第5章化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ).

1、第5章化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)5.1基本概念5.2熱力學(xué)第一定律5.3熱化學(xué)5.4化學(xué)反應(yīng)的方向5.5化學(xué)平衡5.6化學(xué)反應(yīng)速率（選修）生產(chǎn)中的兩個問題:化學(xué)反應(yīng)的方向.程度和能量變化問題 化學(xué)反應(yīng)進行的速率問題解決方法:化學(xué)熱力學(xué) :化學(xué)動力學(xué)2013-8-75.1基本概念5丄1化學(xué)計量系數(shù)和化學(xué)反應(yīng)進度對于一般的化學(xué)反應(yīng)：a +ABrfD + eE令：你=一4 %=-伉咤=0va.Vd、Ve分別為物質(zhì)a、B、D. E的化學(xué)計量系數(shù)。規(guī)定：反應(yīng)物的化學(xué)計量系數(shù)為負(fù)，而產(chǎn)物的化學(xué)計量系數(shù)為正。反應(yīng)進度舀定義為：11呂=山4八巾 或QA/g/i令©的單位為nwl,與化學(xué)反應(yīng)方程式寫法

2、有關(guān)。2013-8-7熱力學(xué)中，我們主要研究封閉系統(tǒng)。2013-8-75.1.3狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)：系統(tǒng)的一切性質(zhì)的總和(包括物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì))。狀態(tài)函數(shù)：確定系統(tǒng)狀態(tài)的宏觀物理量稱為狀態(tài)函數(shù)。如：物質(zhì)的量(n)、壓力(卩)、體積(V).溫度(T)等。狀態(tài)函數(shù)的特點：(1) 體系的狀態(tài)一確定，各狀態(tài)函數(shù)均有確定值。(2) 體系狀態(tài)發(fā)生變化時，各狀態(tài)函數(shù)的改變量， 只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與變化的途徑無關(guān)。(3) 描述體系所處狀態(tài)的各狀態(tài)函數(shù)之間是有聯(lián)系的。2013-8-75.1.4過程與途徑過程:系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化的經(jīng)過。途徑：系統(tǒng)狀態(tài)變化時經(jīng)歷的具體路線。尋壓過程常見的變化過程等溫過程T2, P

3、,2013-8-7等溫過程等溫過程：AT = O等壓過程：AP= 0等容過程：AV = 0等壓過程T.“狀態(tài)一定值一定 殊途同歸變化等 周而復(fù)始變化零”3途徑：先等溫后等壓b途徑:先等壓后等乞5.2熱力學(xué)第一定律5.2.1熱和功熱（Q）：在系統(tǒng)和環(huán)境之間由于溫度不同而交換或傳遞的 能量稱為熱。系統(tǒng)吸熱，e>o； 系統(tǒng)放熱，e<（）o功（W）:除熱以外，系統(tǒng)和環(huán)境之間其他的能量交換形式 統(tǒng)稱為功。系統(tǒng)得功（環(huán)境對系統(tǒng)做功），w>o；系統(tǒng)失功（系統(tǒng)對環(huán)境做功），W<0o2013-8-7功的分類:（1）體積功：由于系統(tǒng)體積變化時反抗外力做功而與環(huán)境交換的能量.（2）非體積功（

4、其他功、有用功）：除體積功外，其他各種形式的功，如電功、表面功、機械功等。本章僅討論體積功，若在定壓過程："紿="終="環(huán) 體積功 W = -p AH二-3RT =An:反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化值5.2.2熱力學(xué)能熱力學(xué)能U:熱力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)各種形式能量的總和，亦稱內(nèi)能. 它包括系統(tǒng)內(nèi)各種粒子（分子、原子、電子、原子核等）的動 能（如分子的平動能.轉(zhuǎn)動能、振動能等）和粒子間相互作用 的勢能（分子間的吸引能、排斥能、化學(xué)鍵等）單位：kJ、J.熱力學(xué)能U性質(zhì)：（1）是具有加和性的狀態(tài)函數(shù)，其絕對值無法求得，但其變 量可以計算.（2）熱力學(xué)能的大小與系統(tǒng)的溫度.體積、壓力及

5、物質(zhì)的 量大小有關(guān).2013-8-75.2.3熱力學(xué)第一定律定義：自然界的一切物質(zhì)都具有能量；能量有各種不同的形 式，能夠從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式；在轉(zhuǎn)化過程中，“能量不生不滅，總值不變”能量守恒與轉(zhuǎn)化定律應(yīng)用于 熱力學(xué)系統(tǒng)，就稱為熱力學(xué)第一定律.QU2-S = Q + W在封閉系統(tǒng)：At/=g +w201M0-25/ = U + Q + W12®2013-8-7例51在298K和lOOkPa的定壓條件下,0.5molC2H4(g) 和比(刃按下式進行反應(yīng)，放熱68.49kJ,#lmolC2H4(g) 進行下述反應(yīng)，試求AD、Q。C2H4(g)+H2(g)>C2H6(g)解：

6、 Q = -68.49kJ x2= -136.98KJAn=n(C2H6)- _n( C2H4)4-n(H2)=-lmolW=-PAV=-An/?T= -(-1) x 298 x 8.314 = 2477.6J =2.48kJAU=QW= -136.98 + 2.48 = -13450kJ對于lmol反應(yīng),A匕嚴(yán)- 13450kJmol i2013-8-753熱化學(xué)5.3.1反應(yīng)熱和反應(yīng)怡變反應(yīng)熱：化學(xué)反應(yīng)發(fā)生后，使產(chǎn)物的溫度回到反應(yīng)物的溫度，且 系統(tǒng)不做非體積功時，所吸收或放出的能量.特點：熱不是狀態(tài)函數(shù)，與過程有關(guān).通常最重要的過程有等容過程和等壓過程。1、等容反應(yīng)熱0、：系統(tǒng)在等容條件下

7、完成的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn) 生的熱稱為等容反應(yīng)熱?；瘜W(xué)反應(yīng)在密閉的容器中進行時(等容)，反應(yīng)系統(tǒng)的體積 不變，AV=O, W=0則：Al/ = e + W= Qv-pv = Qv At/= Qv窪扭2013-8-72、等壓反應(yīng)熱Qp：系統(tǒng)在等壓條件下完成的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn) 生的熱稱為等壓反應(yīng)熱。P始終"環(huán)系統(tǒng)不作其他功時：W= - PAV U=Q +W在等壓過程中，= Qp 一0=©2+必嶺)一 (S+"M)H = U + pV=H)H烙H: 令：焙變:2013-8-72013-8-72013-8-7系統(tǒng)在竽溫、等壓、不作其它功條件時:Qp =焰(H)的性質(zhì):焙是狀態(tài)函數(shù)，具

8、有加和性A=lmol 時 MT1) N2(g) + 3H2(g)=2NH3(g)2) ,/iN2(g) + 3/2H2(g)=NH3(g)3) V3N2(g) +H2(g)=2/3NH3(g)反應(yīng)的摩爾焙變廠J、 kJ,當(dāng)位：kj-mol"1 > J-mol"1)Ar/w°=-92.22 kj mol1皿46.Il kJ molTAr77w°=-30.74 kJ mol1反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焙變2013-8-7 皓的絕對值無法求，但其變量可通過你=0計算。 可逆反應(yīng)“值相等，符號相反。N2(g) + 3H2(g)=2NH3(g)= -92.22 kj m

9、ol12NH3(g)=N2(g) + 3H2(g)如"=92.22 kj mol1 吸熱反應(yīng)SH X),放熱反應(yīng)AH <()雖然我們由等壓過程引入了焙的概念，但并 不是說只有等壓過程才有恰這個熱力學(xué)函數(shù)。2011-11-12013-8-72013-8-72013-8-73、等容熱效應(yīng)與等壓熱效應(yīng)的關(guān)系H=U+pV zV7=Ai/+AQ?V) 反應(yīng)系統(tǒng)中的液體和固體，其SO可忽略不計. 若假定反應(yīng)系統(tǒng)中的氣體為理想氣體，則上式可化為:AW=A(/+(An)g/?TQ=QV+)T4、摩爾反應(yīng)焙與摩爾反應(yīng)熱力學(xué)能2013-8-72013-8-72013-8-7例5.2在79°

10、;C和lOOkPa下，將lmol乙醇完全氣化，求此 過程W、八At/和0p。已知：Qv = 406kJ解：C2H5OH(/) = C2H5OH(g) A/i=lmolW=-PAV =-An/?T=-8.314 X (273+79)=-2926J=-293kJAC/= Qn = 40.6KJQP= AAf= AU- W = 40.6 - (-2.93)= 4353kJ= AH/ A= 43.53kJmol熱化學(xué)方程式:表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式。H2()+I2()=2HI()(298.15K)= _259kJmoL該式代表在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時，lmoIH?仗)和lmolB仗)完全反應(yīng)生成 2 mol

11、HI(g),反應(yīng)放熱25.9kJo標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時化學(xué)反應(yīng)的摩爾恰變稱為標(biāo)準(zhǔn)摩爾熔，用符號 表示。 書寫和應(yīng)用熱化學(xué)方程式時注意事項：(1) 明確寫出反應(yīng)的計量方程式，計量系數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)。2013-8-7532熱化學(xué)方程式（2）注明參加反應(yīng)的各物質(zhì)的聚集狀態(tài)，g、1、s分別代表氣態(tài)、 液態(tài)、固態(tài)。固體有不同晶態(tài)時，還需將晶態(tài)注明，例如 S（斜方），S（單斜），C（石墨），C（金剛石）等。水溶液中反應(yīng) 須注明其濃度，以旳代表水溶液，（aq, 8）代表無限稀釋 水溶液。（3）反應(yīng)熱亠與反應(yīng)方程式相互對應(yīng)。若反應(yīng)式的書寫形式 不同，則相應(yīng)的化學(xué)計量系數(shù)不同，故反應(yīng)熱亦不同。（4）熱化學(xué)方程式必

12、須標(biāo)明反應(yīng)的濃度、溫度和壓力尊條件,若在標(biāo)準(zhǔn)壓力pJ 298.15K時可省略。如反應(yīng)熱（298.15K）不必表明溫度。2013-8-722l>2013-8-722l>2013-8-7533反應(yīng)熱的計算1熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氣體標(biāo)準(zhǔn)壓力/=100kPa）下純氣體液體 固體標(biāo)準(zhǔn)壓力（pe=10（）kPa）下 純液體、純固體溶液中的 溶質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)壓力（卩）下質(zhì)量摩爾濃度為 lmobkg*1（近似為 1 mobL*1）2013-8-722l>2.蓋斯定律 定壓或定容條件下的任意化學(xué)反應(yīng)， 在不做其它功時，不論是一步完成的還是幾步完成的，其反 應(yīng)熱的總值相等。不作其它功時，A17= Qv

13、 , XH= Qp , H. U是狀態(tài)函數(shù)，只要 狀態(tài)的始、終態(tài)一定，AH、必有定值，而與途徑無關(guān)。始態(tài)朋，終態(tài)“ G/ Cm = rm,l + dm,2X碼,257中間態(tài)或碼=E 曲233例53已知298K時，下列反應(yīng)的申(1) Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)亠如°=-25kJmol(2) 3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)厶“心-YPkJmoH(3) Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)計算 FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)解:2x(3)+(2)=(4): 3Fe2O3(s)+3C

14、O(g)=6FeO(s)+3CO2(g)l/63x(l)-(4):l/66FeO(s)+6CO(g)=6Fe(s)+6CO2(g) FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)zW“/6(3"異-2月屛-九 2°)hUkJmoH3標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成烙在一定溫度、標(biāo)準(zhǔn)壓力下，由元素的穩(wěn)定單質(zhì)生成 lmol某物質(zhì)時的反應(yīng)熱稱為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成皓，用 符號亠/：(巧表示。298丄5K時溫度F可以省略。單位:kjmol1由標(biāo)準(zhǔn)廓爾生成熔的定義可知，任何種穩(wěn)定單質(zhì)的 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焙都等于軋(H2, g)=0,g)=0o但對于有不商晶塞的固體單質(zhì)來說，只有 穩(wěn)定余單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成

15、熔才等于零。屮：(石墨尸0, 而(金剛石)=1.9 kj mol 同時規(guī)定 At H,jHaq)=0, 其它離子可按此計算。2011-11-325V4.標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒站了解2013-8-72013-8-7在一定溫度及標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，Imol物質(zhì)完全燃燒(或完全氧化) 生成指定的燃燒產(chǎn)物時的焙變稱為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焙,用符號乂表示，其單位為kJm°L通常指定物質(zhì)中的碳燃燒后變?yōu)镃。2他)，H變?yōu)镠2O(1), S 變?yōu)镾O2(g), N變?yōu)镸仗)等。顯然這些指定的燃燒產(chǎn)物的標(biāo) 準(zhǔn)摩爾燃燒焰等于零。事實上，熱力學(xué)規(guī)定的燃燒產(chǎn)物并非 都是實際的最終產(chǎn)物，而僅僅是人為的一種指定，目的是使 標(biāo)準(zhǔn)

16、摩爾燃燒熱數(shù)值統(tǒng)一。2013-8-7標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)烙的計算(1) 由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焙計算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)冷任意反應(yīng):nA + AB = JD + gG2013-8-7#“2013-8-7#“=(g Wg +必凸代)一(4 WVA+b A/Vb)即：生成物)一 EA/f(反應(yīng)物)(2) 由標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熔計算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熔(略)27l2013-8-75.4化學(xué)反應(yīng)的方向根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中能量變化判斷反應(yīng)的方向，本節(jié)引出S. G狀態(tài)函數(shù)，給出判斷反應(yīng)方向的判據(jù).5.4.1化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性定義：在一定條件下，不需外界對系統(tǒng)作功就能自發(fā)進行 的過程叫自發(fā)過程。其逆過程不能自動進行，稱為非自發(fā)過程。1. 自發(fā)過程的特

17、點：(1) 單向性：單方向進行，自發(fā)過程是不可逆的.(2) 系統(tǒng)能量降低的過程：降低的能量可用來向環(huán)境做功， 如水力發(fā)電，硫酸銅和鋅組成原電池也可做功。有一定的限度：化學(xué)反應(yīng)進行到一定程度達(dá)平衡狀態(tài).2013-8-729“2 化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性自發(fā)反應(yīng)的一個特點是趨向于能量降低過程，放熱反應(yīng)發(fā) 生以后，系統(tǒng)的能量降低，反應(yīng)放熱越多，能量降低越多.研究發(fā)現(xiàn)：許多自發(fā)反應(yīng)都是放熱的(AH<0),如燃燒反應(yīng).中和反應(yīng)；也有些自發(fā)反應(yīng)是吸熱的：AH >0如冰吸熱自動融化、 kno3自動溶于水AH >0;加執(zhí)CaCO3(s)= CaO(s) + CO2(g)故：AH< 0不是自發(fā)過

18、程的唯一判據(jù)！還應(yīng)考慮其它 因素。2013-8-729lS542化學(xué)反應(yīng)的爛變冰融化，NHqCl商溫分解都是吸熱反應(yīng)，但都是自發(fā)反應(yīng)， 注意：冰由固體向液體變化，NH£1由固體分解成氣體并內(nèi) 部質(zhì)點、增多系統(tǒng)混亂度變大.宏觀物體內(nèi)部質(zhì)點無秩序程度越大，混亂度越大.自發(fā)過程傾向于取得最大混亂度.1.爛(1) 爛定義：描述系統(tǒng)或物質(zhì)內(nèi)部混亂度的物理量.(2) 性質(zhì)：炯S與混亂度成正比.系統(tǒng)或物質(zhì)內(nèi)部微粒越 多、越無序，墻值越大.同一物質(zhì)：S (g) >S(1) > S (s)爛是狀態(tài)函數(shù)，具有加和性，單位J K1,符合蓋斯定律。2013-8-7301>2 熱力學(xué)第二定律

19、熱力學(xué)第二定律指出了宏觀過程進行的方向，是大量經(jīng)驗事 實的總結(jié).科表達(dá)方式：在孤立體系中的任何自發(fā)過程中，系統(tǒng)的 爛總是增大的，這就是爛增加原理。注意：用爛增原理來判斷過程自發(fā)性時，系統(tǒng)必須是孤立系 統(tǒng).對于封閉系統(tǒng)，使用爛增原理時通常需將系統(tǒng)和環(huán)境作 為一個整體考慮.2013-8-73標(biāo)準(zhǔn)摩爾潤（Sm° ）熱力學(xué)第三定律：當(dāng)溫度降至0K時，任何理想晶體中粒子處 于晶格結(jié)點上不能運動，系統(tǒng)處于理想的最有序，故任何純 凈物質(zhì)的完關(guān)晶體在0K時爛值為零.溫度降低，系統(tǒng)內(nèi)粒子運動速度降低，混亂度減小，爛值減小。 規(guī)定爛（SJ :任何物質(zhì)的理想晶體U0K->TK時，系統(tǒng)爛的 增加 S

20、= S廠幾=ST- 0 = Sr爛的增加即為TK時的爛S（T）, 炳有絕對值，將St稱為絕對精（或稱規(guī)定爛）。標(biāo)準(zhǔn)爛（SJ ）:標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，lmol某純物質(zhì)的爛值稱為該 物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾煙i,簡稱標(biāo)準(zhǔn)瀚.單位為J mol K '.2013-8-7#“熱力學(xué)規(guī)定：穩(wěn)定狀態(tài)單質(zhì)>0, SmG(Haq)=()物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾嫡值大小的一般規(guī)律:(1) 爛與物質(zhì)的聚集狀態(tài)有關(guān)。同一物質(zhì)，同一物質(zhì)所處的聚 集狀態(tài)不同，精值大小順序為5«(g)>S*(I)>(s)；(2) 同一物質(zhì)在相同的聚集狀態(tài)時，其爛值隨溫度的升高而增 大。氣態(tài)物質(zhì)的爛值隨壓力增高而減小.(3) 聚集態(tài)相

21、同，復(fù)雜分子比簡單分子有較大的爛值。(4) 結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子量大的，爛值大.相對分子量相同，分子構(gòu)型復(fù)雜的，爛值大.2013-8-733l>4 化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾精變?nèi)我夥磻?yīng)：aA + bB = dD + gG凡S如g Sm<>(G).aSJ(B>5自發(fā)過程的特征系統(tǒng)趨向于取得：最低能量狀態(tài)(AW<0,熔減)； 最大混亂度(AS >(),購增)在化學(xué)反應(yīng)中，這兩種傾向有時一致，有時不一致，綜合 考慮系統(tǒng)中熔變和瀚變的影響，還要考慮溫度的夠響，才能對 反應(yīng)自發(fā)性做出正確的判斷.2013-8-72013-8-738><如：-10°C

22、水結(jié)冰是自發(fā)過程，按說應(yīng)冷減爛增，實際是 冷減熾減.再如：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) > 0,=160.43-11101 !-K 1 ,該反應(yīng)在1000°C時可自發(fā)進行，而 在常溫下該反應(yīng)非自發(fā)，可見除外，溫度也 對反應(yīng)自發(fā)進行有彩響。所以，H、S、卩都是與自發(fā)過程的方向有關(guān)的因素，但 都不能單獨作為自發(fā)過程方向的判據(jù)，只有將熔減、爛增及 溫度綜合考慮，才能得出正確結(jié)論.因此，吉布斯引入新的 狀態(tài)函數(shù)自由能G.2013-8-75.4.3化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)1.吉布斯函數(shù)G定義：1876年，美國物理化學(xué)家J.W.Gibbs,綜合考慮AW、 AS都是與自發(fā)過程的方向

23、有關(guān)的因素，但都不是唯一的因素， 提出了將H、S、卩組合在一起的新的狀態(tài)函數(shù)吉布斯自 由能G,簡稱自由能。G = H - TS2. 吉布斯公式在等溫過程中，吉布斯自由能變?yōu)椋篈G =- T S應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)：亠G“-TASm若反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進行，則： G° = H° _TH S°r tnr mr m3. 吉布斯判據(jù)熱力學(xué)研究證明：對封閉體系，在等溫、定壓、只作體積 功(W'=0)的條件下，自發(fā)過程方向的判據(jù)為： G=0過短自發(fā),反應(yīng)可面冠進行 AG = O,反應(yīng)處于平衡狀態(tài) G>0,過程非自發(fā)反應(yīng)可向逆向進行即：等溫、定壓、只作體積功條件下的自發(fā)過

24、程，總是向系統(tǒng) 自由能減小的方向進行(或：凡是自發(fā)過程，其系統(tǒng)的自由能 莉是減小的)最小自由能原理2011-11.32013-8-737»e等溫等壓下反應(yīng)自發(fā)性判斷各種 情況符號反應(yīng)情況ArGm1+任何溫度下均為 自發(fā)反應(yīng)2+任何溫度下均為 非自發(fā)反應(yīng)3+常溫(+) K 溫()常溫下為非自發(fā)反應(yīng) 高溫下為自發(fā)反應(yīng)4常溫() 高溫(+)常溫下為自發(fā)反應(yīng) 高溫下為非自發(fā)反應(yīng)2013-8-738><4. 標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)人的計算和反應(yīng)方向的判斷| 由標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能®G0m（T）計算%,熱力學(xué)規(guī)定：在指定溫度及標(biāo)準(zhǔn)壓力下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成Inwl某物質(zhì)時的吉布

25、斯自由能變叫做該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能，用符號表示, 度卩可以省略。298.15K 時溫同時規(guī)定：標(biāo)態(tài)下，任何一種穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生 成吉布斯自由能都等于零。與咒但” g) =0,(O2, g) =0,(H+,aq) =0, A/；”®(石墨)=02013-8-739l任意反應(yīng)“A + "B =刃）+ gG 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)298.15K下:也/；1）-（4 Sd'+b Wr）即：亠6=刀亠6（生成物）-£與6（反應(yīng)物）同Hin0, ArSm0計算相似。（2）由吉布斯公式計算dG em因溫度對小課及亠鳳的影響不大，r Hm°298 Q r r

26、 m°298 555 r *m°T所以根據(jù)蓋斯定律計算AQ卞2013-8-7例54査表計算下列反應(yīng)的父G&m，并判斷反應(yīng)的自發(fā)性。 2Fe (呦 + 2 廠仙)=2F0 (網(wǎng))+12(5) 解：2Fe' (aq) + 21 aq) = 2Fe2' (aq) 12(s)jG0m -4.651.6-78.60 kJ molWSWq)- 2AfG： (Fe2, , aq) + 2»G：(廠,aq)=-44.SkJ-moll <, 04i?e在29&15K及標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下反應(yīng)正向自發(fā)2013-8-7例5.5 已知298.15K時,ng(1)

27、 c(石墨)+O2(g)= CO2 (g) G°ar -394.4kj mol1(2) 2CO(g)+ O2(g)=2CO2 (g) Gar -257.2kj mol > 求反應(yīng)(3) C(石墨)+ CO2 (g) = 2CO(g)的 爲(wèi))：解：(1) 一 (2) = (3)亠G雋尸亠G爲(wèi)廠=-394.4kJ-mor1-(-257.2kJ.mor1) =一 1372kJ molV0該反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)298K時自發(fā)進行。2013-8-7例56已知在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下各物質(zhì)的有關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)， 試判斷下列反應(yīng)在298K時能否自發(fā)進行？2Al(s)4-Fe2O3(s)=Al2O3(s)4-2Fe(

28、s)解：2Al(5)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(5)/(kj.moli) 0-742.2-16760s身 / (J mol-l-K1) 28.3 87.450.9 27.3AH腫=Afmo(Al2Ops)+2AfZ/m0(Fe)-lA/me(Fe2O3,s) +2"V(A1Q=(-1676kJ-mol1)-(-742.2 kJ mol 】)=-933.8 kj mol12013-8-743“Ar>S11G=SmG(Al2O3,s)+25m0(Fe,s)-Sra°( Fe2O)+2 Sme(AI,s)=(50.9 Jmol-iK i+2X273Jino

29、liK i )-(2 X28.3 J-mol-K1+ 874Jmo|JK i)=-385JmoHKJ注意單位統(tǒng)一=-9338kJmoli-298K X (-38.5X 70弓 kJ-mobK1) =-922.3kJ mol1反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)及298K時能自發(fā)進行5. 非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)的計算和反應(yīng)方向的判斷(1)反應(yīng)商丿對于任一反應(yīng)aA + Z?B=dD + e E若為氣相反應(yīng)：丿_卩(。)/丫卩(已)/丫 一口(嚴(yán)p(A)/Vp(B)/"叮瀘若為溶液中的離子反應(yīng)：=c(D)/c&c(E)/c&“ = n £BfB2013-8-7 一 c(A)/cTc(

30、B)/cT 涉 純固態(tài)或液態(tài)處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，式中不出現(xiàn)。例如MnO2(s) + 4H+(aq) + 2Cl (aq) t Mn2+(aq) + Cl2(g) + 2H2O (I) 非標(biāo)態(tài)時：ArGm=ArG Qm+RT InJc(Mn2+)/c p(Cl2)4? =ArG 0m+/?T Inc(H+)/c 4c(Cl )/c 22013-8-746“（3）分壓定律和分體積定律卩=工空竺=工心（混合氣體的總壓等于所仃組分氣體的分壓z和） B V bPb =戀"（組分氣體的分斥等丁總圧與物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)之積） v=y=x（混合氣體的總體積等丁所有組分氣體的分體積2和） BB也="邑=©/體積分?jǐn)?shù)等于物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）v 和鼻上B P V（4）非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的反應(yīng)方向的判斷由非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的隙爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)ArGm的符號判斷。2013-8-747®例5.7計算723K、非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，下列反應(yīng)的AQ*并判斷 反應(yīng)自發(fā)進行的方向。2SO2(g) + O2(g) ->2SO3(g)分壓/P