国庆快乐！！
国庆快乐！！
第四讲
化学热力学基础（上）10月5日
第五讲
化学热力学基础（下）10月7日
8月20日—10月25日
10月26日21:30通过直播讲座进行抽奖
次日高中僧发表中奖者信息文章
三晒「晒学习礼包晒课堂晒笔记」
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课堂要求：
关于答疑
关于答疑
秋季化学实验班
第
第5
5讲
讲课堂问题收集
回顾：
回顾：
𝐻
Δ𝐻
Δr𝐻
Δr𝐻m
⊖
Δr𝐻m
回顾：
回顾：
𝐻
Δ𝐻
Δr𝐻
Δr𝐻m
⊖
Δr𝐻m
Δf𝐻m
⊖
Δc𝐻m
⊖
ΔB𝐻m
⊖
回顾：
回顾：
𝐻
Δ𝐻
Δr𝐻
Δr𝐻m
⊖
Δr𝐻m
Δr𝐻m
⊖
Δf𝐻m
⊖
Δc𝐻m
⊖
ΔB𝐻m
⊖
𝚫𝐫𝑯𝐦
⊖=
𝒊
𝝂𝒊∙𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖生成物−
𝒊
𝝂𝒊∙𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖反应物
𝚫𝐫𝑯𝐦
⊖=
𝒊
𝝂𝒊∙𝚫c𝑯𝐦
⊖反应物−
𝒊
𝝂𝒊∙𝚫c𝑯𝐦
⊖生成物
𝚫𝐫𝑯𝐦
⊖=
𝒊
𝝂𝒊∙𝚫B𝑯𝐦
⊖反应物−
𝒊
𝝂𝒊∙𝚫B𝑯𝐦
⊖生成物
化学热力学基础（下）
化学热力学基础（下）
第
第5
5讲
讲
化学反应的自发方向
化学反应的自发方向
第
第1
1节
节
一、反应方向
一、反应方向
回顾：热力学第一定律——功、热与热力学能的定量转化关系
一、反应方向
一、反应方向
Δ𝑈= 𝑄+ 𝑊
回顾：热力学第一定律——功、热与热力学能的定量转化关系
一、反应方向
一、反应方向
Δ𝑈= 𝑄+ 𝑊
But。。。
回顾：热力学第一定律——功、热与热力学能的定量转化关系
一、反应方向
一、反应方向
Δ𝑈= 𝑄+ 𝑊
But。。。
为何水无法从低处流向高处；
为何铜与硫酸锌无法反应生成锌与硫酸铜；
为何热无法从低温物体传向高温物体；
为何世界仍然面临能源危机？
回顾：热力学第一定律——功、热与热力学能的定量转化关系
一、反应方向
一、反应方向
Δ𝑈= 𝑄+ 𝑊
But。。。
为何水无法从低处流向高处；
为何铜与硫酸锌无法反应生成锌与硫酸铜；
为何热无法从低温物体传向高温物体；
为何世界仍然面临能源危机？
热力学第一定律无法判断变化的进行方向
回顾：热力学第一定律——功、热与热力学能的定量转化关系
一、反应方向
一、反应方向
Δ𝑈= 𝑄+ 𝑊
But。。。
为何水无法从低处流向高处；
为何铜与硫酸锌无法反应生成锌与硫酸铜；
为何热无法从低温物体传向高温物体；
为何世界仍然面临能源危机？
• 自发过程：在没有外界作用下，体系自身发生变化的过程。
•
•反应方向
反应方向：化学反应的进行方向需包括反应条件，如温度、浓
度、压力等。首先讨论各物质在标准状态时，反应以自发过程
进行的方向。
一、反应方向
一、反应方向
如何判断反应自发方向？
•
•焓判据：
焓判据：自发的化学反应趋向于使体系放出最多的热，也称能
量最低原理。
二、焓变对反应方向的影响（焓判据）
二、焓变对反应方向的影响（焓判据）
•
•焓判据：
焓判据：自发的化学反应趋向于使体系放出最多的热，也称能
量最低原理。
•
•反例：
反例：
a) 常温常压下氯化铵溶于水：
b) 398 K下碳酸氢铵分解：
c) 100℃下水的气化：
二、焓变对反应方向的影响（焓判据）
二、焓变对反应方向的影响（焓判据）
NH4Cl s = NH4
+ aq + Cl−aq ，Δr𝐻m
⊖298 K = 9.76 kJ ∙mol−1
NH4HCO3 s = NH3 g + H2O g + CO2 g ，Δr𝐻m
⊖398 K = 185.57 kJ ∙mol−1
H2O l = H2O g ，Δr𝐻m
⊖373 K = 44.0 kJ ∙mol−1
熵与熵变
熵与熵变
第
第2
2节
节
一、热力学
一、热力学第二定律
第二定律
卡诺循环
卡诺循环：
T1，V1，p1
T2，V2，p2
T4，V4，p4
T3，V3，p3
1、等温吸热
3、等温放热
4、绝热压缩
2、绝热膨胀
高温热源
低温热源
一切实际的自发过程
自发过程都是热力学的非可逆过程，非可
逆过程彼此联系，从而抽象成热力学第二定律。
一、热力学
一、热力学第二定律
第二定律
一切实际的自发过程
自发过程都是热力学的非可逆过程，非可
逆过程彼此联系，从而抽象成热力学第二定律。
一、热力学
一、热力学第二定律
第二定律
•
•克劳修斯说法
克劳修斯说法：不可能把热从低温物体传到高温物体，
而不引起其它变化。
一切实际的自发过程
自发过程都是热力学的非可逆过程，非可
逆过程彼此联系，从而抽象成热力学第二定律。
一、热力学
一、热力学第二定律
第二定律
•
•克劳修斯说法
克劳修斯说法：不可能把热从低温物体传到高温物体，
而不引起其它变化。
•
•开尔文
开尔文说法
说法：不可能从单一热源取出热使之完全变为功，
而不发生其他的变化。
一切实际的自发过程
自发过程都是热力学的非可逆过程，非可
逆过程彼此联系，从而抽象成热力学第二定律。
一、热力学
一、热力学第二定律
第二定律
•
•意义
意义：证明功与热不等价性，功与热之间转换并非可逆的。
•
•克劳修斯说法
克劳修斯说法：不可能把热从低温物体传到高温物体，
而不引起其它变化。
•
•开尔文
开尔文说法
说法：不可能从单一热源取出热使之完全变为功，
而不发生其他的变化。
二、体系混乱度
二、体系混乱度——
——熵
熵
吸热自发反应的特点
吸热自发反应的特点：
二、体系混乱度
二、体系混乱度——
——熵
熵
吸热自发反应的特点
吸热自发反应的特点：
1. 由固体反应物生成液体或气体产物，
或由液体反应物生成气体产物。
二、体系混乱度
二、体系混乱度——
——熵
熵
吸热自发反应的特点
吸热自发反应的特点：
1. 由固体反应物生成液体或气体产物，
或由液体反应物生成气体产物。
2. 反应物中气体物质的量少，产物中气
体物质的量变多。
二、体系混乱度
二、体系混乱度——
——熵
熵
吸热自发反应的特点
吸热自发反应的特点：
1. 由固体反应物生成液体或气体产物，
或由液体反应物生成气体产物。
——生成物分子的活动范围变大
生成物分子的活动范围变大。
。
2. 反应物中气体物质的量少，产物中气
体物质的量变多。
——活动范围大的分子增多
活动范围大的分子增多。
。
二、体系混乱度
二、体系混乱度——
——熵
熵
吸热自发反应的特点
吸热自发反应的特点：
1. 由固体反应物生成液体或气体产物，
或由液体反应物生成气体产物。
——生成物分子的活动范围变大
生成物分子的活动范围变大。
。
2. 反应物中气体物质的量少，产物中气
体物质的量变多。
——活动范围大的分子增多
活动范围大的分子增多。
。
体系混乱度
体系混乱度
变大
变大
二、体系混乱度
二、体系混乱度——
——熵
熵
吸热自发反应的特点
吸热自发反应的特点：
1. 由固体反应物生成液体或气体产物，
或由液体反应物生成气体产物。
——生成物分子的活动范围变大
生成物分子的活动范围变大。
。
2. 反应物中气体物质的量少，产物中气
体物质的量变多。
——活动范围大的分子增多
活动范围大的分子增多。
。
体系混乱度
体系混乱度
变大
变大
•
•混乱度：
混乱度：指微观粒子因相对位置、排列顺序等不同而产生
的不同微观状态的数目。
三、熵的微观定义式
三、熵的微观定义式
三、熵的微观定义式
三、熵的微观定义式
𝑆= 𝑘lnΩ
三、熵的微观定义式
三、熵的微观定义式
𝑆= 𝑘lnΩ
物理意义
物理意义：定量描述体系混乱度的状态函数
符号
符号：S
单位
单位：J·K-1
三、熵的微观定义式
三、熵的微观定义式
𝑆= 𝑘lnΩ
物理意义
物理意义：定量描述体系混乱度的状态函数
符号
符号：S
单位
单位：J·K-1
注意
注意：
1. k为玻尔兹曼常数，𝑘=
𝑅
𝑁A = 1.38 × 10−23 J ∙K−1；
三、熵的微观定义式
三、熵的微观定义式
𝑆= 𝑘lnΩ
物理意义
物理意义：定量描述体系混乱度的状态函数
符号
符号：S
单位
单位：J·K-1
注意
注意：
1. k为玻尔兹曼常数，𝑘=
𝑅
𝑁A = 1.38 × 10−23 J ∙K−1；
2. Ω为微观状态数，可通过统计热力学求得，故熵有绝对值。
熵的零点是什么？
四、热力学第三定律
四、热力学第三定律
在0 K时任何完美晶体中的原子或分子只有一种排列形
式，即只有唯一的微观状态，其熵值为零。
四、热力学第三定律
四、热力学第三定律
在0 K时任何完美晶体中的原子或分子只有一种排列形
式，即只有唯一的微观状态，其熵值为零。
•
•完美晶体
完美晶体：晶体中没有缺陷，排列完全规整的晶体。
四、热力学第三定律
四、热力学第三定律
在0 K时任何完美晶体中的原子或分子只有一种排列形
式，即只有唯一的微观状态，其熵值为零。
•
•完美晶体
完美晶体：晶体中没有缺陷，排列完全规整的晶体。
四、热力学第三定律
四、热力学第三定律
在0 K时任何完美晶体中的原子或分子只有一种排列形
式，即只有唯一的微观状态，其熵值为零。
•
•完美晶体
完美晶体：晶体中没有缺陷，排列完全规整的晶体。
•
•0
0K
K：微粒没有热运动。
四、热力学第三定律
四、热力学第三定律
在0 K时任何完美晶体中的原子或分子只有一种排列形
式，即只有唯一的微观状态，其熵值为零。
•
•完美晶体
完美晶体：晶体中没有缺陷，排列完全规整的晶体。
•
•0
0K
K：微粒没有热运动。
•
•意义
意义：确定了熵的零点，说明0 K无法达到。反映了微
观运动的量子化，并决定了自然界中基态无简并状态。
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
T1 = 0 K
T2
ΔS = S2 - S1
S1 = 0
S2
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
T1 = 0 K
T2
ΔS = S2 - S1
S1 = 0
S2
•
•绝对熵
绝对熵（
（S
S）
）：从熵值为零的状态出发
熵值为零的状态出发，使体系变化到
一定温度下，这一过程的熵变（ΔS）即为体系终态的绝
对熵。单位为J·K-1。
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
T1 = 0 K
T2
ΔS = S2 - S1
S1 = 0
S2
•
•绝对熵
绝对熵（
（S
S）
）：从熵值为零的状态出发
熵值为零的状态出发，使体系变化到
一定温度下，这一过程的熵变（ΔS）即为体系终态的绝
对熵。单位为J·K-1。
•
•标准熵
标准熵（
（𝑺𝑺⊖⊖）
）：体系中各物质均处于标准状态下的绝对
熵值。单位为J·K-1。
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
T1 = 0 K
T2
ΔS = S2 - S1
S1 = 0
S2
•
•绝对熵
绝对熵（
（S
S）
）：从熵值为零的状态出发
熵值为零的状态出发，使体系变化到
一定温度下，这一过程的熵变（ΔS）即为体系终态的绝
对熵。单位为J·K-1。
•
•标准熵
标准熵（
（𝑺𝑺⊖⊖）
）：体系中各物质均处于标准状态下的绝对
熵值。单位为J·K-1。
•
•标准摩尔熵
标准摩尔熵（
（𝑺𝑺m m⊖⊖）
）：标准状态下，1 mol纯物质的绝对
熵值。单位为J·K-1·mol-1。
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
标准摩尔熵的变化规律
标准摩尔熵的变化规律
物质的标准摩尔熵受自身结构、聚集状态、环境因素
的影响数值不同。
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
标准摩尔熵的变化规律
标准摩尔熵的变化规律
物质的标准摩尔熵受自身结构、聚集状态、环境因素
的影响数值不同。
①①聚集状态
聚集状态：同一物质，𝑺m
⊖g > 𝑺m
⊖l > 𝑺m
⊖s
物质
H2O
Br2
Na
I2
𝑆m
⊖/(J·mol-1·K-1)
188.8(g)
69.91(l)
245.5(g)
152.2(l)
57.9(l)
51.3(s)
260.7(g)
116.1(s)
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
②②摩尔质量
摩尔质量：同类物质，摩尔质量越大，𝑺m
⊖越大。因为原子数、
电子数越多，微观状态数越多，熵越大。
物质
F2(g)
Cl2(g)
Br2(g)
I2(g)
M/(g·mol-1)
𝑆m
⊖/(J·mol-1·K-1)
38.00
202.8
70.90
223.1
159.8
245.5
253.8
260.7
标准摩尔熵的变化规律
标准摩尔熵的变化规律
物质的标准摩尔熵受自身结构、聚集状态、环境因素
的影响数值不同。
物质
CH4(g)
C2H6(g)
C3H8(g)
C4H10(g)
M/(g·mol-1)
𝑆m
⊖/(J·mol-1·K-1)
16.04
185.3
30.07
229.2
44.09
270.3
58.12
310.0
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
③③分子组成
分子组成：气态物质，多原子分子的𝑆m
⊖比单原子分子的𝑆m
⊖大。
物质
O(g)
O2(g)
O3(g)
𝑆m
⊖/(J·mol-1·K-1)
161.0
205.2
238.9
标准摩尔熵的变化规律
标准摩尔熵的变化规律
物质的标准摩尔熵受自身结构、聚集状态、环境因素
的影响数值不同。
物质
N(g)
NO(g)
NO2(g)
𝑆m
⊖/(J·mol-1·K-1)
153.0
210.8
240.1
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
④④分子结构
分子结构：同分异构体，结构越复杂（对称性越差），𝑆m
⊖越大。
物质
C2H5OH(l)
CH3OCH3(l)
𝑆m
⊖/(J·mol-1·K-1)
283
267
标准摩尔熵的变化规律
标准摩尔熵的变化规律
物质的标准摩尔熵受自身结构、聚集状态、环境因素
的影响数值不同。
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
⑤⑤温度
温度：同一物质，温度越高，𝑆m
⊖越大。
物质
CS2(161 K，l)
CS2(298 K，l)
𝑆m
⊖/(J·mol-1·K-1)
103
150
标准摩尔熵的变化规律
标准摩尔熵的变化规律
物质的标准摩尔熵受自身结构、聚集状态、环境因素
的影响数值不同。
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
⑤⑤温度
温度：同一物质，温度越高，𝑆m
⊖越大。
物质
CS2(161 K，l)
CS2(298 K，l)
𝑆m
⊖/(J·mol-1·K-1)
103
150
标准摩尔熵的变化规律
标准摩尔熵的变化规律
物质的标准摩尔熵受自身结构、聚集状态、环境因素
的影响数值不同。
⑥⑥压力
压力：固体、液体，压力对𝑆m影响较小。气体压力越高，𝑆m越小。
物质
O2(101 kPa)
O2(606 kPa)
𝑆m
⊖/(J·mol-1·K-1)
205
190
例题一
例题一
比较下列各对物质的熵值，哪个较大？（填“A”或“B”）
（1）A：1 mol O2 (298 K、100 kPa)；B：1 mol O2 (373 K、100 kPa)
（2）A：0.1 mol H2O (s，273 K，1000 kPa)
B：0.1 mol H2O (l，273 K，100 kPa)
（3）A：1 g He (298 K，100 kPa)；B：1 mol He (298 K，100 kPa)
（4）A：n mol C2H4 (293 K，100 kPa)
B：1 mol [ CH2CH2 ]n (293 K，100 kPa)
—
—
（5）A：1 mol 锂(s，323 K，200 kPa)；B：1 mol 钾(s，323 K，200 kPa)
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
标准摩尔反应熵变
标准摩尔反应熵变（
（𝚫𝚫r r𝑺𝑺m m⊖⊖）
）的计算
的计算
由于熵是状态函数，因此根据盖斯定律，化学反应的
标准摩尔熵变可通过下式计算：
𝚫𝐫𝑺𝐦
⊖=
𝒊
𝝂𝒊∙𝑺𝐦
⊖生成物−
𝒊
𝝂𝒊∙𝑺𝐦
⊖反应物
例题
例题二
二
已知298.15 K时，下列物质的标准熵：
物质
Ba(OH)2·8H2O(s) Ba2+(aq) NH4
+(aq)
NH3(g)
H2O(l)
𝑆m
⊖/(J·mol-1·K-1)
427
9.6
113.4
192.45
69.91
计算该温度下，下列反应的标准摩尔熵变为：
J·K-1·mol-1。
Ba OH 2 ∙8H2O s + 2NH4
+ aq = Ba2+ aq + 2NH3 g + 10H2O l
例题
例题二
二
Ba OH 2 ∙8H2O s + 2NH4
+ aq = Ba2+ aq + 2NH3 g + 10H2O l
解：
Δr𝑆m
⊖=
𝑖
𝜈𝑖∙𝑆m
⊖生成物−
𝑖
𝜈𝑖∙𝑆m
⊖反应物
= 𝑆m
⊖Ba2+, s + 2 × 𝑆m
⊖NH3, g + 10 × 𝑆m
⊖H2O, l −𝑆m
⊖Ba OH 2 ∙8H2O, s
−2 × 𝑆m
⊖NH4
+, aq
= 9.6 J ∙K−1 ∙mol−1 + 2 × 192.45 J ∙K−1 ∙mol−1 + 10 × 69.91 J ∙K−1 ∙mol−1
−427 J ∙K−1 ∙mol−1 −2 × 113.4 J ∙K−1 ∙mol−1
= 440 J ∙K−1 ∙mol−1
物质
Ba(OH)2·8H2O(s) Ba2+(aq) NH4
+(aq)
NH3(g)
H2O(l)
𝑆m
⊖/(J·mol-1·K-1)
427
9.6
113.4
192.45
69.91
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
标准摩尔反应熵变的
标准摩尔反应熵变的影响因素
影响因素
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
标准摩尔反应熵变的
标准摩尔反应熵变的影响因素
影响因素
①①气体分子数：
气体分子数：
化学反应
𝚫𝐫𝑺𝐦
⊖
(J·mol-1·K-1)
𝚫𝒏气
(mol)
𝚫𝒏总
(mol)
2Fe2O3 s + 3C s = 4Fe s + 3CO2 g
+558.7
Fe2O3 s + 3CO g = 2Fe s + 3CO2 g
+15.5
CaO s + SO3 g = CaSO4 s
-188.4
N2 g + 3H2 g = 2NH3 g
-198.1
N2 g + O2 g = 2NO g
+24.8
N2O4 g = 2NO2 g
+176.0
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
标准摩尔反应熵变的
标准摩尔反应熵变的影响因素
影响因素
化学反应
𝚫𝐫𝑺𝐦
⊖
(J·mol-1·K-1)
𝚫𝒏气
(mol)
𝚫𝒏总
(mol)
2Fe2O3 s + 3C s = 4Fe s + 3CO2 g
+558.7
+3
+2
Fe2O3 s + 3CO g = 2Fe s + 3CO2 g
+15.5
0
+1
CaO s + SO3 g = CaSO4 s
-188.4
-1
-1
N2 g + 3H2 g = 2NH3 g
-198.1
-2
-2
N2 g + O2 g = 2NO g
+24.8
0
0
N2O4 g = 2NO2 g
+176.0
+1
+1
①①气体分子数：
气体分子数：
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
标准摩尔反应熵变的
标准摩尔反应熵变的影响因素
影响因素
化学反应
𝚫𝐫𝑺𝐦
⊖
(J·mol-1·K-1)
𝚫𝒏气
(mol)
𝚫𝒏总
(mol)
2Fe2O3 s + 3C s = 4Fe s + 3CO2 g
+558.7
+3
+2
Fe2O3 s + 3CO g = 2Fe s + 3CO2 g
+15.5
0
+1
CaO s + SO3 g = CaSO4 s
-188.4
-1
-1
N2 g + 3H2 g = 2NH3 g
-198.1
-2
-2
N2 g + O2 g = 2NO g
+24.8
0
0
N2O4 g = 2NO2 g
+176.0
+1
+1
①①气体分子数：
气体分子数：
气体计量系数的变化对反应熵变影响较大；
气体计量系数的变化对反应熵变影响较大；
固、液体计量系数的变化对反应熵变影响较小。固、液体计量系数的变化对反应熵变影响较小。
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
标准摩尔反应熵变的
标准摩尔反应熵变的影响因素
影响因素
①①气体分子数：
气体分子数：
•
反应后气体分子数增多：𝚫𝒏气> 𝟎，𝚫r𝑺m
⊖> 𝟎；
•
反应后气体分子数减少：𝚫𝒏气< 𝟎，𝚫r𝑺m
⊖< 𝟎；
•
反应后气体分子数不变：𝚫𝒏气= 𝟎，𝚫r𝑺m
⊖~ 𝟎。
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
标准摩尔反应熵变的
标准摩尔反应熵变的影响因素
影响因素
②②没有气体参与时：
没有气体参与时：
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
标准摩尔反应熵变的
标准摩尔反应熵变的影响因素
影响因素
化学反应
𝚫𝐫𝑺𝐦
⊖
(J·mol-1·K-1)
𝚫𝒏气
(mol)
𝚫𝒏总
(mol)
PbI2 s = Pb s + I2 s
+5
-
+1
NH4Cl s = NH4
+ aq + Cl−aq
+75.3
-
+1
CuSO4 ∙5H2O s = CuSO4 s + 5H2O l
+158.4
-
+5
②②没有气体参与时：
没有气体参与时：
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
标准摩尔反应熵变的
标准摩尔反应熵变的影响因素
影响因素
化学反应
𝚫𝐫𝑺𝐦
⊖
(J·mol-1·K-1)
𝚫𝒏气
(mol)
𝚫𝒏总
(mol)
PbI2 s = Pb s + I2 s
+5
-
+1
NH4Cl s = NH4
+ aq + Cl−aq
+75.3
-
+1
CuSO4 ∙5H2O s = CuSO4 s + 5H2O l
+158.4
-
+5
②②没有气体参与时：
没有气体参与时：
•
反应后总分子数增多：𝚫𝒏总> 𝟎，𝚫r𝑺m
⊖> 𝟎；
•
反应后总分子数减少：𝚫𝒏总< 𝟎，𝚫r𝑺m
⊖< 𝟎；
•
反应后总分子数不变：𝚫𝒏总= 𝟎，𝚫r𝑺m
⊖~ 𝟎。
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
标准摩尔反应熵变的
标准摩尔反应熵变的影响因素
影响因素
③③压力：
压力：
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
标准摩尔反应熵变的
标准摩尔反应熵变的影响因素
影响因素
③③压力：
压力：
•
Δ𝑛气= 0：压力变化对Δr𝑆m影响不大。
•
Δ𝑛气> 0：变化规律同𝑆m。
•
Δ𝑛气< 0：变化规律与𝑆m相反。
五、标准熵与熵变
五、标准熵与熵变
标准摩尔反应熵变的
标准摩尔反应熵变的影响因素
影响因素
③③压力：
压力：
•
Δ𝑛气= 0：压力变化对Δr𝑆m影响不大。
•
Δ𝑛气> 0：变化规律同𝑆m。
•
Δ𝑛气< 0：变化规律与𝑆m相反。
④④温度：
温度：对Δr𝑆m
⊖影响很小，一定温度范围内可忽略。
例题
例题三
三
判断下列反应Δr𝑆m
⊖的正负，并说明理由。（填“A”或“B”
或“C”）
2Na2O2 s + 2H2O l = 4NaOH s + O2 g
A、Δr𝑆m
⊖> 0
B、Δr𝑆m
⊖< 0
C、Δr𝑆m
⊖~ 0
例题
例题四
四
判断下列各变化过程是熵增，还是熵减？（填“A”或“B”
或“C”）
①NH4NO3爆炸：2NH4NO3(s) = 2N2(g) + 4H2O(g) + O2(g)
②水煤气转化：CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)
③臭氧生成：3O2(g) = 2O3(g)
A、Δr𝑆m
⊖> 0
B、Δr𝑆m
⊖< 0
C、Δr𝑆m
⊖~ 0
六、熵变的宏观描述（了解）
六、熵变的宏观描述（了解）
六、熵变的宏观描述（了解）
六、熵变的宏观描述（了解）
某一过程的熵变是以可逆方式完成该过程时，体系与
环境之间热量交换值（Qr）与温度的比值。即：熵变等于
熵变等于
可逆过程的热温商
可逆过程的热温商。
Δ𝑆= 𝑄r
𝑇；d𝑆=
d𝑄
𝑇
r
六、熵变的宏观描述（了解）
六、熵变的宏观描述（了解）
某一过程的熵变是以可逆方式完成该过程时，体系与
环境之间热量交换值（Qr）与温度的比值。即：熵变等于
熵变等于
可逆过程的热温商
可逆过程的热温商。
Δ𝑆= 𝑄r
𝑇；d𝑆=
d𝑄
𝑇
r
绝热过程Δ𝑆= 0。
可逆循环过程Δ𝑆= 0。
七、反应自发方向的熵判据
七、反应自发方向的熵判据
•
•熵判据
熵判据：化学反应趋向于使体系的熵值增加，即Δr𝑆m
⊖> 0
的方向进行。
七、反应自发方向的熵判据
七、反应自发方向的熵判据
•
•熵增加原理
熵增加原理：孤立体系的熵值永不减少，只能增加或不
变。即孤立体系总是向着混乱度增加的方向演化。
•
•熵判据
熵判据：化学反应趋向于使体系的熵值增加，即Δr𝑆m
⊖> 0
的方向进行。
思考题：
思考题：
用热力学基本状态函数的变化定性地解释：磁制冷物质发生A ⇌B的
状态变化为什么会引起冰箱制冷？磁场是在冰箱的制冷室内还是外？
2002年伊始，第一台磁冰箱问世。磁
冰箱的概念形成于6年前，美国、中国、
西班牙、荷兰和加拿大都进行了研究，最
低制冷温度已达-140℃，能量利用率已比
传统冰箱高1/3。1997年，美国Ames实验
室设计出磁冰箱原型，其制冷装置可简单
地用右图表示：
B
B
B
B
A
A
B
B
B
B
B
B
一转轮满载顺磁性物质，高速旋转，其一侧有一强大磁场，顺磁性
物质转入磁场为状态A，转出磁场为状态B，即：
A
A
B
B
A、在制冷室内
B、在制冷室外
Gibbs
Gibbs自由能
自由能
第
第3
3节
节
一、吉布斯自由能与吉布斯自由能变
一、吉布斯自由能与吉布斯自由能变
一、吉布斯自由能与吉布斯自由能变
一、吉布斯自由能与吉布斯自由能变
吉布斯自由能
吉布斯自由能：判断某一恒温恒压过程自发进行的方向
一、吉布斯自由能与吉布斯自由能变
一、吉布斯自由能与吉布斯自由能变
•
•符号
符号：G
吉布斯自由能
吉布斯自由能：判断某一恒温恒压过程自发进行的方向
一、吉布斯自由能与吉布斯自由能变
一、吉布斯自由能与吉布斯自由能变
•
•符号
符号：G
•
•单位
单位：J或kJ
吉布斯自由能
吉布斯自由能：判断某一恒温恒压过程自发进行的方向
一、吉布斯自由能与吉布斯自由能变
一、吉布斯自由能与吉布斯自由能变
•
•符号
符号：G
•
•单位
单位：J或kJ
•
•定义式
定义式：𝐺= 𝐻−𝑇∙𝑆
吉布斯自由能
吉布斯自由能：判断某一恒温恒压过程自发进行的方向
一、吉布斯自由能与吉布斯自由能变
一、吉布斯自由能与吉布斯自由能变
•
•符号
符号：G
•
•单位
单位：J或kJ
•
•定义式
定义式：𝐺= 𝐻−𝑇∙𝑆
•
•物理意义：
物理意义：恒温恒压过程中的自由能
自由能。
吉布斯自由能
吉布斯自由能：判断某一恒温恒压过程自发进行的方向
一、吉布斯自由能与吉布斯自由能变
一、吉布斯自由能与吉布斯自由能变
•
•符号
符号：G
•
•单位
单位：J或kJ
•
•定义式
定义式：𝐺= 𝐻−𝑇∙𝑆
•
•物理意义：
物理意义：恒温恒压过程中的自由能
自由能。
•
•自由能
自由能：在某一个热力学过程中，系统减少的内能中可以转化为对外做
有用功的部分，即排除体积功的影响。能够更加准确的反映体系对环境
做有用功的倾向性，也即过程的自发方向。
吉布斯自由能
吉布斯自由能：判断某一恒温恒压过程自发进行的方向
一、吉布斯自由能与吉布斯自由能变
一、吉布斯自由能与吉布斯自由能变
•
•符号
符号：G
•
•单位
单位：J或kJ
•
•定义式
定义式：𝐺= 𝐻−𝑇∙𝑆
•
•物理意义：
物理意义：恒温恒压过程中的自由能
自由能。
•
•自由能
自由能：在某一个热力学过程中，系统减少的内能中可以转化为对外做
有用功的部分，即排除体积功的影响。能够更加准确的反映体系对环境
做有用功的倾向性，也即过程的自发方向。
吉布斯自由能
吉布斯自由能：判断某一恒温恒压过程自发进行的方向
吉布斯自由能变
吉布斯自由能变：
𝜟𝜟𝑮𝑮= =𝜟𝜟𝑯𝑯−−𝑻𝑻∙∙𝜟𝜟𝑺𝑺
二、吉布斯自由能判据
二、吉布斯自由能判据
吉布斯自由能判据
吉布斯自由能判据：等温等压，且没有非体积功，反应向着吉
布斯自由能减小的方向进行。也即：任何等温等压，且没有非
任何等温等压，且没有非
体积功的自发过程的吉布斯自由能都将减小。
体积功的自发过程的吉布斯自由能都将减小。
二、吉布斯自由能判据
二、吉布斯自由能判据
吉布斯自由能判据
吉布斯自由能判据：等温等压，且没有非体积功，反应向着吉
布斯自由能减小的方向进行。也即：任何等温等压，且没有非
任何等温等压，且没有非
体积功的自发过程的吉布斯自由能都将减小。
体积功的自发过程的吉布斯自由能都将减小。
• Δ𝐺< 0，反应自发进行。
，反应自发进行。
• Δ𝐺= 0，
，反应处于平衡状态。
反应处于平衡状态。
• Δ𝐺> 0，反应不能自发进行。
，反应不能自发进行。
三、标准摩尔生成吉布斯自由能（
三、标准摩尔生成吉布斯自由能（𝚫𝚫f f𝑮𝑮m m⊖⊖）
）
•
•定义：
定义：某温度下，由处于标准状态的各种元素的最稳定单
最稳定单
质
质生成1 mol某纯物质的吉布斯自由能该变量称为该温度下
这种物质的标准摩尔生成吉布斯自由能。
三、标准摩尔生成吉布斯自由能（
三、标准摩尔生成吉布斯自由能（𝚫𝚫f f𝑮𝑮m m⊖⊖）
）
•
•定义：
定义：某温度下，由处于标准状态的各种元素的最稳定单
最稳定单
质
质生成1 mol某纯物质的吉布斯自由能该变量称为该温度下
这种物质的标准摩尔生成吉布斯自由能。
•
•符号
符号：Δf𝐺m
⊖；
•
•单位
单位：J·mol-1或kJ·mol-1；
三、标准摩尔生成吉布斯自由能（
三、标准摩尔生成吉布斯自由能（𝚫𝚫f f𝑮𝑮m m⊖⊖）
）
•
•定义：
定义：某温度下，由处于标准状态的各种元素的最稳定单
最稳定单
质
质生成1 mol某纯物质的吉布斯自由能该变量称为该温度下
这种物质的标准摩尔生成吉布斯自由能。
•
•符号
符号：Δf𝐺m
⊖；
•
•单位
单位：J·mol-1或kJ·mol-1；
•
•注意
注意事项
事项：标态下各元素最稳定单质的Δf𝐺m
⊖= 0。
四、标准摩尔反应吉布斯自由能（
四、标准摩尔反应吉布斯自由能（𝚫𝚫r r𝑮𝑮m m⊖⊖）
）
四、标准摩尔反应吉布斯自由能（
四、标准摩尔反应吉布斯自由能（𝚫𝚫r r𝑮𝑮m m⊖⊖）
）
•
•定义：
定义：某温度下，处于恒压状态的反应体系发生1 mol反
应时体系的吉布斯自由能变化值。
四、标准摩尔反应吉布斯自由能（
四、标准摩尔反应吉布斯自由能（𝚫𝚫r r𝑮𝑮m m⊖⊖）
）
•
•定义：
定义：某温度下，处于恒压状态的反应体系发生1 mol反
应时体系的吉布斯自由能变化值。
•
•符号
符号：Δr𝐺m
⊖；
•
•单位
单位：J·mol-1或kJ·mol-1；
四、标准摩尔反应吉布斯自由能（
四、标准摩尔反应吉布斯自由能（𝚫𝚫r r𝑮𝑮m m⊖⊖）
）
•
•定义：
定义：某温度下，处于恒压状态的反应体系发生1 mol反
应时体系的吉布斯自由能变化值。
•
•符号
符号：Δr𝐺m
⊖；
•
•单位
单位：J·mol-1或kJ·mol-1；
•
•注意
注意事项
事项：Δr𝐺m
⊖是标准状态
标准状态下化学反应进行方向的判据。
四、标准摩尔反应吉布斯自由能（
四、标准摩尔反应吉布斯自由能（𝚫𝚫r r𝑮𝑮m m⊖⊖）
）
•
•定义：
定义：某温度下，处于恒压状态的反应体系发生1 mol反
应时体系的吉布斯自由能变化值。
•
•符号
符号：Δr𝐺m
⊖；
•
•单位
单位：J·mol-1或kJ·mol-1；
•
•注意
注意事项
事项：Δr𝐺m
⊖是标准状态
标准状态下化学反应进行方向的判据。
•
•计算公式
计算公式：
𝚫𝐫𝑮𝐦
⊖=
𝒊
𝝂𝒊∙𝚫𝐟𝑮𝐦
⊖生成物−
𝒊
𝝂𝒊∙𝚫𝐟𝑮𝐦
⊖反应物
例题五
例题五
已知：
1 2MnO4
−aq + 10Cl−aq + 16H+ aq = 2Mn2+ aq + 5Cl2 g + 8H2O l ，
Δr𝐺m
⊖= −142.0 kJ ∙mol−1；
2 Cl2 g + 2Fe2+ aq = 2Cl−aq + 2Fe3+ aq ，Δr𝐺m
⊖= −113.6 kJ ∙mol−1。
求：
3 MnO4
−aq + 5Fe2+ aq + 8H+ aq = Mn2+ aq + 5Fe3+ aq + 4H2O l
的Δr𝐺m
⊖=
kJ·mol-1。
例题五
例题五
解：(3) = [(1) + 5×(2)]/2，由盖斯定律：
Δr𝐺m
⊖3 = Δr𝐺m
⊖1 + 5 × Δr𝐺m
⊖2
2
= −142.0 kJ ∙mol−1 + 5 × −113.6 kJ ∙mol−1
2
= −355.0 kJ ∙mol−1
已知：
1 2MnO4
−aq + 10Cl−aq + 16H+ aq = 2Mn2+ aq + 5Cl2 g + 8H2O l ，
Δr𝐺m
⊖= −142.0 kJ ∙mol−1；
2 Cl2 g + 2Fe2+ aq = 2Cl−aq + 2Fe3+ aq ，Δr𝐺m
⊖= −113.6 kJ ∙mol−1。
求：
3 MnO4
−aq + 5Fe2+ aq + 8H+ aq = Mn2+ aq + 5Fe3+ aq + 4H2O l
的Δr𝐺m
⊖=
kJ·mol-1。
五、温度对反应自发方向的影响
五、温度对反应自发方向的影响
五、温度对反应自发方向的影响
五、温度对反应自发方向的影响
Δr𝐺m
⊖= Δr𝐻m
⊖−𝑇∙Δr𝑆m
⊖
等温等压下发生的化学反应：
等温等压下发生的化学反应：
五、温度对反应自发方向的影响
五、温度对反应自发方向的影响
Δr𝐺m
⊖= Δr𝐻m
⊖−𝑇∙Δr𝑆m
⊖
等温等压下发生的化学反应：
等温等压下发生的化学反应：
其中：Δr𝐻m
⊖、Δr𝑆m
⊖受温度影响很小。
五、温度对反应自发方向的影响
五、温度对反应自发方向的影响
Δr𝐺m
⊖= Δr𝐻m
⊖−𝑇∙Δr𝑆m
⊖
等温等压下发生的化学反应：
等温等压下发生的化学反应：
其中：Δr𝐻m
⊖、Δr𝑆m
⊖受温度影响很小。
1.
1.放热熵增反应
放热熵增反应（Δr𝐻m
⊖< 0、Δr𝑆m
⊖> 0）：Δr𝐺m
⊖恒为负，任何温度下
反应都可自发进行。
五、温度对反应自发方向的影响
五、温度对反应自发方向的影响
Δr𝐺m
⊖= Δr𝐻m
⊖−𝑇∙Δr𝑆m
⊖
等温等压下发生的化学反应：
等温等压下发生的化学反应：
其中：Δr𝐻m
⊖、Δr𝑆m
⊖受温度影响很小。
1.
1.放热熵增反应
放热熵增反应（Δr𝐻m
⊖< 0、Δr𝑆m
⊖> 0）：Δr𝐺m
⊖恒为负，任何温度下
反应都可自发进行。
2.
2.吸热熵减反应
吸热熵减反应（Δr𝐻m
⊖> 0、Δr𝑆m
⊖< 0）：Δr𝐺m
⊖恒为正，任何温度下
反应都不能自发进行。
五、温度对反应自发方向的影响
五、温度对反应自发方向的影响
Δr𝐺m
⊖= Δr𝐻m
⊖−𝑇∙Δr𝑆m
⊖
等温等压下发生的化学反应：
等温等压下发生的化学反应：
其中：Δr𝐻m
⊖、Δr𝑆m
⊖受温度影响很小。
1.
1.放热熵增反应
放热熵增反应（Δr𝐻m
⊖< 0、Δr𝑆m
⊖> 0）：Δr𝐺m
⊖恒为负，任何温度下
反应都可自发进行。
2.
2.吸热熵减反应
吸热熵减反应（Δr𝐻m
⊖> 0、Δr𝑆m
⊖< 0）：Δr𝐺m
⊖恒为正，任何温度下
反应都不能自发进行。
3.
3.吸热
吸热熵增反应
熵增反应（Δr𝐻m
⊖> 0、Δr𝑆m
⊖> 0）：温度足够高时Δr𝐺m
⊖< 0，
高温下反应自发进行（熵驱动
熵驱动）。
五、温度对反应自发方向的影响
五、温度对反应自发方向的影响
Δr𝐺m
⊖= Δr𝐻m
⊖−𝑇∙Δr𝑆m
⊖
等温等压下发生的化学反应：
等温等压下发生的化学反应：
其中：Δr𝐻m
⊖、Δr𝑆m
⊖受温度影响很小。
1.
1.放热熵增反应
放热熵增反应（Δr𝐻m
⊖< 0、Δr𝑆m
⊖> 0）：Δr𝐺m
⊖恒为负，任何温度下
反应都可自发进行。
2.
2.吸热熵减反应
吸热熵减反应（Δr𝐻m
⊖> 0、Δr𝑆m
⊖< 0）：Δr𝐺m
⊖恒为正，任何温度下
反应都不能自发进行。
3.
3.吸热
吸热熵增反应
熵增反应（Δr𝐻m
⊖> 0、Δr𝑆m
⊖> 0）：温度足够高时Δr𝐺m
⊖< 0，
高温下反应自发进行（熵驱动
熵驱动）。
4.
4.放热熵减反应
放热熵减反应（Δr𝐻m
⊖< 0、Δr𝑆m
⊖< 0）：温度足够低时Δr𝐺m
⊖< 0，
低温下反应自发进行（焓驱动
焓驱动）。
五、温度对反应自发方向的影响
五、温度对反应自发方向的影响
种类
𝚫𝐫𝑯𝐦
⊖
𝚫𝐫𝑺𝐦
⊖
𝚫𝐫𝑮𝐦
⊖
反应进行方向
反应实例
1
< 0
> 0
< 0
任何温度下自
发进行
2H2O2 g = 2H2O g + O2 g
2
> 0
< 0
> 0
任何温度下不
能自发进行
CO g = C s + 1
2 O2 g
3
> 0
> 0
低温> 0
高温< 0
反应只在高温
下自发进行
CaCO3 s = CaO s + CO2 g
4
< 0
< 0
低温< 0
高温> 0
反应只在低温
下自发进行
HCl g + NH3 g = NH4Cl s
五、温度对反应自发方向的影响
五、温度对反应自发方向的影响
种类
𝚫𝐫𝑯𝐦
⊖
𝚫𝐫𝑺𝐦
⊖
𝚫𝐫𝑮𝐦
⊖
反应进行方向
反应实例
1
< 0
> 0
< 0
任何温度下自
发进行
2H2O2 g = 2H2O g + O2 g
2
> 0
< 0
> 0
任何温度下不
能自发进行
CO g = C s + 1
2 O2 g
3
> 0
> 0
低温> 0
高温< 0
反应只在高温
下自发进行
CaCO3 s = CaO s + CO2 g
4
< 0
< 0
低温< 0
高温> 0
反应只在低温
下自发进行
HCl g + NH3 g = NH4Cl s
注意事项：
注意事项：Δr𝐺m
⊖仅用于判断标态下反应的自发方向。非标态下反应的自
发方向需用Δr𝐺m判断。
五、温度对反应自发方向的影响
五、温度对反应自发方向的影响
种类
𝚫𝐫𝑯𝐦
⊖
𝚫𝐫𝑺𝐦
⊖
𝚫𝐫𝑮𝐦
⊖
反应进行方向
反应实例
1
< 0
> 0
< 0
任何温度下自
发进行
2H2O2 g = 2H2O g + O2 g
2
> 0
< 0
> 0
任何温度下不
能自发进行
CO g = C s + 1
2 O2 g
3
> 0
> 0
低温> 0
高温< 0
反应只在高温
下自发进行
CaCO3 s = CaO s + CO2 g
4
< 0
< 0
低温< 0
高温> 0
反应只在低温
下自发进行
HCl g + NH3 g = NH4Cl s
注意事项：
注意事项：Δr𝐺m
⊖仅用于判断标态下反应的自发方向。非标态下反应的自
发方向需用Δr𝐺m判断。
𝚫𝚫𝐫𝐫𝑮𝑮𝐦𝐦= =𝚫𝚫𝐫𝐫𝑮𝑮𝐦𝐦⊖⊖
−−𝑹𝑹𝑻𝑻𝐥𝐧𝐥𝐧𝑸𝑸（范特霍夫等温式）
（范特霍夫等温式）
化学热力学基础小结
化学热力学基础小结
第
第4
4节
节
一、内能
一、内能变
变、功与热的关系和功的计算
、功与热的关系和功的计算
Δ𝑈= 𝑄+ 𝑊
𝑊= 𝑊e + 𝑊′
𝑊e = −
𝑖
𝑝𝑒𝑖∙Δ𝑉𝑖
𝑊e = −𝑛𝑅𝑇ln 𝑉2
𝑉1
二、恒容热效应与恒压热效应
二、恒容热效应与恒压热效应
ΔU = QV
ΔH = Qp
H = U + pV
ΔH = ΔU + Δ(pV) = ΔU + ΔnRT
Qp = QV + ΔnRT
Δr𝐻m = Δr𝑈m + Δ𝜐𝑅𝑇
三、标准摩尔反应焓变的计算
三、标准摩尔反应焓变的计算
1.根据恒容恒压热效应关系式计算
2.盖斯定律
3.根据Δf𝐻m
⊖计算
4.根据Δc𝐻m
⊖计算
5.根据ΔB𝐻m
⊖计算
6.根据吉布斯-亥姆霍兹方程计算
四、标准摩尔反应熵变的计算
四、标准摩尔反应熵变的计算
1.根据定义式计算
2.盖斯定律
3.根据𝑆m
⊖计算
4.根据吉布斯-亥姆霍兹方程计算
五、标准摩尔反应吉布斯自由能变的计算
五、标准摩尔反应吉布斯自由能变的计算
1.盖斯定律
2.根据Δf𝐺m
⊖计算
3.根据吉布斯-亥姆霍兹方程计算
4.根据范特霍夫等温式计算
5.根据平衡常数计算
例题六
例题六
用CaO(s)吸收高炉废气中的SO3气体，反应方程式为：
CaO s + SO3 g = CaSO4 s
根据下列数据计算该反应在373 K时的Δr𝐺m
⊖，说明反应进行的
可能性。并计算反应逆转的温度，进一步说明应用此反应防止
SO3污染环境的合理性。
物质
CaSO4(s)
CaO(s)
SO3(g)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-1434.5
-634.9
-395.7
𝑺𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐉∙𝐊−𝟏∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
106.5
38.1
256.8
例题六
例题六
CaO s + SO3 g = CaSO4 s
物质
CaSO4(s)
CaO(s)
SO3(g)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-1434.5
-634.9
-395.7
𝑺𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐉∙𝐊−𝟏∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
106.5
38.1
256.8
解：Δr𝐻m
⊖= Δf𝐻m
⊖CaSO4, s −Δf𝐻m
⊖CaO, s −Δf𝐻m
⊖SO3, g
= −1434.5 kJ ∙mol−1 −−634.9 kJ ∙mol−1 −−395.7 kJ ∙mol−1
= −403.9 kJ ∙mol−1
例题六
例题六
CaO s + SO3 g = CaSO4 s
物质
CaSO4(s)
CaO(s)
SO3(g)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-1434.5
-634.9
-395.7
𝑺𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐉∙𝐊−𝟏∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
106.5
38.1
256.8
解：
Δr𝑆m
⊖= 𝑆m
⊖CaSO4, s −𝑆m
⊖CaO, s −𝑆m
⊖SO3, g
= 106.5 J ∙K−1 ∙mol−1 −38.1 J ∙K−1 ∙mol−1 −256.8 J ∙K−1 ∙mol−1
= −188.4 J ∙K−1 ∙mol−1
Δr𝐻m
⊖= Δf𝐻m
⊖CaSO4, s −Δf𝐻m
⊖CaO, s −Δf𝐻m
⊖SO3, g
= −1434.5 kJ ∙mol−1 −−634.9 kJ ∙mol−1 −−395.7 kJ ∙mol−1
= −403.9 kJ ∙mol−1
例题六
例题六
CaO s + SO3 g = CaSO4 s
物质
CaSO4(s)
CaO(s)
SO3(g)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-1434.5
-634.9
-395.7
𝑺𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐉∙𝐊−𝟏∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
106.5
38.1
256.8
解：
Δr𝑆m
⊖= 𝑆m
⊖CaSO4, s −𝑆m
⊖CaO, s −𝑆m
⊖SO3, g
= 106.5 J ∙K−1 ∙mol−1 −38.1 J ∙K−1 ∙mol−1 −256.8 J ∙K−1 ∙mol−1
= −188.4 J ∙K−1 ∙mol−1
Δr𝐻m
⊖= Δf𝐻m
⊖CaSO4, s −Δf𝐻m
⊖CaO, s −Δf𝐻m
⊖SO3, g
= −1434.5 kJ ∙mol−1 −−634.9 kJ ∙mol−1 −−395.7 kJ ∙mol−1
= −403.9 kJ ∙mol−1
Δr𝐺m
⊖373 K = Δr𝐻m
⊖−𝑇∙Δr𝑆m
⊖
= −403.9 kJ ∙mol−1 −373 K × −188.4 J ∙K−1 ∙mol−1 × 10−3 kJ ∙J−1
= −333.6 J ∙K−1 ∙mol−1
例题六
例题六
解：令Δr𝐺m
⊖= 0
𝑇= Δr𝐻m
⊖
Δr𝑆m
⊖=
−403.9 kJ ∙mol−1
−188.4 J ∙K−1 ∙mol−1 × 10−3 kJ ∙J−1 = 2144 K
反应逆转的温度：
例题七
例题七
利用给出的热力学数据计算下面反应可以发生的最低温度。
CuS s + H2 g = Cu s + H2S g
物质
CuS(s)
H2(g)
H2S(g)
Cu(s)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-53.1
-
-20.6
-
𝑺𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐉∙𝐊−𝟏∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
66.5
130.57
205.7
33.15
例题七
例题七
CuS s + H2 g = Cu s + H2S g
物质
CuS(s)
H2(g)
H2S(g)
Cu(s)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-53.1
-
-20.6
-
𝑺𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐉∙𝐊−𝟏∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
66.5
130.57
205.7
33.15
解：Δr𝐻m
⊖= Δf𝐻m
⊖H2S, g + Δf𝐻m
⊖Cu, s −Δf𝐻m
⊖CuS, s −Δf𝐻m
⊖H2, g
= −20.6 kJ ∙mol−1 −−53.1 kJ ∙mol−1
= 32.5 kJ ∙mol−1
例题七
例题七
CuS s + H2 g = Cu s + H2S g
物质
CuS(s)
H2(g)
H2S(g)
Cu(s)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-53.1
-
-20.6
-
𝑺𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐉∙𝐊−𝟏∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
66.5
130.57
205.7
33.15
解：
Δr𝑆m
⊖= 𝑆m
⊖H2S, g + 𝑆m
⊖Cu, s −𝑆m
⊖CuS, s −𝑆m
⊖H2, g
= 205.7 J ∙K−1 ∙mol−1 + 33.15 J ∙K−1 ∙mol−1
−66.5 J ∙K−1 ∙mol−1 −130.57 J ∙K−1 ∙mol−1
= 41.8 J ∙K−1 ∙mol−1
Δr𝐻m
⊖= Δf𝐻m
⊖H2S, g + Δf𝐻m
⊖Cu, s −Δf𝐻m
⊖CuS, s −Δf𝐻m
⊖H2, g
= −20.6 kJ ∙mol−1 −−53.1 kJ ∙mol−1
= 32.5 kJ ∙mol−1
例题七
例题七
CuS s + H2 g = Cu s + H2S g
物质
CuS(s)
H2(g)
H2S(g)
Cu(s)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-53.1
-
-20.6
-
𝑺𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐉∙𝐊−𝟏∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
66.5
130.57
205.7
33.15
解：
Δr𝑆m
⊖= 𝑆m
⊖H2S, g + 𝑆m
⊖Cu, s −𝑆m
⊖CuS, s −𝑆m
⊖H2, g
= 205.7 J ∙K−1 ∙mol−1 + 33.15 J ∙K−1 ∙mol−1
−66.5 J ∙K−1 ∙mol−1 −130.57 J ∙K−1 ∙mol−1
= 41.8 J ∙K−1 ∙mol−1
Δr𝐻m
⊖= Δf𝐻m
⊖H2S, g + Δf𝐻m
⊖Cu, s −Δf𝐻m
⊖CuS, s −Δf𝐻m
⊖H2, g
= −20.6 kJ ∙mol−1 −−53.1 kJ ∙mol−1
= 32.5 kJ ∙mol−1
𝑇= Δr𝐻m
⊖
Δr𝑆m
⊖=
32.5 kJ ∙mol−1
41.8 J ∙K−1 ∙mol−1 × 10−3 kJ ∙J−1 = 778 K
例题八
例题八
根据下表中的数据，求该反应的Δr𝐻m
⊖、Δr𝑆m
⊖和Δr𝐺m
⊖298 K ，
并讨论利用下述反应净化汽车尾气中NO和CO的可能性。
CO g + NO g = CO2 g + 1
2 N2 g
物质
CO(g)
NO(g)
CO2(g)
N2(g)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-110.52
-90.25
-393.51
-
𝑺𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐉∙𝐊−𝟏∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
197.56
210.65
213.6
191.5
𝚫𝐟𝑮𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-137.15
-86.57
-394.36
-
例题八
例题八
CO g + NO g = CO2 g + 1
2 N2 g
物质
CO(g)
NO(g)
CO2(g)
N2(g)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-110.52
-90.25
-393.51
-
𝑺𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐉∙𝐊−𝟏∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
197.56
210.65
213.6
191.5
𝚫𝐟𝑮𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-137.15
-86.57
-394.36
-
解：Δr𝐻m
⊖= Δf𝐻m
⊖CO2, g + 1
2 × Δf𝐻m
⊖N2, g −Δf𝐻m
⊖CO, g −Δf𝐻m
⊖NO, g
= −393.51 kJ ∙mol−1 −−110.52 kJ ∙mol−1 −−90.25 kJ ∙mol−1
= −192.74 kJ ∙mol−1
例题八
例题八
CO g + NO g = CO2 g + 1
2 N2 g
物质
CO(g)
NO(g)
CO2(g)
N2(g)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-110.52
-90.25
-393.51
-
𝑺𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐉∙𝐊−𝟏∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
197.56
210.65
213.6
191.5
𝚫𝐟𝑮𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-137.15
-86.57
-394.36
-
解：Δr𝐻m
⊖= Δf𝐻m
⊖CO2, g + 1
2 × Δf𝐻m
⊖N2, g −Δf𝐻m
⊖CO, g −Δf𝐻m
⊖NO, g
= −393.51 kJ ∙mol−1 −−110.52 kJ ∙mol−1 −−90.25 kJ ∙mol−1
= −192.74 kJ ∙mol−1
Δr𝑆m
⊖= 𝑆m
⊖CO2, g + 1
2 × 𝑆m
⊖N2, g −𝑆m
⊖CO, g −𝑆m
⊖NO, g
= 213.6 J ∙K−1 ∙mol−1 + 1
2 × 191.5 J ∙K−1 ∙mol−1
−197.56 J ∙K−1 ∙mol−1 −210.65 J ∙K−1 ∙mol−1
= −98.9 J ∙K−1 ∙mol−1
例题八
例题八
CO g + NO g = CO2 g + 1
2 N2 g
物质
CO(g)
NO(g)
CO2(g)
N2(g)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-110.52
-90.25
-393.51
-
𝑺𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐉∙𝐊−𝟏∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
197.56
210.65
213.6
191.5
𝚫𝐟𝑮𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-137.15
-86.57
-394.36
-
解：Δr𝐻m
⊖= Δf𝐻m
⊖CO2, g + 1
2 × Δf𝐻m
⊖N2, g −Δf𝐻m
⊖CO, g −Δf𝐻m
⊖NO, g
= −393.51 kJ ∙mol−1 −−110.52 kJ ∙mol−1 −−90.25 kJ ∙mol−1
= −192.74 kJ ∙mol−1
Δr𝐺m
⊖298 K = Δf𝐺m
⊖CO2, g + 1
2 × Δf𝐺m
⊖N2, g −Δf𝐺m
⊖CO, g −Δf𝐺m
⊖NO, g
= −394.36 kJ ∙mol−1 −−137.15 kJ ∙mol−1 −−86.57 kJ ∙mol−1
= −170.64 kJ ∙mol−1
Δr𝑆m
⊖= 𝑆m
⊖CO2, g + 1
2 × 𝑆m
⊖N2, g −𝑆m
⊖CO, g −𝑆m
⊖NO, g
= 213.6 J ∙K−1 ∙mol−1 + 1
2 × 191.5 J ∙K−1 ∙mol−1
−197.56 J ∙K−1 ∙mol−1 −210.65 J ∙K−1 ∙mol−1
= −98.9 J ∙K−1 ∙mol−1
例题九
例题九
产生水煤气的反应为：
C s + H2O g = CO g + H2 g
各气体分压均处在1.013×105 Pa下，体系达到平衡，求体系的
温度。
物质
H2O(g)
CO(g)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖. 𝟏𝟓𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-241.82
-110.52
𝚫𝐟𝑮𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖. 𝟏𝟓𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-228.59
-137.15
例题九
例题九
C s + H2O g = CO g + H2 g
物质
H2O(g)
CO(g)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-241.82
-110.52
𝚫𝐟𝑮𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-228.59
-137.15
Δr𝐻m
⊖= Δf𝐻m
⊖CO, g + Δf𝐻m
⊖H2, g −Δf𝐻m
⊖C, s −Δf𝐻m
⊖H2O, g
= −110.52 kJ ∙mol−1 −−241.82 kJ ∙mol−1
= 131.30 kJ ∙mol−1
解：
例题九
例题九
C s + H2O g = CO g + H2 g
物质
H2O(g)
CO(g)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-241.82
-110.52
𝚫𝐟𝑮𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-228.59
-137.15
Δr𝐺m
⊖298.15 K = Δf𝐺m
⊖CO, g + Δf𝐺m
⊖H2, g −Δf𝐺m
⊖C, s −Δf𝐺m
⊖H2O, g
= −137.15 kJ ∙mol−1 −−228.59 kJ ∙mol−1
= 91.44 kJ ∙mol−1
Δr𝐻m
⊖= Δf𝐻m
⊖CO, g + Δf𝐻m
⊖H2, g −Δf𝐻m
⊖C, s −Δf𝐻m
⊖H2O, g
= −110.52 kJ ∙mol−1 −−241.82 kJ ∙mol−1
= 131.30 kJ ∙mol−1
解：
Δr𝑆m
⊖= Δr𝐻m
⊖−Δr𝐺m
⊖298.15 K
𝑇1
= 131.30 kJ ∙mol−1 −91.44 kJ ∙mol−1 × 103 J ∙kJ−1
298.15 K
= 133.7 J ∙K−1 ∙mol−1
例题九
例题九
C s + H2O g = CO g + H2 g
物质
H2O(g)
CO(g)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-241.82
-110.52
𝚫𝐟𝑮𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-228.59
-137.15
Δr𝐺m
⊖298.15 K = Δf𝐺m
⊖CO, g + Δf𝐺m
⊖H2, g −Δf𝐺m
⊖C, s −Δf𝐺m
⊖H2O, g
= −137.15 kJ ∙mol−1 −−228.59 kJ ∙mol−1
= 91.44 kJ ∙mol−1
Δr𝐻m
⊖= Δf𝐻m
⊖CO, g + Δf𝐻m
⊖H2, g −Δf𝐻m
⊖C, s −Δf𝐻m
⊖H2O, g
= −110.52 kJ ∙mol−1 −−241.82 kJ ∙mol−1
= 131.30 kJ ∙mol−1
解：
例题九
例题九
C s + H2O g = CO g + H2 g
物质
H2O(g)
CO(g)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-241.82
-110.52
𝚫𝐟𝑮𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-228.59
-137.15
𝑇2 = Δr𝐻m
⊖
Δr𝑆m
⊖=
131.30 kJ ∙mol−1
133.7 J ∙K−1 ∙mol−1 × 10−3 kJ ∙J−1 = 982.0 K
解：体系在标态下达到平衡时，Δr𝐺m
⊖= 0，则此时的温度为：
例题十
例题十
已知F2(g)的𝑆m
⊖= 202.70 J ∙K−1 ∙mol−1 ，F(g)的𝑆m
⊖= 158.64 J ∙
K−1 ∙mol−1。298.15 K下反应F2 g = 2F g 的Δr𝐺m
⊖= 123.80 kJ ∙
mol−1。试计算F-F的键焓。
例题十
例题十
已知F2(g)的𝑆m
⊖= 202.70 J ∙K−1 ∙mol−1 ，F(g)的𝑆m
⊖= 158.64 J ∙
K−1 ∙mol−1。298.15 K下反应F2 g = 2F g 的Δr𝐺m
⊖= 123.80 kJ ∙
mol−1。试计算F-F的键焓。
解：Δr𝑆m
⊖= 2 × 𝑆m
⊖F, g −𝑆m
⊖F2, g
= 2 × 158.64 J ∙K−1 ∙mol−1 −202.70 J ∙K−1 ∙mol−1
= 114.58 J ∙K−1 ∙mol−1
例题十
例题十
已知F2(g)的𝑆m
⊖= 202.70 J ∙K−1 ∙mol−1 ，F(g)的𝑆m
⊖= 158.64 J ∙
K−1 ∙mol−1。298.15 K下反应F2 g = 2F g 的Δr𝐺m
⊖= 123.80 kJ ∙
mol−1。试计算F-F的键焓。
解：Δr𝑆m
⊖= 2 × 𝑆m
⊖F, g −𝑆m
⊖F2, g
= 2 × 158.64 J ∙K−1 ∙mol−1 −202.70 J ∙K−1 ∙mol−1
= 114.58 J ∙K−1 ∙mol−1
Δr𝐻m
⊖= Δr𝐺m
⊖298.15 K + 𝑇∙Δr𝑆m
⊖
= 123.80 kJ ∙mol−1 + 298.15 K × 114.58 J ∙K−1 ∙mol−1 × 10−3 kJ ∙J−1
= 157.96 kJ ∙mol−1
例题十
例题十
已知F2(g)的𝑆m
⊖= 202.70 J ∙K−1 ∙mol−1 ，F(g)的𝑆m
⊖= 158.64 J ∙
K−1 ∙mol−1。298.15 K下反应F2 g = 2F g 的Δr𝐺m
⊖= 123.80 kJ ∙
mol−1。试计算F-F的键焓。
解：Δr𝑆m
⊖= 2 × 𝑆m
⊖F, g −𝑆m
⊖F2, g
= 2 × 158.64 J ∙K−1 ∙mol−1 −202.70 J ∙K−1 ∙mol−1
= 114.58 J ∙K−1 ∙mol−1
Δr𝐻m
⊖= Δr𝐺m
⊖298.15 K + 𝑇∙Δr𝑆m
⊖
= 123.80 kJ ∙mol−1 + 298.15 K × 114.58 J ∙K−1 ∙mol−1 × 10−3 kJ ∙J−1
= 157.96 kJ ∙mol−1
即：ΔB𝐻m
⊖F −F = 157.96 kJ ∙mol−1
例题十一
例题十一
炼铁高炉用焦炭（C）为原料，使Fe2O3还原为Fe。试用热力学
数据说明实际发生反应时的还原剂主要是CO，而不是焦炭。并
求当焦炭或CO还原Fe2O3的倾向相同时的反应温度为
K。
已知：
物质
Fe(s)
Fe2O3(s)
C(s)
CO(g)
CO2(g)
𝚫𝐟𝑯𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-
-824.2
-
-110.5
-393.5
𝑺𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐉∙𝐊−𝟏∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
27.3
87.4
5.7
197.7
213.8
𝚫𝐟𝑮𝐦
⊖𝟐𝟗𝟖𝐊/ 𝐤𝐉∙𝐦𝐨𝐥−𝟏
-
-742.2
-
-137.2
-394.4
例题十一
例题十一
解：对于反应（1）：2Fe2O3 s + 3C s = 4Fe s + 3CO2 g
例题十一
例题十一
解：对于反应（1）：2Fe2O3 s + 3C s = 4Fe s + 3CO2 g
Δr𝐻m
⊖= 3 × Δf𝐻m
⊖CO2, g + 4 × Δf𝐻m
⊖Fe, s −3 × Δf𝐻m
⊖C, s −2 × Δf𝐻m
⊖Fe2O3, s
= 3 × −393.5 kJ ∙mol−1 −2 × −824.2 kJ ∙mol−1
= 467.9 kJ ∙mol−1
例题十一
例题十一
解：对于反应（1）：2Fe2O3 s + 3C s = 4Fe s + 3CO2 g
Δr𝑆m
⊖= 3 × 𝑆m
⊖CO2, g + 4 × 𝑆m
⊖Fe, s −3 × 𝑆m
⊖C, s −2 × 𝑆m
⊖Fe2O3, s
= 3 × 213.8 J ∙K−1 ∙mol−1 + 4 × 27.3 J ∙K−1 ∙mol−1
−3 × 5.7 J ∙K−1 ∙mol−1 −2 × 87.4 J ∙K−1 ∙mol−1
= 558.7 J ∙K−1 ∙mol−1
Δr𝐻m
⊖= 3 × Δf𝐻m
⊖CO2, g + 4 × Δf𝐻m
⊖Fe, s −3 × Δf𝐻m
⊖C, s −2 × Δf𝐻m
⊖Fe2O3, s
= 3 × −393.5 kJ ∙mol−1 −2 × −824.2 kJ ∙mol−1
= 467.9 kJ ∙mol−1
例题十一
例题十一
解：对于反应（1）：2Fe2O3 s + 3C s = 4Fe s + 3CO2 g
Δr𝑆m
⊖= 3 × 𝑆m
⊖CO2, g + 4 × 𝑆m
⊖Fe, s −3 × 𝑆m
⊖C, s −2 × 𝑆m
⊖Fe2O3, s
= 3 × 213.8 J ∙K−1 ∙mol−1 + 4 × 27.3 J ∙K−1 ∙mol−1
−3 × 5.7 J ∙K−1 ∙mol−1 −2 × 87.4 J ∙K−1 ∙mol−1
= 558.7 J ∙K−1 ∙mol−1
Δr𝐻m
⊖= 3 × Δf𝐻m
⊖CO2, g + 4 × Δf𝐻m
⊖Fe, s −3 × Δf𝐻m
⊖C, s −2 × Δf𝐻m
⊖Fe2O3, s
= 3 × −393.5 kJ ∙mol−1 −2 × −824.2 kJ ∙mol−1
= 467.9 kJ ∙mol−1
Δr𝐺m
⊖= 3 × Δf𝐺m
⊖CO2, g + 4 × Δf𝐺m
⊖Fe, s −3 × Δf𝐺m
⊖C, s −2 × Δf𝐺m
⊖Fe2O3, s
= 3 × −394.4 kJ ∙mol−1 −2 × −742.2 kJ ∙mol−1
= 301.2 kJ ∙mol−1
例题十一
例题十一
解：对于反应（1）：2Fe2O3 s + 3C s = 4Fe s + 3CO2 g
Δr𝑆m
⊖= 3 × 𝑆m
⊖CO2, g + 4 × 𝑆m
⊖Fe, s −3 × 𝑆m
⊖C, s −2 × 𝑆m
⊖Fe2O3, s
= 3 × 213.8 J ∙K−1 ∙mol−1 + 4 × 27.3 J ∙K−1 ∙mol−1
−3 × 5.7 J ∙K−1 ∙mol−1 −2 × 87.4 J ∙K−1 ∙mol−1
= 558.7 J ∙K−1 ∙mol−1
Δr𝐻m
⊖= 3 × Δf𝐻m
⊖CO2, g + 4 × Δf𝐻m
⊖Fe, s −3 × Δf𝐻m
⊖C, s −2 × Δf𝐻m
⊖Fe2O3, s
= 3 × −393.5 kJ ∙mol−1 −2 × −824.2 kJ ∙mol−1
= 467.9 kJ ∙mol−1
Δr𝐺m
⊖= 3 × Δf𝐺m
⊖CO2, g + 4 × Δf𝐺m
⊖Fe, s −3 × Δf𝐺m
⊖C, s −2 × Δf𝐺m
⊖Fe2O3, s
= 3 × −394.4 kJ ∙mol−1 −2 × −742.2 kJ ∙mol−1
= 301.2 kJ ∙mol−1
𝑇转= Δr𝐻m
⊖
Δr𝑆m
⊖=
467.9 kJ ∙mol−1
558.7 J ∙K−1 ∙mol−1 × 10−3 kJ ∙J−1 = 837.5 K
例题十一
例题十一
解：对于反应（2）：Fe2O3 s + 3CO g = 2Fe s + 3CO2 g
Δr𝐻m
⊖= 3 × Δf𝐻m
⊖CO2, g + 2 × Δf𝐻m
⊖Fe, s −3 × Δf𝐻m
⊖CO, g −Δf𝐻m
⊖Fe2O3, s
= 3 × −393.5 kJ ∙mol−1 −3 × −110.5 kJ ∙mol−1 −−824.2 kJ ∙mol−1
= −24.8 kJ ∙mol−1
例题十一
例题十一
解：对于反应（2）：Fe2O3 s + 3CO g = 2Fe s + 3CO2 g
Δr𝑆m
⊖= 3 × 𝑆m
⊖CO2, g + 2 × 𝑆m
⊖Fe, s −3 × 𝑆m
⊖CO, g −𝑆m
⊖Fe2O3, s
= 3 × 213.8 J ∙K−1 ∙mol−1 + 2 × 27.3 J ∙K−1 ∙mol−1
−3 × 197.7 J ∙K−1 ∙mol−1 −87.4 J ∙K−1 ∙mol−1
= 15.5 J ∙K−1 ∙mol−1
Δr𝐻m
⊖= 3 × Δf𝐻m
⊖CO2, g + 2 × Δf𝐻m
⊖Fe, s −3 × Δf𝐻m
⊖CO, g −Δf𝐻m
⊖Fe2O3, s
= 3 × −393.5 kJ ∙mol−1 −3 × −110.5 kJ ∙mol−1 −−824.2 kJ ∙mol−1
= −24.8 kJ ∙mol−1
例题十一
例题十一
解：对于反应（2）：Fe2O3 s + 3CO g = 2Fe s + 3CO2 g
Δr𝑆m
⊖= 3 × 𝑆m
⊖CO2, g + 2 × 𝑆m
⊖Fe, s −3 × 𝑆m
⊖CO, g −𝑆m
⊖Fe2O3, s
= 3 × 213.8 J ∙K−1 ∙mol−1 + 2 × 27.3 J ∙K−1 ∙mol−1
−3 × 197.7 J ∙K−1 ∙mol−1 −87.4 J ∙K−1 ∙mol−1
= 15.5 J ∙K−1 ∙mol−1
Δr𝐻m
⊖= 3 × Δf𝐻m
⊖CO2, g + 2 × Δf𝐻m
⊖Fe, s −3 × Δf𝐻m
⊖CO, g −Δf𝐻m
⊖Fe2O3, s
= 3 × −393.5 kJ ∙mol−1 −3 × −110.5 kJ ∙mol−1 −−824.2 kJ ∙mol−1
= −24.8 kJ ∙mol−1
Δr𝐺m
⊖= 3 × Δf𝐺m
⊖CO2, g + 2 × Δf𝐺m
⊖Fe, s −3 × Δf𝐺m
⊖CO, g −Δf𝐺m
⊖Fe2O3, s
= 3 × −394.4 kJ ∙mol−1 −3 × −137.2 kJ ∙mol−1 −−742.2 kJ ∙mol−1
= −29.4 J ∙K−1 ∙mol−1
例题十一
例题十一
解：对于反应（2）：Fe2O3 s + 3CO g = 2Fe s + 3CO2 g
Δr𝑆m
⊖= 3 × 𝑆m
⊖CO2, g + 2 × 𝑆m
⊖Fe, s −3 × 𝑆m
⊖CO, g −𝑆m
⊖Fe2O3, s
= 3 × 213.8 J ∙K−1 ∙mol−1 + 2 × 27.3 J ∙K−1 ∙mol−1
−3 × 197.7 J ∙K−1 ∙mol−1 −87.4 J ∙K−1 ∙mol−1
= 15.5 J ∙K−1 ∙mol−1
Δr𝐻m
⊖= 3 × Δf𝐻m
⊖CO2, g + 2 × Δf𝐻m
⊖Fe, s −3 × Δf𝐻m
⊖CO, g −Δf𝐻m
⊖Fe2O3, s
= 3 × −393.5 kJ ∙mol−1 −3 × −110.5 kJ ∙mol−1 −−824.2 kJ ∙mol−1
= −24.8 kJ ∙mol−1
Δr𝐺m
⊖= 3 × Δf𝐺m
⊖CO2, g + 2 × Δf𝐺m
⊖Fe, s −3 × Δf𝐺m
⊖CO, g −Δf𝐺m
⊖Fe2O3, s
= 3 × −394.4 kJ ∙mol−1 −3 × −137.2 kJ ∙mol−1 −−742.2 kJ ∙mol−1
= −29.4 J ∙K−1 ∙mol−1
Δr𝐻m
⊖< 0，Δr𝑆m
⊖> 0，反应的Δr𝐺m
⊖恒为负。即在任何温度下均能自发进行。
例题十一
例题十一
解：由于反应（1）需在高温下才可发生，而反应（2）在任意温度下均
可自发进行，故反应的倾向性（1）<（2）。且实际的高炉中，铁矿
石与还原剂反应的温度在300 ~ 500℃之间，因此高炉炼铁的反应中，
CO做还原剂更为合适。
例题十一
例题十一
解：由于反应（1）需在高温下才可发生，而反应（2）在任意温度下均
可自发进行，故反应的倾向性（1）<（2）。且实际的高炉中，铁矿
石与还原剂反应的温度在300 ~ 500℃之间，因此高炉炼铁的反应中，
CO做还原剂更为合适。
对比：
反应（1）：2Fe2O3 s + 3C s = 4Fe s + 3CO2 g
反应（2）：Fe2O3 s + 3CO g = 2Fe s + 3CO2 g
例题十一
例题十一
解：由于反应（1）需在高温下才可发生，而反应（2）在任意温度下均
可自发进行，故反应的倾向性（1）<（2）。且实际的高炉中，铁矿
石与还原剂反应的温度在300 ~ 500℃之间，因此高炉炼铁的反应中，
CO做还原剂更为合适。
对比：
反应（1）：2Fe2O3 s + 3C s = 4Fe s + 3CO2 g
反应（2）：Fe2O3 s + 3CO g = 2Fe s + 3CO2 g
Δr𝑆m
⊖= 558.7 J ∙K−1 ∙mol−1
Δr𝐻m
⊖= 467.9 kJ ∙mol−1
Δr𝐺m
⊖298 K = 301.2 kJ ∙mol−1
Δr𝑆m
⊖= 15.5 J ∙K−1 ∙mol−1
Δr𝐻m
⊖= −24.8 kJ ∙mol−1
Δr𝐺m
⊖298 K = −29.4 J ∙K−1 ∙mol−1
例题十一
例题十一
解：当CO、C做还原剂的倾向相同时，则反应（1）和反应（2）的Δr𝐺m
⊖
相等。即：
Δr𝐻m
⊖1 −𝑇∙Δr𝑆m
⊖1 = Δr𝐻m
⊖2 −𝑇∙Δr𝑆m
⊖2
例题十一
例题十一
解：当CO、C做还原剂的倾向相同时，则反应（1）和反应（2）的Δr𝐺m
⊖
相等。即：
Δr𝐻m
⊖1 −𝑇∙Δr𝑆m
⊖1 = Δr𝐻m
⊖2 −𝑇∙Δr𝑆m
⊖2
𝑇= Δr𝐻m
⊖1 −Δr𝐻m
⊖2
Δr𝑆m
⊖1 −Δr𝑆m
⊖2
=
467.9 kJ ∙mol−1 −−24.8 kJ ∙mol−1
558.7 J ∙K−1 ∙mol−1 −15.5 J ∙K−1 ∙mol−1 × 10−3 J ∙kJ−1
= 907.0 K
高炉炼铁
高炉炼铁
高炉炼铁
高炉炼铁
高炉炼铁
高炉炼铁
高炉炼铁
高炉炼铁
课堂总结
课堂总结
化学热力学
反应自发方向
反应自发性
焓判据
熵与熵变
热力学第二定律
熵的微观定义
热力学第三定律
绝对熵与标准熵
标准熵的影响因素
反应熵变与影响因素
熵判据
吉布斯自由能
引入、定义、物理意义
自由能判据
Δf𝐺m
⊖与Δr𝐺m
⊖
温度对Δr𝐺m
⊖的影响
课后练习
课后练习
1.
1.练习任务
练习任务：练习册
练习册2
2、
、6
6、
、7
7+整理笔记。
2.
2. 提交
提交方式
方式：手机app→打开学习中心的任务列表→找到本讲课程
→“随堂测”（具体可联系专属老师）。
3.
3. 目的
目的：掌握熵变、吉布斯自由能变的计算方法，熟练判断反应
自发方向。
4.
4.考试占比
考试占比：本讲内容在考试中会以独立大题
独立大题的形式考察。化学
热力学是化学原理的基础，是非常重要的核心知识
核心知识，务必做到
透彻理解。
练习不多，认真完成哟~
课堂巩固题批改—移动app端（新版——大家会在9月陆续收到更新提示）
Step3. 点击讲次下随堂测
进入可查看课堂巩固
提交入口，点击即可提交
Step2
Step1
家长会预告
时间：秋季第六讲（10月19日）课程
秋季课中家长会
精美礼盒报课就有
寒假“破浪”礼盒
春季“追光”礼盒
丰厚寒春报名优惠限时抢购
（1）期中备考直播短期班
（2）期末备考直播短期班
（3）重难点专项突破录播课10节
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10.18日10:00点寒春课程同时开售
真
真·
·真送分时间
真送分时间
心灵的考验：思考题
心灵的考验：思考题+
+ 例十一答对了吗？
例十一答对了吗？
A
A、太强了，都答对了，金币归我
、太强了，都答对了，金币归我
B
B、我太难了，没答对，金币再见
、我太难了，没答对，金币再见
C
C、没答对，但想要金币
、没答对，但想要金币
