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化學反應的吉布斯自由能變化及平衡常熟第1頁/共11頁一理想氣體的吉布斯自由能變化恒溫下,對于1摩爾理想氣體,其吉布斯自由能的變化式為

dG=VdP(3-2)一摩爾氣體在恒溫T及外壓下的吉布斯自由能為(3-4)理想混合氣體中任一組成氣體B的吉布斯自由能則可表示為:式中—混合氣體組分B的量綱一的分壓,;

—組分B的分壓,Pa。第2頁/共11頁二化學反應的吉布斯自由能變化1吉布斯自由能變化2壓力商3活度商4反應的平衡常數第3頁/共11頁1吉布斯自由能變化對于分壓分別為、、、的氣體物質的化學反應吉布斯自由能變化為(3-5)式中a、b、c、d—參加反應的物質的量,mol;、、、—各物質的吉布斯能,J·mol-1。當上面的反應各物質處于標準態(tài)時,反應的標準吉布斯能變化為(3-6)式中為各物質的標準吉布斯能。第4頁/共11頁2壓力商位于任意態(tài)的生成物分壓的方次乘積對反應物分壓的方次乘積之比,其比值稱為壓力商,用Jp表示。用壓力商表示,吉布斯自由能變化可寫成:第5頁/共11頁3活度商如果參加反應的物質位于溶液中,則經過積分變換取對數后的表達式應該為活度商即:

(3-8)式中:aC、aD、aA、aB—分別為各物質的活度;Ja—為活度商;

—為各物質活度為1時的反應的標準吉布斯自由能;如反應處于平衡狀態(tài),則△G=0,于是

=-第6頁/共11頁4反應的平衡常數用K表示,即K=從而=-(3-9)將式(3-9)代入式(3-8)可得,(3-10)式(3-8)和式(3-10)均稱為化學反應的等溫方程。它表明化學反應按化學計量反應式從左到右發(fā)生了一單位反應的吉布斯能的變化。但需注意,雖然,這僅表示兩者數值相同,它們卻是一個化學反應的兩種不同狀態(tài),前者為標準態(tài),而后者為平衡狀態(tài)。第7頁/共11頁三標準生成吉布斯自由能的溫度關系式1范特霍夫方程式2與T的二項式第8頁/共11頁1范特霍夫方程式

(3-11)

(3-12)上式稱為范特霍夫方程式或等壓方程。它可確定溫度對平衡移動的影響:(吸熱反應)時,,隨溫度的上升而增大,即平衡向吸熱方向移動;(放熱反應)時,,隨溫度的上升而減小,即平衡向相反方向,亦即向放熱方向移動;(無熱交換的反應體系)時,,與溫度無關即溫度不能改變平衡狀態(tài)。因此,通過反應的的特性,可確定溫度對反應限度()的影響——提高溫度,平衡向吸熱方向移動。第9頁/共11頁2與T的二項式

的溫度函數的二項式:

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