普通化学第四章-化学热力学基础.pptVIP

Examples化学反应的方向容量性质的状态函数标准摩尔吉布斯自由能变△rGmθ单位：kJ·mol-1美国物理学家J.W.Gibbs（1839～1903）GH－TSdef四、吉布斯自由能自由能为体系中可作有用功的能量。化学反应的方向1.标准摩尔生成吉布斯自由能标准摩尔生成吉布斯自由能：标准状态一定温度下，由指定单质生成１摩尔纯物质时的吉布斯自由能变。符号：△fGmθ单位:kJ·mol-1。指定的稳定单质的标准摩尔生成吉布斯自由能为零。H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)△fGmθ（H2O,g）=△rGmθ=-228.57kJ·mol-1△rGmθ=∑νB△fGmθ化学反应的方向2.吉布斯自由能变与反应自发性判据在等温等压且不作非体积功的条件下，经过热力学推导：△G＜0反应正向自发。△G＝0平衡状态，正逆反应都不自发。△G＞0反应正向非自发，逆向自发。吉布斯自由能变△G的意义：是封闭体系在等温等压不做非体积功的条件下，化学反应自发进行的判据。化学反应的方向在标准状态下△rGmθ＜0，反应正向自发。△rGmθ＝0平衡状态，正逆反应都不自发。△rGmθ＞0反应正向非自发，逆向自发。自发进行的过程总是向吉布斯自由能减少的方向进行。化学反应的方向例：计算下列反应的△rGmθ,并判断反应自发方向。C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)解：查表-910.50-394.4-237.2△rGmθ=6(-394.4)+6(-237.2)–(-910.5)=-2879.1kJ·mol-1△rGmθ0,反应正向自发进行。例：利用物质的△fGmθ分析298K时，利用下面两组反应制备苯胺的可能性。已知：△fGmθ（C6H5NH2,l）＝153.2kJ·mol-1;△fGmθ（H2O,l）＝－237.2kJ·mol-1;△fGmθ（C6H6,l）＝124.4kJ·mol-1;△fGmθ（NH3,g）＝－16.6kJ·mol-1;△fGmθ（HNO3,l）＝－79.8kJ·mol-1化学反应的方向4.吉布斯—亥姆霍兹方程及其应用等温条件下，吉布斯自由能变与焓变熵变的关系△G=△H-T△S标准状态下进行的反应△rGmθ=△rHmθ-T△rSmθ化学反应的方向化学反应的△rGmθ既可由物质的△fGmθ，根据△rGmθ=∑νB△fGmθ计算求得；也可由吉布斯—亥姆霍兹方程△rGmθ=△rHmθ-T△rSmθ求得。一般计算中，焓变和熵变随温度变化可忽略，△rHmθ(T)≈△rHmθ(298K)，△rSmθ(T)≈△rSmθ(298K)吉布斯自由能受温度影响很大，△rGmθ(T)=△rHmθ(T)-T△rSmθ(T)≈△rHmθ(298K)-T△rSmθ(298K)化学反应的方向例：已知下列反应的△rHmθ=131.3kJ·mol-1，△rSmθ=133.9J·K-1·mol-1，求298K和1374K的△rGmθH2O(g)+C(石墨)=CO(g)+H2(g)解：根据△rGmθ(298K)=△rHmθ(298K)-T△rSmθ(298K)=131.3–298×133.9×10-3=91.42kJ·mol-1＞0又根据△rGmθ(T)≈△rHmθ(298K)-T△rSmθ(298K)△rGmθ(1394K)=131.3–1374×133.9×10-3