本文拟结合具体实例，介绍热力学标准态反应，供参考.

1. 热力学标准态反应的定义

   热力学标准态反应，简称“标态反应”；特指恒温、恒压及环境不提供有效功的前提下，处于标态的各反应物（或生成物），按照化学反应计量方程式，发生一次完全的反应（或ξ=1mol）.

   标态反应，要求整个反应进程，反应物或生成物始终处于标态.

   [例1]. 指出25℃、标态下反应CO(g)+H₂O(l)=CO₂(g)+H₂(g)的热力学内涵，并计算其Δ_rH^θ_m(298.15K)、Δ_rG^θ_m(298.15K)及Δ_rS^θ_m(298.15K). 25℃、标态下相关物质的热力学性质参见如下表1所示.

       表1. 25℃、标态下相关物质的热力学性质

 解：  标态反应特指在25℃、100kPa及环境不提供有效功前提下，满足整个反应进程，系统

p(CO)=p(CO₂)=100kPa、p(H₂)=100kPa及α(H₂O,l)=1条件下，按照化学反应计量方程式

“CO(g)+H₂O(l)=CO₂(g)+H₂(g)”发生一次完全反应（或ξ=1mol）.

 即：“1molCO(g)+1molH₂O(l)”完全反应生成“1molCO₂(g)+1molH₂(g)”.

依热力学基本原理并代入表1数据，计算可得：

 Δ_rH^θ_m(298.15K)=Δ_fH^θ_m(CO₂,g,298.15K)+Δ_fH^θ_m(H₂,g,298.15K)-Δ_fH^θ_m(CO,g,298.15K)-Δ_fH^θ_m(H₂O,l,298.15K)

                          =-393.509kJ·mol^-1-(-110.525kJ·mol^-1)-(-285.83kJ·mol^-1)

                          =2.846 kJ·mol^-1                                                                        （1）

Δ_rG^θ_m(298.15K)=Δ_fG^θ_m(CO₂,g,298.15K)+Δ_fG^θ_m(H₂,g,298.15K)-Δ_fG^θ_m(CO,g,298.15K)-Δ_fG^θ_m(H₂O,l,298.15K)

                          =-394.359kJ·mol^-1-(-137.168kJ·mol^-1)-(-237.129kJ·mol^-1)

                          =-20.062 kJ·mol^-1                                                                      （2）

Δ_rS^θ_m(298.15K)=S^θ_m(CO₂,g,298.15K)+S^θ_m(H₂,g,298.15K)-S^θ_m(CO,g,298.15K)-S^θ_m(H₂O,l,298.15K)

                          =213.74J·mol^-1·K^-1+130.684J·mol^-1·K^-1-197.674J·mol^-1·K^-1-69.91J·mol^-1·K^-1

                          =76.84 J·mol^-1·K^-1                                                                      （3）

   2.热力学标准态反应的实现

     热力学标态反应，理论上仅能通过范特霍夫平衡箱实现，客观不存在.

     范特霍夫平衡箱，参见如下图1所示：

                                                            图1.范特霍夫平衡箱示意图

       图1平衡相内，反应“CO(g)+H₂O(l)=CO₂(g)+H₂(g)”在25℃、100kPa（恒压）下已经建立平衡；平衡

箱无限大，“CO(g)、H₂O(l)、CO₂(g)及H₂(g)”的物质的量也无限多；

       加料口1、2分别加入25℃、100kPa的1mol CO(g)及25℃、1mol 的纯净液态水；出料口分别导出25℃、

100kPa的1mol CO₂(g)及25℃、100kPa的1mol H₂(g)；由于加入或导出的物质的物质的量对于整个系统而言

微不足道，可近似认为整个反应进程，系统的温度、压强及平衡组成均不改变，从而实现“ξ=1mol”的标态

反应.

       需再次强调，范特霍夫是一种理想热力学反应器，客观不存在；因此热力学标态反应也仅为一种理论模

型，不能将计算得到的Δ_rH^θ_m(298.15K)、Δ_rG^θ_m(298.15K)及Δ_rS^θ_m(298.15K)与客观事实等价.

 3.热力学标态反应的意义

     热力学标态反应的意义主要包括①计算热力学平衡常数；②判定反应的自发性.

 3.1 热力学平衡常数的计算

     热力学规定：Δ_rG^θ_m(T)=-RT·lnK^θ                                                           （4）

                         Δ_rG^θ_m(T)=Δ_rH^θ_m(298.15K)-T·Δ_rS^θ_m(298.15K)                  （5）

    由式（4）、（5）分别可得：

                                                                （6）

                           （7）

 3.2 反应自发性的判定

    恒温恒压及环境不提供有效功的前提下，如果封闭体系内进行的非标态下化学反应（或相变），

    ①Δ_rG^θ_m(T)>40kJ·mol^-1，  则非自发；

    ②0<Δ_rG^θ_m(T)<40kJ·mol^-1，则自发性受到怀疑，需做进一步判定；

    ③Δ_rG^θ_m(T)<0，有希望自发进行.

 4. 结论

    ⑴热力学标态反应只是一种理论模型，不能将计算得到的Δ_rH^θ_m(298.15K)、Δ_rG^θ_m(298.15K)及

  Δ_rS^θ_m(298.15K)与客观事实等价；

    ⑵热力学标态反应可用于计算热力学标准平衡常数及近似判定（非标态下）化学反应（或相变）

的自发性.