高中化學(xué)競(jìng)賽-資料下載頁
2025-07-21 16:41本頁面
【正文】 － W = Q － (W體積 + W非體 ) Q = △ rU + W體積 + W非體 =△ rU + p△ V + W非體積 即： Q = △ r H + W非體積；等溫等壓過程中，以可逆途徑的 Q，即 Qr 為最大，故： Q≥△ r H + W非體積“ =”成立的條件：可逆。 △ r Sm0 = 由于△ S = Qr/T ， T△ r S ≥△ r H + W非體積 T△ r S－ △ r H ≥ W非 －（△ r H－ T△ r S） ≥ W非 － [（ H2－ H1）－（ T2S2－ T1 S1） ] ≥ W非 － [（ H2－ T2S2）－（ H1－ T1 S1） ] ≥ W非 令： G = H － TS （ G 狀態(tài)函數(shù)，稱自由能，有加合性，量度性質(zhì)。單位是 J ）則有： －（ G2－ G1） ≥ W非 即：－△ G ≥ W非 在化學(xué)變化中，體系中所做非體積功的最大限度，是 G 的減少值。只有在可逆過程中，這種非體積功的最大值才得以實(shí)現(xiàn)。 故狀態(tài)函數(shù) G 可以理解為體系在等溫等壓條件下，可以用來做非體積功的能量。 這是 G 的物理意義。 更重要的是，上式是等溫等壓過程反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)。 －△ G ＞ W非 自發(fā)進(jìn)行 若將過程還原到恒溫等壓無非體積功，則判據(jù)變?yōu)椋? △ G ＜ 0 自發(fā)進(jìn)行 即自由能減少的方向，是恒溫等壓下，無非體積功反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向。這是熱力學(xué)第二定律的一種表達(dá)形式。 （ 2）標(biāo)準(zhǔn)生成自由能 熱力學(xué)規(guī)定：某溫度下，由處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的各種元素的最穩(wěn)定（指定）單質(zhì)，生成 1mol 某物質(zhì)的自由能改變量，叫做這種溫度下該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成自由能，簡(jiǎn)稱生成自由能。 用符號(hào) △ f Gm0 表示， 單位 kJmol－ 1。 △ r Gm0= △ f Gm0 受溫度影響很大，不能忽略溫度的影響。 （ 3）吉布斯 (Gibbs) — 赫姆霍茲 (Holmholtz)方程 由定義式： G = H – TS恒溫恒壓下有公式： △ r Gm= △ r Hm－ T△ r Sm 這就是吉布斯 — 赫姆霍茲方程?？煽闯? △ r Gm綜合了 △ r Hm和△ r Sm的雙重影響，從而決定反應(yīng)方向。 )(0 生mf G? ?－ )(0 反mf G? ?【 例題 1】 ： 100 g鐵粉在 25℃ 溶于鹽酸生成氯化亞鐵， (1) 這個(gè)反應(yīng)在燒杯中發(fā)生； (2) 這個(gè)反應(yīng)在密閉貯瓶中發(fā)生； 兩種情況相比， 哪個(gè)放熱較多？ 簡(jiǎn)述理由。 【 解析 】 ： Qp = QV +ΔnRT ,第 (1)種情況放熱量為 Qp，第 (2)種情況為 QV ，因?yàn)樽兓^程有氣體產(chǎn)生， Δ n為正值。所以情況 (2)放熱多于 (1)。 【 例題 2】 ： 22 mol H2和 1 mol O2，在 373K和 kPa下反應(yīng)生成 2 mol 水蒸氣，放出 kJ的熱量。求生成 1 mol 水蒸氣時(shí)的△ H和△ U。 【 解析 】 ： 2H2(g) + O2(g) =2H2O(g)在恒壓下進(jìn)行，所以△ H = Qp = － mol－ 1。 設(shè) V n1分別為反應(yīng)物的體積與物質(zhì)的量。 V2， n2分別為生成物的體積與物質(zhì)的量。氣體為理想氣體，則 pV1 = n1RT ； pV2 = n2RT， p△ V = （ n2－ n1RT） = △ nRT?！?n = － 1 ， R = JK1mol1。 p△ V = （－1） （ ） （ 373） = － 。對(duì)生成 1 mol H2O（ g），p△ V= － kJmol－ 1。又△ H = △ U + p△ V。所以 △ U = △ H－ P△ V = － － (－ ) = － kJmol－ 1 祝同學(xué)們學(xué)習(xí)進(jìn)步， 天天有個(gè)好心情
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