关于吉布斯（Gibbs）函数在无机化学教学中串联作用的探讨

关于吉布斯（Gibbs）函数在无机化学教学中串联作用的探讨 论文代写。

1 引言　　无机化学是四大基础化学之一，是化学及相关专业入门必修基础课程。内容包含气体、热化学、化学动力学基础、化学平衡（含溶液四大平衡）、电化学、物质结构和元素化学，相比中学化学知识，大学无机化学最大的不同是引入了热化学知识，如何将热化学知识与其他知识点联系起来成为教学中的一个难点，本文以热力本文由收集整理学中吉布斯（Gibbs）函数为桥梁，将热力学与化学平衡及电化学知识点串联起来，形成一个系统的学习体系，促进无机化学知识点的融合。　　2 吉布斯（Gibbs）函数的基本概念　　吉布斯函数G又被称为Gibbs自由能，由著名美国理论物理学家J.W.Gibbs（1839～1903）最先提出，其定义式如下[1]：GHTS　　H，T，S都是状态函数，G也是状态函数，并且与H有相同的量纲。定义式中H在热力学里面称为焓，H为焓变。在热化学中H=QP，表明：在定压和不做非体积功的过程中，封闭体系从环境所吸收的热等于体系焓的增加。H0表示体系放热，是体系自发动力之一。T是热力学温度（单位为K），T=t℃+273.15。S表示熵，是用来描述体系内部的混乱度。体系变化过程中，混乱程度增加（S0）是自发趋向。体系的自由能变G=H—TS综合H和S这两个自发动力，热力学第二定律认为等温、定压且体系不做非体积功条件下： 　　G0，正向过程自发进行；　　G0，正向过程不可能自发，逆向过程自发进行；　　G=0，体系处于平衡状态。　　在定温定压下的可逆过程中，自由能变G等于体系所做最大非体积功：G=Wmax　　热化学重点研究化学反应过程的热力学函数的变化，下面我们利用化学反应过程中的标准摩尔吉布斯函数变rG■■（T）串联化学平衡和电化学的各知识点。　　3 rG■■（T）的十字关系图[2—6]　　3.1 吉布斯亥姆霍兹（GibbsHelmhotz）公式　　①式为吉布斯亥姆霍兹（GibbsHelmhotz）公式，是热化学计算rG■■（T）最经典的方法。由公式可知rG■■（T）受温度T影响很明显，相对来说，不少化学反应的rH■■（T）和rS■■（T）随温度变化的改变值却很小。在无机化学中一般不考虑温度对rH■■（T）和rS■■（T）的影响。因此利用公式吉布斯亥姆霍兹（GibbsHelmhotz）公式可以计算不同温度下的rG■■（T），进一步判断标准状态下不同温度时反应自发进行的方向。　　3.2化学等温方程式　　②式为化学等温方程式，rG■■（T）是非标准状态下的吉布斯自由能变，Q为化学反应的反应商。利用此公式可以计算非标准状态下化学反应的吉布斯自由能变，从而可判断非标准状态下反应自发进行的方向。 作文 /zuowen/ 　　3.3rG■■（T）与化学平衡的关系　　③式是通过②式化学等温方程式推导而来：　　rG■■（T）=rG■■（T）+RTIn Q　　当反应达到平衡时：rG■■（T）=0，Q=K■，　　rG■■（T）=—RTInK■（T）　　③式将热化学与化学平衡很好的串联了起来，将这两个知识点连成了线。　　3.4rG■■（T）与电化学的关系　　在电化学中，可逆电池在定温定压所做的最大电功为： Wmax=—nFε　　若反应进度为1mol，rG■■=Wmax=—nFε　　在标准状态下时：rG■■（T）=—nFε　　此式将热化学与电化学串联起来，进而将热化学、平衡常数和电动势知识点连成了线。　　3.5rG■■（T）的串联作用　　通过rG■■（T）的十字关系图，以rG■■（T）为桥梁，可以进一步推导出其他重要的公式。　　3.5.1范霍夫（van，t Hoff）方程式。将十字关系图中的①式和③式结合起来，可得到：　　—RTlnK■（T）=rH■■（T）—TrS■■（T）　　lnK■（T）=—■+■　　此式是热化学中十分重要的关系式之一，称为范霍夫（van，t Hoff）方程式。此式表示了温度对化学平衡的影响，严格地说，rH■■（T）和rS■■（T）与温度有关，但是在温度变化范围不大，物质本身又无相变发生的情况下，可以近视地将rH■■（T）和rS■■（T）看作与温度无关，认为：rH■■（T）rH■■（298K），rS■■（T）rS■■（298K）。则当温度分别为T1、T2时如下。

开题报告 /html/lunwenzhidao/kaitibaogao/ 　　T1时，lnK■（T1）=—■+■　　T2时，lnK■（T2）=—■+■　　两式相减，得　　ln■=■■　　如果反应是液体气化的过程：H2O（1）=H2O（g）　　反应的标准平衡常数K■=p（H2O）/P■，即等于平衡时气体的相对蒸气压力。将范霍夫（van，t Hoff）方程式应用于液体的气化过程，得：ln■=■■　　此式称为克拉贝龙克劳修斯（Clapeyron—Clausii）方程式，式中vapH■■为液体的标准摩尔汽化焓。此式表示2个不同热力学温度与相应2个蒸气压力间的关系，也可用来表示2个不同压力下的相应沸腾温度间的关系[7]。