少年未老丶心已荒凉
谭远树
1化学反应
0化学反应的标准右布自由能变化,G反应产物与反应物都处于
下化势之差。化反应的吉布斯自由能变化,G是反应产物和反应物处于任rm?意状态下化学势之差。 ,G与,G是两个义不同的物理量。在等温等压件rmrm0?下,任何物的,都有定值,所以任何应,G都有是常数，由化学反应irm?的等温式可知,G不但与,G有关,即与Q有关,所以在等温等压条件下,Grmrmarm?不是常数。换言之, ,G >0的化学反应未必不能正向自发进,可以通过Qrma值的使反应的,G<>
数值大于零,在该条件下,G>0,反应不能正向自进行。若改变N、H和NHrm223压,则可使,G<>
现的。
?,虽然不能用来指示反应的方向,但可以用来估计反的可能性。等温G rm??式告们,如果,G 的绝对值很大,则,G的正负号情况下可能与,G rmrmrm ?一致。譬如, ,G有很大的负值,若要使改变符号,Q
时是难以
Zn(s)+1/2O(g)===ZnO(s) 2-1 ???在298K时,该反
1-107 0P,解得氧气的平衡压=2.8×10Pa.要
-107 被氧化,氧的分压要于2.8×10Pa,因Zn在空气中能自动地氧化,而且反
?同理,如果,G 的正很大,亦决定了,G也为正。这就是说,在标准
态下反应不能正向自发进行,在一般的条件下反应也不能向自发进行。 -1-1?一般说来,约以42 kJ,mol为界限,当,G <,42 kj,mol时,可认为rm-1?反能正向自发进行，="" ,g="">,42 kJ,mol时,
2物质的
?,G不但可以用来指示反应的限度,估计反应方向,而且可以用来计算rm??反应准平衡常数K,由此到平衡组,这就决定了,G 在
问题时的
规定:在标准压力和一温度下,各种最定单质的生成吉布斯自由
?那么由最稳定单质生成单位物质的量某质反应的,G 就是该物质准生rm?成吉布斯自由
1
对于任
aA+bB====gG+hH
?其,G可
?00,G= ,4.11， ()(),,,,GG,rm,,ifmi,,ifmiii产物反应物
?在附录I中列出
3标准摩尔吉布自由能变()的计算和反应方向
标准态时，布斯公式(2.1.2)变
(2.1.3) , - T
显然，等温、等压反应在标准态
除可根据式(2.1.3)求算外，还可由标准摩尔生成吉布斯自能求算。在标准态下，由最稳的纯态单质位物质的量的某物质时的吉布斯自由能变称为该物质的标准摩布斯自由能(以表示)。根据此定义，不难理，任何最稳定的纯态单质(如石墨、银、铜、氢气等)在任何温度下的准
反应的吉布斯自由能变()与反应焓变()、熵变()计算则相同，即与反应的始态和终态有关,与应的具体途径无关。在标态下，反应的
(2.1.4) , Σν(生成物) + Σν(反应物) ii
这里需要指出，由温度对焓变和熵变
(298.15K)、(T) ? (298.15K) 这样任一T时的标准摩尔吉布斯自能变可按下式作
(2.1.5) (T) , (T) - T(T) ? (298.15K) - T(298.15K)
4非标准态摩尔吉布自由能变(ΔG)的计算和反应方向的判
在实际中的很多化反应常常是在非准态下进行的。在等温等
态下，
2
cC + dD ?? yY + zZ
根据热力学推导，反应摩尔吉布自由能变有如下关系
(2.1.6) ΔG = + RTlnJ rm
此式称为化反应等温方程式，式中J为反应
对
对于水
由于固态或液态处标准态与否对反应ΔG影响较小，故它们在
(J)式
-+2+MnO(s) + 4H(aq) + 2Cl(aq) ?? Mn(aq) + Cl(g) + 2HO (l) 222
非标态时:ΔG = + RTlnJ 其中: rm
文 -
文，wen，从玄从爻。天地万物的息产生出来的现象、纹路、迹，描绘出了阴阳二气事物中的运行
故文即为符。上古之时，符文一体。
古者伏羲氏之王天下也，始画卦，造书契，以代结
依类象形，故谓之文。其后形声相益，即谓之字。--《说文》序》
仓颉造书，形立之文，声具谓之字。--《古今
(1) 象形。甲骨文此字纹理纵横交错形。"
(2) 同本义 [figure;veins]
文，英语念为:text、article等，从字面上就可以理解为文章、文字，与古
3
文学著作中出现的各种文字字形密不可分。古有甲骨文、金文、小篆，今有宋体、楷体等，都在这方面突出了""的重要性。古今中外，人们对于"文"都有自己不同的认知，的方面来讲，它可以用于表示一个民族的文化，从小的方面来说它用于用于表示单的一个"文"字，可用表
折叠编
1(事物错综造成的纹理或形象:灿若,
2.刺
3(记录语言符号:,字。,盲。以,害
4(用文字记下来以及与之有关的:,凭。,艺。,。,。,苑。,献(指有历史价值和参值的图书资料)。,采(a(文辞、艺方面的才华;b(错
5(人类劳
6(自然界
7(旧时指礼节仪:虚,。繁,缛节(过多的礼节仪
8(文华辞采，“质”、“情”相对:,质
9(温和:,火。,静。,雅。
10(指非军事的:,职。,治武功(指礼乐教化和军事功
11(指以古汉语基础的书面语:552,言。,白
12(专
13(
14(量词，指旧时小铜钱:一,不名。
15(姓。
16( 皇帝谥号，经纬天地曰文;道德博闻曰文;慈惠爱民曰文;愍民惠礼曰文;赐民爵位文;勤学好问曰文;博多见曰文;忠信接曰文;能定典礼;邦定誉曰文;敏而好学文;施而中礼曰文;修德来远曰文;刚柔相济曰文;修治班文;德美才秀曰文;万邦为、帝德运广曰文;坚强不暴曰文;徽柔恭文;圣谟丕显曰文;化成天下文;纯穆不已曰文;克音曰文;敬直慈惠曰文;与贤同曰
4
折叠编
字源演
折叠编
〈名〉
1(右图是
“文”字的甲骨文图片，资料来源:徐无闻主编:《甲金篆隶典》，四川辞书出版社。1991年7
“文”字的甲骨文字绘画的像一个正面的“大人”，寓意“象有形”、“象形”;特别放大了胸部，并在画了“心”，含义是“外界体在心里面的体影像、整体写真、整体
许慎《文解字》把“”解释为“错画也”，意思是“对事物形象进行整体素描，笔交错，相联相络，不可解构”，这与他说的独体为文、合体为字话的意思一致的。“说文解字”这个书名就表示“文”只能“说”，而“字”则可“解”的意思。“文”是客观事物在象速写，是类进一了解事物内在性质的基，所以它是“字”的父母，“字”是“文”的孩子。“文”生“字”举例(以“哲”为例):先人手摩，文“手”;又对斧子摩画，其文为“斤”。以手、斤为父母，结合、生子，其子是“折”(手和斤各代表父母的基因)。这“折”就是许慎所谓的“字”。“字”从宀从子，“宀”表示“独立的房子”，子在其中，有“自”的思。故“字”还能与“文”或其他“字”合，
2(
同本义 [figure;veins]
文，错画也。象交。今字作纹。——东汉?许慎《
五章以奉五色。——春秋?左丘明《左?昭二十五年》。注:“青谓之文，赤与白谓之章，白黑谓之黼，黑与
美于黼黼文
茵席雕文。——《韩非子?十过》
织文鸟章，白央央。——《诗?小雅?六
5
斑文小鱼。——? 刘基《诚意伯刘文成公
3(又如:文驾(彩车);文斑(杂色的斑纹);文(有彩的旗帜);文绣(绣有彩色花丝织品;刺花图案);文织(有彩
4(字，文字(“文”，在先秦时期就有文字的意思，“字”，到了秦朝才有此意。分别讲，“文”独体字;“字”指合体
饰以篆文。——朝宋?范晔《后汉书?张
分文析字。——东汉?班固《汉书?刘歆
夫文，止戈为。——《左传?宣公十二
距洞数百步，有碑道，其文漫灭。——王安石《游褒禅
文曰“天启壬戌日”。——明? 魏学洢《核
文曰“
(又如:甲骨文;金文;汉;英文;文迹(文记载的事迹);文书爻(有关
凭之类的卦象);文异(文字相异);文轨(文字和轨);文狱(文字狱);文钱(钱。因钱字，故称);文状(字
6(文章(遣造的词句叫做“文”，结构段落叫做 “章”。) [literary composition]
故说诗者不以害辞。——《孟子?万章
好古文。——唐? 韩愈《师说》
属予作文以记之。——宋? 范仲淹《岳阳
能述以文。——宋? 欧阳修《醉翁亭
摘其诗文。——清? 纪昀《阅微草堂笔
7(又如:文价(文章的声誉);文魔(书呆子);文会(旧时读书人为了准备试，在一起写文章、互相观摩的集);文移(旧文书的代称);文雄(擅长写文章的大作家);文意(文章的旨趣);(章的义理);文情(文章的词句和情思);本文(所这篇文章);作文(写文;学习练习所写的文);文魁(文章魁首);价(
8(美德;
6
圣云继之神，神用文治。——杜牧《感怀诗
9(又如:文丈(对才高德韶的老者的敬称);文母(文德母);文武(文德与武功);文命(文德教);文惠(文德恩惠);文德(写文章的道德);文薄(谓文德浅薄);
10.文才;才华。亦谓
而文采不表于后也。——汉? 司马迁《报任
11(又如:文业(才学);文英(文才出众的人);采风(横溢的才华与潇洒的风度);文(才华的青少年);文彦(有文才德行人);文通残锦(比喻剩
12(文献，经典;韵文 [document;classics;verse]
儒以文乱法。——《韩非子?五蠹》
言必遵修旧文不穿凿。——《说文解字?
13(辞词句。亦指文字记载 [writings;record]。如:几(旧书中开头常用的套语。意为将书信呈献于几前);倒(文句颠倒);文过其实(文辞夸，不切实际);义(文辞);辞(言词动听的辞
14(自然界的某些现
经纬天地曰文。——《左传?昭公二十八
15(又如:天文;地文;水文;象(日月星辰变化的迹);文曜(指日月星辰;星);文昌(
16(文治;文事;文职。与“武”相对。 [achievements in culture and education;civilian post]
文能取胜。——《史记?平原君虞卿列
文不能取胜。
文武并用。——唐? 魏征《谏太宗十思
精神折冲于千里，文武宪于万邦。――明《袁可立晋秩兵部右
17(又如:文臣，文吏(文职官吏);文席(教先生的几席);文品(文官的阶);文帅(文职官员出任或兼领统帅);文(治显赫);文员(文职吏员);阶(文职官阶);文道(文治
7
18(法令条文 [articles of decree]
而刀笔吏专深文巧，陷人于罪。——《史记?汲黯
19(又如:文劾(根据律令弹劾);文法吏(通法令、执法严峻的官吏);文丈(规;制度);文移(官府
20(文言。古代散文文体之一;别于白话的汉语面语 [literary language]。:半文半;文语;文白(文言
21(文教;礼节仪式 [rites]
则修文德。——《论语?季氏》
22(又如:文丈(崇尚礼文仪节);文俗(守法而安于习俗);文致(指);文貌(礼文仪节);文绪(教礼乐之事);文
23(指表现形式;外表 [form;appearance]。如:服(表面服从);文榜(告、布告之类);
24(指鼓乐，泛指曲调 [music;tune]。如:文曲(指乐曲);文始(
25(谥号，谥法:勤
何以谓之
是以谓之文。
26(姓
〈动〉
1(在肌肤上刺画花纹
被发文身。——《礼?王制》。注:“谓其肌，以丹青涅
文绣有恒。——《礼记?月令》
2(又如:文笔匠(在人身上刺花的艺人);文身断发(代荆、南越一带的习俗。身刺花纹，截，以为可避水中蛟龙的害。后常以指
3(修饰;
身将隐，焉用文?——《左传?僖公二十
8
饰邪说，文奸言，以枭乱天下。——《荀子?非十
4(又如:文过饰非;文致(粉饰;饰);文冢(埋葬文稿
5(装饰 [decorate]
舍其文轩。——《墨子?公输》
此犹文奸。
文车二驷。——明? 归有光《项脊轩
文马四百匹。——《史记?宋世家》
若将比予文
6(又如:文巧(文饰巧辩);文竿(以羽为饰之竿);文(装饰丽的游艇);文饰(彩饰);文榭(饰画的台榭);文舟，文艘(饰华丽的船);文剑(装饰华丽的剑);文
7(撰写文章 [write]。如:文匠(写文章的大家);(因写文章而招来的灾);文雄，文
〈形〉
1(有文采，华丽。与“质”或“野”相对 [magnificent;gorgeous]
其旨远，其
晋公子广而俭，而有礼。——《左传?僖公二十
2(又如:文巧(华丽奇巧);文朴(文华与质朴);文(华美的衣服);文砌(华美阶);文背(不文雅，粗俗);文(华美的车子);文
3.柔和，不猛烈 [mild;gentle]。如:文烈(指火
4(美，善 [fine;good]。如:文徽(华美);文鸳(即鸳鸯。以其羽毛华美，称);文衣(
5(通“紊”。
惇宗将礼，称秩祀，咸秩无文。——《书?
9
天子祭天下名山大川，怀柔百神，咸秩文。——《汉书?郊祀
王者报功，以次秩，无有文也。——庆劭《风俗通义?
〈量〉
1(用于旧
2(用
五扶为一首，首成一文。——《后汉
10
化学反应的吉布斯自由能变化
1
3标准摩
)的计
标准态时，吉斯公式(2.1.2)
＝
-
T
显然，等温、等压
除可根据式(2.1.3)求算外，可由标准摩尔生成吉布
求算。在标准态下，由最稳定的纯态单生成单位物质的量的某物质时吉布斯自由能变称为该物质标准摩尔生成吉
表示)。根据此定义，
不难理解，任何最稳定纯态单质(如石墨、银、铜、氢气等)在任何
准摩尔生成吉布斯自能均为零。 反应的吉布斯自
)与反应焓变(
)、熵变(
)的计算原
则相同，即与反应的始态和终态关,与反应的具体途径。在标准态下，反应的标准摩尔吉布
)可按下式计算：
＝ Σν
i
(生成
(反应物)
这里需要指出，由温度对焓变和熵变的影响较小，通
(T) ≈
(298.15K)、
(T) ≈
(298.15K) 这样任一温度T时的
吉布斯自由能变可按下式作近似计算： (T) ＝ (T) - T(T) ≈ (298.15K) - T(298.15K)
4非标准态
Gm
)的计
在实际中的很多化学反常常是在非标态下进行的。在等温等
态下，
2
(2.1.3)
(2.1.4)
(2.1.5)
cC + dD ─→ yY + zZ
根据热力学推导，反应摩尔吉布斯自由能变有如下
ΔG =
r
m
+ RTlnJ
(2.1.6)
此式称为化学应等温方程式，式中J为反
对于气体反应：
对于水溶
r
m
由于固态或液态处于标准态与
MnO2(s) + 4H+(aq) + 2Cl(aq) ─→ Mn2+(aq) + Cl2(g) + 2H2O (l)
-
非标态时：ΔG =
r
m+ RTlnJ 其中：
3
§4－2 化学反应的吉布斯自由能变化
0化学反应的标准右布斯自由能化,G是反应产物rm应物都处于标准态下化学势之差。化
斯自由能变化,G是反应产物和反应物皆处于任意
?下化学势之差。 ,G与,G是两
0在等温等压条下，任何物质的,都有定值，所
?反应的,G都有是数；但由化学
?
不但与,G有关，与Q有关，所以在等温等压条件
?,G不是常数。换
向自发进行，可以通过Q值的调整使应的,G<>
?果N、H和NH的分压
-1kJ,mol，这个数值大于零，在该条件下,G>0，反应rm能正向自发进行。若改变N、HNH的分压，则可使223,G<>
况下实现的。
?,G 虽然不用来指示反应的方向，但可以用
?计反应的可能性。等温式告诉我们，如果,G 的绝
?很大，则,G的正号在一般情况
?譬如， ,G有大的负值，若
这在实际上有时是难以
-1??Zn(s)+1/2O在298K时，该反应的,G =－318.2kJ,mol.根据,G =rmrm
-107 ?10－RTlnKP，，解得氧气的平衡
Pa.要使,G>0，即Zn不被氧
-107 10Pa，因此Zn在空中能自动地被氧化，而
彻底。
?同理，如果,的正值很大，亦决了,也为正。G Grmrm这就是说，在标准状态反应不能正向自
般的条件下
-1?一般说来，大
-1?42 kJ,mol时，可认为反
-1－42 kJ,mol时，反应不能正向自发进行。 二、
?,不但可以用指示反应的限度，估计反应的
?向，而且可以
?到平衡组成，这决定了,G 在讨论化学平衡问题
极其重要的作用。
规定:在标准压和一切温度下，各种最稳定单
吉布斯自由能等零。那么由最稳定单质生成
?的量某物质时反的,G 就是该物质的标准生成
?
G ”表示。 rm
斯自由能，以号“,对于任意化学反
aA+bB====gG+hH
?其,G可
?00,G= （4.11） ()(),,,,GG,rm,,ifmi,,ifmiii产物反应物
?在附录I中列出
化学反应中吉布斯自由能不同表示方法的区别与联系
第19卷第5期
. 19 N o . 5V o l
长春师范学院学报
Journal of Chang Chun T eachers Co llege
2000年9月Sep 2000
化学反
不同表
陈瑞战, 王晓菊
(长春师范学院
[摘 要]本文讨论了化学反应中布斯自由能不同表示方
) 。T , P Ν
[关键词]
[中图分类号]O 64214 [文献识码]A [文章编
, 应用
表示方法:(?rG , ?rG m , , , P ) , , 在运用时很容
淆。。
1 ?rG 、) T , P )
Ν
在等温等压只做体积功封闭体系 dG =—物质B 的化学
n B ——物质B 的物质的量
∑Λd n
B
B
B
(1)
由反应进度Ν定义得d n B =ΧB d Ν代入(1) 式得 dG =
v B ——物质B 的计量系数。
∑v
B
B
ΛB d Ν(2)
dG 是反应混合物中由反进度变化d Ν而
(
(
)
T , P = Ν
∑v
B
B
ΛB (3)
)
T , P 是反应进度Ν的函数, 它表示在T 、P 不变件下, 体系的自由能G 值Ν的瞬时
表示体系在此状态下反应能的大小, 称它为
?rG =
∑v
B
B
B Λ(4)
这容易引起错觉, 认为?rG 是应体系的自由能从起始(Ν。
是代表反应体系在某一反应进度的势函, 个比值。一些新的教材著中用反应亲和势A 或▲rG 代替引起混
▲rG =-A =() T , P =∑v B ΛB
B Ν
此时化学反
△rG =G 2(T , P , Ν平) -G 1(T , P , Ν0)
=
(5)
(6) (7)
∫∑v Λd Ν
Ν0
B
B
Ν平
从反应体系自由能随反进度Ν变化曲线(1) 能够清楚地说明两
[收稿日期]2000—04—05
[作者简介]陈瑞战(1967— ) , 男, 山东胶南, 长春师范学院讲师, 从事物理化学
?4?
) T , P 是G ～Ν曲线上
一比值, 单位是KJ mo l -1。而?rG 是反应平衡时与初
对无限大量的反体系, 反应进度从Ν0
时, ΛB 视为常数, 则(7)
?rG ∞=
∞
?rG m =
∑v Λ(Ν-Ν)
?=∑ΧΛ∑v Λ
B
B
平0
(8) (9)
图1 反
B
B B ΝB B
B B
∞
?rG m 称为无限大量反应体系中化反进度变化为1m o l 的吉布斯自由能(变) 。因此, 只有在等
?rG m =(P
Ν
(10) (11)
因此(3) 式可表示为∞
?B
B
∞
在教材中常用?rG m , ?rG m 与
相等的, 即
m ) T , P 是不 Ν
应注意的是, 在有限的反应体系中, 反
Ν
值达到最小值。
() T , P 是表从上得出, ?rG 是反应衡时与初始时刻吉布斯自能之差, 一个差值, 单位是KJ 。 Ν示反应体系在应进度的势函数, 是个比值, 单是KJ m o l -1。二
Ν
∞
) T , P , 因此?rG m 此, ?rG =∑v B Λ=∑v B Λ但B 是错的, 只有在限大量的反
∞
教材中常省略“∞”, 所用?rG m 代替?rG m 是可以的, 但二者是
2 ?rG m 与?rG m , (
≠() T , P
Ν
?Ν
(12)
) T , P Ν
以等温等压下反应A +D ?C 为例, 用2表从独立反应物A 和D 直接到产物C 的变化过程, 反应过中不包括混合状态,
?rG m 是指Ν=1m o l 时由标准状态的自独立反应物A 和D 变为标准状态的的产物C 所发生的吉布自由能变化, 称为标准反应摩尔吉布
在上述反应中体系总标准吉布斯由能为图2 从独立
) (G A +G D ) +ΝG =(1-ΝG C
(13)
-1
式中G 的单位是KJ , G A 、G D 、G C 是各物质标准摩尔自由能, 单位是KJ m o l 。由(13) 式可以看出G Ν变化, 其变化曲线一直线(如图3) , 说明标准自由能变化率是一定值。对
?5?
过程, 实际上不存在。因该过程存在混合状态, 即各质混合而引起体系的自由能改变(低) 。因此上述过中的自由能化曲线实际上是一凹
物理量?rG m 和() T , P 是
Ν
有联系的, 对理想气体以ΛB = ΛP 代
(14)
式中?rG m =∑v B Λ, Q P =B
v
0(P B P ) B 是任意状态
B
力商。
在反应开
Q P =0, () T , P =-∞, 此时体
Ν
系进行正反应的能很大。图3 标准反应自由能线和
系达到平
) T , P =, Q P =∞, () T , P =∞, 此时体系进行逆
Ν
大, , 直至() T , P 被减少至零为止。在的反应固定的温度下?rG m 具
Ν
体系中的() T , P 却可具有-∞到+∞的
Ν
∞
对无限大量的反应体系?rG m =() T , P 则(14) 式写为
Ν∞
(15) ?rG m =?rG m +R T lnQ P 式中∞符号常常
综上所述, 吉布斯自由能的几种示方法中?rG m 和(方向和限度的量, 在
) T , P , 因此也可用?rG m 判据, ?rG m 对的化学反应, 它仅是温度函数, 因此只有
斯自由能各种表示方法区别和联系, 才在运用时不发生混淆。[
[1]傅献彩, 文霞, 姚天扬编《物理化学》上册〔. 高教育出版社, 379～390(1990) M 〕[2]I ?N ?L evine 褚德萤等译《物化学》〔. 北京大学出
)
。而在无限大量反应
Ν
)
P 和Ν的函数, 是用来判断化学反T , P
Ν
D ifference and Con tact of D ifferen t I nd ica tion for
Gibbs Free Energy Change of Reaction
CHEN Ru i -zhan , W ANG X i ao -ju
(D epartm ent of Chem istry , Changchun N o r m al Co llege , Changchun Chain 130032Ch ina )
Abstract :In th is paper , difference and con tact of differen t indicati on fo r Gibb s F ree Energy changs of reacti on w ere discu ssed .
Key words :Gibb s F ree Energy ; ex ten t of reacti on
?6?
运用吉布斯自由能解释化学反应中的几个疑难问题
运用吉
疑难问 中学
运用布斯由能解释化学应中的几个疑难问题 江苏省盱眙
众所周知:铁丝气中灼烧生成产物是 Fe,0而不是Fe0和FeO,这为什么呢?我们 运布斯自由可以解释这个问题. 要对比铁和铁的各种氧化物的自发性的大 小,可
4Fe304+02----=6.-Fe203 一
般情况,由反应的摩焓变和摩尔熵 变随温度的改变基本保持不变,可热力
6FeO+02m2Fe304
根据查阅数据:
?碑=2A(Fe0,s)一?碑(0,g)
一
6Af(FeO,s)
=2X(一1l15.726kJ?mol)一
6×(
632.074kJ?tool一
?s:2A5(Fe0,s)一[.s(0:,g)+
6.s(FeO,s)]
:2×146.140J?tool一?K一一(205.035J ?mol,?K+6X59.162J?mol一?K) =一267.727X10,kJ?IT101,?K一 由于铁和氧化三铁的熔温度分别为 1800K和1870K,所以可以用1800K下三种氧化 的生成自由能来估算反应的自发性,因
rA~s2(298.15K)
=一632.074kJ?tool一一1800K×
(一267.727×10,kJ?tool,?K) =一150.1672kJ?mol一
AG(1800K)<0,表明反应在1800K时能自 发进行.
对
?=
Se(298.15K)
=一484.936kJ?tool一一1800K X(一444.805×10kJ?mol,?K)
=
315.713kJ?mol一
AG(1800K)>0,表明反应4Fe3O4+O2— 6Fe2O,在1800K时不能自发
通过以
烧生成产物是Fe,0,而不是Fe:O,和FeO. 应用吉布斯自能还以解释以下几问题: 1.碳还原氧化铜时可
2CuO+C一2Cu+CO2(1)
CuO+C—Cu+C0(2)
解释
?碑=2A,碑(Cu,s)+?碑(co:,g) 一
2?(CuO,s)一?(c,s)
=一
393.509ld.mol,一
2x(
=一78.909kJ?mo]一
?s=2s(Cu,S)+s(c0,g)一
25(CuO,s)一s(c,s)
=2×33.150J?mol,?K一+213.74J. mol,?K一(2×42.63+5.740)J?tool一?K
AG=?日(298.15K)一TAs~(298.15K) =一78.909ld?mol,一TX189.04X 10,kJ?tool,.K一
无为何,?G必小
对于反应(2):
?=?(cu,s)+?,职(c0,g)一
A(CuO,s)一A(c,s)
=一
110.525ld?mol,一(一157.3kJ?tool)
=46:775Id?mol,,
?,Se=s(Cu,s)+s(co,g)一
?
20?
(CuO,s)一s2(C,s)
=33.150J?tool,?K+197.674J?tool ?
K,一(42.63+5.740)J?tool,?K..
10一.k1.nqol,.K' :182.454×
AG=A~(298.15K)一Sine(Z98.15K) :46.775ld?mol一.一T×182.454×
10,kJ?tool..?K一.
若反应自发行,?G<0,即46.775kJ? tool,一T182.454×10一kJ?tool?K<0.所 以T>256.366K,此条完全可以实现,即反应 (2)也能自发进行.因此碳还原氧化铜
2.高温还原二化硅时只生成CO,不生 成CO2,
解析对于该反应:
A职=A日(Si,s)+2?f碍(CO,g)一
?f日(SiO:,s)一2A日(c,s)
=
2×(
f一910.94kJ?mo])
=689.89k1?tool一
?Se=Se(Si,s)+2s(co,g)一
s(SiO,s)一2s(c,s)
=18.83J?tool,.K,'+
2X197.674J?tool,?K
一
(41.84+2×5.740)J?tool一?K
=
360.328×10kJ?tool一?K
AG=A(29815K)一s(298.15K) =698.89kJ?mol.一3273K×360.328 X10,.kJ.tool,?K.
=一489.464kJ?tool一'<0 ?G<0则反应能自发进行,即
在条件,是否能生
分析
?=?
2?(CO,g)
=一393.509kJ?mol,一
2×(一110.525ld.tool) 中学化学2011年第1期
=一172.459kJ?tool一
?5=s(co:,g)+5(c,s)
K..
=一175.868×10,kJ?tool,?K一
?G=?(298.15K)一Se(298.15K) =一172.459kJ?tool一一f一175.868) ×10一kJ?tool,?K一
若?G<0,则反应能自发进行,即
一
172.459kJ?tool一.一T×(一175.868) X10一kJ?tool?K一<0
T<980.616K
通过计说明当温度低于980.616K 时,反应2cO=c+CO可以自进行,而温度 于980.616K,其逆过程可以自发进行.而 碳还原二氧
3.CO是业上冶炼金
解析假CO能
A1O+3CO----2Al+3CO, ?=2A(A1,1)十3?职(cO,g)
一
?(AIO,,s)一3?f(CO,g)
=3x(一393.509kJ?tool一)一3X
(一110.525kJ?mol
?.s=2s(Al,1)+3s(CO:,g)一
s(AI:O,,s)一3.s(CO,g)
:(2×28.33+3×213.74)J?mol一?K,' 一
(50.92+3×197.674)J?tool一?K'
=53.938×10lcJ?tool,?K
?G=?(298.15K)一弛,s(298.15K) =826.748kJ?tool,?K,一TX53.938 ..
×10,ld?tool,?K
若?G<0,则反应能自发进行,即:
826.748ld?tool
则T>15327.74K,对于如此高温,无是工业设 备还能源耗都很难满足条件,因此在工业 上CO不能
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