二、体系和环境（System&SurroundingSystem&Surrounding）被指定为研究对象称为被指定为研究对象称为体系体系与体系亲密相关周围部分称为与体系亲密相关周围部分称为环境环境比如：研究结晶硫酸铜溶解过程，可将结晶硫酸铜和水溶液作为系统，环境就是三角瓶及瓶外周围物质。第4页体系分类体系分类敞开体系敞开体系（Opened systemOpened system）：体系与环境之间现有）：体系与环境之间现有能量交换，又有物质交换能量交换，又有物质交换封闭体系封闭体系（Closed systemClosed system）:体系与环境之间有能体系与环境之间有能量交换，无物质交换量交换，无物质交换孤立体系孤立体系(Isolated system):(Isolated system):体系与环境之间既无体系与环境之间既无能量交换，又无物质交换能量交换，又无物质交换【又称封闭且绝热系统】第5页化学热力学体系与状态化学热力学体系与状态状态和状态函数（状态和状态函数（States and State of FunctionsStates and State of Functions）1.1.定义定义：决定体系热力学状态物理量称为决定体系热力学状态物理量称为状态函数状态函数体系存在形式（状态）一定以上这些物理量即为状态函数决定体系性质物理量：p、V、T、n体系状态一定，体系状态函数也有确定值第6页状态函数改变量第7页过程和路径过程和路径在外界条件改变时，体系状态就会发生改变，在外界条件改变时，体系状态就会发生改变，这种改变称为这种改变称为过程过程；改变前称为改变前称为始态始态，改变到达状态称为改变到达状态称为终态终态。实现过程方式称为实现过程方式称为路径路径。状态函数特点状态函数特点：只取决于体系状态，而与到只取决于体系状态，而与到达此状态路径无关达此状态路径无关；p p、V V、T T等都是状态函数，我们在下面引入等都是状态函数，我们在下面引入U U、H H、S S、G G也是状态函数也是状态函数始态终态始态过程终态第8页 化学反应计量式和反应进度化学反应计量式和反应进度（stoichoimetric equation and reaction progress）若化学反应计量式为若化学反应计量式为则其反应进度为（则其反应进度为（x x 单位是单位是 molmol）物质物质B B化学计量数化学计量数第9页 3.0 10.0 0 0 2.0 7.0 2.0 1 1.5 5.5 3.0 2 反应进度必须对应详细反应方程式！反应进度必须对应详细反应方程式！Question 1Question 1Solution第10页体系与环境之间因为存在温差而传递能量.热不是状态函数体系吸热:Q 0体系放热:Q 0 热热（Q）热和功 体系与环境之间除热之外以其它形式传递能量.功不是状态函数(p22).体系对环境做功，W 0体积功：体积功：非体积功非体积功：体积功以外全部其它形式功体积功以外全部其它形式功 功功(W )第11页化学热力学体系与状态内能内能(Internal energy)(Internal energy)又称为又称为热力学能热力学能(U)(U)基本定义：基本定义：内能是指体系内部所包含各种能量之总和。内能是指体系内部所包含各种能量之总和。它不包含体系整体运动动能及体系在外场中位能。它不包含体系整体运动动能及体系在外场中位能。内能是体系一个性质，所以它只取决于状态，即内能是体系一个性质，所以它只取决于状态，即内能是内能是状态函数状态函数内能绝对数量内能绝对数量是无法测量是无法测量（即不可知即不可知）我们只关心我们只关心内能改变量内能改变量理想气体内能理想气体内能 只是温度函数只是温度函数 热力学能热力学能 (U)(U)体系内全部微观粒子全部能量之和，体系内全部微观粒子全部能量之和，U U是状态函数，热力学是状态函数，热力学能改变只与始态、终态相关，与改变路径无关。至今尚无法能改变只与始态、终态相关，与改变路径无关。至今尚无法直接测定，只能测定到直接测定，只能测定到 U U。第12页分子平动能分子旋转键振动分子间吸引作用内内能能化学键电子第13页 系统得到能量 系统失去能量热力学第一定律能量守恒定律能量守恒定律(the law of conservation of energythe law of conservation of energy)U=Q+W热力学第一定律表示式热力学第一定律表示式Q得得+Q失失=0任何形式能都不能凭空产生也不能凭空消失，任何形式能都不能凭空产生也不能凭空消失，宇宙（环境宇宙（环境 +体系）能量是恒定。体系）能量是恒定。第14页热力学第一定律一些特殊情况讨论一些特殊情况讨论一个物体既不作功，也不与外界发生热交换，一个物体既不作功，也不与外界发生热交换，则则内能改变为零内能改变为零.假如一个物体与外界不发生热交换，外界对其假如一个物体与外界不发生热交换，外界对其作功，则作功，则 Q Q=0;=0;U=WU=W若物体只与外界发生热交换，而不作功，设从若物体只与外界发生热交换，而不作功，设从外界吸收外界吸收Q Q，即，即 W W=0,=0,U=QU=Q普通情况下普通情况下:U=Q+WU=Q+W不是状态函数不是状态函数W,QW,Q差值是一个状态函数差值是一个状态函数U U,是热力学第一定律特点是热力学第一定律特点.第15页热化学1.反应热化学反应热效应：体系发生化学改变后，使生成物与反应物温度相同时（等温过程），体系吸收或放出能量。又称反应热。反应了化学反应中化学键改变。热力学第一定律可写为：U=U产物 U反应物=Q W 化学反应热效应第16页QV U等容反应热反应过程体积不变，不做体积功（即只做非非体积功）We=p外VV=0第17页反应过程压力不变，且等于外压,不做非体积功（即只做体积功）等压反应热定义：焓 HU pVQp U+p外V U2-U1+p2V2-p1V1(U2+p2V2)-(U1+p1V1)H为了在恒压下防止考虑膨胀功（PV），我们引入新状态函数热焓H（enthalpy）可方便地了解为该物质中热含量可方便地了解为该物质中热含量物质内部可供转化为热能量。焓值越低物质内部可供转化为热能量。焓值越低,稳稳定性就越高定性就越高;反之亦然。反之亦然。第18页反应焓变rH H生成物H反应物焓焓变变定定义义为为化化学学或或物物理理过过程程中中吸吸收收或或放放出出热热量量,即即,过过程程完完成成之之后后终终态态物物质质焓焓与与过过程程发发生生之之前前始始态物质焓之差态物质焓之差.假如将假如将“焓焓”形容为形容为“含而不露含而不露”和和“深奥莫测深奥莫测”,可能是形象不过可能是形象不过了了!第19页1.1.定义定义:2.2.在恒压条件下反应热等于焓变在恒压条件下反应热等于焓变.3.3.H H与与U U关系关系:(1)(1)(2)(2)热焓热焓(enthalpy)(enthalpy)+=+=nRTUpVUHconstant0=)nRT(T,pVn000 constant constant,=H,pVUnT1kgmol2857,341=+=nRTUHn解：123224kgmol2850U(g)COO2BO4C(s)BK298H=+，求时，反应例：在第20页有理想气体参加反应，T 恒定时H U nRTQp QV nRT两种反应热关系QV=U第23页 一个化学反应若能分解成几步来完成，总反应焓变等于各步分反应焓变之和。盖斯定律 Hess定律(又称为热能加合定律)焓是状态函数，rHm=rUm+uRT第24页Qp与QV关系推导反应物T1，p1，V1，n1H3H1H2生成物状态1T1，p1，V2，n2生成物状态2T1，p2，V1，n2rHm=rUm+uRT第25页依据试验测定依据试验测定指是能直接用量热计测定那些反应指是能直接用量热计测定那些反应思绪和技巧思绪和技巧选择和设计合理、简捷热化学循环至关主要！选择和设计合理、简捷热化学循环至关主要！应用热化学原理应用热化学原理 盖斯定律盖斯定律:一个化学反应总焓变与该反应可能涉一个化学反应总焓变与该反应可能涉 及中间步骤数目和包括哪些中间步骤无关及中间步骤数目和包括哪些中间步骤无关 正反应和逆反应正反应和逆反应 数值相等数值相等,但符号相反但符号相反 计算是取得热化学数据主要路径Thermochemical data计算是取得热化学数据主要路径Thermochemical data第26页 热量计热量计 测定化学反应热效应装置叫热量计测定化学反应热效应装置叫热量计 (calorimetercalorimeter)其测定原理可简单表示以下：其测定原理可简单表示以下：热效应测定热效应测定 (heating effect measurement)Qx Qe一定量一定量物质反物质反应放出应放出热量热量已知量已知量电能电能放出能放出能量量热量计，状态热量计，状态B，TB热量计，状态热量计，状态A，TA第27页弹式热量计弹式热量计(Bomb calorimeterBomb calorimeter)最适合用于测定物质燃烧热。最适合用于测定物质燃烧热。The setting for determining the constant volume energy测量恒容反应热装置测量恒容反应热装置The setting for determining the constant volume energy第28页1.1.充气阀；充气阀；2.2.火焰挡板；火焰挡板；3.3.点火丝；点火丝；4.4.滚珠；滚珠；5.5.伞齿轮；伞齿轮；6.6.弹体；弹体；7.7.排气阀；排气阀；8.8.电极；电极；9.9.弹盖；弹盖；10.10.滑轮；滑轮；11.11.滚珠轴承；滚珠轴承；12.12.坩埚；坩埚；13.13.坩埚支架坩埚支架a precise rotating-bomb calorimeter精密转动弹式热量计精密转动弹式热量计a precise rotating-bomb calorimeter第29页MIcroCal ITC 产品产品VP-ITC样品池体积 1.4 ml4-5 试验/8 小时iTC200样品池体积 0.2 ml10-15 试验/8 小时样品消耗是VP-ITC1/7Auto-iTC20050 试验/天384 个样品,无人化操控可由ITC200升级Available Mid 第30页ITC ITC 工作原理和方式工作原理和方式仪器基本原理与应用仪器基本原理与应用第31页量热结果表示法量热结果表示法1.1.生成热生成热 又称为生成焓（又称为生成焓（Enthalpy of Enthalpy of formationformation）表示为：）表示为：2.2.燃烧热燃烧热(Heat of combustion)(Heat of combustion)，表示为：表示为：其它一些热焓：中和焓，溶解热，升华热，键能，晶其它一些热焓：中和焓，溶解热，升华热，键能，晶格能等格能等第32页生成热生成热定义：定义：在指定温度和在指定温度和1atm1atm下，由稳定单质生下，由稳定单质生成成1mol1mol化合物时反应热，称为化合物时反应热，称为生成热生成热注意注意:a.a.单质稳定态是指在该条件下自然最稳定状态单质稳定态是指在该条件下自然最稳定状态b.b.一定是生成一定是生成1 mol1 mol化合物化合物.c.c.温度普通为温度普通为298K298K第33页因为因为H=U+pVH=U+pV中，中，U U绝对量无法知道，所以化合物绝绝对量无法知道，所以化合物绝对焓也无法求得，于是确定一个相正确标准：对焓也无法求得，于是确定一个相正确标准：在在指定温度和一个大气压下，最稳定指定温度和一个大气压下，最稳定指定指定单质单质焓为焓为零零标准摩尔生成热标准摩尔生成热 表示法表示法:这种表示方法好，因为热是能量单位，把它与反应物，生成物写这种表示方法好，因为热是能量单位，把它与反应物，生成物写在同一个方程式中不妥。在同一个方程式中不妥。第34页燃烧热燃烧热(1)(1)定义：定义：在在298K298K和和1 atm1 atm下，下，1 mol1 mol物质完全物质完全燃烧时发生热量改变（或称热效应），称为此燃烧时发生热量改变（或称热效应），称为此物质物质燃烧热燃烧热或或燃烧焓燃烧焓 表示表示:(2)(2)完全燃烧完全燃烧:有机物极难由单质直接有机物极难由单质直接合成，但许多有机物都能燃合成，但许多有机物都能燃烧，能够用燃烧热来计算化烧，能够用燃烧热来计算化学反应热学反应热第35页生成焓与化学反应反应热之间关系生成焓与化学反应反应热之间关系:+=第36页1,13.2252)()(5.2851.393.129722222222-=H H H H-H H+H H=H H H H-H H=H H-=H H-=H H+-=H H molkJvvkgmoloHCmfoHCmfoCOmfoOHmfoHCmcomfomfomromcomcomc反应物反应物生成物生成物查表查表：解解：求乙炔生成热求乙炔生成热例：已知乙炔燃烧热例：已知乙炔燃烧热Q O(l)H(g)2CO(g)OHC22222第37页第38页 溶液标准态要求溶质活度为溶液标准态要求溶质活度为1 mol1 mol kgkg-1-1，标准态活，标准态活度符号为度符号为b。T，p=p =100 kPaT，p，纯物质纯物质溶液，溶质溶液，溶质 B,bB=b =1 mol kg-1cB c=1 mol L-1-1 气体物质标准态除指物理状态为气态外，还指该气体物质标准态除指物理状态为气态外，还指该 气体压力气体压力(或在混合气体中分压或在混合气体中分压)值为值为1105 Pa，标准态压力符号为标准态压力符号为 p。液体和固体标准态是指处于标准态压力下纯物质液体和固体标准态是指处于标准态压力下纯物质物理状态。固体物质在该压力和指定温度下假如具物理状态。固体物质在该压力和指定温度下假如具有几个不一样晶形，给出焓值时必须标明晶形。有几个不一样晶形，给出焓值时必须标明晶形。标准状态标准状态Standard state标准状态标准状态Standard state标准状态与标准情况区分 p25第39页表示化学反应及其反表示化学反应及其反 应热关系化学反应方程式：应热关系化学反应方程式：热化学方程式热化学方程式(thermochemical equation)聚集状态不一样时，聚集状态不一样时，不一样不一样化学计量数不一样时，化学计量数不一样时，不一不一样样第40页C(石墨)+O2(g)CO2(g)rHmo(298K)=-393.5kJmol-1C(金刚石)+O2(g)CO2(g)rHmo(298K)=-395.4kJmol-1H2(g)+O2(g)H2O(g)rHmo(298K)=-241.8kJmol-1H2(g)+O2(g)H2O(l)rHmo(298K)=-285.8kJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(l)rHmo(298K)=-571.6kJmol-1热化学方程式示例 第41页 CH3(CH2)14COOH(s)+23O2(g)16CO2(g)+16H2O(l)=9977 kJmol-1 过过量量体体脂脂肪肪确确实实可可能能增增加加心心脏脏病病、糖糖尿尿病病和和其其它它疾疾病发作危险。但脂肪是人体主要能量贮存系统。病发作危险。但脂肪是人体主要能量贮存系统。在在人人体体运运动动过过程程中中,脂脂肪肪发发生生水水解解生生成成一一组组叫叫做做脂脂肪肪酸酸化化合合物物,后后者者再再经经过过一一系系列列复复杂杂反反应应转转化化为为二二氧氧化化碳和水碳和水,肌肉运动正是由该过程释放能量驱动。肌肉运动正是由该过程释放能量驱动。您可知道您可知道您天天活动所需热能哪里来您天天活动所需热能哪里来?您可知道您可知道您天天活动所需热能哪里来您天天活动所需热能哪里来?第42页化学反应方向化学反应方向:热力学第二定律热力学第二定律自然界中改变方向和程度自然界中改变方向和程度:人们实际经验告诉我们人们实际经验告诉我们a.a.水总是从高处向低处流水总是从高处向低处流b.b.充满高压空气轮胎，假如扎个小孔，轮胎就会瘦下来充满高压空气轮胎，假如扎个小孔，轮胎就会瘦下来c.c.热从高温物体向低温物体传递热从高温物体向低温物体传递e.e.铁在潮湿空气中锈蚀铁在潮湿空气中锈蚀f.f.锌置换硫酸铜溶液反应锌置换硫酸铜溶液反应Zn(s)+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu(s)第43页非自发自发过程与反应方向化学反应方向与过程自发性一致反应物产物正向自发逆向自发第44页“自发自发”是指没有任何外力作用下能够是指没有任何外力作用下能够“自己自己”进行。进行。自发过程能够很快，但也不一定很快；自发过程能够很快，但也不一定很快；假如有催化剂或引发剂，反应能够加速；假如有催化剂或引发剂，反应能够加速；“非自发非自发”并不是绝对不发生，而是要对它作功后才能发生。并不是绝对不发生，而是要对它作功后才能发生。自发觉象自发觉象第45页混乱度（混乱度（disorderdisorder）和熵（）和熵（entropyentropy）从微观分析上述例子，能够得出共同结论：自发过程是从从微观分析上述例子，能够得出共同结论：自发过程是从有序到无有序到无序序，从，从无序变为愈加无序无序变为愈加无序。条件是：外界不给体系以热或作功就能够看作孤立体系，因为在外条件是：外界不给体系以热或作功就能够看作孤立体系，因为在外力作用下，能够使混乱度大状态变成有序状态。力作用下，能够使混乱度大状态变成有序状态。1.1.在孤立体系中，自发过程总是在孤立体系中，自发过程总是朝着朝着体系混乱度增体系混乱度增大大方方向进行而混乱度降低过程是不可能实现向进行而混乱度降低过程是不可能实现2.2.当混乱度到达最大时，体系就到达平衡状态，这就当混乱度到达最大时，体系就到达平衡状态，这就是自发过程程度。是自发过程程度。冰融化冰融化第46页熵（熵（entropyentropy）个新状态函数个新状态函数 S S定义：熵是体系混乱度一个量度，即体系混乱度越大，定义：熵是体系混乱度一个量度，即体系混乱度越大，体系熵越高。体系熵越高。The more disordered a system,the The more disordered a system,the large its entropy.large its entropy.熵是状态函数，熵改变只始、终态相关，与路径无关。熵是状态函数，熵改变只始、终态相关，与路径无关。表示式表示式:叙述：叙述：在孤立体系中，自发过程就是熵增加过程在孤立体系中，自发过程就是熵增加过程。这就是。这就是熵增加原理，也是熵增加原理，也是热力学第二定律热力学第二定律一个表示形式。一个表示形式。在孤立体系中，反应改变方向和程度判据在孤立体系中，反应改变方向和程度判据:高中时热力学第二定律：不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引发其它改变。不可能从单一热源取热，使之完全变为功而不引发其它改变。第47页 熵与微观粒子状态数关系熵与微观粒子状态数关系 18781878年，年，L.BoltzmanL.Boltzman提出提出 了熵与微观状态数关系了熵与微观状态数关系 S=kln S-熵熵 -微观状态数微观状态数 k-Boltzman常量常量玻耳兹曼玻耳兹曼(Boltzmann L,1844-1906)奥地利物理学家奥地利物理学家第48页化学和物理改变过程熵变化学和物理改变过程熵变 在任何在任何自发过程自发过程中，中，体系和环境熵改变总体系和环境熵改变总和是和是增加增加 熵变熵变 与焓变相对应：与焓变相对应：The second law of thermodynamics热力学第二定律热力学第二定律The second law of thermodynamics热力学第二定律热力学第二定律第49页内因内因:p33-34p33-341.1.状态：气、液、固状态：气、液、固2.2.聚集态相同，分子越大，越复杂，聚集态相同，分子越大，越复杂，S S值越大值越大3.3.机构相同物质，相对分子质量大，机构相同物质，相对分子质量大，S S值越大值越大4.4.相对分子质量相同，对同分异构体而言，对称性越高，相对分子质量相同，对同分异构体而言，对称性越高，混乱度越小，其混乱度越小，其S S越低；分子构型约复杂，越低；分子构型约复杂，S S值越大值越大5.5.对于有气体参加反应，当对于有气体参加反应，当n=0n=0时，时，S S 改变很小；改变很小；n0n0时时,S0 S0；n0n0时时,S0S W非非自发进行自发进行 G=W非非可逆进行可逆进行 G 0 G0 逆反应方向自发逆反应方向自发 G=0 G=0 反应平衡反应平衡 G0 G0 正反应方向自发正反应方向自发不自发反应不自发反应假如假如借助借助外力外力也是也是能够进行能够进行 G G数值是体数值是体系系对外做有用对外做有用功度量功度量,负值负值表示可做有用表示可做有用功功,所以自发所以自发吉布斯吉布斯赫姆霍兹方程式赫姆霍兹方程式(Gibbs-Helmholtz(Gibbs-Helmholtz equation)equation),)(-=-=-=+=+=STHGTSHGTSHSTHGGSTGQHQoTmroTmroTmrp标况下标况下，对于一个化学反应，在对于一个化学反应，在 Q第67页讨论常温常压下将石墨变为金刚石可行性。C(石墨)=C(金刚石)fHmo(kJmol-1)Smo(Jmol-1 K-1)C(石墨)05.74C(金刚石)1.9872.38QuestionQuestion第68页温度对吉布氏自由能影响温度对吉布氏自由能影响 :H HS SG G反应方向反应方向-+永远负永远负任何温度下任何温度下,正反应自发正反应自发+-永远正永远正任何温度下任何温度下,逆反应自发逆反应自发+T T T H/H/S S 为负为负高温下高温下,正反应自发正反应自发-T T T H/H/S S 为正为正高温下高温下,逆反应自发逆反应自发第69页标准生成自由能标准生成自由能 要求要求:在标态下在标态下,任何稳定任何稳定指定单质指定单质标准自由能为标准自由能为零零 指定温度指定温度和和标态标态下由下由指定单质指定单质生成生成1mol1mol纯物质纯物质自由能自由能变变为该物质为该物质标准摩尔生成自由能变标准摩尔生成自由能变，记，记:State of matterSolidliquidgasSolutionelementStandard statepure solidpure liquidat 1 atm 1M 0标准自由能变标准自由能变 (Standard free energy change)(Standard free energy change)标准态标准态:第70页1 1.经过公式经过公式2.2.经过公式经过公式3.假假如如能能依依据据盖盖斯斯定定律律由由一一组组已已知知反反应应方方程程式式经经过过加加加加减减减减方方法法得得出出所所要要研研究究那那个个反反应应方方程程式式，就就可可依依据据已已知知反反应应 值值,经经过过加加加加减减减减方方法法得得出出所所要要研究那个反应研究那个反应 值值 。第71页对于一个反应对于一个反应:第72页QuestionQuestion (298 K)=1(95.30 kJmol-1)1(73.72 kJmol-1)1(65.27 kJmol-1)1(0 kJmol-1)=103.8 kJmol-1 为负值，表明反应在给定条件下是自发反应。为负值，表明反应在给定条件下是自发反应。将相关数据代入下式将相关数据代入下式 Solution在在298 K时时,反反应应 CCl4(l)+H2(g)HCl(g)+CHCl3(l)中中 四四 种种 物物 质质 按按 次次 序序 分分 别别 为为-65.27 kJmol-1,0.00 kJmol-1,-95.30 kJmol-1 和和 73.72 kJmol-1，该该反反应应在在298K和和标标标标准准状状态态条条件件下下是是否否为为自自发发反反应应？第73页能够求出化学反应转向温度能够求出化学反应转向温度T T转转，对于，对于H H与与S S符符号相同情况，当改变反应温度时，号相同情况，当改变反应温度时，存在从自发存在从自发到非自发到非自发（或从非自发到自发）转变，我们把（或从非自发到自发）转变，我们把这个转变温度叫这个转变温度叫转向温度转向温度.Gibbs-HelmholtzGibbs-Helmholtz方程应用方程应用第74页QuestionQuestion第75页CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)下面反应在何温度下可自发进行？下面反应在何温度下可自发进行？所以上述反应在所以上述反应在T T1110K1110K时即可自发进行时即可自发进行QuestionQuestion 假如忽略温度，压力对假如忽略温度，压力对 ，影响影响，则则 当当 时时SolutionQuestionQuestion第76页若一个若一个反应熵改变很小反应熵改变很小（指绝对值），（指绝对值），而且反而且反应又在常温下进行，应又在常温下进行，则吉布斯方程中则吉布斯方程中TSTS一项能一项能够够忽略，忽略，即即G=HG=H。此时能够此时能够直接利用直接利用H H来来判别判别反应自发性反应自发性。许多反。许多反应都属于这种情况，所以这点对判断化学反应应都属于这种情况，所以这点对判断化学反应进行方向带来很大方便。进行方向带来很大方便。所以许多放热反应是自发，其原因也在于此所以许多放热反应是自发，其原因也在于此第77页 非标准状态下自由焓变可由非标准状态下自由焓变可由Vant Hoff Vant Hoff 等温方程式示等温方程式示:第78页第79页吉布斯-赫姆霍兹方程应用：(1)由反应焓变、熵变及温度来判断反应方向。定压下反应自发性几个类型 r rH Hm mr rS Sm mr rG Gm m=r rH Hm mTTr rS Sm m反应自发性低温高温1任何温度下正向反应均为自发2低温时正向反应自发，高温时正向反应非自发3任何温度下正向反应均为非自发4低温时正向反应非自发，高温时正向反应自发第80页 fG m(298)fH m(298)S m(298)(生生)(反反)rG m(298)(生生)(反反)rH m(298)(生生)(反反)rS m(298)rH m(T)rS m(T)rG m(298)=rH m(298)298 rS m(298)查查 表表 rG m(T)=rH m(298)T rS m(298)(2)求某反应在任一温度下标准摩尔吉布斯自由能变。第81页1 1了了解解化化学学改改变变过过程程中中热热效效应应、恒恒容容反反应应热热和和恒恒压压反反应应热热概概念念与与测定；会写热化学方程式；测定；会写热化学方程式；2 2初步了解焓概念，知道焓变是化学反应自发过程一个驱动力；初步了解焓概念，知道焓变是化学反应自发过程一个驱动力；3 3会进行相关热化学普通计算；会进行相关热化学普通计算；4 4初初步步了了解解熵熵、熵熵变变和和绝绝对对熵熵概概念念，知知道道熵熵变变是是化化学学反反应应自自发发过过程另一个驱动力；程另一个驱动力；5 5初步了解热力学第一、第二、第三定律概念；初步了解热力学第一、第二、第三定律概念；6 6初初步步了了解解吉吉布布斯斯自自由由能能及及吉吉布布斯斯-亥亥姆姆霍霍兹兹方方程程，初初步步学学会会用用其其判据化学反应自发性；判据化学反应自发性；本章教学要求本章教学要求第82页