化学反应的标准摩尔吉布斯函数变化值.
化学反应的标准摩尔吉布斯函数变化值.
说明：该反应中参与反应的物质有气、液和水
溶液三种， rGm B f Gm B
B
各组分的标准态规定是不同的。先计算各值， 然后代入，再计算平衡K值。
溶液中溶质的标准摩尔吉布斯函数
f Gm B,aq
溶液中的标准态：浓度为1mol/dm3, 1mol/kg且 仍服从亨利定理。 如何得到？先板书下页表达式
下规定稳定单质的标准摩p由稳定的单质生成1mol某物质时反应的标准吉布斯函数变化值称为该物质的标准摩尔生成吉布斯函数自由能对于任意反应mrgtbgmfbmfbmrbgg例见书p229书中p565纯固体尿素与例中不同
§5.3 化学反应的标准摩尔吉布斯函数变化值
在温度T时和标准压力P下，规定稳定单质的标准摩
尔生成吉布斯函数，等于零.
由稳定的单质生成1mol某物质时反应的标准吉布 斯函数变化值( rGm )称为该物质的标准摩尔生
成吉布斯函数(自由能) f Gm B,T
对于任意反应,
rGm B f Gm B
B
例见书P229
书中P565,纯固体尿素,与例中不同.先板书计算例题
f Gm B,T 197.15kJ / mol
板书上式
其中因为达到溶解平衡，△G1=？
aC ,B
C,BBiblioteka CB CBl
C
,B
l
,T
RT
ln
aC
,B
c =1moldm-3
提示就公式讲解,包括C(S)
本小节完
问题:假设纯水的密度为1.0kg/dm3,其C(mol/dm3)? 此问题不宜.
（可以不讲）如果考虑在水中的电离,例如
f Gm B,aq
rGm
B c 1mol dm3
2化学反应基本原理
(2.6)
吉布斯等温方程是化学上最重要和最有用的方 程之一。
2.1.2 反应自发性的判断
最小自由能原理 对于恒温、恒压、不做非体积功的一般反应，其 自发性的判断标准为: G <0 自发过程，过程能向正方向进行 G =0 平衡状态 G >0 非自发过程，过程能向逆方向进行
自 由 能 的 变 化
熵的定义
玻尔兹曼公式 S = k lnW (2.1)
玻尔兹曼常数 k=R/NA=1.3810-23JK-1
熵的热力学定义(对恒温可逆过程)
qr S T (2.5)
熵的定义
自然界中另一类自发进行的过程
一瓶氨气在室内的扩散。
往一杯水中滴入几滴墨水。
过程能自发地向着混乱程度增加的方向进行。
体 系 倾 向 于 混 乱 度 的 增 加
H、S、T对反应自发性的影响
反应实例 H S G=H-TS 反应的自发性 － ＋ － 任一T 自发 任一T 非自发 T 有利自发 T 有利自发
H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g)
CO(g) = C(s) + ½O2(g)
＋ －
＋
T ＋－ T ＋－
CaCO3(s)=CaO(s) +CO2(g) ＋ ＋ N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) － －
Hy(298.15K)=-153.9kJmol-1
反应的焓变
但有些反应或过程却是向吸热方向进行的。
H2O(s)=H2O(l)
101.325kPa, 273.15K: H>0 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) 101.325kPa, 1183K: H>0
熵的定义
物理化学课程问答题
物理化学课程问答题第一定律部分为什么第一定律数学表示式dU=δQ-δW 中内能前面用微分号d，而热量和功的前面用δ符号？答：因为内能是状态函数，具有全微分性质。
而热量和功不是状态函数，其微小改变值用δ表示。
2、公式H=U+PV中H > U,发生一状态变化后有ΔH =ΔU +Δ（PV），此时ΔH >ΔU吗？为什么？答：不一定。
因为Δ（PV）可以为零、正数和负数。
3、ΔH = Qp , ΔU = Qv两式的适用条件是什么？答：ΔH = Qp此式适用条件是：封闭系等压非体积功为零的体系。
ΔU = Qv此式适用条件是：封闭系等容非体积功为零的体系。
4、ΔU=dTCTTv21，ΔH=dTCpTT21两式的适用条件是什么？答：ΔU=dTCTTv21此式适用条件是：封闭系等容非体积功为零的简单状态变化体系。
ΔH=dTCpTT21此式适用条件是：封闭系等压非体积功为零的简单状态变化体系。
5、判断下列说法是否正确（1）状态确定后，状态函数的值即被确定。
答：对。
（2）状态改变后，状态函数值一定要改变。
答：不对。
如：理想气体等温膨胀过程，U和H的值就不变化。
（3）有一个状态函数值发生了变化，状态一定要发生变化。
答：对。
6、理想气体绝热向真空膨胀，ΔU=0，ΔH=0对吗？答：对。
因理想气体绝热向真空膨胀过程是一等温过程。
7、恒压、无相变的单组分封闭体系的焓值当温度升高时是增加、减少还是不变？答：增加。
8、在P?下，C（石墨）+O2（g）——>CO2（g）的反应热为Δr H θm，对于下列几种说法，哪种不正确？（A）Δr H θm是CO2的标准生成热，（B）Δr H θm是石墨的燃烧热，（C）Δr Hθm=Δr U m，（D）Δr Hθm>Δr U m答：D不正确。
9、当体系将热量传递给环境后，体系的焓值是增加、不变还是不一定改变？答：不一定改变。
10、孤立体系中发生的过程，体系的内能改变值ΔU=0对吗？答：对。
物理化学概念题
第二章 热力学基础概念题一、填空题1、一定量的N 2气在恒温下增大压力，则其吉布斯函数 。
（填增大，不变，减小）2、物理量,,,,,,Q W U H V T p 属于状态函数的有 ；属于途径函数的有 ；状态函数中属于强度性质的有 ；属于容量性质的有 。
3、对组成不变的均相封闭系统，TS p ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ ；对理想气体TS p ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ 。
4、在一个温度恒定为100℃，体积恒定的容器中，装有2mol,100kPa 的N 2(g)。
若向其中注入100℃的水0.2mol 并迅速达到平衡。
设水蒸气为理想气体，此过程：（1）()2S H O ∆ ； （2）()2G H O ∆ ；（3）2()A H O ∆ ； （4）()2G N ∆ 。
(填 > 0 ，< 0，＝0或无法确定)5、1摩尔理想气体经恒温膨胀，恒容加热和恒压冷却三步完成一个循环回到始态，此过程吸热20.0kJ 。
则U ∆＝ ，H ∆＝ ，W ＝ 。
6、体积功的通用计算公式是W ＝ ；在可逆过程中，上式成为W ＝ ；在等压过程中，上式成为W ＝ 。
二、选择题1、水在可逆相变过程中：（1）0U ∆=，0H ∆=； （2）0T ∆=，0p ∆=；（3）0U ∆=，0T ∆=； （3）以上均不对。
2、理想气体,p m C 与,V m C 的关系为：（1）,p m C ＝,V m C ；（2）,p m C >,V m C ；（3）,p m C <,V m C ；（4）无法比较。
3、液态水在100℃及101.325Pa 下汽化成水蒸气，则该过程的：（1） △H=0; (2) △S=0; (3) △A=0; (4) △G=0 。
4、理想气体从状态Ⅰ等温自由膨胀到状态Ⅱ，可用那个状态函数的变量来判断过程的自发性： （1）△G ； （2）△U; (3) △S; (4) △H 。
5、公式dG SdT Vdp =-+可适用下述那一过程：（1）在298K, 101.325kP 下水蒸气凝结成水的过程； （2）理想气体膨胀过程；（3）电解水制H 2(g)和O 2(g)的过程;(4) 在一定温度压力下，由()()223N g H g +合成()3NH g 的过程。
化学平衡练习题及问题详解
化学平衡练习题一、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画√错的画×1、 对于理想气体反应，等温等容下添加惰性组分时平衡不移动。
（ ）2、指定状态下的 ∆r G 或∑μνB OB B 就是定温定压下G ～ξ 曲线上某一点切线的斜率。
（ ） 3、化学反应达到平衡时，反应的摩尔吉布斯函数∆r G m =0。
（ ）4、恒T 、p 、W ˊ=0下，化学反应的平衡条件为：0r m B B G νμ∆=∑= 。
（ ）5、某一反应在等温等压且无非体积功的条件下∆r m G > 0 ，则该反应不能正向进行。
（ ）6、理想气体化学反应()()()A g B g C g →+，在恒温下增大总压时，反应物转化率将增大。
（ ）7、对理想气体反应：0 = ∑νB B ，在定温定压下当∑νB >0时，随着惰性气体的加入而平衡向右移动。
（ ）8、由∆r G =－RT ln K ，因为K 是平衡常数，所以∆r G 是化学反应达到平衡时的摩尔吉布斯函数变化值。
（ ）9、等温等压且不涉及非体积功条件下，一切吸热且熵减小的反应，均不能自动发生。
（ ）10、 对于B B 0ν≠∑的理想气体反应，等温等压下添加惰性组分时平衡不移动。
（ ）11、标准平衡常数变了，平衡一定会移动。
反之，平衡移动了，标准平衡常数一定会改变。
（ ）12、对理想液态混合物中的反应，标准平衡常数K （T ）≈B eq B B )χ(ν∏K x 。
（ ）13、任何一个化学反应都可以用标准摩尔吉布斯函数来判断反应的方向。
（ ）14、某反应的平衡常数是一个不变的常数。
（ ）15、在一定温度和压力下，某反应的∆r G > 0，所以要选用合适的催化剂，使反应得以进行。
（ ）二、选择题1、温度升高时，固体氧化物的分解压力（分解反应是吸热反应）：（ ）。
（1）降低；（2）增大；（3）恒定；（4）无法确定。
2、 HgO(s)的标准摩尔生成吉布斯函数 ∆f G 为- 58.52 kJ ·mol -1，其分解反应为：2HgO(s) == 2Hg(l) + O 2(g)， HgO(s)在298K 的分解压力是：（ ）。
标准吉布斯自由能变
标准吉布斯自由能变吉布斯自由能变（Gibbs free energy change）是热力学中一个重要的概念，它描述了在恒温恒压条件下系统发生化学反应时的自由能变化。
自由能是描述系统能量转化和可用能量的指标，而吉布斯自由能变则是描述了系统在化学反应中的可用能量变化情况。
在化学工程、生物化学、环境科学等领域，吉布斯自由能变的概念都有着重要的应用价值。
吉布斯自由能变的计算公式为ΔG=ΔH-TΔS，其中ΔG表示吉布斯自由能变，ΔH表示焓变，T表示温度，ΔS表示熵变。
通过这个公式，我们可以了解系统在化学反应中的自由能变化情况。
当ΔG小于0时，化学反应是自发进行的；当ΔG等于0时，系统处于平衡状态；当ΔG大于0时，化学反应是不自发进行的。
在实际应用中，我们可以利用吉布斯自由能变来预测化学反应的进行方向以及反应的平衡位置。
通过对反应物和产物的热力学性质进行分析，我们可以计算出吉布斯自由能变的大小，从而判断反应的进行方向。
这对于化学工程领域的反应设计和优化具有重要意义。
此外，吉布斯自由能变还可以帮助我们理解生物体内的代谢过程。
生物体内的化学反应同样受到吉布斯自由能变的影响，通过对代谢途径中各个反应的吉布斯自由能变进行分析，我们可以了解生物体内能量转化的方式以及代谢途径的调控机制。
这对于生物化学领域的研究具有重要意义。
在环境科学领域，吉布斯自由能变也被广泛应用于描述环境中的化学反应和平衡。
例如在水体中溶解气体的过程中，可以利用吉布斯自由能变来预测气体的溶解度，从而帮助我们理解水体中的气体平衡以及环境中的气体交换过程。
总之，吉布斯自由能变是热力学中一个重要的概念，它在化学工程、生物化学、环境科学等领域都有着重要的应用价值。
通过对吉布斯自由能变的理解和应用，我们可以更好地理解化学反应和能量转化的规律，为相关领域的研究和应用提供重要的理论支持。
化学反应方向和吉布斯函数
在101KPa时,
若T= 1183K(910℃),
反应发生
此时,温度T 决定反应的自发性. 综上所述, △H、 △S、T都对反应的自发性有影响。
思考：
Zn (s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) +Cu(s)
一、化学反应的自发性 1.自发过程
例如:物体自由下落 液体流动 固体传热
2.化学反应的自发性
例如:氢气和氟气混合 H2(g) + F2(g) = 2HF(g) 铁块在潮湿的空气中 4Fe(s) + 3O2(g) = 2Fe2O3(s) 爆炸 生锈
溶液中的置换反应 Zn (s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) +Cu(s) 反应的自发性: 是指该反应完全自动按方程式“正向”进行. 它们的逆过程都不能自动进行。 当借助外力，体系恢复原状后，会给 环境留下不可磨灭的影响。
混乱度减小
Note:
虽然物质的S将随温度升高而增大。但许多情
况下，反应物增加的熵与生成物增加的熵差不多，
∴反应的△S 无明显的变化。
若温度变化范围不太大时，可作近似处理，
忽略反应△S 随温度的变化， 在温度范围变化不太大时，也可作近似处 理，忽略反应△H随温度的变化。
3. 温度对反应自发性的影响
玻尔兹曼 (Boltzmann L,1844-1906) 奥地利物理学家
R 8.314J mol -1 K -1 k NA 6.022 1023 mol -1 1.3806 10-23 J K -1
★物质的绝对熵
化学反应的吉布斯自由能变化
在附录I中列出了298K时常见物质的D f G mө数据。
3标准摩尔吉布斯自由能变()的计算和反应方向的判断标准态时，吉布斯公式(2.1.2)变为：＝- T(2.1.3)显然，等温、等压下反应在标准态时自发反应判据是：< 0除可根据式(2.1.3)求算外，还可由标准摩尔生成吉布斯自由能求算。
在标准态下，由最稳定的纯态单质生成单位物质的量的某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(以表示)。
根据此定义，不难理解，任何最稳定的纯态单质(如石墨、银、铜、氢气等)在任何温度下的标准摩尔生成吉布斯自由能均为零。
反应的吉布斯自由能变()与反应焓变()、熵变()的计算原则相同，即与反应的始态和终态有关,与反应的具体途径无关。
在标准态下，反应的标准摩尔吉布斯自由能变()可按下式计算：＝Σνi(生成物) + Σνi(反应物)(2.1.4)这里需要指出，由于温度对焓变和熵变的影响较小，通常可认为(T) ≈(298.15K)、(T) ≈ (298.15K) 这样任一温度T时的标准摩尔吉布斯自由能变可按下式作近似计算：(T) ＝(T) - T(T) ≈ (298.15K) - T(298.15K)(2.1.5) 4非标准态摩尔吉布斯自由能变(Δr G m)的计算和反应方向的判断在实际中的很多化学反应常常是在非标准态下进行的。
在等温等压及非标准态下，对任一反应来说：c C +d D ─→ y Y + z Z根据热力学推导，反应摩尔吉布斯自由能变有如下关系式：Δr G m = + RT ln J(2.1.6)此式称为化学反应等温方程式，式中J为反应商。
对于气体反应：对于水溶液中的(离子)反应：由于固态或液态处于标准态与否对反应的Δr G m影响较小，故它们在反应商(J)式中不出现。
例如反应：MnO2(s) + 4H+(aq) + 2Cl-(aq) ─→ Mn2+(aq) + Cl2(g) + 2H2O (l)非标态时：Δr G m = + RT ln J其中：。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
请仔细看例题:P231,例8
§5.3 化学反应的标准摩尔吉布斯函数变化值
在温度T时和标准压力P下，规定稳定单质的标准摩
尔生成吉布斯函数，等于零.
由稳定的单质生成1mol某物质时反应的标准吉布 斯函数变化值( rGm )称为该物质的标准摩尔生
成吉布斯函数(自由能) f Gm B,T
对于任意反应,
rGm B f Gm B
B
f Gm B,aq
溶液中的标准态：浓度为1mol/dm3, 1mol/kg且 仍服从亨利定理。 如何得到？先板书下页表达式
板书上式
其中因为达到溶解平衡，△G1=？
aC ,B
C,B
CB C
B
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
l
C
,B
l
,T
RT
ln
aC
,B
c =1moldm-3
提示就公式讲解,包括C(S)
本小节完
问题:假设纯水的密度为1.0kg/dm3,其C(mol/dm3)? 此问题不宜.
例见书P229
书中P565,纯固体尿素,与例中不同.先板书计算例题
f Gm B,T 197.15kJ / mol
说明：该反应中参与反应的物质有气、液和水
溶液三种， rGm B f Gm B
B
各组分的标准态规定是不同的。先计算各值， 然后代入，再计算平衡K值。
溶液中溶质的标准摩尔吉布斯函数
（可以不讲）如果考虑在水中的电离,例如
f Gm B,aq
rGm
B c 1mol dm3
B c 1mol dm3 H c 1mol dm3
f Gm B ,aq
规定
f
G
m
(H
,
aq,
m
1mol
kg1
)
0
rGm f Gm B ,aq f Gm B,aq