标准摩尔生成吉布斯自由能精品PPT课件
标准摩尔吉布斯自由能
标准摩尔吉布斯自由能摩尔吉布斯自由能（Gibbs free energy）是热力学中一个非常重要的概念，它在化学、物理等领域都有着广泛的应用。
标准摩尔吉布斯自由能是指在标准状态下，物质的摩尔吉布斯自由能。
那么，什么是标准状态呢？标准状态是指物质的温度为298K（25℃），压强为1atm。
标准摩尔吉布斯自由能的计算可以帮助我们了解物质在标准状态下的稳定性和反应性，对于化学反应的研究和工程实践具有重要意义。
在化学反应中，摩尔吉布斯自由能的变化可以告诉我们反应的进行方向和速率。
当一个化学系统达到平衡时，摩尔吉布斯自由能会达到最小值。
因此，通过计算反应物和生成物的摩尔吉布斯自由能变化，我们可以预测反应的平衡位置和反应条件。
在工程实践中，我们可以利用摩尔吉布斯自由能的变化来优化化学反应的条件，提高反应的产率和选择性。
标准摩尔吉布斯自由能的计算公式为：ΔG° = ΔH° TΔS°。
其中，ΔG°表示标准摩尔吉布斯自由能的变化，ΔH°表示标准焓变，T表示温度，ΔS°表示标准熵变。
根据这个公式，我们可以通过标准焓变和标准熵变的数据来计算标准摩尔吉布斯自由能的变化。
在实际应用中，我们通常使用Gibbs-Helmholtz方程来计算不同温度下的摩尔吉布斯自由能变化。
对于化学工程师和研究人员来说，了解和掌握标准摩尔吉布斯自由能的概念和计算方法是非常重要的。
这不仅可以帮助我们理解化学反应的基本原理，还可以指导我们设计和优化化学过程。
在工程实践中，我们经常需要通过计算标准摩尔吉布斯自由能来选择最优的反应条件、催化剂和操作参数，以实现高效、环保的化学生产过程。
总之，标准摩尔吉布斯自由能是热力学中的重要概念，它对化学反应的平衡和动力学过程具有重要影响。
通过对标准摩尔吉布斯自由能的计算和应用，我们可以更好地理解和控制化学反应，实现工程实践中的高效化学生产。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解和应用标准摩尔吉布斯自由能的概念，促进化学工程领域的发展和进步。
化学反应的方向和吉布斯自由能变ppt课件
NH4Cl晶体中NH4+ 和Cl- 的排列是整齐有 序的。NH4C1晶体进入水中后，形成水合 离子(以aq表示)并在水中扩散。在NH4Cl 溶液中，无论是NH4+(aq)、Cl-(aq)还是水 分子，它们的分布情况比 NH4C1 溶解前 要混乱得多。
解：
2SO2(g) + O2(g) →2SO3(g)
ΔrHm/(kJ·mol-1) -296.83
0
-395.72
Sm/(J·mol-1·K-1) 248.22 205.138 256.76
ΔrHm=2ΔfHm(SO3)-[2ΔfHm(SO2)]+ΔfHm(O2)]
=[2(-395.72)-2(-296.830)] kJ·mol-1
ΔrGm(723K)=[(-197.78×10-3)+723(-188.06)]J·mol-1 = -61813 J·mol-1
RTlnJ=8.314×723ln—[p—(S[—Op(2—S)O/p—3)]—/2p[—p](2O—2—)/p—]J·mol-1 =8.314×723ln —((11..—00××—11—0084)—)22 ((—11..00—××—1100—54)) J·mol-1
=124Δ5r9G0m.5>J0·，mo反l-1应自发向左进行。
ΔrGm(723K)=ΔrGm(723K)+RTlnJ =(-61813+ 124590.5) J·mol-1 =62.777 kJ·mol-1
非标准态时：
ΔrGm=ΔrGm+RTlnJ
ΔrGm =ΔrGm+RTln —{{cc—((MH—n+)2—/+c)—/c}4}—{{c—p(C(C—l-l)2—/)c/p—}2}
标准摩尔生成吉布斯自由能
6.5
标准摩尔生成吉布斯自由能
定义
在标准压力下，由稳定单质生成1 mol化合物时吉布 斯自由能的变化值，称为该化合物的标准生成吉布斯自由 能，用下述符号表示：
f Gm （化合物，物态，温度）
没有规定温度，通常在298.15 K时的表值容易查阅
6.5
标准摩尔生成吉布斯自由能
注意
1、最稳定单质：指的是有多种同素异形体的单质中最稳定的 一种。 例如碳的最稳定单质是石墨而不是金刚石；磷的最稳定单 质是白磷而不是红磷。 C(s)+ O2(g) =CO2(g)
的方法，看那条路线的值最小，则可能性最大。 若 r Gm 的值是一个很大的正数，则该反应基本上 不能进行。（例1）
6.5
标准摩尔生成吉布斯自由能
G K 3.用 r m 值求出热力学平衡常数 p 值
K 根据 p 与温度的关系，可以决定用升温
还是降温的办法使反应顺利进行.（例2）
6.5
6.5
标准摩尔生成吉布斯自由能 以其中任意物质B在溶液的标准摩尔生成吉布斯自由能为例
fGm
G1 0
B 饱和溶液浓度为
稳定单质B
物质B(纯态)
fGm B, aq
csat
G2
B（标准态）
f G（ f G（ G1 G2 m B，aq） m B） 1 ， 式中 G 0 ， G RTln 有标可查，将 f G（ B ） 2 m
6.5
标准摩尔生成吉布斯自由能
6.5
标准摩尔生成吉布斯自由能
3、对于没有指定温度，通常手册上所给的表值， 大都是298.15K。 4、对于有离子参加的反应，主要是电解质溶液。 溶质的浓度主要用质量摩尔浓度表示，这时规 定的相对标准态是
吉布斯自由能及其应用.ppt
3.4.2 △G变的计算
1 标准摩尔生成吉布斯自由能 化学热力学规定（1）在标准状态和指定温度
（一般为298.15K）下，稳定状态单质的吉布斯自 由能为零。（2）在标准状态和指定温度下，由处于 标准状态的各种元素的单质生成1mol某纯物质时的 吉布斯自由能变称为该物质的标准摩尔生成吉布斯 自由能，用符号 f Gm，T 表示。符号中各个字母所表 示的意义，与 f Hm，T 中的一样。
为0.21×100kPa。
Zn与O2的反应为
f
H m，298
/
kJ
mol 1
1
Zn(s) 2 O2 (g) ZnO(s)
0
0
－348.3
S m,298
/
J
mol1 K 1
41.6
205.03
43.6
得
r
H
m，298
348.3kJ gmol 1
r
S m，298
3.4 吉布斯自由能及其应用
3.4.1 吉布斯自由能
△S（孤立） =△S（体系）+ △S（环境）
S（环境） Q（环境） T
因为 Q（环境）=－△H（体系）。
所以有 S（环境） Q（环境） H（体系）（3－17）
T
T
因此可以得到
VS（孤立）VS（体系）VS（环境）VS（体系） H（体系）
0
所以
T转
r
H m，298
r
S m，298
（3－22）
对于吸热（Δ H>0），但混乱度增大的反应
当
T
r
H
m，298
r
65 标准摩尔生成吉布斯自由能.
例: （１）有分解反应如下: NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g) 将NH4Cl(s)放入抽空的容器,在520K达平衡,测得体系的总压 为5066Pa,试求此反应的平衡常数?(可视为理想气体) 解: 因为,NH3和HCl均由氯化铵分解而来,故有: pNH3=pHCl=p/2 KpӨ=(pNH3/pӨ)(pHCl/pӨ)=(0.5p)2(1/pӨ)2 =0.25×(5066Pa)2×(1/101325Pa)2 =6.25×10-4
例：甲醇的催化合成反应可表示为
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) 已知，在523Ｋ时该反应的∆rGmӨ=26.263 kJmol-1。若
原料气中，CO(g)与H2(g)的物质的量之比为1:2，在 523Ｋ和105Pa压力下，反应达平衡。试求：(１)该反
应的平衡常数；(2)反应的平衡转化率；(3)平衡时各物
p(NH3 ) p(HCl) 2025 代入KpӨ计算式
K$ p p(NH 3 ) p(HCl) p(HCl) 2025 p(HCl) 4 6 . 4 10 p$ p$ p$ p$ 解得： p(HCl) 1712Pa
p(NH 3 ) 1712 2025 3737Pa
法使反应停止，然后用化学分析的方法求出平衡的组
确定被测体系是否达到平衡,可采用以下方法: (1) 若反应体系已达平衡,其组成不再随时间而变 化. 测定时保持外界条件不变,每隔一段时间取样分 析,若所测结果不再变化,说明体系已达平衡; (2) 先从反应物开始正向进行到平衡,再从产物开 始逆向反应 至平衡,若体系达平衡,两者所得到的平 衡常数应相等; (3) 改变反应物的初始浓度,若每次所测得的平衡 常数都一样, 说明反应体系已达平衡.
标准生成吉布斯自由能)
7
Specially, when the heat capacities(热容） of reactants and products is the mean value, the value of CP is constant, then
r H m = H 0 + CPT
θ
H 0 1 CP ln K = + ln T + I R T R
θ
8
化学平衡移动规律
当升高系统温度时，平衡向能降低温度（吸热） 的方向移动，降低系统温度，平衡向能升高温 度（放热）的方向移动； 当增加系统压力时，平衡就向能减小压力（即 减少气体物质的物质的量）的方向移动；当降 低系统压力时，平衡就向能增大压力（即增加 气体物质的物质的量）的方向移动。 当增加反应物浓度时，平衡就向能减少反应物 浓度的方向移动。 当减少生成物浓度时，平衡就向能增加生成物 浓度的方向移动。
K ( )T = 0 P
θ
ln K x Vm i ( )T = = P P RT
i
3
∑v
Le Chatelier‘s principle: A system at equilibrium, when subjected to a disturbance, responds in a way that tends to minimize the effect of the disturbance.
1
The solvent and solute need distinguish and the solution is dilute(稀溶液). The standard state of each reactant and product is ci = 1mol.dm-3 and the solution submit Henry’s law hypothetical. r G
单质的标准摩尔生成吉布斯自由能为零
单质的标准摩尔生成吉布斯自由能为零单质的标准摩尔生成吉布斯自由能为零一、什么是单质？在化学领域，单质指的是由同一种元素组成的物质。
氧气（O2）和金属铁（Fe）都可以被称为单质。
二、摩尔生成吉布斯自由能（ΔG）摩尔生成吉布斯自由能（ΔG）是描述在特定条件下，一摩尔物质在化学反应中生成的吉布斯自由能变化。
ΔG的值可以告诉我们在反应进行过程中，系统的自由能变化情况。
当ΔG为负值时，表示反应是自发进行的；当ΔG为零时，表示反应处于平衡状态；当ΔG为正值时，表示反应不会自发进行。
三、单质的标准摩尔生成吉布斯自由能为零对于单质来说，当其处于标准状态下，即温度为298K（25摄氏度）、压力为1标准大气压时，其摩尔生成吉布斯自由能ΔG为零。
这是因为在标准状态下，单质的物态是稳定的，不会发生自发的物质转化，因此反应的自由能变化为零。
四、个人观点和理解单质的标准摩尔生成吉布斯自由能为零这一概念，告诉我们在标准状态下，单质是稳定的，不会发生自发的化学反应。
这对我们理解单质的性质、稳定性以及在化学反应中的作用具有重要意义。
这也启发我们要深入研究在非标准状态下，单质的变化规律，以便更好地理解和应用化学知识。
总结：单质的标准摩尔生成吉布斯自由能为零，是指在标准状态下，单质不会发生自发的化学反应。
了解这一概念的意义和深刻理解对我们学习和应用化学知识有着重要的作用。
至此，我们对单质的标准摩尔生成吉布斯自由能为零这一概念有了全面、深刻和灵活的理解。
希望这篇文章能够帮助你更好地掌握这一知识点。
单质是化学领域中的重要概念，它指的是由同一种元素组成的物质。
通过了解单质的性质和特点，我们可以更好地理解化学反应和物质转化的过程。
在本文中，我们重点讨论了单质的标准摩尔生成吉布斯自由能为零的概念，这一概念对于理解单质在化学反应中的稳定性和行为具有重要意义。
让我们再次回顾一下单质的定义和特点。
单质是由同一种元素组成的物质，例如氧气（O2）和金属铁（Fe）都可以被称为单质。
标准摩尔吉布斯自由能
标准摩尔吉布斯自由能标准摩尔吉布斯自由能是热力学中一个重要的概念，它在化学、物理等领域都有着广泛的应用。
摩尔吉布斯自由能是指在恒定温度和压力下，物质在一定条件下的最大可利用能量，也可以理解为系统能做非体积功的最大能量。
在标准状况下，摩尔吉布斯自由能的计算公式为ΔG° = ΔH° TΔS°，其中ΔG°表示标准摩尔吉布斯自由能变化，ΔH°表示标准焓变，T表示温度，ΔS°表示标准熵变。
这个公式告诉我们，在恒定温度下，只要我们知道了反应的焓变和熵变，就可以计算出反应的摩尔吉布斯自由能变化。
摩尔吉布斯自由能的正负值可以告诉我们反应的方向。
当ΔG° < 0时，表示反应是自发进行的，系统的自由能降低，反应是放热的。
当ΔG° > 0时，表示反应是不自发进行的，需要外界输入能量才能发生，系统的自由能增加，反应是吸热的。
当ΔG° = 0时，系统处于平衡状态，反应已经达到了最稳定状态。
摩尔吉布斯自由能的概念对于化学平衡的研究有着重要的意义。
在化学反应中，当反应达到平衡时，系统的摩尔吉布斯自由能达到最小值，这也是化学平衡的一个重要标志。
通过摩尔吉布斯自由能的计算，我们可以预测反应的方向和是否会达到平衡状态。
除了在化学反应中的应用，摩尔吉布斯自由能在生物化学、材料科学等领域也有着重要的应用价值。
在生物体内，许多生化反应都是通过摩尔吉布斯自由能来驱动的，而在材料科学中，摩尔吉布斯自由能的计算可以帮助我们预测材料的稳定性和反应性。
总之，摩尔吉布斯自由能是热力学中一个重要的概念，它可以帮助我们理解和预测化学反应、生物反应和材料反应的行为。
通过对摩尔吉布斯自由能的研究和应用，我们可以更好地掌握自然界中的各种变化规律，推动科学技术的发展和应用。
标准生成吉布斯自由能
标准生成吉布斯自由能首先，我们需要了解吉布斯自由能的基本概念。
吉布斯自由能（Gibbs free energy）通常用符号G表示，它是描述系统的自由能，即系统在恒定温度和压力下能够释放的最大功。
在标准状况下（常温常压），标准生成吉布斯自由能ΔG°可以通过化学反应的反应物和生成物的标准生成焓ΔH°以及标准生成熵ΔS°来计算。
标准生成吉布斯自由能的计算公式为：ΔG° = ΔH° TΔS°。
其中，ΔH°为反应的标准生成焓，ΔS°为反应的标准生成熵，T为温度（单位为开尔文）。
根据这个公式，我们可以通过实验测得的ΔH°和ΔS°来计算标准生成吉布斯自由能ΔG°，从而判断反应的进行方向和速率。
在实际应用中，我们可以通过测定反应物和生成物的热容和热容变化来确定ΔH°和ΔS°，然后利用上述公式计算ΔG°。
通过ΔG°的正负值，我们可以判断反应的进行方向和是否能够自发进行。
当ΔG°<0时，反应是自发进行的；当ΔG°=0时，系统处于平衡状态；当ΔG°>0时，反应是不利进行的。
除了计算标准生成吉布斯自由能ΔG°外，我们还可以通过ΔG°与温度的关系来推断反应的温度依赖性。
根据ΔG° = ΔH°TΔS°，我们可以得到ΔG°随温度变化的关系。
当ΔH°和ΔS°均为常数时，ΔG°随温度的变化呈线性关系，斜率为-ΔS°，截距为ΔH°。
这个关系可以帮助我们理解反应在不同温度下的行为，以及选择最适合的温度条件来促进或抑制反应的进行。
总之，标准生成吉布斯自由能的计算方法是研究化学反应平衡和动力学过程的重要工具。
通过计算ΔG°，我们可以判断反应的进行方向和速率，推断反应的温度依赖性，为化学和物理过程的研究提供重要的理论支持。
标准生成吉布斯自由能
标准生成吉布斯自由能首先，我们来看一下标准生成吉布斯自由能的定义。
标准生成吉布斯自由能（ΔG°）是指在标准状态下，物质从其组成元素在标准状态下生成的过程中，所伴随的吉布斯自由能的变化。
标准状态是指物质的摩尔浓度为1 mol/L，气体的压强为1 bar，温度为298K。
标准生成吉布斯自由能的计算公式为ΔG°=ΣnG°(生成物)-ΣmG°(反应物)，其中Σn和Σm分别表示生成物和反应物的摩尔数，G°表示标准生成吉布斯自由能。
接下来，我们将介绍如何计算标准生成吉布斯自由能。
首先，我们需要知道生成物和反应物的标准生成吉布斯自由能的数值。
这些数值可以通过参考文献或者热力学数据手册查找到。
然后，我们根据上面的公式，将各个生成物和反应物的标准生成吉布斯自由能数值代入公式中进行计算，就可以得到反应的标准生成吉布斯自由能的数值。
如果ΔG°为负值，表示反应是自发进行的；如果ΔG°为正值，表示反应是不自发进行的；如果ΔG°为零，表示反应处于平衡状态。
除了计算标准生成吉布斯自由能，我们还可以通过标准生成吉布斯自由能来预测化学反应的方向和条件。
根据ΔG°的正负值，我们可以判断反应是放热反应还是吸热反应，以及反应是否会自发进行。
这对于化学工程、材料科学等领域的研究和应用具有重要意义。
总之，标准生成吉布斯自由能是热力学领域的重要概念，它可以帮助我们理解化学反应的方向和条件，预测系统的稳定性和可逆性。
通过计算标准生成吉布斯自由能，我们可以更好地设计化学反应、优化工艺条件，推动科学研究和工程应用的发展。
希望本文对您理解和应用标准生成吉布斯自由能有所帮助。
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化学反应亲和势
1922年，比利时热力学专家德唐德（De donder）首 先引进了化学反应亲和势的概念。他定义化学亲和势A为：
def
A
( G )T,pBBB
或
A-rGm
A是状态函数，体系的强度性质。用A判断化学反
应的方向具有“势”的性质，即：
A>0 反应正向进行
A<0 反应逆向进行
A=0 反应达平衡
rG m rG m (T ) R T ln( (ffG D //p p) )g d ( (ffH E//p p) )e h
rG m(T)RTlnQ f
这就是化学反应等温方程式。Q f 称为“逸度商”， 可以通过各物质的逸度求算。rGm (T) 值也可以通过 多种方法计算，从而可得rGm 的值。
3．用物质的量浓度表示的平衡常数 K c
Kc
cG gcH h cD d cEe
BcBB
对理想气体， p cRT
B
Kc Kp(RT) B
经验平衡常数
4．液相反应用活度表示的平衡常数 K a
Ka B aBB
因为
aB
BcB
c
，则
K aK cK r B(c)B
平衡常数与化学方程式的关系
rG m(T)RTlnKf
用
G
()T,p
,
B
B
或 ( rG m )T,p
判断都是等效的。
(rGm)T,p 0 反应自发地向右进行
(rGm)T,p0
反应自发地向左进行，不可能自发 向右进行
(rGm)T,p0 反应达到平衡
化学反应的方向与限度
用
(G
)T ,p
判断，这相当于 G ~
图上曲线的斜率，
因为是微小变化，反应进度处于0~1 mol之间。
1. 用压力表示的经验平衡常数 K p
Kp
pG gpH h pD dpE e
BpBB
当 B0时， K p 的单位为1。
经验平衡常数
2.用摩尔分数表示的平衡常数 K x
Kx
xG gxH h xD dxEe
BxBB
对理想气体，符合Dalton分压定律， pB pxB
B
Kx Kp p B
经验平衡常数
(b )
热力学基本方程
这两个公式适用条件： （1）等温、等压、不作非膨胀功的一个化学反应； （2）反应过程中，各物质的化学势 B保持不变。
公式（a)表示有限体系中发生微小的变化； 公式(b)表示在大量的体系中发生了反应进度等 于1 mol的变化。这时各物质的浓度基本不变，化学势 也保持不变。
化学反应的方向与限度
(rG m)T,p B
BB
B
B B(T)
B
BRTlnp fB
令： rGm(T) BB(T)
B
( rG m )T,p rG m (T) B
B R Tlnp fB
rGm (T) 称为化学反应标准摩尔Gibbs 自由能变化值， 只是温度的函数。
化学反应等温方程式
有任意反应 d D e E g G h H
6.3 平衡常数的表示式
平衡常数与化学方程式的关系
经验平衡常数
1. K p 2. K x 3. K c 4. K a
经验平衡常数
反应达平衡时，用反应物和生成物的实际压力、 摩尔分数或浓度代入计算，得到的平衡常数称为经 验平衡常数，一般有单位。例如，对任意反应：
d D e E g G h H
用化学反应等温式判断反应方向
化学反应等温式也可表示为：
rG m R T lnK f R T ln Q f
对理想气体
rG m R T lnK p R T ln Q p
K pQ p rG m0 反应向右自发进行
K pQ p K pQ p
rG m0 反应向左自发进行 rG m0 反应达平衡
G
( )T , p
0
反应自发向右进 行，趋向平衡
G
( )T , p
0
G
(
)T ,p
0
反应自发向左进 行，趋向平衡
反应达到平衡
为什么化学反应通常不能进行到底？
严格讲，反应物与产物处于同一体系的反应都 是可逆的，不能进行到底。
只有逆反应与正反应相比小到可以忽略不计的 反应，可以粗略地认为可以进行到底。这主要是由 于存在混合吉布斯自由能的缘故。
6．2 化学反应的平衡常数和等温方程式
任何气体B化学势的表达式 化学反应等温方程式 热力学平衡常数 用化学反应等温式判断反应方向
任何气体B化学势的表达式：
B(T,p)B(T)RTlnpfB
式中 f B 为逸度，如果气体 是理想气体，则 fB pB。
将化学势表示式代入 (rGm)T,p 的计算式，得：
为什么化学反应通常不能进行到底？
将反应 DD + E=E2F例2，F在反应过程中吉布斯自由能随 反应过程的变化如图所示。
R点，D和E未混合时吉布 斯自由能之和； P点，D和E混合后吉布斯 自由能之和；
T点，反应达平衡时，所有 物质的吉布斯自由能之总 和，包括混合吉布斯自由 能； S点，纯产物F的吉布斯自由能。
6.1 化学平衡的条件和反应的亲和势
化学反应体系 热力学基本方程 化学反应的方向与限度 为什么化学反应通常不能进行到底 化学反应亲和势
化学反应体系
化学反应体系： 封闭的单相体系，不作非膨胀 功，发生了一个化学反应，设为：
d D e E fF g G
各物质的变化量必须满足：
0 BB B
根据反应进度的定义，可以得到：
d dnB B
dnB Bd
热力学基本方程
d G S d T V d p B d n B
B
等温、等压条件下，
（ d G ） T ,p B d n B BB d
(dnB Bd)
B
B
G
()T,pB BB
(a)
当 1 mol 时：
（ rG m ） T ,p BB B
热力学平衡常数
当体系达到平衡，rGm0 ，则
rG m (T)R Tln((ffG D //p p))g d((ffH E//p p))e h RTlnKf
K f 称为热力学平衡常数，它仅是温度的函数。在 数值上等于平衡时的“逸度商”，是量纲为1的量， 单位为1。因为它与标准化学势有关，所以又称为 标准平衡常数。
第六章 化学平衡
6.1 化学平衡的条件和反应的亲和势 6.2 化学反应的平衡常数和等温方程式 6.3 平衡常数的表示式 6.4 复相化学平衡 6.5 平衡常数的测定和平衡转化率的计算 6.6 标准生成吉布斯自由能 6.7 温度、压力及惰性气体对化学平衡的影响 6.8 同时平衡 6.9 反应的耦合 6.10 近似计算