2.1.2吉布斯自由能变

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1、天津大学无机化学教学团队第二章化学反应的方向、速率和限度第一节化学反应的方向和吉布斯自由能变高等教育出版社第二章化学反应的方向、速率和限度2.1.2影响化学反应方向的因素化学反应的吉布斯自由能变──热化学反应方向的判据摩尔吉布斯自由能变量(简称自由能变)，以rGm表示，单位：J·mol-1。p吉布斯公式在等温、等压下,不作非体积功的前提下，化学反应摩尔吉布斯自由能变(rGm)与摩尔反应焓变(rHm)、摩尔反应熵变(rSm)、温度(T)之间有如下关系:rGm＝rHm–TrSm第二章化学反

2、应的方向、速率和限度化学反应的吉布斯自由能变──热化学反应方向的判据p在等温、等压的封闭体系内,不作非体积功,rGm可作为热化学反应自发过程的判据。即:rGm<0自发过程,化学反应自发正向进行rGm=0平衡状态rGm>0非自发过程，化学反应逆向进行第二章化学反应的方向、速率和限度化学反应的吉布斯自由能变──热化学反应方向的判据p等温、等压的封闭体系内，不作非体积功的前提下，任何自发过程总是朝着吉布斯自由能(G)减小的方向进行。rGm＝0时,体系的G降低到最小值,反应达平衡。此即为著名的最小

3、自由能原理。第二章化学反应的方向、速率和限度rGm＝rHm-TrSm(–)==((––))––((++))ΔHrm“高温”是指当T>ΔS时rm各种符号情况HSG反应情况rmrmrm1-+-任何温度下均为自发反应2+-+任何温度下均为非自发反应3++常温(+)高温(-)常温下为非自发反应高温下为自发反应4--常温(-)高温(+)常温下为自发反应高温下为非自发反应第二章化学反应的方向、速率和限度rGm＝rHm-TrSm(+)=(+)–(-)ΔrHm“高温”是指当T>ΔS时rm各种符号情

4、况HSG反应情况rmrmrm1-+-任何温度下均为自发反应2+-+任何温度下均为非自发反应3++常温(+)高温(-)常温下为非自发反应高温下为自发反应4--常温(-)高温(+)常温下为自发反应高温下为非自发反应第二章化学反应的方向、速率和限度rGm＝rHm-TrSm=(+)–(+)ΔHrm“高温”是指当T>ΔS时rm各种符号情况HSG反应情况rmrmrm1-+-任何温度下均为自发反应2+-+任何温度下均为非自发反应3++常温(+)高温(-)常温下为非自发反应高温下为自发反应4--常

5、温(-)高温(+)常温下为自发反应高温下为非自发反应第二章化学反应的方向、速率和限度rGm＝rHm-TrSm=(-)–(-)ΔHrm“高温”是指当T>ΔS时rm各种符号情况HSG反应情况rmrmrm1-+-任何温度下均为自发反应2+-+任何温度下均为非自发反应3++常温(+)高温(-)常温下为非自发反应高温下为自发反应4--常温(-)高温(+)常温下为自发反应高温下为非自发反应第二章化学反应的方向、速率和限度2.1.3热化学反应方向的判断4标准摩尔吉布斯自由能变(ΔrGm)的计算和反应方

6、向的判断p标准态时，吉布斯公式为：ΔrGm＝ΔrHm-TΔrSmp等温、等压下,反应在标准态时自发进行的判据ΔrGm<0p标准摩尔生成吉布斯自由能变ΔfGm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第二章化学反应的方向、速率和限度2.1.3热化学反应方向的判断p标准摩尔生成吉布斯自由能ΔfGm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。p任何最稳定的纯态单质在任何温度下的标准摩尔生成吉布斯自由能均为零。如:ΔfGm(石墨)=0、ΔfGm(H2)

7、=0pΔrGm只与反应的始态和终态有关，与反应的具体途径无关。ΔrGm=∑iΔfGm(生成物)+∑iΔfGm(反应物)pΔrGm(T)=ΔrHm(T)-TΔrSm(T)≈ΔrHm(298.15K)-TΔrSm(298.15K)第二章化学反应的方向、速率和限度2.1.3热化学反应方向的判断例题：试判断在298.15K、标准态下，反应CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g)能否自发进行？解：CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g)ΔfGm/(kJ·mol-1)-1128.79-604.03-

8、394.359ΔfHm/(kJ·mol-1)-1206.92-635.09-393.509Sm/(J·mol-1·K-1)92.939.75213.74在298.15K、(1)解ΔrGm={ΔfGm(CaO)+ΔfGm(CO2)}-ΔfGm(CaCO3)标准态下,反应={(-604.03)+(-394.359)-(-1128.79)}kJ·mol-1不能自发分解-=130.40kJ·mol-1>0第二章化学反应的方向、速率和限度2.1.3热化学反应方向的判断解例：题(