第2章1 化學(xué)熱力學(xué)-化學(xué)反應(yīng)的方向

總結(jié)1體系和環(huán)境2狀態(tài)函數(shù)3熱和功4熱力學(xué)能5熱力學(xué)第一定律11反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變2熱化學(xué)方程式3Hess定律4標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓

標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變P5352熱力學(xué)能U熵S焓H吉布斯自由能G最重要的四個(gè)狀態(tài)函數(shù)第二章化學(xué)熱力學(xué)

(化學(xué)反應(yīng)方向)31自發(fā)過(guò)程戰(zhàn)國(guó)銅鏡1自發(fā)過(guò)程戰(zhàn)國(guó)銅鏡自發(fā)過(guò)程：在一定條件下不需外界作功，一經(jīng)引發(fā)就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。1自發(fā)過(guò)程要使非自發(fā)過(guò)程得以進(jìn)行,外界必須作功。例如：1自發(fā)過(guò)程自發(fā)過(guò)程的特點(diǎn)：(1)不可逆性，即只朝著某一確定的方向進(jìn)行。(2)自發(fā)過(guò)程有一限度——平衡狀態(tài)。(3)有一定的物理量判斷變化的方向和限度。1自發(fā)過(guò)程注意：能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)，并不意味著其反應(yīng)速率一定很大。H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)

298.15K100kParHm0

=-241.82kJ·mol-1

1自發(fā)過(guò)程當(dāng)然我們的前提是找出能夠自發(fā)發(fā)生的反應(yīng)。1自發(fā)過(guò)程2015款ToyotaMirai(豐田未來(lái))氫能源車US$57,400氫氣的氧化是自發(fā)的，且反應(yīng)限度又大，所以進(jìn)行相應(yīng)催化劑的研究是有意義的。1自發(fā)過(guò)程對(duì)于化學(xué)反應(yīng)，有無(wú)判據(jù)來(lái)判斷它們進(jìn)行的方向與限度呢？方向限度化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生（反應(yīng)方向）能量轉(zhuǎn)換（熱效應(yīng)）反應(yīng)限度（化學(xué)平衡）反應(yīng)速率反應(yīng)機(jī)理化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的可能性反應(yīng)的現(xiàn)實(shí)性122影響反應(yīng)方向的因素化學(xué)反應(yīng)的焓變對(duì)化學(xué)反應(yīng)，很多放熱反應(yīng)在298.15K,標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下是自發(fā)的。自發(fā)過(guò)程一般都朝著能量降低的方向進(jìn)行。能量越低，體系的狀態(tài)就越穩(wěn)定。

CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)

rHm=-890.36kJ·mol-1

2影響反應(yīng)方向的因素化學(xué)反應(yīng)的焓變?cè)噲D以反應(yīng)的焓變(ΔrHm)作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)。認(rèn)為在等溫等壓條件下，當(dāng)

ΔrHm<0時(shí):化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行

ΔrHm>0時(shí):化學(xué)反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行2影響反應(yīng)方向的因素化學(xué)反應(yīng)的焓變但實(shí)踐表明:有些吸熱過(guò)程(ΔrHm>0)

亦能自發(fā)進(jìn)行。例如1.NH4Cl(s)→NH4+(aq)+Cl-(aq)rHm

=14.7kJ·mol-12.Ag2O(s)→2Ag(s)+

O2(g)12rHm=31.05kJ·mol-12影響反應(yīng)方向的因素化學(xué)反應(yīng)的焓變?cè)?98.15K時(shí)反應(yīng)非自發(fā)，而溫度升高到1123K時(shí)，反應(yīng)自發(fā)。

CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g)rHm

=178.32kJ·mol-12影響反應(yīng)方向的因素化學(xué)反應(yīng)的焓變反應(yīng)方向焓變2影響反應(yīng)方向的因素化學(xué)反應(yīng)的焓變反應(yīng)方向溫度混亂度焓變NH4Cl晶體中NH4+和Cl-的排列是整齊有序的。NH4Cl溶解后，形成水合離子(以aq表示)并在水中擴(kuò)散。NH4+(aq)、Cl-(aq)的分布情況比NH4C1溶解前要混亂得多。2影響反應(yīng)方向的因素

1.NH4Cl(s)→NH4+(aq)+Cl-(aq)rHm

=14.7kJ·mol-12影響反應(yīng)方向的因素反應(yīng)前后,物質(zhì)的種類和“物質(zhì)的量”增多,且產(chǎn)生了熱運(yùn)動(dòng)自由度很大的氣體,整個(gè)物質(zhì)體系的混亂程度增大。2.Ag2O(s)→2Ag(s)+

O2(g)12rHm=31.05kJ·mol-12影響反應(yīng)方向的因素熵SRudolfClausius1822-1888蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院教授普法戰(zhàn)爭(zhēng)中救護(hù)隊(duì)長(zhǎng)主要成就1闡明了熱力學(xué)第一定律2提出了熱力學(xué)第二定律3提出了“熵”的概念(1865)2影響反應(yīng)方向的因素2影響反應(yīng)方向的因素定義：描述物質(zhì)混亂度大小的物理量。物質(zhì)(或體系)混亂度越大,對(duì)應(yīng)的熵值越大。符號(hào)：S。單位:JK-12影響反應(yīng)方向的因素定義：描述物質(zhì)混亂度大小的物理量。物質(zhì)(或體系)混亂度越大,對(duì)應(yīng)的熵值越大。符號(hào)：S。單位:JK-12影響反應(yīng)方向的因素2影響反應(yīng)方向的因素一個(gè)問(wèn)題：那個(gè)分子熵值較大？2影響反應(yīng)方向的因素熵：狀態(tài)函數(shù)。特點(diǎn)1：溫度升高,體系或物質(zhì)的熵值增大。2影響反應(yīng)方向的因素熵：狀態(tài)函數(shù)。特點(diǎn)1：溫度升高,體系或物質(zhì)的熵值增大。2影響反應(yīng)方向的因素熵：狀態(tài)函數(shù)。溫度降低，熵值減小溫度有沒(méi)有下限？2影響反應(yīng)方向的因素絕對(duì)零度！開(kāi)爾文勛爵1824-1907格拉斯哥大學(xué)教授、校長(zhǎng)主要成就1“絕對(duì)零度”開(kāi)爾文公式熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述4海底電纜等等2影響反應(yīng)方向的因素2影響反應(yīng)方向的因素開(kāi)爾文溫標(biāo)：K絕對(duì)零度：-273.15℃*注意！“<0K”正在接近！”/2013/12/qa-can-temperatures-ever-drop-below-absolute-zero/*注意！“<0K”正在接近！”第三類永動(dòng)機(jī)？WaltherNernst1864-1941柏林大學(xué)教授猶太家庭主要成就1闡明了熱力學(xué)第三定律2能斯特電勢(shì)、能斯特?zé)?、改良電子?影響反應(yīng)方向的因素2影響反應(yīng)方向的因素在0K時(shí),一個(gè)純物質(zhì)的完美晶體,其組分粒子(原子、分子或離子)都處于完全有序的排列狀態(tài),混亂度最小,熵值最小。此時(shí)熵值規(guī)定為零(S0＝0)。熱力學(xué)第三定律：2影響反應(yīng)方向的因素以此,可求得在其它溫度下的熵值(ST)。例如：我們將一種純晶體物質(zhì)從0K升到任一溫度(T),并測(cè)量此過(guò)程的熵變量(ΔS),則該純物質(zhì)在TK時(shí)的熵：

ΔS

＝ST-S0

＝ST-0＝ST2影響反應(yīng)方向的因素以此,可求得在其它溫度下的熵值(ST)。例如：我們將一種純晶體物質(zhì)從0K升到任一溫度(T),并測(cè)量此過(guò)程的熵變量(ΔS),則該純物質(zhì)在TK時(shí)的熵：

ΔS

＝ST-S0

＝ST-0＝ST單位某物質(zhì)的量的純物質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的熵值稱為標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵Sm，單位是Jmol-1K-12影響反應(yīng)方向的因素因?yàn)殪厥且环N狀態(tài)函數(shù),所以化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵變(rSm)只取決于反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)，而與變化的途徑無(wú)關(guān)。

rSm＝生成物標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵的總和–反應(yīng)物標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵的總和標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵變2影響反應(yīng)方向的因素

例2.1：計(jì)算2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g)的rSm解：2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g)Sm/(J·mol-1·K-1)248.22205.138256.76rSm＝2Sm(SO3)-[2Sm(SO2)+Sm(O2)]={2(256.78)-[2(248.22)+205.138]}

J·mol-1·K-1=-188.06J·mol-1·K-12影響反應(yīng)方向的因素熵的特點(diǎn)2：孤立系統(tǒng)自發(fā)過(guò)程的方向是熵增方向。2影響反應(yīng)方向的因素孤立體系有自發(fā)傾向于混亂度(即熵增)的趨勢(shì)。熱力學(xué)第二定律：2影響反應(yīng)方向的因素問(wèn)：傳熱過(guò)程中，整個(gè)體系是熵增還是熵減？2影響反應(yīng)方向的因素回答：傳熱過(guò)程，整個(gè)系統(tǒng)熵增。左側(cè)系統(tǒng)溫度降低，失去的熵=Q/T1右側(cè)系統(tǒng)溫度升高，得到的熵=Q/T2整個(gè)系統(tǒng)熵變=Q/T2

-Q/T1

>0.2影響反應(yīng)方向的因素提問(wèn)：功轉(zhuǎn)化為熱是熵增還是熵減？2影響反應(yīng)方向的因素回答：功轉(zhuǎn)化為熱是熵增。熱轉(zhuǎn)化為功是熵減。2影響反應(yīng)方向的因素回答：功轉(zhuǎn)化為熱是熵增。熱轉(zhuǎn)化為功是熵減。將雙手視為孤立系統(tǒng)，然后摩擦生熱。將兩個(gè)星球視為孤立系統(tǒng)，然后碰撞生熱。2影響反應(yīng)方向的因素回答：功轉(zhuǎn)化為熱是熵增。熱轉(zhuǎn)化為功是熵減。壓縮氣體，溫度增加，點(diǎn)燃棉花。2影響反應(yīng)方向的因素宇宙是不是孤立系統(tǒng)？2影響反應(yīng)方向的因素宇宙是不是向熵增的方向發(fā)展？2影響反應(yīng)方向的因素最后的結(jié)果？2影響反應(yīng)方向的因素最后的結(jié)果？所有的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為熱。宇宙離散度不斷增加。熱量停止傳遞。2影響反應(yīng)方向的因素第一項(xiàng)作業(yè)：請(qǐng)書(shū)寫(xiě)一篇短文：說(shuō)明，我們的宇宙會(huì)熱寂還是不會(huì)熱寂嗎？（注意：沒(méi)有固定答案?。?/p>

2影響反應(yīng)方向的因素在不引起其他任何變化的情況下，熱不可能全部轉(zhuǎn)化為功而不引起其他變化。熱力學(xué)第二定律(開(kāi)爾文表述)：2影響反應(yīng)方向的因素歷史上首個(gè)成型的第二類永動(dòng)機(jī)類永動(dòng)機(jī)裝置是1881年美國(guó)人約翰·嘎姆吉(John·Gamgee)為美國(guó)海軍設(shè)計(jì)的零發(fā)動(dòng)機(jī)。這一裝置利用海水的熱量將液氨汽化，推動(dòng)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。但是這一裝置無(wú)法持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)槠蟮囊喊痹跊](méi)有低溫?zé)嵩创嬖诘臈l件下無(wú)法重新液化，因而不能完成循環(huán)。2影響反應(yīng)方向的因素在不引起其他任何變化的情況下，熱不可能全部轉(zhuǎn)化為功而不引起其他變化。熱力學(xué)第二定律：2影響反應(yīng)方向的因素反應(yīng)方向溫度熵變焓變小結(jié)1焓變不足以預(yù)測(cè)化學(xué)反應(yīng)方向2必須考慮混亂度：熵3絕對(duì)零度，熵值為零（熱力學(xué)第三定律）4標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵，標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵變的計(jì)算4熵增有利反應(yīng)發(fā)生，熱功轉(zhuǎn)化（熱力學(xué)第二定律）603最小自由能原理只有綜合考慮化學(xué)反應(yīng)的焓變和熵變，才能判定過(guò)程是否自發(fā)，因此引出Gibbs自由能的概念。61WaltherNernst1839-1903耶魯大學(xué)教授主要成就1提出了吉布斯自由能的概念2相律3最小自由能原理WaltherNernst1839-1903耶魯大學(xué)教授主要成就1提出了吉布斯自由能的概念2相律3最小自由能原理WaltherNernst1839-1903耶魯大學(xué)教授“這是個(gè)幾何問(wèn)題。。?！?最小自由能原理3最小自由能原理最初的形式：吉布斯自由能G=H-TS653最小自由能原理提問(wèn)：為什么叫“自由能”？663最小自由能原理吉布斯自由能變摩爾吉布斯自由能變(簡(jiǎn)稱自由能變)，以rGm表示，單位：kJ·mol-1。673最小自由能原理68在等溫等壓下,化學(xué)反應(yīng)摩爾吉布斯自由能變(rGm)與摩爾反應(yīng)焓變(rHm)、摩爾反應(yīng)熵變(rSm)、溫度(T)之間有如下關(guān)系:

吉布斯公式rGm

＝rHm–TrSm3最小自由能原理69現(xiàn)在可以用rGm的符號(hào)來(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)的方向：反應(yīng)能正向進(jìn)行反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)反應(yīng)不能正向進(jìn)行(逆向發(fā)生)

前提：恒溫、恒壓且只做體積功。3最小自由能原理703最小自由能原理提問(wèn)：為什么叫“自由能”？713最小自由能原理吉布斯自由能變，實(shí)際上是自發(fā)過(guò)程系統(tǒng)對(duì)環(huán)境可以做得功的最大值。723最小自由能原理例：將固體NH4NO3溶于水中溶液變冷，則該過(guò)程的⊿G,⊿H,⊿S的符號(hào)依次是()A.+--B.++-C.-+-D.-++733最小自由能原理74各種情況符號(hào)反應(yīng)情況rHmrSmrGm1-+-任何溫度下均為自發(fā)反應(yīng)2+-+任何溫度下均為非自發(fā)反應(yīng)3++常溫(+)

高溫(-)常溫下為非自發(fā)反應(yīng)

高溫下為自發(fā)反應(yīng)4--常溫(-)

高溫(+)常溫下為自發(fā)反應(yīng)

高溫下為非自發(fā)反應(yīng)rGm＝rHm-TrSm

高溫指當(dāng)T>

時(shí)ΔrHmΔrSm3最小自由能原理標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)ΔrGm0

＝0時(shí)的溫度--化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度。793最小自由能原理80T轉(zhuǎn)＝ΔrSmΔrHmΔrHm

＜0ΔrSm

＜0T＜T轉(zhuǎn)反應(yīng)正向自發(fā)ΔrHm

＞0ΔrSm

＞0T＞T轉(zhuǎn)反應(yīng)正向自發(fā)ΔrGm

(T)

＝ΔrHm(T)

－TΔrSm(T)3最小自由能原理81①ΔrHm

＜0ΔrSm

＞0ΔrGm

＜0

放熱熵增，任意溫度自發(fā)②ΔrHm

＞0ΔrSm

＜0ΔrGm

＞0

吸熱熵減，任意溫度不自發(fā)兩種情況下均無(wú)轉(zhuǎn)變溫度ΔrGm

(T)

＝ΔrHm(T)

－TΔrSm(T)3最小自由能原理82最小自由能原理的應(yīng)用：蛋白質(zhì)原始結(jié)構(gòu)的形成3最小自由能原理Theabovediagramsketchesonepossibleexplanationforhowproteinsfoldintotheirnativestructuresthatisbasedonthephysicsconceptofminimizingfreeenergy.Inthismodel,theunfoldedproteinhadbothhighentropyandhighfreeenergy.Thehighentropycorrespondstotherebeingalargenumberofpossibleconformationalstates—themoleculecantakeonmanydifferentthree-dimensionalshapes.Thehighfreeenergymeansthatthemoleculeisunstable,andflopseasilybetweenthedifferentconformationalstates.Astheproteinstartstofold,thefreeenergydropsandthenumberofavailableconformationalstates(denotedbythewidthofthefunnel)decreases.Therearelocalminimaalongthewaythatcantraptheproteininametastablestateforsometime,slowingitsprogresstowardsthefreeenergyminimum.Atthebottomofthefunnel,thefreeenergyisataminimumandthereisonlyoneconformationalstateavailabletotheproteinmolecule,calledthe'nativestate'.833最小自由能原理84Fig.2.Gibbsfreeenergiesofnanomaterialanditscorrespondingbulkmaterialreactionsystems.GaochaoFan,JunyingJiang,YanfenLi,ZaiyinHuangThermodynamicfunctionsoftheZnOnanoweedsMaterialsChemistryandPhysics,Volume130,Issue3,2011,839–842/10.1016/j.matchemphys.2011.08.066“納米氧化鋅草的熱力學(xué)函數(shù)”Fig.3.XRDpattern(a)andSEMimages(b,c)ofthesynthesizedZnOnanoweeds.GaochaoFan,JunyingJiang,YanfenLi,ZaiyinHuangThermodynamicfunctionsoftheZnOnanoweedsMaterialsChemistryandPhysics,Volume130,Issue3,2011,839–842/10.1016/j.matchemphys.2011.08.066為什么會(huì)這樣？納米材料的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵值增加了4標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變定義：化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的摩爾吉布斯自由能變稱為標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變。記為：884標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變89非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)計(jì)算方法298.15K任意溫度89任意溫度4標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變90非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)計(jì)算方法298.15K任意溫度任意溫度4標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變情況一，當(dāng)溫度T=298.15K時(shí)：方法一：914標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變情況一，當(dāng)溫度T=298.15K時(shí)：方法二：標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能ΔfGm0定義：標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，由最穩(wěn)定的純態(tài)單質(zhì)生成單位物質(zhì)的量的某物質(zhì)時(shí)的吉布斯自由能變。924標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變?nèi)魏巫罘€(wěn)定的純態(tài)單質(zhì)在任何溫度下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能均為零。93如

ΔfGm(石墨)=0、ΔfGm(H2)=04標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變?chǔ)Gm只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)的具體途徑無(wú)關(guān)。

ΔrGm=生成物標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能的總和-反應(yīng)物標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能的總和944標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變95非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)計(jì)算方法298.15K任意溫度任意溫度4標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變情況二，當(dāng)溫度T≠298.15K時(shí)：對(duì)任意溫度T，由于隨溫度變化不明顯，可忽略溫度對(duì)的影響。即：964標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變97比較

某單質(zhì):ΔfHmθ=0,ΔfGmθ

=0,Smθ

>0(絕對(duì)值)單位：kJ.mol-1kJ.mol-1J.mol-1.K-1與溫度的關(guān)系：

ΔrHmθ(298.15K)≈ΔrHmθ(T)ΔrSmθ(298.15K)≈ΔrSmθ(T)ΔrGmθ(298.15K)≠

ΔrGmθ(T)例

在石灰窯中煅燒石灰石生產(chǎn)生石灰的反應(yīng)為：查得有關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)如下表所示：CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)-1207-636-394-1129-604-3949340214請(qǐng)分別計(jì)算25℃和1000℃時(shí)該反應(yīng)的

，說(shuō)明分解反應(yīng)能否進(jìn)行，并計(jì)算分解反應(yīng)能進(jìn)行的最低溫度()。解：(1)25℃時(shí)所以在25℃和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（)時(shí)該分解反應(yīng)不能進(jìn)行。(2)1000℃時(shí)，可根據(jù)式計(jì)算。

由于

隨溫度變化不明顯，可忽略溫度對(duì)的影響。

所以在1000℃和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(

)時(shí)該分解反應(yīng)可以進(jìn)行。(3)該反應(yīng)吸熱，升高溫度對(duì)反應(yīng)有利。分解反應(yīng)所需最低溫度對(duì)應(yīng)于4標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變101非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)計(jì)算方法298.15K任意溫度任意溫度4標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)呢？非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)摩爾吉布斯自由能變(ΔrGm)的計(jì)算和反應(yīng)方向的判斷102JacobusHenricusvan'tHoff1852-1911阿姆斯特丹大學(xué)教授荷蘭皇家科學(xué)院院士諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者4標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變JacobusHenricusvan'tHoff1852-1911阿姆斯特丹大學(xué)教授荷蘭皇家科學(xué)院院士諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者范霍夫等溫方程ΔrGm0=-RTlnK0可以由熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算得到平衡常數(shù)4標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變4標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)105等溫、等壓及非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下,對(duì)任一反應(yīng)：cC+dD→yY+zZ

ΔrGm=ΔrGm+RTlnJ

J——反應(yīng)商對(duì)于氣體反應(yīng)：{p(Y)/p}y{p(Z)/p}z

J=—————————

{p(C)/p}c{p(D)/p}d溶液中離子反應(yīng)：{c(Y)/c}y{c(Z)/c}z

J=—————————

{c(C)/c}c{c(D)/c}d純固態(tài)或液態(tài)處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，在J式中不出現(xiàn)。

4標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)106等溫、等壓及非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下,對(duì)任一反應(yīng)：cC+dD→yY+zZ

ΔrGm=ΔrGm+RTlnJ

J——反應(yīng)商對(duì)于氣體反應(yīng)：生成物分壓和標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)的比值的冪的乘積/反應(yīng)物分壓和標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)的比值的冪的乘積4標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)107等溫、等壓及非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下,對(duì)任一反應(yīng)：cC+dD→yY+zZ

ΔrGm=ΔrGm+RTlnJ

J——反應(yīng)商對(duì)于溶液反應(yīng)：生成物濃度和標(biāo)準(zhǔn)濃度的比值的冪的乘積/反應(yīng)物濃度和標(biāo)準(zhǔn)濃度的比值的冪的乘積4標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)108等溫、等壓及非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下,對(duì)任一反應(yīng)：cC+dD→yY+zZ

ΔrGm=ΔrGm+RTlnJ

J——反應(yīng)商

范霍夫等溫式非標(biāo)態(tài)時(shí)：例MnO2(s)+4H+(aq)+2Cl-(aq)→Mn2+(aq)+Cl2(g)+2H2O(l)ΔrGm=ΔrGm+RTlnJ

{c(Mn2+)/c}{p(Cl2)/p}

=ΔrGm+RTln——————————

{c(H+)/c}4{c(Cl-)/c}2

ΔrGm=ΔrGm+RTlnJ例

計(jì)算723K、非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，下列反應(yīng)的ΔrGm，并判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向。

2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g)分壓/Pa1.0×1041.0×1041.0×108ΔrHm=2ΔfHm(SO3)-[2ΔfHm(SO2)]+ΔfHm(O2)]=[2(-395.72)-2(-296.83)]kJ·mol-1=-197.78kJ·mol-1