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1、第六章 化学热力学初步第1页，共74页，编辑于2022年，星期三21 基本概念1.体系和环境 体系：热力学中研究的对象对象 环境：体系以外体系以外的其它部分 按体系与环境之间的能量和物质的交换关系 体系分为三类 敞开体系：既有能量交换有能量交换又有物质交换有物质交换 封闭体系：有能量交换有能量交换但没有物质交换没有物质交换 孤立体系：既无能量交换无能量交换又无物质交换无物质交换第2页，共74页，编辑于2022年，星期三3体系的分类体系的分类第3页，共74页，编辑于2022年，星期三4 2.状态和状态函数状态：由一系列表征体系性质的物理量所确定下来的体系的一种存在形式。体系的状态函数：确定体系状
2、态的物理量，例如，描述气体的npVT等物理量。特点：状态一定，体系的各状态函数一定。体系的一个或几个状态函数发生改变，则体系的状态发生变化。状态变化的始态和终态一经确定，则状态函数的改变量是一定的。第4页，共74页，编辑于2022年，星期三5始态：体系变化前的状态终态：体系变化后的状态 始态 n.P1.T1.V1 终态 n.P2.T2.V2 强度性质：强度性质：不具有加和性的状态函数，不具有加和性的状态函数，其特点是性质的量值与体系中物质的量其特点是性质的量值与体系中物质的量无关。如无关。如T广度性质广度性质(容量性质容量性质)：具有加和性的状态函数，具有加和性的状态函数，其特点是性质的量值与
3、体系中物质的量（其特点是性质的量值与体系中物质的量（mol）成正比。如成正比。如V第5页，共74页，编辑于2022年，星期三6 3.过程和途径 过程：体系的状态发生变化，从始态到终态，则称 体系经历了一个热力学过程，简称过程。如：恒温过程、恒压过程、恒容过程、绝热过程。途径：完成一个热力学过程，可以采取多种不同的 方式。把 每种具体的方式，称为一种途径。第6页，共74页，编辑于2022年，星期三7途径途径I I0.5 105 Pa4 dm3 2 105 Pa1 dm31 105 Pa2 dm3途径途径IIII4 105 Pa0.5 dm3 状态函数的改变量，取决于始态和终态，与采取状态函数的改
4、变量，取决于始态和终态，与采取 哪种途径来完成这个过程无关。哪种途径来完成这个过程无关。始态始态终态终态同一过程可以经由许多不同的途径来完成同一过程可以经由许多不同的途径来完成 第7页，共74页，编辑于2022年，星期三8体积功：体积功：体系的体积发生变化时，体系反抗外压体系的体积发生变化时，体系反抗外压 发生发生 体积变化时，有功产生，这种功叫体积功。体积变化时，有功产生，这种功叫体积功。4.体积功W=F L =pS L =pV FL2LL1S 我们研究的过程与途径，若不加以特别说明，我们研究的过程与途径，若不加以特别说明，可以认为只有可以认为只有 体积功。本章研究的体系变化过程体积功。本章
5、研究的体系变化过程所做的功均为体积功。所做的功均为体积功。第8页，共74页，编辑于2022年，星期三95.热力学能热力学能(U)体系的热力学能：体系的热力学能：体系内部所有能量之和，体系内部所有能量之和，又称为内能。又称为内能。U=U终终 U始始位能、振动能、转动能、位能、振动能、转动能、平动能、电子的动能、平动能、电子的动能、核能核能 U是状态函数：是状态函数：热力学能变化只与始态、终态有关，与变热力学能变化只与始态、终态有关，与变化途径无关化途径无关理想气体的热力学能理想气体的热力学能U只是温度的函数，温度一定，则只是温度的函数，温度一定，则U一定，一定，即即T0，则，则U0第9页，共74
6、页，编辑于2022年，星期三102.2 热力学第一定律（重点）v 1、热力学第一定律的内容v 体系与环境之间能量交换方式：热传递、做功v 内容：体系从状态变化到状态，体系热力学能的改变量U等于体系从环境吸收的热量与环境对体系所做的功W之差。v 即：U=Q-Wv 实质是能量守恒第10页，共74页，编辑于2022年，星期三11v2、功和热v 功和热的符号规定v 体系变化过程中吸热 Q0v 热v 体系变化过程中放热 Q0v v 体系对环境做功 W0v 功v 环境对体系做功 W 0 时，时，Qv 0，是吸热反应，是吸热反应，rU 0 时，时，Qv 0 时，时，Qp 0，是吸热反应；，是吸热反应；rH
7、0 时，时，Qp 0，是放热反应。，是放热反应。注意：注意：rU，Qv，rH 和和 Qp 的的 单位均为焦耳单位均为焦耳 J。保温杯式量热器保温杯式量热器第22页，共74页，编辑于2022年，星期三234.反应进度反应进度(读做读做克赛）克赛）和摩尔反应热和摩尔反应热n nAA +n nBB n ncCt=0no(A)no(B)no(C)t=tn(A)n(B)n(C)的量纲的量纲:mol0 0；1 1mol的意义的意义第23页，共74页，编辑于2022年，星期三24注意注意：对于同一反应，反应方程式的化学计量数不同，的意义不同。N2+3H2=2NH31/2N2+3/2H2=NH3第24页，共7
8、4页，编辑于2022年，星期三25摩尔反应热对于某一化学反应，反应进度为对于某一化学反应，反应进度为 ，反应热为，反应热为rH 时时 rH=rHmrHm表示按所给定的反应方程式进行表示按所给定的反应方程式进行1mol反应时的焓变反应时的焓变 称为摩尔反应热，单位是称为摩尔反应热，单位是Jmol-1 同样定义同样定义 ，rUm的单位也是的单位也是 Jmol-1。第25页，共74页，编辑于2022年，星期三265.Qp和和Qv的关系的关系Qv =rU 对于无气体参与的液体、固体反应对于无气体参与的液体、固体反应 Qp =Qv。理想气体参加的反应理想气体参加的反应 Qp =Qv+p V rH =rU
9、 +nRTQp =rU +p V =rH恒压反应恒压反应 p V=(pV)=(nRT)=nRT 所以所以 Qp =Qv +nRT第26页，共74页，编辑于2022年，星期三27 所以有所以有 rHm =rUm +RT （2.14）此式为摩尔恒容热和摩尔恒压热的关系式此式为摩尔恒容热和摩尔恒压热的关系式。式（式（2.13）两边同时除以当时的反应进度）两边同时除以当时的反应进度 ，得，得第27页，共74页，编辑于2022年，星期三28 例例 2 用弹式量热计测得，用弹式量热计测得，298 K时按下列反应方程式：时按下列反应方程式：C7H16(l)+11O2(g)7 CO2(g)+8 H2O(l)燃
10、烧燃烧50g正庚烷放热正庚烷放热2403.56 kJ，正庚烷分子量，正庚烷分子量100 g/mol.(1)试求反应进度试求反应进度 等于多少，等于多少，(2)试求正庚烷恒容燃烧的摩尔反应热试求正庚烷恒容燃烧的摩尔反应热 rUm和恒压燃烧的摩尔反和恒压燃烧的摩尔反 应热应热 rHm各为多少。各为多少。第28页，共74页，编辑于2022年，星期三29注明反应的温度和压强。若在注明反应的温度和压强。若在298K，1.013 10 5Pa下进下进 行可不表明行可不表明.方程式中配平系数只表示计量数。但计量数不同，同一反应的摩方程式中配平系数只表示计量数。但计量数不同，同一反应的摩尔反应热数值不同尔反应
11、热数值不同2.3.2 热化学方程式：热化学方程式：注明物质的聚集态或晶形。固相：注明物质的聚集态或晶形。固相：s，液相：，液相：l，气相：气相：g，水溶液：，水溶液：aq。逆反应的热效应与正反应的热效应数值相同而符号反逆反应的热效应与正反应的热效应数值相同而符号反第29页，共74页，编辑于2022年，星期三30 C(石墨石墨)+O2(g)=CO2(g)rHm=393.5 kJmol-1 (1)C(金刚石金刚石)+O2(g)=CO2(g)rHm=395.4 kJmol-1 (2)H2(g)+O2(g)=H2O(g)rHm=241.8 kJmol-1 (3)H2(g)+O2(g)=H2O(l)rH
12、m=285.8 kJmol-1 (4)2 H2(g)+O2(g)=2 H2O(l)rHm=571.6 kJmol-1 (5)H2O(g)=H2(g)+O2(g)rHm=+241.8 kJmol-1 (6)第30页，共74页，编辑于2022年，星期三31始态终态中间态+=2.3.3 盖斯盖斯(Hess)定律定律 一个化学反应，不论是一步完成，还是分数步完成，一个化学反应，不论是一步完成，还是分数步完成，其热效应是相同的。其热效应是相同的。第31页，共74页，编辑于2022年，星期三32 例例 3 已知反应已知反应 H2 (g)+O2(g)H2O(l)可以设计成下面的途径分步完成：可以设计成下面的
13、途径分步完成：rHm(1)=438.1 kJ mol-1 rHm(2)=244.3 kJ mol-1 rHm(3)=917.9 kJmol-1 rHm(4)=44.0 kJ mol-1 rHm rHm(4)rHm(3)+H2O(g)rHm(1)2 H(g)rHm(2)O(g)H2(g)+O2(g)H2O(l)试求反应的试求反应的 rHm。第32页，共74页，编辑于2022年，星期三33解解：H2(g)=2H(g)rHm(1)1/2O2(g)=O(g)rHm(2)2H(g)+O(g)=H2O(g)rHm(3)H2O(g)=H2O(l)rHm(4)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)rHm根
14、据盖斯定律：rHm=rHm（1）+rHm（2）+rHm（3）+rHm（4）=-285.8 kJmol-1各步反应之和为总反应，即 第33页，共74页，编辑于2022年，星期三34 例例 4 求求 C(石墨石墨)+O2(g)=CO(g)的的 rHm。已知：已知：C(石墨石墨)+O2(g)=CO2(g)(1)rHm(1)=-393.5kJmol-1 CO(g)+O2(g)=CO2(g)(2)rHm(2)=-283.0kJmol-1第34页，共74页，编辑于2022年，星期三35 解法一：设计反应循环求解解法一：设计反应循环求解rHm=rHm+rHm第35页，共74页，编辑于2022年，星期三36C
15、（石墨）（石墨）+O2(g)CO2(g)（1）CO(g)+1/2O2(g)CO2(g)（2）C（石墨）（石墨）+1/2O2(g)CO(g)（3）rHm=rHm-rHm 解法二：将已知的热化学方程式进行加减，使其解法二：将已知的热化学方程式进行加减，使其结果与所求的热化学方程式相同，则反应热也进结果与所求的热化学方程式相同，则反应热也进行相应的加减。行相应的加减。（3 3）=（1 1）-（2 2）第36页，共74页，编辑于2022年，星期三37 O A B O A B O 图图 2.5 选择相对零点求取选择相对零点求取 AB 两点距离两点距离（a）（b）已知某反应已知某反应，反应物，反应物生成物
16、生成物2.3.4 生成热生成热H=U+pV则应有则应有 rHm =H生生H反反 第37页，共74页，编辑于2022年，星期三38某温度下某温度下,在在100kPa压力下，由处于压力下，由处于标准状态标准状态的各种元素的的各种元素的最稳定单质最稳定单质生成标准状态的生成标准状态的1mol某纯物质的热效应某纯物质的热效应,称为该温度下该纯物质的标准摩尔生成热称为该温度下该纯物质的标准摩尔生成热,简称标准生成热简称标准生成热或生成热或生成热(，Jmol1）。）。处于标准状态下的各元素的处于标准状态下的各元素的最稳定最稳定的单质的标准生成热为的单质的标准生成热为0。C(石墨石墨)、I2(s)、Br2(
17、l)、P(白）、白）、S(斜方斜方)、O2(g)、H(aq)1.生成热的定义生成热的定义第38页，共74页，编辑于2022年，星期三392.2.标准状态标准状态 (标准态标准态)固态或液体纯相固态或液体纯相:以纯物质为标准态，以纯物质为标准态，Xi=1溶液中的物质溶液中的物质A:mA=1molkg1 cA=1moldm3 气相物质气相物质:pi=100kPa第39页，共74页，编辑于2022年，星期三402.标准生成热的应用标准生成热的应用 rH m(II)rH m(III)=i fH m(生生)指定单质指定单质反应物反应物生成物生成物IIIIII rH m(I)=i fH m(反反)所以所以
18、第40页，共74页，编辑于2022年，星期三41 例例 2.5 利用标准生成热表，求下面反应的热效应利用标准生成热表，求下面反应的热效应 rH m。C2H6(g)+O2(g)=2 CO2(g)+3 H2O(l)解：解：查表得查表得 f H m(H2O，l)285.8 kJ mol-1 f H m(CO2，g)393.5 kJ mol-1 f H m(C2H6，g)84.0 kJ mol-1第41页，共74页，编辑于2022年，星期三42 如果说生成热是选择相对起点做参照物的热力学数据，我们也如果说生成热是选择相对起点做参照物的热力学数据，我们也可以把终点选成参照物。可以把终点选成参照物。如图如
19、图 2.8 所示，所示，AB 的长度等于的长度等于 OA OB。O O A B图图 2.6 选择相对终点求取选择相对终点求取 AB 两点距离两点距离 第42页，共74页，编辑于2022年，星期三43热力学规定热力学规定C CO2(aq)H H2O(l)N N2(g)S SO2(g)Cl HCl(aq)在在100kPa的压力下，的压力下，1mol物质完全燃烧时的热效应物质完全燃烧时的热效应称为该物质的标准摩尔燃烧热称为该物质的标准摩尔燃烧热,简称标准燃烧热或燃烧热简称标准燃烧热或燃烧热燃烧热用燃烧热用 表示，单位为表示，单位为kJmol-1 ccombustion2.3.5 燃烧热燃烧热第43页
20、，共74页，编辑于2022年，星期三44标准燃烧热计算反应热标准燃烧热计算反应热 rH m(II)rH m(III)=i cH m(生生)燃烧产物燃烧产物反应物反应物生成物生成物IIIIII rH m(I)=i cH m(反反)所以所以第44页，共74页，编辑于2022年，星期三45 从从标准燃烧热标准燃烧热表中查出表中查出 cH m(CH4，g)890.8 kJ mol-1求求 CH4(g)+2 O2(g)CO2(g)+2 H2O(l)的的 rH m=cH m(CH4，g)+2 cH m(O2，g)cH m(CO2，g)+cH m(H2O，l)rHm 890.8 kJmol-1第45页，共7
21、4页，编辑于2022年，星期三462.3.6 从键能估算反应热 化学反应的实质，是反应物分子中化学反应的实质，是反应物分子中化学键的断裂化学键的断裂与生成与生成物分子的物分子的化学键的形成化学键的形成。断开化学键吸热，形成化学键放热断开化学键吸热，形成化学键放热 旧化学键断裂和新化学键形成过程的总的热效应结果旧化学键断裂和新化学键形成过程的总的热效应结果 则可以体现反应热。故通过键能可以估算反应热。则可以体现反应热。故通过键能可以估算反应热。第46页，共74页，编辑于2022年，星期三47例，乙烯水合制乙醇例，乙烯水合制乙醇 C=C +O HHHHHHH C C O HH HH H反应过程反应
22、过程 断开断开4 个个 C H 1 个个 C=C 2 个个 O H 形成形成5 个个 C H 1 个个 C C 1 个个 C O 1 个个 O H 断键吸热，成键放热，若知道各种化学键的能量，断键吸热，成键放热，若知道各种化学键的能量，则可估算反应热。则可估算反应热。rH m =键能键能 (断断)键能键能 (成成)第47页，共74页，编辑于2022年，星期三48图图 2.7 理想气体恒温膨胀过程的理想气体恒温膨胀过程的 pV 线线（a）（b）P16105Pa，V110-3m3P1105Pa，V1610-3m3P外1105 Pap-V图图（105Pa）2.4 化学反应进行的方向化学反应进行的方向
23、恒温膨胀第48页，共74页，编辑于2022年，星期三49P16105Pa V110-3m3P1105Pa V1610-3m3P外1105 PaP8105Pa V210-3m3P外8105 Pa第49页，共74页，编辑于2022年，星期三50（c）（d）第50页，共74页，编辑于2022年，星期三51pV=c 曲线曲线pV168412261014 1 8 16图图 2.11 无穷多次膨胀途径的无穷多次膨胀途径的 p V 线线 平衡次数N第51页，共74页，编辑于2022年，星期三52可逆途径可逆途径 N 的途径与其它所有途径相比，有如下特殊性：的途径与其它所有途径相比，有如下特殊性：8（3）功比
24、其它途径的功大，是极限值；）功比其它途径的功大，是极限值；（4）体系和环境的状态可以由原路线还原。体系和环境的状态可以由原路线还原。具有以上四个特点的途径，称具有以上四个特点的途径，称可逆途径可逆途径。（1 1）膨胀次数无限多，时间无限长，速度无限慢；）膨胀次数无限多，时间无限长，速度无限慢；（2 2）驱动力无限小，体系几乎一直处于平衡状态；）驱动力无限小，体系几乎一直处于平衡状态；在相变点温度下的相变，在相变点温度下的相变，一般可以认为是可逆过程。一般可以认为是可逆过程。例如在例如在 373 K，100 kPa 时水的气化或液化。时水的气化或液化。第52页，共74页，编辑于2022年，星期三
25、53 自发过程的逆过程，称为自发过程的逆过程，称为非自发过程非自发过程。自发过程自发过程过程进行的方式：过程进行的方式：可逆过程可逆过程第53页，共74页，编辑于2022年，星期三54 非自发过程非自发过程不等于不能进行，而是不能自发进行。不等于不能进行，而是不能自发进行。室温室温 298 K，冰箱内，冰箱内 273 K。自发进行的方向是高温变低，。自发进行的方向是高温变低，低低 温变高。接通电源启动致冷机，则发生了非自发的变化温变高。接通电源启动致冷机，则发生了非自发的变化 冰箱内的低温继续变低。冰箱内的低温继续变低。2.4.2 化学反应进行的方向：化学反应进行的方向：本章所说的化学反应的方
26、向，是指反应物与生产物均处于反应物与生产物均处于标准状态下，标准状态下，化学反应以自发方式进行以自发方式进行的方向。第54页，共74页，编辑于2022年，星期三55HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s)rH m=-176.91kJmol-1 0温度高于温度高于621K时反应逆转时反应逆转 2NO2(g)=N2O4(g)rH m =-55.3kJmol-1 0 NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(l)+CO2(g)rH m=185.57kJmol-1 0 不是所有反应，高温下都发生逆转。不是所有反应，高温下都发生逆转。N2(g)+1/2 O2(g)=N2O(g)rH m=81.17
27、kJmol-1 0 吸热反应，常温下不自发进行，高温下仍不自发进行。吸热反应，常温下不自发进行，高温下仍不自发进行。这两个吸热反应，常温下不能自发进行；高温下仍吸热这两个吸热反应，常温下不能自发进行；高温下仍吸热，但，但可以自发进行。可以自发进行。第56页，共74页，编辑于2022年，星期三57v结论：放热反应一般可自发进行；改变反应温度，有时可使反应方向逆转，但这并不是绝对的。v 因此，除反应热和温度外，还有其它影响反应方因此，除反应热和温度外，还有其它影响反应方向的因素。向的因素。第57页，共74页，编辑于2022年，星期三58违反放热规律的几个反应的特点：违反放热规律的几个反应的特点：N
28、H4Cl(s)=HCl(g)+NH3(g)固体生成气体固体生成气体 N2O4(g)=2NO2(g)气体少变成气体多气体少变成气体多 CuSO45H2O(s)=CuSO4(s)+5H2O(l)固体变成液体固体变成液体 NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(l)+CO2(g)固体变成液体和气体固体变成液体和气体 Ba(OH)28 H2O(s)+2NH4SCN(s)=Ba(SCN)2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)固体变成液体和气体固体变成液体和气体 2.4.4 熵第58页，共74页，编辑于2022年，星期三59体系的混乱度增大是化学反应的又一种趋势体系的混乱度增大是化学反应的又一种趋
29、势结论结论：a.固体固体液体或气体液体或气体 b.反应向反应向气体量增多气体量增多方向进行方向进行 总之，生成物分子的活动范围变大总之，生成物分子的活动范围变大或者活动范围大的分子增多，即体系的或者活动范围大的分子增多，即体系的混混乱度增大乱度增大了。了。第59页，共74页，编辑于2022年，星期三60AB（c）=1 ABABABBA（d）=4 图图 2.13 体系的微观状态示意图体系的微观状态示意图ABC（a）=1 ABCABCBACCABABCBCAACBABC （b）=8 第60页，共74页，编辑于2022年，星期三61(1)粒子数目相同时，粒子活动范围越大，粒子数目相同时，粒子活动范围
30、越大，则体系的微观状态数越多则体系的微观状态数越多(2)粒子活动范围相同时候，粒子数目越多粒子活动范围相同时候，粒子数目越多，则体系的微观状态数越多则体系的微观状态数越多微观状态数越多，微观状态数越多，表明体系状态的混乱度越大表明体系状态的混乱度越大微观状态数定量地表明体系状态的混乱度微观状态数定量地表明体系状态的混乱度1.混乱度和微观状态数混乱度和微观状态数第61页，共74页，编辑于2022年，星期三622.状态函数状态函数 熵熵(S)熵熵(S):描述体系混乱度的状态函数描述体系混乱度的状态函数S=kln 波耳兹曼常数波耳兹曼常数1.38 1023JK1微观状态数微观状态数加和性的状态函数加
31、和性的状态函数单位单位:JK1化学反应趋向于熵值的增加化学反应趋向于熵值的增加即即rS 0第62页，共74页，编辑于2022年，星期三63可逆过程体系可逆过程体系改变的热量改变的热量可逆过程可逆过程的温度的温度 S=QrT热力学证明，热力学证明，恒温可逆过程恒温可逆过程的熵变为：的熵变为：过程的始终态一定，状态函数过程的始终态一定，状态函数S的改变量的改变量S的值一定。的值一定。可逆过程可逆过程的热温商的热温商第63页，共74页，编辑于2022年，星期三64例例：373K,1.013 105Pa时时,H2O(l)H2O(g)的的相相变变热热为为44.0kJmol1,求此过程的摩尔熵变求此过程的
32、摩尔熵变 Sm解：解：=118(Jmol1K1)Sm=QrT Sm=44.0 1000373第64页，共74页，编辑于2022年，星期三653.热力学第三定律和标准熵热力学第三定律热力学第三定律:假设实现了假设实现了0K，晶体粒子的热运动停，晶体粒子的热运动停止，粒子完全固定在一定位置上，微观状态数为止，粒子完全固定在一定位置上，微观状态数为1，熵，熵值为值为0。标准熵标准熵(Sm,Jmol1K1):1摩尔各种物质标准状态下的熵值摩尔各种物质标准状态下的熵值第65页，共74页，编辑于2022年，星期三66若若 rH m 0，则反应可以自发进行。如：则反应可以自发进行。如：对于对于 rH m 0
33、，rS m 0 的反应的反应，反应非自发反应非自发 对于对于 rH m0，又，又 rS m 0，又，又 rS m 0 的反应，的反应，不易判断不易判断！第66页，共74页，编辑于2022年，星期三672.4.5 状态函数状态函数吉布斯自由能（吉布斯自由能（G）1.吉布斯自由能判据吉布斯自由能判据等温等压下的化学反应等温等压下的化学反应 过程中有非体积功过程中有非体积功W非非的等温等压下的化学反应的等温等压下的化学反应 =rU +(p V)+W非非 rU=Q-W体体-W非非 Q =rU+W体体+W非非Q=rH+W非非=rU+(pV)+W非非第67页，共74页，编辑于2022年，星期三68Qr r
34、H+W非非式中的等号表示可逆过程式中的等号表示可逆过程因等温过程有因等温过程有Qr S=T(H2H1)(T2S2T1S1)W非非(H2T2S2)(H1T1S1)W非非令令G=HTSG 称为吉布斯自由能称为吉布斯自由能则则 G W非非可逆过程等式成立可逆过程等式成立TrS rH+W非非TrS-rH W非非第68页，共74页，编辑于2022年，星期三69恒温恒压下有非体积功的反应进行方向恒温恒压下有非体积功的反应进行方向判据判据 G W非非自发进行自发进行 G=W非非可逆进行可逆进行 G W非非非自发非自发 G 0非自发非自发 恒温恒压下，体系的吉布斯自由能恒温恒压下，体系的吉布斯自由能减小减小的
35、方向为不做非体的方向为不做非体积功的积功的化学反应自发进行的方向化学反应自发进行的方向。热力学第二定律热力学第二定律恒温恒压下无非体积功的反应进行方向恒温恒压下无非体积功的反应进行方向判据判据第69页，共74页，编辑于2022年，星期三702.标准生成吉布斯自由能标准生成吉布斯自由能 某温度下，在某温度下，在100kPa压力下，由处于压力下，由处于标准状态标准状态的各种元的各种元素的素的指定单质，指定单质，生成标准状态下生成标准状态下1mol某某物质物质的吉布斯自由能改的吉布斯自由能改变量，称为该温度下该物质的变量，称为该温度下该物质的标准摩尔生成吉布斯自由能标准摩尔生成吉布斯自由能，简，简称
36、称生成自由能。生成自由能。第70页，共74页，编辑于2022年，星期三71 解：查表得解：查表得 fG m(SO2，g)=300.1 kJmol-1 fG m(SO3，l)=373.8 kJmol-1 例例 6 通过计算，判断下列反应能否自发进行。通过计算，判断下列反应能否自发进行。2 SO2 (g)+O2(g)=2 SO3 (l)rG m=2 fG m(SO3，l)-2 fG m(SO2，g)=-147.4 kJmol-1 0第71页，共74页，编辑于2022年，星期三72G=HTS等温等压下化学反应等温等压下化学反应 rHm rSm rGm 反应方向和方式反应方向和方式 +自发进行，不受温
37、度影响自发进行，不受温度影响 +不能自发进行，不能自发进行，不受温度影响不受温度影响 T 较小时，自发进行较小时，自发进行+T 较大时，不能自发进行较大时，不能自发进行 +T 较小时，不能自发进行较小时，不能自发进行 T 较大时，自发进行较大时，自发进行*温度变化温度变化 H和和 S也发生变化，但也发生变化，但 H和和 S随温度变化较小。随温度变化较小。吉布斯吉布斯-赫姆霍兹方程赫姆霍兹方程第72页，共74页，编辑于2022年，星期三73 例例 7 已知已知 CuSO4(s)=CuO(s)+SO3(g)的的 试讨论温度对反应方向的影响试讨论温度对反应方向的影响。第73页，共74页，编辑于2022年，星期三74 例例 8 已知某反应：已知某反应：A(g)+B(s)=C(g)+D(s)rH=-80.25 KJ。反应在。反应在300K、101.3kPa下发生，体系做下发生，体系做了最大功并放出了热了最大功并放出了热4.86kJ。试求反应过程中的。试求反应过程中的Q，W，rU，rS和和 rG。第74页，共74页，编辑于2022年，星期三