甘肃农业大学 教案 教学过程 批注 一.导入新课(3~5分钟) 复习上节内容，由嫡判断化学反应的自发性既要考虑体系还需要考虑环境引出状态函 数自由能。 二讲授新内容(80分钟) 3.3.4化学反应的自发性与吉布斯自由能 3.3.4.1吉布斯(Gibbs)自由能 一板书标题 1876年美国热力学家J.W.Gibbs提出自由能概念，遂引出一个新的状态函数Gibbs 一一设疑提问 自由能(G,定义： 一一板书 G=H-TS 一个体系在等温等压条件下，从开始状态G1(G=H一TS)至终了状态G(G2=h 一一板书 一TS2),则自发的化学反应 △G=G2-G1=(h-TS2)-(H-TS)<0 它表明在等温等压条件下，一个自发变化过程，自由能的改变是负值。换句话说， 一一板书 自发变化要降低体系的自由能。于是用自由能判断反应方向时不必去管环境。由于焓H、 温度T和熵S均为状态函数，因此由它们组合的复合函数G应具有状态函数的一切特性。 吉布斯一亥姆霍兹(Gibbs-一Helmhltz)公式 .G=H-TS 在等温等压条件下体系由状态1变化到状态2时：则 一一板书 G2-G=(h-TS2)-(H1-TS) 一一强调自由 能定义的条件 =(2-H1)-T(S2-S) △G=△H-TAS 一一板书 此为吉布斯一亥姆霍兹(Gibbs-一Helmhltz)公式，是热力学中非常重要而实用的公 一一板书 式。将此式应用于化学反应，则可得 △G=△HT△S 若对于每摩尔反应，则△Gm=△Hm-T△Sm 一板书 若对于每摩尔反应在标准状态下进行，则 △，G8=△，H9-TArS9 一一板书 △G,和4，G分别称为化学反应的摩尔吉布斯自由能变和标准摩尔吉布斯自由能变， 一一板书 两者的值均与反应式的写法有关，单位为Jmol或kJmo。 33.4.2反应方向的判据 一一板书 由热力学原理证得：对等温等压且体系不做有用的过程，若 △G<0 自发进行 一要求准确记 △G>0 不可能自发进行，其逆过程可自发进行 忆 △G=0 过程处于平衡状态 化学反应大都在等温、等压且体系不做有用功条件下进行，所以，利用过程的△G作 为判断化学反应是否自发进行的准则就十分重要而且方便。 若每摩尔反应或每摩尔反应在标准状态下进行，此时的△，G为△，G或△，G。等温 等压下化学反应的方向和限度的判据。反应的自由能变A,G值的大小取决于4，H、4S及 一一板书，要求 T。表2-1给出了四种情况下，△H、△S及T对△，G值的影响。 必须掌握 31甘肃农业大学 教案 教 学 过 程 批 注 31 一．导入新课（3～5 分钟） 复习上节内容，由熵判断化学反应的自发性既要考虑体系还需要考虑环境引出状态函 数自由能。 二 讲授新内容（80 分钟） 3.3.4 化学反应的自发性与吉布斯自由能 3.3.4.1 吉布斯(Gibbs)自由能 1876 年美国热力学家 J．W. Gibbs 提出自由能概念，遂引出一个新的状态函数 Gibbs 自由能(G)，定义： G≡H-TS 一个体系在等温等压条件下，从开始状态 G1(G1= H1－TS1)至终了状态 G2(G2= H2 －TS2)，则自发的化学反应 ΔG＝G2－G1=（H2－TS2）－（H1－TS1）＜0 它表明在等温等压条件下，一个自发变化过程，自由能的改变是负值。换句话说， 自发变化要降低体系的自由能。于是用自由能判断反应方向时不必去管环境。由于焓 H 、 温度 T 和熵 S 均为状态函数，因此由它们组合的复合函数 G 应具有状态函数的一切特性。 吉布斯一亥姆霍兹(Gibbs—Helmhltz)公式 ∵G = H-TS 在等温等压条件下体系由状态 1 变化到状态 2 时：则 G2－ G1 ＝（H2－TS2）－（H1－TS1） ＝（H2－H1）－T（S2－S1） ΔG=ΔH-TΔS 此为吉布斯一亥姆霍兹(Gibbs—Helmhltz)公式，是热力学中非常重要而实用的公 式。将此式应用于化学反应，则可得 ΔrG=ΔrH-TΔrS 若对于每摩尔反应，则 ΔrGm = ΔrHm-TΔrSm 若对于每摩尔反应在标准状态下进行，则 θ r m θ r m θ ΔrGm =Δ H −TΔ S rGm 和 θ ΔrGm 分别称为化学反应的摩尔吉布斯自由能变和标准摩尔吉布斯自由能变， 两者的值均与反应式的写法有关，单位为 J∙mol-1 或 kJ∙mol-1。 3.3.4.2 反应方向的判据 由热力学原理证得：对等温等压且体系不做有用的过程，若 G <0 自发进行 G >0 不可能自发进行，其逆过程可自发进行 G =0 过程处于平衡状态 化学反应大都在等温、等压且体系不做有用功条件下进行，所以，利用过程的 G 作 为判断化学反应是否自发进行的准则就十分重要而且方便。 若每摩尔反应或每摩尔反应在标准状态下进行，此时的 rG 为 rGm 或 θ ΔrGm 。等温 等压下化学反应的方向和限度的判据。反应的自由能变 rG 值的大小取决于 rH 、 S r 及 T。表 2-1 给出了四种情况下， rH 、 S r 及 T 对 rG 值的影响。 —―板书标题 ――设疑提问 ――板书 ――板书 ――板书 ――板书 ――强 调自由 能定义的条件 ――板书 ――板书 ――板书 ――板书 ――板书 ――板书 ―要求 准确记 忆 ――板书，要求 必须掌握