无机化学及分析化学电子教案.ppt

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1、短号：短号：63170林培喜朱玲主林培喜朱玲主编v无机化学无机化学(第五版）第五版）大大连理工大学无机化学教研室理工大学无机化学教研室主主编v无机化与分析化学无机化与分析化学习题解析解析 林培喜林培喜 陈东华 朱玲朱玲编教材教材:无机化学与分析化学无机化学与分析化学 哈哈尔滨工程大学出版社工程大学出版社 林培喜林培喜 朱玲朱玲 主主编 主要参考主要参考书：无机化学及分析化学无机化学及分析化学成绩评定成绩评定1.1.作业、考勤、纪律作业、考勤、纪律2.2.期末考试期末考试项目项目比例（比例（%）30307070 多功能计算器多功能计算器第一章第一章 化学热力学基础化学热力学基础 第一节第一节第一

2、节第一节 热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律第二节第二节第二节第二节 热化学热化学热化学热化学第三节第三节第三节第三节 热化学第二定律热化学第二定律热化学第二定律热化学第二定律第四节第四节第四节第四节 化学反应的摩尔吉布斯自由能变化学反应的摩尔吉布斯自由能变化学反应的摩尔吉布斯自由能变化学反应的摩尔吉布斯自由能变 热热力学力学是研究是研究是研究是研究热热与其他形式的能量之与其他形式的能量之与其他形式的能量之与其他形式的能量之间转间转化化化化规规律的一律的一律的一律的一门门科学。科学。科学。科学。热热力学的基力学的基力学的基力学的基础础是是是是热热力学第一定力学第一定力学第

3、一定力学第一定律和律和律和律和热热力学第二定律。力学第二定律。力学第二定律。力学第二定律。利用利用利用利用热热力学定律、原理和方法研究化学反力学定律、原理和方法研究化学反力学定律、原理和方法研究化学反力学定律、原理和方法研究化学反应应以及伴随以及伴随以及伴随以及伴随这这些化学反些化学反些化学反些化学反应应而而而而发发生的物理生的物理生的物理生的物理变变化化化化过过程就程就程就程就形成了形成了形成了形成了化学化学热热力学力学。化学化学化学化学热热力学主要研究和解决的力学主要研究和解决的力学主要研究和解决的力学主要研究和解决的问题问题有：有：有：有：（1 1）化学反）化学反）化学反）化学反应应及与

4、化学反及与化学反及与化学反及与化学反应应密切相关的物理密切相关的物理密切相关的物理密切相关的物理过过程中程中程中程中的的的的能量能量变变化化；（2 2）判断化学反）判断化学反）判断化学反）判断化学反应进应进行的行的行的行的方向和限度方向和限度。第一节第一节 热力学第一定律热力学第一定律一、热力学的一些基本概念一、热力学的一些基本概念一、热力学的一些基本概念一、热力学的一些基本概念二、热力学第一定律二、热力学第一定律二、热力学第一定律二、热力学第一定律三、焓三、焓三、焓三、焓(一一)系系统、环境和相境和相 当人当人当人当人们们以以以以观观察、察、察、察、实验实验等方法等方法等方法等方法进进行科学

5、研究行科学研究行科学研究行科学研究时时，往往，往往，往往，往往将某一部分物将某一部分物将某一部分物将某一部分物质质或空或空或空或空间间与其余部分分开，作与其余部分分开，作与其余部分分开，作与其余部分分开，作为为研究的研究的研究的研究的对对象，象，象，象，这这部分作部分作部分作部分作为为研究研究研究研究对对象的物象的物象的物象的物质质或空或空或空或空间间称称称称为为系系系系统统。一、热力学的一些基本概念一、热力学的一些基本概念在系在系统以外，与系以外，与系统有互相影响的其他部分称有互相影响的其他部分称为环境境。根据系根据系根据系根据系统统与与与与环环境之境之境之境之间间物物物物质质和能量的交和能

6、量的交和能量的交和能量的交换换情况的不同，把情况的不同，把情况的不同，把情况的不同，把系系系系统统分分分分为为三三三三类类：（1 1）敞开系敞开系敞开系敞开系统统：系：系：系：系统统与与与与环环境之境之境之境之间间既有能量交既有能量交既有能量交既有能量交换换，又有，又有，又有，又有物物物物质质交交交交换换。（2 2）封封封封闭闭系系系系统统：系：系：系：系统统与与与与环环境之境之境之境之间间只有能量交只有能量交只有能量交只有能量交换换，没有，没有，没有，没有物物物物质质交交交交换换。（3 3）隔离系隔离系隔离系隔离系统统：系：系：系：系统统与与与与环环境之境之境之境之间间既没有能量交既没有能量

7、交既没有能量交既没有能量交换换，也，也，也，也没有物没有物没有物没有物质质交交交交换换。系统分类示意图系统分类示意图（二）（二）热力学能与力学能与热力学第一定律力学第一定律 实验实验表明，封表明，封表明，封表明，封闭闭系系系系统统由始由始由始由始态态 A A 经经由不同途径由不同途径由不同途径由不同途径变变化到化到化到化到终态终态B B 时时，虽虽然然然然 QQ 和和和和 WW 各不相同，但各不相同，但各不相同，但各不相同，但 QQ+WW 总总是相同的，是相同的，是相同的，是相同的，这这表明表明表明表明 QQ+WW 代表了一个状代表了一个状代表了一个状代表了一个状态态函数的函数的函数的函数的变

8、变化，此状化，此状化，此状化，此状态态函数就是函数就是函数就是函数就是热热力学能力学能力学能力学能。上式表明：在上式表明：在上式表明：在上式表明：在封封封封闭闭系系系系统统所所所所发发生的任意生的任意生的任意生的任意过过程中，系程中，系程中，系程中，系统热统热力学能的增加等于系力学能的增加等于系力学能的增加等于系力学能的增加等于系统统从从从从环环境吸收的境吸收的境吸收的境吸收的热热与与与与环环境境境境对对系系系系统统所做的功之和。所做的功之和。所做的功之和。所做的功之和。热热力学第一定律力学第一定律力学第一定律力学第一定律是人是人是人是人类经验类经验的的的的总结总结，已，已，已，已为为大量大量

9、大量大量实验实验所所所所证实证实。热热力学第一定律又可表述力学第一定律又可表述力学第一定律又可表述力学第一定律又可表述为为 “第一第一第一第一类类永永永永动动机是不可能造成的机是不可能造成的机是不可能造成的机是不可能造成的”。热力学第一定律力学第一定律(实质：实质：能量守恒能量守恒与与转化定律化定律)三、三、焓（1 1）而而而而对对不做非体不做非体不做非体不做非体积积功的等容功的等容功的等容功的等容过过程程程程：U UQ QV V 上式表明：上式表明：对不做非体不做非体积功的等容功的等容过程，系程，系统的的热力学能的增加在数力学能的增加在数值等于系等于系统所吸收的所吸收的热。对对系系系系统发统

10、发生的不做非体生的不做非体生的不做非体生的不做非体积积功的功的功的功的过过程程程程：U U=Q Q-p pex ex V V 由于由于由于由于 U U、p p 和和和和 V V 都是状都是状都是状都是状态态函数，因此它函数，因此它函数，因此它函数，因此它们们的的的的组组合合合合 U U pV pV 也是状也是状也是状也是状态态函数。函数。函数。函数。这这一状一状一状一状态态函数称函数称函数称函数称为为焓焓，用符号用符号用符号用符号 H H 表示：表示：表示：表示：代入上式：代入上式：代入上式：代入上式：HH U U+pVpV（2 2）对对不做非体不做非体不做非体不做非体积积功的等功的等功的等功

11、的等压过压过程：程：程：程：上式表明，上式表明，对不做非体不做非体积功的等功的等压过程，系程，系统所所吸收的吸收的热在数在数值上等于系上等于系统的的焓的增加。的增加。三、焓三、焓第二节第二节 热热 化化 学学一、反应进度一、反应进度一、反应进度一、反应进度二、热力学标准状态二、热力学标准状态二、热力学标准状态二、热力学标准状态三、化学反应的摩尔热力学能变和摩尔焓变三、化学反应的摩尔热力学能变和摩尔焓变三、化学反应的摩尔热力学能变和摩尔焓变三、化学反应的摩尔热力学能变和摩尔焓变四、热化学方程式四、热化学方程式四、热化学方程式四、热化学方程式五、赫斯定律五、赫斯定律五、赫斯定律五、赫斯定律六、化学

12、反应的六、化学反应的六、化学反应的六、化学反应的标准摩尔焓变的计算标准摩尔焓变的计算标准摩尔焓变的计算标准摩尔焓变的计算一、反应进度一、反应进度 化学反化学反化学反化学反应应一般可以写成如下通式：一般可以写成如下通式：一般可以写成如下通式：一般可以写成如下通式：上式常写成下列上式常写成下列上式常写成下列上式常写成下列简单简单形式：形式：形式：形式：通常可写成如下更通常可写成如下更通常可写成如下更通常可写成如下更简单简单的形式：的形式：的形式：的形式：反反应进度度变：B的物的物质的量改的量改变B的化学的化学计量量数数 引入反引入反引入反引入反应进应进度的度的度的度的优优点：点：点：点：用任意一种

13、反用任意一种反用任意一种反用任意一种反应应物或生成物表物或生成物表物或生成物表物或生成物表示反示反示反示反应进应进行的程度，所得数行的程度，所得数行的程度，所得数行的程度，所得数值值都是相同的。都是相同的。都是相同的。都是相同的。应应用反用反用反用反应应进进度度度度时时，必，必，必，必须须指明化学反指明化学反指明化学反指明化学反应应方程式。方程式。方程式。方程式。与方程式的与方程式的写法有关写法有关 例例例例 1-11-1 10 mol N 10 mol N2 2 和和和和 20 mol H20 mol H2 2 在合成塔混合后，在合成塔混合后，在合成塔混合后，在合成塔混合后，经多次循环反应生

14、成了经多次循环反应生成了经多次循环反应生成了经多次循环反应生成了 4 mol NH4 mol NH3 3。试分别以如下两。试分别以如下两。试分别以如下两。试分别以如下两个反应方程式为基础，计算反应进度变。个反应方程式为基础，计算反应进度变。个反应方程式为基础，计算反应进度变。个反应方程式为基础，计算反应进度变。（1 1）（2 2）解：解：解：解：生成生成生成生成 4 mol NH4 mol NH3 3，消耗，消耗，消耗，消耗 2 mol N2 mol N2 2 和和和和 6 mol H6 mol H2 2。N N2 2、HH2 2 和和和和 NHNH3 3 的物质的量变化为：的物质的量变化为：

15、的物质的量变化为：的物质的量变化为：（1 1）（2 2）物质物质物质物质标准态标准态标准态标准态气体气体气体气体 标准压力标准压力标准压力标准压力(p p =100kPa)=100kPa)下的纯气体下的纯气体下的纯气体下的纯气体液体液体液体液体固体固体固体固体标准压力标准压力标准压力标准压力(p p =100kPa)=100kPa)下下下下纯液体、纯固体纯液体、纯固体纯液体、纯固体纯液体、纯固体溶液中的溶液中的溶液中的溶液中的溶质溶质溶质溶质标准压力标准压力标准压力标准压力(p p )下质量摩尔浓度为下质量摩尔浓度为下质量摩尔浓度为下质量摩尔浓度为1molkg1molkg-1-1(近似为近似为

16、近似为近似为1molL1molL-1-1)无温度的无温度的规定定二、热力学标准状态五、赫斯定律五、赫斯定律 1840 1840 年，瑞士籍俄国化学家赫斯指出：一个化年，瑞士籍俄国化学家赫斯指出：一个化年，瑞士籍俄国化学家赫斯指出：一个化年，瑞士籍俄国化学家赫斯指出：一个化学反学反学反学反应应，不管是一步完成或分成几步完成，反，不管是一步完成或分成几步完成，反，不管是一步完成或分成几步完成，反，不管是一步完成或分成几步完成，反应应热总热总是相等的。是相等的。是相等的。是相等的。可用通式表示可用通式表示可用通式表示可用通式表示为为：可可计算算难以或以或无法用无法用实验测定的反定的反应热。六、化学反

17、应的标准摩尔焓变的计算六、化学反应的标准摩尔焓变的计算 对对于在温度于在温度于在温度于在温度 T T 下下下下进进行的化学反行的化学反行的化学反行的化学反应应：反反反反应应的摩的摩的摩的摩尔焓变为尔焓变为：由于不知道由于不知道焓的的绝对值，不能利用上式，不能利用上式计算反算反应的摩的摩尔焓变。为了方便地了方便地计算反算反应的摩的摩尔焓变，人人们定定义了了标准摩准摩尔生成生成焓和和标准摩准摩尔燃燃烧焓。B B 的生成反的生成反的生成反的生成反应应可用通式表示可用通式表示可用通式表示可用通式表示为为：定定定定义义温度温度温度温度 T T 时时 B B 的生成反的生成反的生成反的生成反应应的的的的标

18、标准摩准摩准摩准摩尔焓变为尔焓变为 B B 的的的的标标准摩准摩准摩准摩尔尔生成生成生成生成焓焓，用符号，用符号，用符号，用符号表示。表示。表示。表示。（一一）标准摩尔生成焓标准摩尔生成焓对对任意化学反任意化学反任意化学反任意化学反应应：都可以由反都可以由反都可以由反都可以由反应应物和生成物的生成反物和生成物的生成反物和生成物的生成反物和生成物的生成反应应乘以各自的乘以各自的乘以各自的乘以各自的化学化学化学化学计计量数后相加得到。根据赫斯定律，化学反量数后相加得到。根据赫斯定律，化学反量数后相加得到。根据赫斯定律，化学反量数后相加得到。根据赫斯定律，化学反应应的的的的标标准摩准摩准摩准摩尔焓变

19、尔焓变等于反等于反等于反等于反应应物和生成物的生成反物和生成物的生成反物和生成物的生成反物和生成物的生成反应应的的的的标标准准准准摩摩摩摩尔焓变尔焓变乘以各自的化学乘以各自的化学乘以各自的化学乘以各自的化学计计量数后相加的量数后相加的量数后相加的量数后相加的总总和。和。和。和。参考单质（反应物）参考单质（反应物）（通常为最稳定单质）（通常为最稳定单质）生成物，生成物，vB=1 例例例例 1-31-3 航天航天航天航天飞飞机上的火箭助推器使用金属机上的火箭助推器使用金属机上的火箭助推器使用金属机上的火箭助推器使用金属铝铝和和和和高高高高氯氯酸酸酸酸铵为铵为燃料。有关反燃料。有关反燃料。有关反燃料

20、。有关反应为应为试试利用反利用反利用反利用反应应物和生成物的物和生成物的物和生成物的物和生成物的标标准摩准摩准摩准摩尔尔生成生成生成生成焓计焓计算算算算该该反反反反应应在在在在 298 K298 K时时的的的的标标准准准准焓变焓变。解：解：解：解：298 K 298 K 时时反反反反应应物和生成物的物和生成物的物和生成物的物和生成物的标标准摩准摩准摩准摩尔焓变为尔焓变为:298 K 298 K 时时反反反反应应的的的的标标准摩准摩准摩准摩尔焓变为尔焓变为：第三节热力学第二定律第三节热力学第二定律一、反应热与化学反应的方向一、反应热与化学反应的方向一、反应热与化学反应的方向一、反应热与化学反应的

21、方向二、熵变与化学反应的方向二、熵变与化学反应的方向二、熵变与化学反应的方向二、熵变与化学反应的方向三、热力学第二定律的数学表达式三、热力学第二定律的数学表达式三、热力学第二定律的数学表达式三、热力学第二定律的数学表达式自自发过程程：没有外力的作用就能自：没有外力的作用就能自动发生的生的过程。程。如：如：如：如：水水水水总总是自是自是自是自发发地从高地从高地从高地从高处处流向低流向低流向低流向低处处，直到水位相等，直到水位相等，直到水位相等，直到水位相等时为时为止。止。止。止。水水水水位的高低位的高低位的高低位的高低是判断水流方向的判据。是判断水流方向的判据。是判断水流方向的判据。是判断水流方

22、向的判据。当两个温度不同的物体接触当两个温度不同的物体接触当两个温度不同的物体接触当两个温度不同的物体接触时时，热总热总是自是自是自是自发发地从高温物体地从高温物体地从高温物体地从高温物体传传向低温物体，直到两个物体的温度相等向低温物体，直到两个物体的温度相等向低温物体，直到两个物体的温度相等向低温物体，直到两个物体的温度相等为为止。止。止。止。温度的高温度的高温度的高温度的高低低低低是判断是判断是判断是判断热传递热传递方向的判据。方向的判据。方向的判据。方向的判据。气体气体气体气体总总是自是自是自是自发发地从气地从气地从气地从气压压高高高高处处流向气流向气流向气流向气压压低低低低处处，直到，

23、直到，直到，直到压压力相同力相同力相同力相同时为时为止。止。止。止。压压力的高低力的高低力的高低力的高低是判断气体流是判断气体流是判断气体流是判断气体流动动方向的判据。方向的判据。方向的判据。方向的判据。化学反化学反应自自发进行行的方向？的方向？一、反应热与化学反应方向一、反应热与化学反应方向 早在早在早在早在 19 19 世世世世纪纪 70 70 年代，法国化学家年代，法国化学家年代，法国化学家年代，法国化学家贝贝塞洛和丹塞洛和丹塞洛和丹塞洛和丹麦化学家麦化学家麦化学家麦化学家汤汤姆森提出，姆森提出，姆森提出，姆森提出，反反反反应热应热是判断化学反是判断化学反是判断化学反是判断化学反应应方方

24、方方向的判据向的判据向的判据向的判据，只有放，只有放，只有放，只有放热热反反反反应应才能自才能自才能自才能自发进发进行。行。行。行。化学反化学反应中，很多放中，很多放热反反应298.15K，标准准态下下是是自自发进行的。行的。例如例如:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)rHm=-890.36 kJmol-1 实践表明践表明:有些吸有些吸热过程程(rHm 0)亦能自亦能自发进行行。如如：1.NH4Cl(s)NH4+(aq)+Cl-(aq)rHm=14.7 kJmol-1 2.Ag2O(s)2Ag(s)+O2(g)rHm=31.05 kJmol-1 结论：反反应热虽然是影响化学

25、反然是影响化学反应方向的重要因素，方向的重要因素，但不是决定反但不是决定反应方向的唯一因素。方向的唯一因素。二、熵变与化学反应方向二、熵变与化学反应方向 是是是是指指指指系系系系统统的的的的不不不不规规则则或或或或无无无无序序序序的的的的程程程程度度度度。系系系系统统越越越越没没没没有有有有秩秩秩秩序，其混乱度就越大。序，其混乱度就越大。序，其混乱度就越大。序，其混乱度就越大。结论：室温下自发进行的吸吸热反反应的共同特点，是反 应发生后系统的混乱度增大混乱度增大了，系统混乱度的增大是吸热反应自发进行的推动力。例如：例如：1.NH4Cl(s)NH4+(aq)+Cl-(aq)rHm=14.7 kJ

26、mol-1 分析：分析：NH4Cl晶体中晶体中NH4+和和Cl-的排列是整的排列是整齐有序的。有序的。NH4C1晶体晶体进入水中后，形成水合离子入水中后，形成水合离子(以以aq 表示表示)并在水中并在水中扩散。在散。在NH4Cl溶液中，无溶液中，无论是是 NH4+(aq)、Cl-(aq)还是水分子，它是水分子，它们的分布情的分布情 况比况比 NH4C1 溶解前要溶解前要混乱得多混乱得多。2.Ag2O(s)2Ag(s)+O2(g)rHm=31.05 kJmol-1 分析：分析：反反应前后，不但物前后，不但物质的种的种类和和“物物质的量的量”增多，增多，并并产生了生了热运运动自由度很大的气体，自由

27、度很大的气体，整个物整个物质体系的体系的混乱程度增大混乱程度增大。（一）混乱度（一）混乱度性性质质(2)物物质的聚集状的聚集状态不同其不同其熵值不同；不同；同种物同种物质 S m(g)Sm(l)Sm(s)(4)物物质的的熵值随温度的升高而增大；随温度的升高而增大；(5)气气态物物质的的熵值随随压力的增大而减小。力的增大而减小。（二）（二）熵 描述体系内物描述体系内物质混乱度大小的物理量。混乱度大小的物理量。熵是状是状态函数，函数，单位：位：JK-1。物物质(或体系或体系)混乱混乱度越大度越大,对应的的熵值越大。越大。例如：例如：将一种将一种纯晶体物晶体物质从从0K升到任一升到任一 温度温度(T

28、),并并测量此量此过程的程的熵变量量(S),则该纯物物质 在在TK时的的熵为：S ST-S0 ST-0 ST 0 (1)热力学力学规定定:把任何把任何纯物物质的完美晶体在的完美晶体在0K时的的熵值规定定为零零(S00)。(3)分子的分子的组成：聚集状成：聚集状态相同的物相同的物质，分子中的原子数目，分子中的原子数目 越多，混乱度就越大越多，混乱度就越大;若分子中的原子数目相同，若分子中的原子数目相同，则分分子的相子的相对分子分子质量越大，混乱度就越大量越大，混乱度就越大.热力学第三定律力学第三定律 纯纯物物物物质质在在在在标标准状准状准状准状态态下下下下的摩的摩的摩的摩尔规尔规定定定定熵熵称称

29、称称为该为该物物物物质质的的的的标标准摩准摩准摩准摩尔熵尔熵，用符号，用符号，用符号，用符号表示。表示。表示。表示。对对温度温度温度温度 T T 下下下下发发生的化学反生的化学反生的化学反生的化学反应应，反，反，反，反应应的的的的标标准摩准摩准摩准摩尔熵变尔熵变可利用下式求算：可利用下式求算：可利用下式求算：可利用下式求算：（二）熵（二）熵 例例例例 1-61-6 利用利用利用利用 298 K 298 K 时的标准摩尔熵，计算反应：时的标准摩尔熵，计算反应：时的标准摩尔熵，计算反应：时的标准摩尔熵，计算反应：在在在在 298 K 298 K 时的标准摩尔熵变。时的标准摩尔熵变。时的标准摩尔熵变

30、。时的标准摩尔熵变。解：解：解：解：298 K 298 K 时反应的标准摩尔熵变为：时反应的标准摩尔熵变为：时反应的标准摩尔熵变为：时反应的标准摩尔熵变为：大多数大多数大多数大多数熵熵增大的吸增大的吸增大的吸增大的吸热热反反反反应应在室温下不能自在室温下不能自在室温下不能自在室温下不能自发进发进行，行，行，行，但在高温下可以自但在高温下可以自但在高温下可以自但在高温下可以自发进发进行；而大多数行；而大多数行；而大多数行；而大多数熵熵减小的放减小的放减小的放减小的放热热反反反反应应在室温下能自在室温下能自在室温下能自在室温下能自发进发进行，但在高温下不能自行，但在高温下不能自行，但在高温下不能自

31、行，但在高温下不能自发进发进行。上述事行。上述事行。上述事行。上述事实实表明，化学反表明，化学反表明，化学反表明，化学反应应方向除了与方向除了与方向除了与方向除了与反反反反应热应热和和和和熵变熵变有关外，有关外，有关外，有关外，还还受受受受温度温度温度温度的影响。的影响。的影响。的影响。三、热力学第二定律的数学表达式综综合考合考合考合考虑虑反反反反应热应热、熵变熵变和温度的影响，判断和温度的影响，判断和温度的影响，判断和温度的影响，判断封封封封闭闭系系系系统统在任何条件下化学反在任何条件下化学反在任何条件下化学反在任何条件下化学反应应方向的判据方向的判据方向的判据方向的判据为为：“=”：化学平

32、衡状化学平衡状态；“”表示可以反表示可以反应。热力学第二定律：力学第二定律：第四节化学反应的摩尔吉布斯自由能变第四节化学反应的摩尔吉布斯自由能变一、吉布斯自由能一、吉布斯自由能一、吉布斯自由能一、吉布斯自由能二、标准摩尔生成吉布斯自由能二、标准摩尔生成吉布斯自由能二、标准摩尔生成吉布斯自由能二、标准摩尔生成吉布斯自由能三、化学反应的摩尔吉布斯自由能变的计算三、化学反应的摩尔吉布斯自由能变的计算三、化学反应的摩尔吉布斯自由能变的计算三、化学反应的摩尔吉布斯自由能变的计算四、温度对化学反应的摩尔吉布斯自由能变四、温度对化学反应的摩尔吉布斯自由能变四、温度对化学反应的摩尔吉布斯自由能变四、温度对化学

33、反应的摩尔吉布斯自由能变 的影响的影响的影响的影响在等温、等在等温、等在等温、等在等温、等压压不做非体不做非体不做非体不做非体积积功条件下，由功条件下，由功条件下，由功条件下，由热热力力力力学第二定律数学表达式得：学第二定律数学表达式得：学第二定律数学表达式得：学第二定律数学表达式得：上式可改写上式可改写为：一、吉布斯自由能定定定定义义：由以上两式得：由以上两式得：由以上两式得：由以上两式得：在在在在标标准状准状准状准状态态下，上式可改写下，上式可改写下，上式可改写下，上式可改写为为：吉布斯自由能，吉布斯自由能，状状态函数函数封封闭系系统在等温、在等温、等等压不做非体不做非体积功功条件条件下化

34、学反条件条件下化学反应方向的判据方向的判据摩摩尔吉布斯吉布斯自由能自由能二、标准摩尔生成吉布斯自由能二、标准摩尔生成吉布斯自由能任意反任意反任意反任意反应应：反反反反应应的的的的标标准摩准摩准摩准摩尔尔吉布斯自由能吉布斯自由能吉布斯自由能吉布斯自由能变变的的的的计计算通式算通式算通式算通式为为：B B 的生成反的生成反的生成反的生成反应为应为:定定定定义义温度温度温度温度 T T 时时 B B 的生成反的生成反的生成反的生成反应应的的的的标标准摩准摩准摩准摩尔尔吉吉吉吉布斯自由能布斯自由能布斯自由能布斯自由能变为变为 B B 的的的的标标准摩准摩准摩准摩尔尔生成吉布斯自由能生成吉布斯自由能生成

35、吉布斯自由能生成吉布斯自由能，用符号用符号用符号用符号表示。表示。表示。表示。如如如如果果果果 N N 个个个个化化化化学学学学反反反反应应乘乘乘乘以以以以系系系系数数数数后后后后相相相相加加加加得得得得到到到到某某某某一一一一化化化化学学学学反反反反应应，则则该该化化化化学学学学反反反反应应的的的的标标准准准准摩摩摩摩尔尔吉吉吉吉布布布布斯斯斯斯自自自自由由由由能能能能变变等等等等于于于于 N N 个个个个化化化化学学学学反反反反应应的的的的标标准准准准摩摩摩摩尔尔吉吉吉吉布布布布斯斯斯斯自自自自由由由由能能能能变变乘乘乘乘以以以以系系系系数数数数后后后后相加的相加的相加的相加的总总和。和。

36、和。和。三、化学反应的摩尔吉布斯自由能变的计算三、化学反应的摩尔吉布斯自由能变的计算 1.1.298 K298 K 时化学反应的标准摩尔吉布斯自由能时化学反应的标准摩尔吉布斯自由能时化学反应的标准摩尔吉布斯自由能时化学反应的标准摩尔吉布斯自由能变的计算变的计算变的计算变的计算对化学反应对化学反应 ，计算公式为：计算公式为：（一）化学反应的标准摩尔吉布斯自由能变的计算 例例例例 1-71-7 试利用有关物质的标准摩尔生成吉布斯试利用有关物质的标准摩尔生成吉布斯试利用有关物质的标准摩尔生成吉布斯试利用有关物质的标准摩尔生成吉布斯自由能，计算下列反应：自由能，计算下列反应：自由能，计算下列反应：自由

37、能，计算下列反应：在在在在 298 K298 K 时的标准摩尔吉布斯自由能变，并判断反时的标准摩尔吉布斯自由能变，并判断反时的标准摩尔吉布斯自由能变，并判断反时的标准摩尔吉布斯自由能变，并判断反应在应在应在应在 298 K298 K、标准状态下进行的可能性。、标准状态下进行的可能性。、标准状态下进行的可能性。、标准状态下进行的可能性。解：解：解：解：298 K 298 K 时，反应物和生成物的标准摩尔生时，反应物和生成物的标准摩尔生时，反应物和生成物的标准摩尔生时，反应物和生成物的标准摩尔生成吉布斯自由能分别为：成吉布斯自由能分别为：成吉布斯自由能分别为：成吉布斯自由能分别为：该化学反应在该化

38、学反应在该化学反应在该化学反应在 298 K 298 K 时的标准摩尔吉布斯自由时的标准摩尔吉布斯自由时的标准摩尔吉布斯自由时的标准摩尔吉布斯自由能变为：能变为：能变为：能变为：，该反应在，该反应在，该反应在，该反应在 298 K298 K、标准状态下、标准状态下、标准状态下、标准状态下可以自发进行。可以自发进行。可以自发进行。可以自发进行。2.其他温度其他温度时化学反化学反应的的标准摩准摩尔吉布斯吉布斯 自由能自由能变的的计算算 其他温度其他温度时反反应的的标准摩准摩尔吉布斯自由能吉布斯自由能变计算公式算公式为：由于温度由于温度对反反应的的标准摩准摩尔焓变和和标准摩准摩尔熵变影响影响较小，上

39、式可改写小，上式可改写为：例例例例 1-81-8 利用利用利用利用 298 K 298 K 时时的的的的标标准摩准摩准摩准摩尔尔生成生成生成生成焓焓和和和和标标准准准准摩摩摩摩尔熵尔熵，计计算下列反算下列反算下列反算下列反应应：在在在在 500 K 500 K 时时的的的的标标准摩准摩准摩准摩尔尔吉布斯自由能吉布斯自由能吉布斯自由能吉布斯自由能变变。解：解：解：解：298 K 298 K 时时反反反反应应的的的的标标准摩准摩准摩准摩尔焓变尔焓变和和和和标标准摩准摩准摩准摩尔熵尔熵变变分分分分别为别为：上式称上式称为化学反化学反应等温式。等温式。反反应的摩的摩尔吉布斯自由能吉布斯自由能变为：对对

40、任意化学反任意化学反任意化学反任意化学反应应：反反应商的定商的定义式式为:（二）非标准状态下化学反应的摩尔吉布斯（二）非标准状态下化学反应的摩尔吉布斯 自由能变的计算自由能变的计算反反应商商(2)(2)对对于稀溶液中的溶于稀溶液中的溶于稀溶液中的溶于稀溶液中的溶质质：(1)在温度在温度 T 时，对于气体物于气体物质：(3)(3)对对于于于于纯纯固体、固体、固体、固体、纯纯液体物液体物液体物液体物质质和稀溶液中的溶和稀溶液中的溶和稀溶液中的溶和稀溶液中的溶剂剂：(Ag2O,s)=-11.2 kJmol-1，空气中，空气中 =0.21。298 K 时反反应的的标准摩准摩尔吉布斯自由能吉布斯自由能变

41、和反和反应商分商分别为：例例例例 1-91-9 试计试计算在算在算在算在 298 K 298 K 时时，AgAg2 2O O 固体在空气中固体在空气中固体在空气中固体在空气中能否自能否自能否自能否自动动分解分解分解分解为为 Ag Ag 和和和和 OO2 2。解：解：解：解：AgAg2 2O O 固体分解反固体分解反固体分解反固体分解反应为应为：298 K 298 K 时时 AgAg2 2OO 分解反分解反分解反分解反应应的摩的摩的摩的摩尔尔吉布斯自由吉布斯自由吉布斯自由吉布斯自由能能能能变为变为：由于由于由于由于 ，故，故，故，故 298 K 298 K 时时 AgAg2 2OO 固体在空气固体在空气固体在空气固体在空气中不能自中不能自中不能自中不能自动动分解分解分解分解为为 Ag Ag 和和和和 OO2 2。