河南工程学院教案 印刷化学(九).doc

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1、河南工程学院教案印刷化学（九）3-4吉氏函数3-4恒温过程△G的计算重点：吉氏判据恒温过程△G的计算通式难点：吉氏函数及其判据内容：一、吉氏函数及其判据1．吉氏函数（自由能、自由焓）：G=H-TS推导：由热力学第一定律和第二定律联合推导。（略）2．吉氏函数的物理意义：（1）在恒温恒压可逆过程中，体系对外作非体积功（-W′），数值上等于吉氏函数的减少值（-△GT，P）。（2）在恒温恒压不可逆过程中，体系对外作非体积功（-W′），数值上恒小于吉氏函数的减少（-△GT，P）。3．吉氏函数判据：（克劳修斯不等式在恒

2、温恒压下的特殊形式）当恒温恒压，且W′=0时△GT，P＜0正向自发过程△GT，P＝0平衡，可逆△GT，P＞0正向不自发，结论：恒温恒压，且W′=0时，自发过程总是向着吉氏函数的减少的方向进行，直到最小值达到平衡态，△GT，P＝0。△GT，P＞0逆向自发。河南工程学院教案（九）4．化学位（化学势）：每摩尔纯物质的吉氏函数，即摩尔吉氏函数Gm。例题：（1）50℃，101.3kPa下，Gm（水）＜Gm（水蒸汽）。故水蒸气自动凝结成水。（2）110℃，101.3kPa下，Gm（水）＞Gm（水蒸汽）。故水自动蒸发成水

3、蒸气。（3）100℃，101.3kPa下，Gm（水）=Gm（水蒸汽）。故水蒸气与水处于平衡状态。二、恒温过程△G的计算1．标准摩尔生成自由能（自由焓）热力学上规定，在指定温度和标准状态下，由元素的指定的最稳定单质的生成自由能为零。在此条件下由稳定单质生成1mol物质时自由能的变化，为该物质的标准摩尔生成自由能。符号ΔfGmø表示，单位为KJ·mol-1。见附录2．由ΔfGmø计算化学反应过程中的ΔrGmø由物质的标准生成自由能ΔfGø，计算化学反应的标准自由能变ΔrGmø，其数学表达式为：ΔrGmø=Σni

4、ΔfGmø（产物）-ΣnjΔfGmø（反应物）河南工程学院教案（九）例:计算标准状态下，下列反应的自由能变。CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)解查表得ΔfGøCO2(g)=-394.36KJ·mol-1ΔfGøH2O(l)=-237.19KJ·mol-1ΔfGøCH4(g)=-50.75KJ·mol-1由式3-11得ΔrGmø=[ΔfGmøCO2(g)+2×ΔfGmøH2O(l)]-[ΔfGmøCH4(g)+2×ΔfGmO2(g)]=[-394.36+2×(-237.19)]-[-50

5、.75+0]=-818.0（KJ·mol-1）<0可以判断上述反应在标准状态、298K条件下可以自发进行。3．吉布斯—亥姆霍兹方程：（恒温过程的通式）（1）在恒温条件下：ΔG=ΔH-TΔS上式适用于任一封闭体系的ΔG计算。（2）在恒温、标准条件下的化学反应：ΔrGøm（T）=ΔrHøm（T）-TΔrSøm（T）例：298K，101.3kPa，CaSO4(S)→CaO(S)+SO3(g)该反应ΔrHøm=402KJ·mol-1，ΔrSøm=189.6J·K-1·mol-1试问(1)在标准状态下，上述反应能否自

6、发进行？(2)对上述反应是升温有利还是降温有利？(3)估算使上述反应正向自发进行所需的最低温度。（转折温度）河南工程学院教案（九）解：(1)由恒温过程的通式ΔrGøm（T）=ΔrHøm（T）-TΔrSøm（T）=402-298.15×189.6×10-3=345.47（KJ·mol-1）>0说明在标准状态(298.15K)下正向不能自发进行(2)温度升高,T·ΔS增大,ΔG减小,有利于反应进行(3)设T为从不自发转为自发的温度，称为转折温度，则ΔrGøm（T）=ΔrHøm（T）-TΔrSøm（T）=0正向自

7、发进行所需的最低温度（转折温度）2120K。作业：思考题P83T7、8、9习题P85T15、16、23