[理学]1化学热力学基础-复习.ppt

* ?rGm的量纲应为J·mol-1, 摩尔是指反应进度为1摩尔。 * * 标准状态时： 根据吉布斯公式可以求出一个反应在某一 温度下的标准摩尔吉布斯函数变： 2）标准摩尔吉布斯函数变 当化学反应各物质处于热力学标准状态时， 每摩尔化学反应的吉布斯函数变称为标准摩尔 吉布斯函数变，用 表示，单位：kJ.mol-1 例： 求 在298K时的 CaCO3(s) CaO(s) CO2(g) -1206.92 -635.09 -393.50 92.9 39.75 213.64 解：首先查表计算反应的 =178.83－298×160.5 = 130.48 (kJ·mol－1) ×10－3 如果反应温度不是298K，如何计算？ 一般忽略温度变化对焓变和熵变的影响， 用298K时的焓变和熵变数据代替。 例：计算1500K时， 解： 3）反应的吉布斯函数变的物理意义 G＝H－T·S 把体系内可以做有用功的能叫做自由能，就是吉布 斯函数G，则反应前后的吉布斯函数变ΔG－自由能变， 就是体系和环境之间交换的有用功。 吉布斯—亥姆霍兹公式 1876年，吉布斯提出: 判断一个反应能否自发进行的 标准是它产生有用功的本领。（有用功指除体积功以外 的其它功） 恒温恒压条件下，如果一个反应能被利用来完成 有用功，这反应是自发的； 如果必须由环境对它做有用 功，反应才能发生，则反应是非自发的。 在等温、等压只做体积功的条件下，体系由状态1变到状态2，吉布斯自由能变化△G＝G2－G1与过程自发性的关系如下 ： 4）Gibbs判据 △G＜0 自发过程 △G＝0 体系处于平衡态 △G＞0 非自发过程 Gibbs判据 在等温、等压只做体积功的条件下，自发过程进行的方向是体系吉布斯自由能减少的方向。这是热力学第二定律的一种表述方式。 热力学第二定律 体系的吉布斯自由能越大，它自发地向吉布斯自由能小的状态变化的趋势就越大，此时体系的稳定性较差；反之，吉布斯自由能较小的状态稳定性较大。因此，吉布斯自由能也是体系稳定性的一种量度。 G是体系稳定性的量度 定义：热力学标准状态下，由参考态单质生成1mol某物质时的标准摩尔吉布斯自由能变称为该物质的标准生成吉布斯自由能。 符号： ΔfGθm ? ( 298.15K） 单位： kJ·mol-1 标准生成吉布斯自由能 ΔfGθm ?与 ΔfHθm 定义相似 ΔfGθm??? 与反应的条件有关 ΔfGθm 与物质的聚集态有关 ??ΔfGθm?(参考态单质)=0 对于化学反应 aA+bB=dD+gG ΔrGθm (298.15K) ＝｛gΔfGθm(G)＋ dΔfGθm(D)｝ -｛aΔfGθm(A)＋ bΔfGθm(B)｝ 或写成 ΔrGθm (298.15K)＝∑ vBΔfGθm(B，298.15K) ΔrGθm的计算 化学反应的 计算： ①吉布斯公式 ②根据物质的 适用于任何温度。焓变、熵变用298K时的数值。 仅适用于298 K。 若T≠298 K，只能用： 例题 计算下列反应的标准摩尔Gibbs自由能变，并判断该反应在标准态、298.15K是能否自发进行？ 2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) 解：查表 CO(g) O2(g) CO2(g) ΔfGθm (298.15K)/kJ·mol-1 -137.3 0 -394.4 ΔrGθm (298.15K)={2ΔfGθm(CO2)}-{2ΔfGθm(CO)+ΔfGθm(O2)} ＝2×(-394.4 kJ·mol-1)- 1×(-137.3 kJ·mol-1) ＝- 514.2kJ·mol-1 ∵ ΔrGθm ﹤O ∴ 该反应可以自发进行。 1.3.4 Gibbs－Helmholtz公式 三个状态函数之间的关系： G＝H－TS 吉布斯－赫姆霍兹公式 ΔG(T)＝ΔH(T)－TΔS (T) ΔH 、