第二章化学反应的方向和吉布斯函数PPT参考课件.pptVIP

应当指出，如果化学反应在恒温恒压条件下，除体积功外还做非体积功 w，则吉布斯函数判据就变为(热力学可推导出）： 此式的意义是在等温、等压下，一个封闭系统所能做的最大非体积功 (- w ) 等于其吉布斯自由能的减少 (- ΔG ) 。 -ΔG - w 自发过程 -ΔG = - w 平衡状态 -ΔG - w 非自发过程 (2.8) -ΔG = -wmax (2.9) 式中， wmax表示最大电功（见第四章有关内容） * * 表2.2 ΔH、ΔS 及T 对反应自发性的影响 反 应 实 例 ΔH ΔS ΔG = Δ H–T Δ S 正反应的自发性 ① H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) — + — 自发(任何温度) ②2CO(g) = 2C (s) + O2(g) + — + 非自发(任何温度) ③CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(s) + + 升高至某温度时由正值变负值 升高温度有利于反应自发进行 ④N2(g) + 3H2(g) =2NH3(g) — — 降低至某温度时由正值变负值 降低温度有利于反应自发进行 * * 大多数反应属于ΔH 与ΔS 同号的上述③或④两类反应，此时温度对反应的自发性有决定影响，存在一个自发进行的最低或最高温度，称为转变温度 Tc (ΔG = 0)： (2.10) 不同反应的转变温度的高低是不同的，它决定于ΔH与ΔS的相对大小，即 Tc 决定于反应的本性。 应当注意： * * 2. ΔG与?G 的关系 由于自发过程的判断标准是ΔG (不是?G ) ，而任意态时反应或过程的吉布斯函数变ΔG ，会随着系统中反应物和生成物的分压(对于气体)或浓度(对于水合离子或分子)的改变而改变。 ΔG与?G 之间的关系可由化学热力学推导得出，称为热力学等温方程。对于一般反应式(1.1a)，热力学等温方程可表示为 (211a) Δr Gm(T) = Δr Gm * * 对于一般化学反应式 热力学等温方程式可表示为 R为摩尔气体常数，pB为参与反应的物质B的分压力， p 为标准压力 ( p =100 kPa )，Π为连乘算符。习惯上将 称为压力商Q， pB/ p 称为相对分压，所以式 (2.11a) 也可写成： (2.11b) (2.11c) * * 分压定律 为了确定混合气体中某组分气体 i 的分压力，可用道尔顿分压定律。理想气体的分压定律有两个关系式。 第一，混合气体的总压力 p 等于各组分气体分压力 pi 之和。即 第二，混合气体中某组分气体 i 的分压力等于混合气体的总压力 p 与该组分气体的摩尔分数 xi 之乘积。即 * * 工业和分析化学中常用各组分气体的体积分数 来表示混合气体的组成。某组分气体的体积分数等于其分体积与总体积之比即 某组分气体的分体积Vi 是在恒温下将其压缩到具有混合气体总压力时所占有的体积。利用理想气体状态方程 和 两式相除即可得 * * 2.1.3 反应的摩尔吉布斯函数变的计算及应用 1. 298.15K 时反应的标准摩尔吉布斯函数变的计算 (1) 在标准状态时，由指定单质生成单位物质的量的纯物质时反应的吉布斯函数变，叫做该物质的标准摩尔生成吉布斯函数： ? f ，常用单位为 kJ. mol-1 。 Gm 反应的标准摩尔吉布斯函数变以? r 表示，对应于反应式(1.1a)，计算公式为： Gm ? B? f (B, 298.15 K) ? r (298.15 K) = (2.16a) Gm, Gm 任何指定单质(注意磷为白磷) ?f = 0 并规定Δf (H+,aq) = 0 Gm Gm T = 298.15K时的?f 的数据列于附录3中 Gm * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 单击此处编辑文本 第二级 第三级 第四级 第五级 第二章 化学反应的基本原理与大气污染 * 2 2.1 化学反应的方向和吉布斯函数变 2.2 化学反应进行的程度和化学平衡 2.3 化学反应速率 2.4 大气污染及其控制 * * 在给定条件下能自动进行的反应或过程叫自发反应或自发过程。 自发过程的共同特征： 具有不可逆性——单向性 有一定的限度 (3) 可有一定物理量判断变化的方向和限度——判据 2.1.1 影响反应方向的因素 2.1 化学反应的方向和吉布斯函数变 气体向真空膨胀； Δp 例如： 热量从高温物体传入低温物