第二章 化学反应的方向部分作业的提示
第二章 化学反应的方向﹑速率和限度

第二章 化学反应的方向﹑速率和限度思考题解析1(2-1) 下列说法正确与否?⑴ 质量作用定律适用于任何化学反应。
⑵ 反应速率常数取决于反应温度,与反应物﹑生成物的浓度无关。
⑶ 反应活化能越大,反应速率也越大。
⑷ 要加热才能进行的反应一定是吸热反应。
解:⑴错。
⑵对。
⑶错。
⑷错。
2(2-2)以下说法是否恰当,为什么? ⑴ 放热反应均是自发反应。
⑵rm S 为负值的反应均不能自发反应。
⑶ 冰在室温下自动熔化成水,是熵增起了主要作用。
解:⑴ 不一定。
因为0rm S <的放热反应,在高温时0r m G >,为非自发反应。
⑵不一定。
因为0rm H <的熵减反应,在常温下能自发进行。
⑶是。
3(2-3)由锡石(SnO 2 )生产金属锡,要求温度尽可能低。
可以单独加热矿石(产生O 2),或将锡石与碳一起加热(产生CO 2 ),或将锡石与氢气一起加热(产生水蒸气)。
根据热力学原理,应选用何种方法? 解:根据热力学原理,反应自发进行的条件是:0r m r m rm G H TS ΘΘΘ=-<通过计算可知:锡石与氢气一起加热产生H 2O(g)的反应所需温度最低(840.7K),可考虑选用。
4(2-4)已知下列反应的平衡常数:22()()()H g S s H S g + 1K Θ22()()S s O SO g + 2K Θ问:反应2222()()()()H g SO g SO g H S g ++的平衡常数是下列中的哪一个?(1)12K KΘΘ- (2)12K KΘΘ⋅(3)12K KΘΘ (4)12K K ΘΘ解:应为(4)12K K ΘΘ5(2-6)评论下列陈述是否正确: ⑴ 因为()rm G T RTΘ=-㏑K Θ,所以温度升高,平衡常数减少。
⑵()(298.15)ir m f m vG T G K ΘΘ≈∑(生成物)+(298.15)if m vG K Θ∑(反应物)⑶ CaCO 3 在常温下不分解,是因为其分解反应为吸热反应;在高温(T>1173K)下分解,是因为此时分解放热。
大学化学2-化学反应进行的方向和限度

从ΔrHΘm<0来看,该反应应该可以自发进行,但 从ΔrSΘm<0来看,该反应又应是不能自发进行。下面 从ΔrGmΘ值的计算来看总的结果。 如用标准生成吉布斯函数来计算,则应查表, 找出三种物质的标准生成吉布斯函数。
2NO(g)= N2(g)+O2(g)
(3) 了解化学反应的方向是非常有用的。 例如,高炉炼铁中的主要反应是 Fe2O3+3CO=2 Fe+3CO2,能否用类似反应在高炉炼铝?又如, 汽车尾气中同时含有CO和NO,能否利用二 者相互反应生成无毒的N2和CO2等问题,都是 需要知道反应方向的问题。
第二章 化学反应进行的方向和限度
19世纪中叶,在热化学发展的基础上, 曾提出一个经验规律:在没有外界能量的 参与下,反应(或变化)总是朝着放热更 多的方向进行。那么在等温、等压下,用 反应热能否判断变化的方向呢?
2KMnO4(s)+H2SO4(l)=K2SO4(l)+Mn2O7(l)+H2O(l), 2Mn2O7(l)=4MnO2(s)+3O2(g), C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H20(l)
由上述各步反应,可得总反应为: 4KMnO4(s)+2H2SO4(l)+C2H5OH(l) = 2K2SO4(s)+4MnO2(s)+5H2O(l)+2CO2(g) 该总反应的标准焓变ΔrHθm =-2034.25 kJ· -1<0,放出 mol 大量热,所以点燃了酒精灯。 说明,放热反应确实可以自发进行。但是否对所有反应都 是如此呢? 上面的实验就是最原始火柴的翻版。当时的硫酸火柴是用 蔗糖、KClO3、阿拉伯树胶调和在一起,涂在小木棒的一端, 经干燥后浸入硫酸即可燃烧起来。
高中化 第2章 化反应的方向、限度与速率 第1节 化反应的方向作业 鲁科4

第2章化学反应的方向、限度与速率第1节化学反应的方向基础巩固1.下列说法正确的是()A.放热反应不一定是自发进行的反应B.吸热反应一定是非自发进行的C.自发进行的反应一定容易发生D.反应速率快的一定是自发进行的2.ΔH-TΔS作为化学反应方向的判据,它适用的条件是()A.温度、压强一定 B.压强一定C.温度、体积一定 D.体系中物质的状态一定3.下列反应中,在高温下不能自发进行的是( )A.CO(g)===C(s,石墨)+12O2(g)B.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)C.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g)D.MgCO3(s)===MgO(s)+CO2(g)4.以下自发反应可用能量判据来解释的是()A.硝酸铵自发地溶于水B.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)ΔH=56.7 kJ·mol-1C.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g)ΔH=74。
9 kJ·mol-1D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-571.6 kJ·mol-15.碳酸铵在室温下就能自发地分解产生氨气,下面对其说法正确的是()A.碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大B.碳酸铵分解是因为外界给予了能量C.碳酸铵分解是吸热反应,根据焓判据不能自发分解D.碳酸盐都不稳定,都能自发分解6.有A、B、C、D四个反应:________;另两个反应中,在温度高于________K时可自发进行的反应是________;在温度低于________K时自发进行的反应是________。
能力提升7.下列有关反应的方向说法正确的是()A.放热的自发过程都是熵值减小的过程B.吸热的自发过程常常是熵值减小的过程C.水自发地从高处流向低处,是趋向能量最低状态的倾向D.只根据焓变来判断化学反应的方向是可以的8.能用能量判据判断下列过程的方向的是( )A.水总是自发地由高处往低处流B.放热反应容易自发进行,吸热反应不能自发进行C.有序排列的火柴散落时成为无序排列D.多次洗牌以后,扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大9.对于化学反应能否自发进行,下列说法中错误的是()A.若ΔH<0,ΔS>0,任何温度下都能自发进行B.若ΔH>0,ΔS<0,任何温度下都不能自发进行C.若ΔH>0,ΔS>0,低温时可自发进行D.若ΔH<0,ΔS<0,低温时可自发进行10.已知“凡气体分子总数增大的反应一定是熵增加的反应”.下列反应不可能自发进行的是( )A.2O3(g)===3O2(g)ΔH<0B.2CO(g)===2C(s)+O2(g)ΔH>0C.N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH<0D.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)ΔH>011.已知100 kPa、298。
第二章 化学反应的方向

无 机 化 学 电 子 教 案
广西大学化学化工学院
2、混乱度因素 、 (1)、概念 、 混乱度指系统中质点排列和运动的无序 表示。 性。用Ω表示。 A、 Ωg>Ωl>Ωs; 、 Ω Ω B、T↗,则Ω↗; 、 ↗ C、对气体系统,P↗,则Ω↘。 、对气体系统, ↗
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第二章 化学反应的方向
四 平 大 衡
无 机 化 学 电 子 教 案
目录
基本要求 §2-1 化学反应的自发性 §2-2 熵、熵变及规律 §2-3 吉布斯自由能变和化学反应的方向 小结 习题精选
无 机 化 学 电 子 教 案
广西大学化学化工学院
基本要求: 基本要求:
1、了解自发过程的特征及遵循的规律。 、了解自发过程的特征及遵循的规律。 2、了解混乱度和熵的概念,掌握反应熵 、了解混乱度和熵的概念, 变的计算及变化规律。 变的计算及变化规律。 3、了解吉布斯自由能的定义及其与吉布 、 亥姆霍兹方程的关联。 斯-亥姆霍兹方程的关联。 亥姆霍兹方程的关联 4、掌握吉布斯自由能判据公式并训练应 、 用其判断反应的方向。 用其判断反应的方向。 5、掌握标准吉布斯自由能变的计算。 、掌握标准吉布斯自由能变的计算。
任何温度下反应非自发 任何温度下反应均自发 低温下反应非自发 高温下反应自发 低温下反应自发 高温下反应非自发
低温: - 低温:<0 - 高温:>0 高温:
例2-2: :
例2-3: :
无 机 化 学 电 子 教 案
小结
一、熵
1、概念 、 2、特点 、 3、规律
二、标准熵变的计算 标准熵变的计算
第二章化学反应的方向和吉布斯函数变要点

2.反应的标准摩尔吉布斯函数变
某一温度下,各物质处于标准状态时化学反应的摩尔吉 布斯函数的变化。 符号:ΔrGm(T);单位:kJ.mol-1
通式: ΔrGm(T)= ΣBνBΔfGm,B(T)
3.298.15K时反应的标准摩尔吉布斯函数变的计算
(1)利用△fGθ(298.15K)计算 △rGθ(298.15K)=Σ{△fGθ(298.15K)}生成物
- Σ{△fGθ(298.15K)}反应物 (2)利用△Hθ(298.15K)和△Sθ(298.15K)计算 △rGθ(298.15K)=△rHθ(298.15K)- 298.15△rSθ(298.15K)
186.264 205.138
ΔrHm(298.15K)=-74.81+0-(-238.66)=163.85kJ.mol-1 ΔrSm(298.15K)=205.138×1/2+186.264-126.8=162J.mol-1.K-1
根据吉-亥方程ΔrGm(T)≈ΔrHm(298.15K)-TΔrSm(298.15K) 反应自发进行, 要求ΔrGm(T) <0 , 那么 ΔrHm(298.15K)-TΔrSm(298.15K)<0, T>ΔrHm(298.15K)/ΔrSm(298.15K) =1011.42K(984.27℃)
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。 自发过程不能逆向进行。
对于化学反应,自发过程的判据是什么? 是“ΔH <0 自发”吗?
1. 反应的焓变
例1 C(s)+O2(g) → CO2(g)
ΔrHm= -393.5kJ.mol-1<0
作业题解(第2章 化学反应的方向和程度)

12.反应PCl5(g) ⇌ PCl3(g) +Cl2(g)在523K和 1.01325×105Pa下达平衡时,其分解百分率为80%,求 该条件下反应的平衡常数Kp。
12.解:设开始时PCl5为1mol PCl5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g) 起始时物质的量/mol 1 0 0
KC
x / 152
2
11. 在某温度时,反应 CO (g) + H2O(g) ⇌CO2(g)+ H2(g) 的Kc=1.0, 问2mol CO与多少 mol H2O(g) 在密闭容器中反 应,才能使50%(摩尔分数)的CO转变为CO2 。
解:设有x mol H2O(g),设密闭容器体积为V dm3。 CO (g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g) 起始浓度/ mol· dm-3 2/V x/V 0 0 平衡浓度/ mol· dm-3 1/V (x-1)/V 1/V 1/V 1 1 c(CO2 ) c ( H 2 ) KC V V 1 x 1 c(CO ) c( H 2O ) V V 1 1.0 x 1 解得: x 2.0mol
第二章 化学反应的方向 和程度习题解答
• 1.不用查表,指出下列各组物质中熵值由大到小的顺序。 • (1) O2(l), O3( g), O2(g) • (2) K(s) , KCl(s) , Na(s) • 解:(1)S(O3,g)> S(O2,g)> S(O2,l) • (2) S(KCl,s)> S(K,s)> S(Na,s)
=(-635.09 ) +(-393.50 ) - (-1206.92 ) =178.33 kJ· mol-1
无机化学第二章 化学反应的方向、速率和限度--

+ iSm(反应物,298.15K) ΔrGm (298.15K) = ΔrHm(298.15K)- 298.15×ΔrSm(298.15K)
注意单位: kJmol-1 kJmol-1 Jmol-1 K-1
(3) 利用吉布斯自由能状态函数的加和性 如果 反应(1)= 反应(2) +反应(3)
第二章 化学反应的方向、
速率和限度
本章教学要求
1、了解标准摩尔熵、标准摩尔生成吉布斯自由能的概念, 掌握反应的标准摩尔熵变、标准摩尔吉布斯自由能变的简单 计算。 2、掌握ΔrGm 与ΔrHm 和ΔrSm 的关系,学会用ΔrGm 判断 标准状态下反应进行的方向。 3、理解反应速率、基元反应和反应级数的概念及速率方程 式的表达,掌握活化能、活化分子的概念并能用其说明浓度、 温度、催化剂对反应速率的影响。 4、掌握可逆反应与化学平衡的概念、标准平衡常数和平衡 组成的有关计算,熟悉标准平衡常数和标准吉布斯自由能变 的关系。 5、熟悉反应商判据和吕·查德里原理,掌握浓度、压力、 温度对化学平衡移动的影响及其有关计算。
任一温度(T),并测量此过程的熵变
量(ΔS), 则该纯物质在T K时的熵
ΔS =ST - S0 = ST - 0 = ST
标准摩尔熵 定义: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。
符号:Sm
单位:J·mol-1·K-1
影响熵值的因素
1.温度升高,物质的熵值增大。
2. 同一物质在气态的熵值总是大于液态的熵 值,而后者又大于固态的熵值。
则
ΔrGm (1) = ΔrGm (2) + ΔrGm (3)
TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(l) + O2(g) ΔrG m = 173.2 kJ·mol–1
化学反应的方向及判断依据

➢ 如:Mg(s) + 2HCl(aq) = MgCl2(aq) + H2(g)
2. △H >0,△S<0 该反应一定不能自发进行;
➢ 如:CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)=CaCO3(s)+2HCl(l)
3. △H <0,△S<0 该反应在较低温度下能自发进行
鲁科版选修<<化学反应原理>>
第二章化学反应的方向,限度与速率
第一节化学反应的方向
五莲县叩官中学 刘兆月
自然界中有许多自然而然 发生的现象,请同学们联 系生活知识,列举一些能 自动发生的例子?
水总是自发地由高处往低处流
①自然界中水总是从高处往低处流; ②电流总是从电位高的地方向电位低的地 方流动; ③室温下冰块自动融化; ④墨水扩散; ⑤食盐溶解于水; ⑥火柴棒散落等。
生活中的自发过程
(1)自然界中水由高处往低处流,而不 会自动从低处往高处流; (2) 铁器暴露在潮湿空气中会生锈; 这些过程都是自发的,其逆过程就是 非自发的。
这些生活中的现象将向何方发展, 我们非常清楚,因为它们有明显的自发 性。
Байду номын сангаас
一、焓变与反应方向—焓判据或能量判据
◎能量判据:体系趋向于从高能状态转变为低能状态 (△H < 0)。
2.在讨论过程的方向时,指的是没有外界干扰时 体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用, 就可能出现相反的结果。例如石墨经高温高压还是 可以变为金刚石的。
—体系的混乱度(熵S)
◎熵:衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵,用符号S表示。
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第二章 化学反应的方向一、选择题(每题2分,共40分)1.如果系统经过一系列变化,最后又变到初始状态,则系统的 (A ) Q =0,W =0,ΔU =0,ΔH =0 (B ) Q ≠ 0,W ≠0,ΔU =0,ΔH =Q (C )Q =-W ,ΔU =Q+W ,ΔH =0 (D ) Q ≠ W ,ΔU =Q+W ,ΔH =02.体系的性质有广延性质和强度性质,下列哪一组均属广延性质 (A )T ,V ,H ,U ; (B )U ,S ,G ,H ; (C )S ,H ,G ,T (D )S ,T ,V ,G 。
3.在下列反应中,r m ΔH 等于AgBr(s)的f m ΔH 的反应是 (A ). Ag+ (aq) + Br- (aq) → AgBr (s) (B ). 2Ag (s) + Br 2 (g)→2AgBr (s)(C ). Ag (s) +12 Br 2 (l) → AgBr (s) (D ) Ag (aq) +12Br 2 (g) → AgBr (s)4.若某体系所吸收的热量,全部用于体系的内能增加,则所需的条件是:①封闭系统 ②不做体积功和其它功 ③恒压 ④恒温(A )①和②; (B )①和③;(C )①和④;(D )②和④。
5.一般来说,以下哪种情况会导致熵值较小? (A) 分子数较多; (B )气体的量增加; (C) 分子对称性增加; (D )固体物质液化。
6.在标准条件下石墨燃烧反应的焓变为-393.6 kJ·mol-1,金刚石燃烧反应的焓变为-395.5kJ·mol-1,则石墨转变成金刚石反应的焓变为 (A ). -789.1 kJ·mol-1 (B ). 0 (C ). +1.9 kJ·mol-1 (D )-1.9 kJ·mol-17.25℃时NaCl 晶体在水中的溶解度约为6 mol·L -1,若在1L 水中加入1 mol NaCl ,则 NaCl (s) + H 2O (l) → NaCl (aq)的(A ). ΔS > 0,ΔG > 0 (B ) ΔS > 0,ΔG < 0 (C ). ΔG > 0,ΔS < 0 (D ). ΔG < 0,ΔS < 0 8.下列物质中可以认为具有最大摩尔熵的是(A ). Li (g) (B ). Li (s) (C ). LiCl·H 2O (s) (D ). Li 2CO 3 (s) 9.下列反应中,r m ΔS 值最大的(A ). C (s) + O 2 (g) → CO 2 (g) (B ). 2SO 2 (g) + O 2 (g) →2SO 3 (g)(C ). CaSO 4 (s) + 2H 2O (l) → CaSO 4·2H 2O (s) (D ). 2NH 3 (g) →3H 2 (g) + N 2 (g) 10.下列热力学函数中数值不为零的是:(A )f m ΔH (Cl 2,g);(B )f m ΔG (Br 2,l);(C )f m ΔG (Hg,l);(D )m S (H 2,g)。
11.已知f m ΔH (N 2O 4,g)=9.2kJ·mol -1,则N 2O 4生成反应的热化学方程式是 (A)N 2(g)+2O 2(g)→N 2O 4(g) ,r m ΔH =9.2kJ·mol -1; (B)N 2(g)+2O 2(g)→N 2O 4(g),r m ΔH =-9.2kJ·mol -1; (C)O 2(g)+12N 2(g)→12N 2O 4(g),r m ΔH =-9.2kJ·mol -1; (D)2N 2(g)+4O 2(g)→2N 2O 4(g),r m ΔH =18.4kJ·mol -1。
12.已知298K 时,反应2N 2O 3(g)→2N 2(g)+3O 2(g)的r m ΔG =-278.8kJ·mol -1,则该温度下的f m ΔG (N 2O 3,g)是(A)278.8kJ·mol -1;(B)-278.8kJ·mol -1;(C)139.4kJ·mol -1;(D)-139.4kJ·mol -1。
13.在298 K ,下列反应中r m ΔH 与r m ΔG 最接近的是 (A). CCl 4 (g) + 2H 2O (g) →CO 2 (g) + 4HCl (g) (B). CaO (s) + CO 2 (g) → CaCO 3 (s) (C). Cu 2+ (aq) + Zn (s) → Cu (s) + Zn 2+ (aq)(D). Na (s) + H + (aq) + H 2O (l) → Na + (aq) +1/2H 2 (g) + OH - (aq)14.将固体NH 4NO 3溶于水中,溶液变冷,则该过程△G ,△H ,△S 的符号为 (A )+,-,-; (B )+,+,-;(C )-,+,-; (D )-,+,+。
15.已知-122r m 1MnO (s)=MnO(s)+O (g)ΔH =134.8kJ mol 2⋅-12r m MnO (s)+Mn(s)=2MnO(s)ΔH =-250.1kJ mol ⋅则MnO 2的生成热-1f m ΔH (kJ mol )⋅为(A )519.7;(B )-317.5; (C )-519.7;(D )317.5。
16.下列物质中,f m ΔH 不等于零的是:(A )Fe (s ); (B) Cl(l); (C) C(石墨); (D) Ne(g)。
17.反应CaO (s) + H 2O (l) = Ca(OH)2(s) 在298K 和标准状态下是自发的,其逆反应在高温下为自发进行的反应。
那么正反应是(A) r m ΔH >0 , r m ΔS >0; (B) r m ΔH <0 , r m ΔS <0; (C) r m ΔH >0 , r m ΔS <0; (D) r m ΔH <0 , r m ΔS >0。
18.已知f m ΔG (AgCl) = -109.6KJ/mol ,则反应 2AgCl (s) = 2Ag (s) + Cl 2(g)的r m ΔG 为 (A )- 219.2 KJ/mol (B) - 109.6 KJ/mol (C) 219.2 KJ/mol (D) 109.6 KJ/mol 19.下列变化为绝热过程的是(A )体系温度不变; (B )体系不从环境中吸收热量; (C )体系与环境无热量交换; (D )体系内能保持不变。
20.下列反应在常温下均为非自发反应,在高温下仍为非自发的是(A )221Ag O(s)2Ag(s)+O (g)2→; (B )23233Fe O (s)+C(s)2Fe(s)+CO (g)22→;(C )242N O (g)2NO (g)→; (D )261266C(s)+6H O(g)C H O (s)→。
二.填空题(每空2分,共40分)21 . 2 mol Hg(l)在沸点温度(630K )蒸发过程中所吸收的热量为109.12 kJ 。
则汞的标准摩尔蒸发焓m ΔH vap = ;该过程对环境做功W= ,ΔU = ,ΔS = ,ΔG = 。
22.已知25℃时,-1f m 2ΔH (Br ,g)=30.71 kJ mol ⋅,-1f m 2ΔG (Br ,g)=3.14 kJ mol ⋅,则Br 2(l)的标准摩尔蒸发熵为 J·mol -1·K -1,正常沸点为 ℃ 23. 下列过程的熵变的正负号分别是 a. 溶解少量盐于水中,r m ΔS 是 号; b. 纯碳和氧气反应生成CO(g),r m ΔS 是 号; c. 液态水蒸发变成H 2O(g),r m ΔS 是 号;d. CaCO 3(s)加热分解为CaO(s)和CO 2(g),r m ΔS 是 号;24.孤立体系,可逆循环过程的熵变为 ;不可逆过程的熵变 。
25.有A ,B ,C ,D 四个反应器,在298K 时反应的热力学函数分别如下表所示,则在标准状态下,任何温度都能自发进行的反应是 ,任何温度都不能自发进行的反应是 ;另两个反应中,温度高于 ℃时可自发进行的反应是 ,温度低于 ℃时可自m /kJ m S /J mol ⋅26.将下物质按摩尔熵值由小到大排列,其顺序为 。
LiCl(s); Li(s); Cl 2(g); I 2(g); Ne(g)三.计算题(每题10分,共20分)27.根据下面的热力学数据通过计算说明在298 K ,标准压力下,用C 还原Fe 2O 3生成Fe 和CO 2在热力学上是否可能?若要反应自发进行,温度最低为多少?Fe 2O 3(s) Fe(s) C(s) CO 2(g)1/kJ mol f m H -∆⋅ -822 0 0 -393.5 1/kJ mol f m G -∆⋅ -741 0 0 -394.411/J mol K m S --⋅⋅ 90 27.2 5.7 21428. 已知:(1)O(g)3N (g)2NH O(l)3H (g)4N 2322+→+;1(1)1011.5kJ mol r m H -∆=⋅ (2)O(l)H (l)H N (g)3H O(g)N 24222+→+ ; 1(2)317.3kJ mol r m H -∆=-⋅(3)O(l)H (l)H N (g)O 21(g)2NH 24223+→+; 1(3)143kJ mol r m H -∆=-⋅ (4)(g)O 21(g)H O(l)H 222+→ ; 1(4)285.8kJ mol r m H -∆=⋅又12(N O,g)82.1kJ mol f m H -∆=⋅,试通过两种途径求3(NH ,g)f m H ∆。