标准摩尔生成焓..ppt

优选）标准摩尔生成焓1页，共69页，星期二标准摩尔生成焓标准摩尔生成焓fHm定定义义：fHm表表示示在在标标准准状状态态下下，由由最最稳稳定定的的单单质质生生成成单单位位物物质质量量的的某某纯纯物物质质的的焓焓变变称称为为该该物物质质的标准摩尔生成焓的标准摩尔生成焓标准，标准，f生成，生成，m摩尔摩尔根据上述定义，最稳定单质的根据上述定义，最稳定单质的fHm=0注注意意：当当一一种种元元素素有有两两种种或或两两种种以以上上的的单单质时，只有一种是最稳定的质时，只有一种是最稳定的22页，共69页，星期二标准摩尔生成焓标准摩尔生成焓fHm例例如如：碳碳的的两两种种同同素素异异形形体体石石墨墨和和金金刚刚石石中中，石石墨墨是是碳碳的的稳稳定定单单质质，它它的的fHm=0，由由稳稳定定单单质质转转变变为为其其它它形形式式的的单单质质时时，也也有有焓焓变变如如：C(石墨石墨) C(金刚石金刚石) fHm = 1.897kJmol1其它常见物质的稳定态为：其它常见物质的稳定态为： S Sn H2、N2、O2、Cl2 Br2 I2正交硫正交硫白锡白锡气态气态液态液态固态固态33页，共69页，星期二焓和焓变焓和焓变QP = H2H1 = H即温度一定时，在恒压下只做体积功时，体系的化学反即温度一定时，在恒压下只做体积功时，体系的化学反应热效应应热效应QP在数值上等于体系的焓变在数值上等于体系的焓变H。

因此焓可以认为是物质的热含量，即物质内部可因此焓可以认为是物质的热含量，即物质内部可以转变为热的能量在热力学上规定：以转变为热的能量在热力学上规定：H放热放热 044页，共69页，星期二2.2 化学反应的方向和限度化学反应的方向和限度1.化学反应的自发过程和熵变化学反应的自发过程和熵变（1）自发过程）自发过程 在在一一定定条条件件下下，不不需需外外界界做做功功，一一经经引引发发就就能能自自动动进进行行的的过过程程 ，称称为为自自发发过过程程（对对于于化化学学过过程程，也也称称自发反应）；反之叫做非自发过程自发反应）；反之叫做非自发过程55页，共69页，星期二1.化学反应的自发过程和熵变化学反应的自发过程和熵变（1）自发过程）自发过程 自自发发过过程程和和非非自自发发过过程程都都是是可可以以进进行行的的，区区别别在在于于自自发发过过程程可可以以自自动动进进行行，而而非非自自发发过过程程需需要要借借助助外外力力才才能进行在在条条件件变变化化时时，自自发发过过程程和和非非自自发发过过程程可可以以发发生生转转化化如如CaCO3的的分分解解反反应应，在在常常温温下下为为非非自自发发过过程程，而而在在910 时时，该该反反应应可可以以自自发发进进行行。

在在一一定定条条件件下下，自自发发过过程程能能一一直直进进行行到到其其变变化化的的最最大大程程度度，即即化化学学平平衡状态66页，共69页，星期二1.化学反应的自发过程和熵变化学反应的自发过程和熵变（1）自发过程）自发过程 焓变判据：焓变判据：很很多多自自发发反反应应，其其过过程程中中都都伴伴随随有有能能量量放放出出，即即有有使使物物质质体体系系能能量量降降至至最最低低的的趋趋势势,如如H2和和O2化化合合生生成成水水的的过过程程因因此此，早早在在19世世纪纪，人人们们就就试试图图用用反反应应的的焓焓变变作作为为自自发发过过程程的的判判据据，认认为为在在恒恒温温恒恒压压下下， 时时，过过程程能能自自发发进进行行，反反之不能rH Sm(l) Sm(s)熵熵与与物物质质分分子子量量有有关关，分分子子结结构构相相似似而而分分子子量量又又相相近近的物质熵值相近，的物质熵值相近，如：如： Sm(CO) =197.9 Jmol 1K1， Sm(N2) =191.5 Jmol 1K1； 分分子子结结构构相相似似而而分分子子量量不不同同的的物物质质，熵熵随随分分子子量量增增大大而而增增大大，如如:HF、HCl、HBr、HI的的Sm分分别别为为173.7、186.8、198.59、206.48 Jmol 1K1 。

1414页，共69页，星期二熵值规律熵值规律结结构构及及分分子子量量都都相相近近时时，结结构构复复杂杂的的物物质具有更大的熵值质具有更大的熵值 如：如：Sm(C2H5OH,g) = 282.6 Jmol1K1； Sm(CH3OCH3,g) = 266.3Jmol1K1；物物质质的的熵熵值值随随温温度度的的升升高高而而增增大大，气气态态物物质质的的熵熵值值随随压压力力的的增增大大而而减减小小压压力力对对液液态态、固固态态物物质质的的熵熵影影响响很很小小，可以忽略不计可以忽略不计1515页，共69页，星期二吉布斯（吉布斯（Gibbs）自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能G =HTS上上式式中中，H、T、S均均为为状状态态函函数数，所所以以G也也为为状状态态函函数数，上上式式称称吉吉布布斯斯函函数数或吉布斯自由能或吉布斯自由能1616页，共69页，星期二吉布斯（吉布斯（Gibbs）自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能G =HTS状态状态I状态状态IIT，H1，S1T，H2，S2恒温恒温G=G2G1= (H2 TS2)(H1 TS1) = (H2 H1)T (S2S1)=HTSH=H2H1S=S2S1G=HTS1717页，共69页，星期二。

吉布斯（吉布斯（Gibbs）自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能G =HTSG=HTSG 的绝对值是无法确定的，但我们关心的是的绝对值是无法确定的，但我们关心的是在一定条件下体系的在一定条件下体系的G的数值 G的的性的的性质与质与H相似，它与物质的量有关，正逆反相似，它与物质的量有关，正逆反应的应的G数值相等，符号相反数值相等，符号相反1818页，共69页，星期二19页，共69页，星期二吉布斯（吉布斯（Gibbs）自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能G =HTSG=HTSfGm在在给给定定温温度度和和标标准准状状态态下下，由由稳稳定定单单质质生生成成1mol某某物物质质时时的的Gibbs自自由由能能变变称称为为该该物物质质的的标标准准摩摩尔尔生生成成吉吉布布斯斯自自由由能能变变，以以fGm表表示示，单单位位是是kJmol1热热力力学学规规定定，fGm(稳定单质稳定单质, 298.15K)=02020页，共69页，星期二吉布斯（吉布斯（Gibbs）自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能（2）自发反应方向的判据）自发反应方向的判据 热热力力学学研研究究指指出出，在在封封闭闭体体系系中中，恒恒温温恒恒压压只只做做体体积积功功的的条条件件下下，自自发发变变化化的的方方向向是是吉吉布布斯斯自自由由能能变变减小的方向，即：减小的方向，即：rG m 0 非自发过程非自发过程,反应能够逆向自发进行反应能够逆向自发进行;rG m = 0 反应处于平衡状态反应处于平衡状态.2121页，共69页，星期二。

吉布斯（吉布斯（Gibbs）自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能（2）自发反应方向的判据）自发反应方向的判据 由由rGm = rH m TrSm 可可以以看看到到，吉吉布布斯斯自自由由能能变变包包含含焓焓变变和和熵熵变变两两种种与与反反应应方方向向有有关关的的因因子子，体体现现了了焓焓变变和和熵熵变变两两种种效效应应的的对对立立统统一一，可可以以准准确确地地判判断断化化学学反反应应的的方方向向具具体体有有以以下下四四种种情情况：况：2222页，共69页，星期二吉布斯（吉布斯（Gibbs）自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能（2）自发反应方向的判据）自发反应方向的判据 如如果果rHm 0(熵熵增增加加)，则则rGm 0(吸吸 热热 ),同同 时时rSm 0,在在任任意意温温度度下下,正正反反应应均均不不能能自自发发进进行行，但但其其逆逆反反应在任意温度下应在任意温度下,可以自发进行可以自发进行 如如 3O2(g) = 2O3(g) rGm = rH m TrSm2424页，共69页，星期二吉布斯（吉布斯（Gibbs）自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能（2）自发反应方向的判据）自发反应方向的判据 如如果果rHm0(放放热热),同同时时rSm ITrSmI,则则rGm0,正正反反应应能能自自发发进进行行;而而在在高高温温下下， IrHmI 0,正反应不能自发进行。

正反应不能自发进行 如如 2NO(g) + O2(g) = 2NO2(g) rGm = rH m TrSm2525页，共69页，星期二吉布斯（吉布斯（Gibbs）自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能（2）自发反应方向的判据）自发反应方向的判据 如如果果rHm0(吸吸热热),同同时时rSm 0(熵熵 增增 加加 )， 低低 温温 下下 IrHmI ITrSmI,则则rGm0,正正反反应应不不能能自自发发进进行行;而而在在高高温温下下， IrHmI ITrSmI, rGm40kJmol1 时时,才可以用才可以用rGm判定反应方向判定反应方向rGm 40kJmol1 一般正向非自发、逆向自发进行过程一般正向非自发、逆向自发进行过程3131页，共69页，星期二可逆反应与化学平衡可逆反应与化学平衡32(1)可逆反应可逆反应与化学平衡与化学平衡(2)标准平衡常数标准平衡常数K化化学学平平衡衡常常数数：任任何何可可逆逆反反应应，不不管管反反应应的的始始态态如如何何，在在一一定定温温度度下下达达到到化化学学平平衡衡时时，各各生生成成物物平平衡衡浓浓度度的的幂幂的的乘乘积积与与反反应应物物平平衡衡浓浓度度的的幂幂的的乘乘积积之之比比为为一一个个常常数数，称称为为化化学学平平衡衡常常数。

数它它表表明明了了反反应应体体系系内内各各组组分分的的量量之之间间的的相相互互关关系32页，共69页，星期二可逆反应与化学平衡可逆反应与化学平衡33(1)可逆反应可逆反应与化学平衡与化学平衡(2)标准平衡常数标准平衡常数K对于反应：对于反应：mA+nB pC+qD若为气体反应若为气体反应：KpPCPDpqPAPBm n=若为溶液中溶质反应若为溶液中溶质反应：KCCCCDpqCACBmn=33页，共69页，星期二可逆反应与化学平衡可逆反应与化学平衡34(1)可逆反应可逆反应与化学平衡与化学平衡(2)标准平衡常数标准平衡常数K化学平衡常数：化学平衡常数：KpPCPDpqPAPBm n=KCCCCDpqCACBmn=由由于于Kp 和和KC 都都是是把把测测定定值值直直接接带带入入平平衡衡常常数数表表达达式式中中计计算算所所得得，因因此此它它们们均均属属实实验验平平衡衡常常数数(或或经经验验平平衡衡常常数数)其其数数值值和和量量纲纲随随所所用用压压力力、浓浓度度单单位位不不同同而而不不同同，其其量量纲纲可可能能不不为为1(只只有有当当n=0时时量量纲纲为为1)，由由于于实实验验平平衡衡常常数数使使用用非非常常不方便，因此国际上现已统一改用不方便，因此国际上现已统一改用标准平衡常数标准平衡常数。

34页，共69页，星期二可逆反应与化学平衡可逆反应与化学平衡35(1)可逆反应可逆反应与化学平衡与化学平衡(2)标准平衡常数标准平衡常数K标标准准平平衡衡常常数数(也也称称热热力力学学平平衡衡常常数数) K的的表表达达式式(或定义式或定义式)为为:若为气体反应若为气体反应: K =(PC/P)P(PD/P)q(PA/P)m(PB/P)n若为溶液中溶质反应若为溶液中溶质反应: K =(CC/C)P(CD/C)q(CA/C)m(CB/C)n35页，共69页，星期二可逆反应与化学平衡可逆反应与化学平衡36(1)可逆反应可逆反应与化学平衡与化学平衡(2)标准平衡常数标准平衡常数K与实验平衡常数表达式相比，不同之处在于：与实验平衡常数表达式相比，不同之处在于：a)每每种种气气体体物物质质的的平平衡衡分分压压。