余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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标态下化学反应(或相变)热力学计算的意义

已有 790 次阅读 2024-5-19 19:57 |系统分类:教学心得

       本文拟介绍标态下化学反应(或相变)热力学计算的意义,供参考.

  1. 标准态热力学计算的公式

    准静态过程假说认为标态下的化学反应(或相变)仅能通过范特霍夫平衡箱实现, 标态下的热力学计算

仅为一理论模型.

      标态下的热力学计算通常特指利用25℃、标态下热力学数据计算出某指定温度下化学反应的焓变

rHθmT)]、熵变rSθmT)]、吉布斯自由能变rGθmT)]及标准平衡常数[KθT)]等. 

      设某化学反应:aA+bB=cC+dD                                 (1)

   1.1 化学反应的标准摩尔焓变的热力学计算公式

       化学反应的标准摩尔焓变的热力学计算公式参见如下式(2)、(3)及(4)所示.

       image.png          (2)

       image.png                   (3)  

       image.png                                                 (4)

         式(2)、(3)及(4)中“vi”代表i物质的化学计量系数;  “Cp,m,i”代表i物质的摩尔定压热容;

“ΔrCp,m”代表化学反应的摩尔定压热容,下同.

    1.2 化学反应的标准摩尔熵变的计算公式

       化学反应的标准摩尔熵变的热力学计算公式参见如下式(5)及(6)所示.

       image.png            (5)

     image.png                     (6)

    1.3 化学反应的标准摩尔吉布斯自由能变的计算公式    

       化学反应的标准摩尔吉布斯自由能变的热力学计算公式参见如下式(7)所示.

       image.png                          (7)

      将式(2)及(5)分别代入式(7),并整理可得:

       image.png     (8)

      另:298.15K时,化学反应的吉布斯自由能变计算公式参见如下式(9)所示.

      image.png               (9)

  2. 标态下化学反应(或相变)热力学计算的意义

      标态下化学反应(或相变)热力学计算的意义主要包括如下三个方面.

   2.1 热力学平衡常数(Kθ

      获取化学反应(或相变)在任意温度下的热力学平衡常数,是标态下热力学计算的最重要意义.

      热力学平衡常数的计算公式参见如下式(10)所示.

      image.png                 (10)

    2.2 转变温度(TC

       获取化学反应(或相变)的转变(或平衡)温度,也是标态下热力学计算的重要意义.

       由式(8)可得化学反应(或相变)的转变温度的计算公式:

       image.png

        image.png                (11)

     2.3 自发性的判定

       用“ΔrGθm”判定化学反应(或相变)自发性判据为:

       恒温恒压及环境不提供有效功的前提下,①如果化学反应(或相变)的“ΔrGθm<0”,则该反应有希望自

发进行;②如果化学反应(或相变)的“0<ΔrGθm<40kJ·mol-1”,则该反应(或相变)的自发性受到怀疑,

自发性需作进一步判定;③如果化学反应(或相变)的“ΔrGθm>40kJ·mol-1”,则该反应(或相变)非自发[1].

   3. 结论

       ⑴标态下的化学反应(或相变)仅能通过范特霍夫平衡箱实现, 标态下的热力学计算仅为一理论模型

       ⑵化学反应(或相变)热力学平衡常数(Kθ)及转变温度(TC)的获取,及自发性的判定,是标态下化学

反应(或相变)热力学计算的主要意义.

参考文献

[1]余高奇. 化学反应的计量关系. https://blog.sciencenet.cn/blog-3474471-1434682.html.  科学网博客, 2024,5.



https://blog.sciencenet.cn/blog-3474471-1434737.html

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