第4章-化学热力学初步-无动画.ppt

4. 温度对吉布斯自由能变化的影响 （1）当?H＜0（放热），?S ＞0（混乱度增大）时： ?G 恒为负值，反应在任何温度下都可自发进行，有利于过程的自发性，例如： 2H2O2(g) → 2H2O(g) + O2(g) （2）当?H ＞0（吸热），?S ＜0（混乱度减小）时： ?G 恒为正值，反应在任何温度下都不能自发正向进行，例如： CO (g) → C(s) + O2(g) ?G = ?H – T ·?S 4. 温度对吉布斯自由能变化的影响 （3）当?H ＞0（吸热），?S ＞0（混乱度增大）时： 只有T 值很大时， 才可能使?G 为负值，故反应需在高温下才能自发进行，例如： CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) （4）当?H＜ 0（放热），?S ＜0（混乱度减小）时： 只有T 值很小时， 才可能使?G为负值，故反应需在低温下才能自发进行，例如： HCl (g) + NH3(g) → NH4Cl(s) 水冻成冰的过程也是只有在低温下才能自发进行的一个很好的实例。 4. 温度对吉布斯自由能变化的影响 对于?H 和?S 的正负号相同的反应（即?H＞0, ?S＞0和?H＜0，?S＜0），改变反应温度，反应存在从自发到非自发、或者从非自发到自发的转变，这个转变的温度称为转向温度T转。 在转向温度T转时，体系处于平衡状态，可得： ?GT ≈?H298K – T·?S298K = 0 ? ? ? 4. 温度对吉布斯自由能变化的影响 当温度高于T转时，反应自发； 对于?H＞0，?S＞0的反应： 当温度低于T转时，反应自发。 对于?H＜0，?S＜0的反应： (4-9) ?GT ≈?H298K – T·?S298K = 0 ? ? ? T转 = ? ?S298K ? ?H298K 五、小结 2. 学习了两个具有强度性质的状态函数T 和 p，三个具有加和性的状态函数：焓H、熵S和吉布斯自由能G，焓H和吉布斯自由能G测不到其绝对值，只能测得其变化值?H和?G；而熵S有绝对值。 1. 状态函数的变化只决定于体系的始态和终态而与变化的途径无关。 3. 四个计算公式：计算?rHm、?rGm、?rSm 和盖斯定律计算?r H总。 ? ? ? 五、小结 ?rH总 = ?r H1 + ?r H2 + ··· (4-2) (4-3) ?rHm =∑?f Hm(产物)-∑?f Hm(反应物) ? ? ? (4-5) ?rSm =∑Sm（产物）-∑Sm（反应物） ? ? ? (4-6) ?G = ?H – T· ?S (4-7) ?rGm =∑?fGm(产物)–∑?fGm(反应物) ? ? ? ?rGm =?rHm – T·?rSm ? ? ? (4-8) 五、小结 4. 热力学规定纯单质的?fHm 和?fGm 皆为零，但Sm 不等于零。 ? ? ? 6. ?rGm 可作为反应方向和限度的判据： ? ?rGm ＜0，反应可自发进行，但不能确定反应速率； ? ?rGm ＞0，正反应不能自发进行，但逆反应可自发进行； ? ?rGm = 0，反应处于动态平衡状态，以可逆方式进行。 ? 作业 《近代化学导论》上册： 第251页/ 3、4、5； 第252页/ 8、9、10、11。 （3）标准生成焓与反应热的关系 反应物 产物 各种单质 3 2 1 ∑?f Hm （产物） ? ∑?f Hm （反应物） ? ?r Hm ? 途径1=途径(2+3) ?H3= ?H1－?H2 途径3=途径(1-2) （3）标准生成焓与反应热的关系 可以用物质的标准生成焓数据计算化学反应的热效应。由上图可得出一个计算化学反应的反应热或称为反应的焓变的公式： (4-3) ?rHm =∑?f Hm(产物)-∑?fHm(反应物) ? ? ? 要求会查表用标准生成焓?f Hm 数据 求算某一反应的焓变?r Hm。 ? ? （3）标准生成焓与反应热的关系 2Na2O2(s)+2H2O(l)→4NaOH(s)+O2(g) 求下列反应的标准摩尔反应热?rHm： ? 解：由(4-3)式计算 ?rHm =∑?f Hm(产物)–∑?f Hm (反应物) = [4?f Hm (NaOH,s) + ?f Hm (O2,g)] – [2?f Hm (H2O,l) + 2?f Hm (Na2O2,s)] ? ? ? ? ? ? ? 例题2 （3）标准生成焓与反应热的关系 通过查表找出各产物和反应物的标准生成热数据，进行如下计算。 查表得： ?f Hm ( NaOH,s) = – 426.7 kJ·mol?1 ?f Hm