吉布斯自由能及其应用ppt.ppt

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1、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）因为Q（环境）=－△H（体系）。所以有（3－17）因此可以得到即对于自发过程，△S（孤立）总是正值，乘积T△S（孤立）也必然是正值。所以△H（体系）－T△S（体系）必为负值即△H（体系）－T△S（体系）＜0（3－18）因此，在等温等压过程中，如果体系的△H－T△S小于零，则其过程必然自发。令H－TS=GG称为吉布斯自由能，也称为自由焓。G也是状态函数。对一个等温等压过程而言，设始态的吉布斯自由能为G1，终态的为G2，则该过程的吉布斯自由能变△G为即（3－19）（3－20）此式称为吉布斯—赫姆霍茨方程

2、式。它说明，在等温等压过程中，可用△G的数值来判断过程的自发性。即△G＜0时，过程自发△G＞0时，过程非自发（其逆过程可自发）△G=0时，平衡状态⑴若反应或过程是放热的（△H＜0），且混乱度也是增大的（△S＞0），这时，△G＜0。反应或过程必然自发；⑵若反应或过程是吸热的（△H＞0），且混乱度也是减小的（△S＜0），这时，△G＞0。在这种情况下，无论是升高还是降低温度，反应都不会发生。⑶若反应或过程既不放热，也不吸热（△H=0）且混乱度也不增不减（△S=0），则反应或过程处于平衡状态，这时，△G=0。这说明，一个反应能够进行的最大程度是△G=0，因此，化学平衡的标志就是△G=0。④若反

3、应或过程是放热的（△H＜0），但混乱度是减小的（△S＜0），在这种情况下，要想使反应自发进行，即使△G＜0；则必须尽可能的减小T△S的绝对值，所以，低温下可自发，而高温下不能自发；⑤若反应或过程是吸热的（△H＞0），但混乱度是增大的（△S＞0），在这种情况下，要想使反应自发进行，即使△G＜0；则必须尽可能的增大T△S的绝对值，所以，高温下可自发，而低温下不能自发。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

4、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，用符号表示。符号中各个字母所表示的意义，与中的一样。2反应的吉布斯自由能变的计算反应的吉布斯自由能变：根据盖斯定律，对于任何一个反应：都有（3－21）3任意温度下的吉布斯自由能在一定的温度变化范围内，所以根据可得（3－22）转向温度，用T转平衡状态时，即所以对于吸热（ΔH>0），但混乱度增大的反应当，反应可自发当时，反应非自发，但逆反应自发对于放热（ΔH<0），但混乱度减小的反应当时，反应可自发当时，反应非自发，但逆反应自发任意状态下的△G（恒压、恒温，不一定是标准态）对于反应在等温等压下。（3－23）（式3－23）称为范托夫

5、等温方程式式中称为活度商反应的类型不同，Q的表达式不同。⑴气体反应式中（3－24）的计算公式⑵溶液反应的计算公式如果有纯液体（例如溶剂）参与反应，则纯液体的活度等于1。因此，纯液体的活度在反应商表达式中不必列入。c的单位（3－25）式中⑶复相反应反应系统中存在两个或两个以上的相的反应称为复相反应。固体和水的活度都等于1（3－26）计算举例通过计算说明常温下金属锌的制件在大气中能否被氧化，要使其不被氧化，要求氧的压力不能超过多少？解：①我们可以假设锌为纯锌，并取温度为25℃（室温），并假定大气为干燥空气，此时氧的压力为0.21×100kPa。Zn与O2的反应为00－348.341.620

6、5.0343.6得由式(2-21)得再由（3－23）计算公式得因为所以,空气中的氧一定能氧化锌的制件。②要使此氧化还原反应不能自发进行，必须使该反应的即