第3章 吉布斯自由能变化[1]VIP免费

冶金物理化学冶金物理化学第三章吉布斯自由能变化第三章吉布斯自由能变化PhysicalChemistryofMetallurgyPhysicalChemistryofMetallurgy2冶金过程中，当几种物质在一起时，a.能否发生反应？b.反应速率多大？c.会发生怎样的能量变化？d.到什么程度时反应达到平衡？e.反应机理如何？a,c,d属于冶金热力学问题，b,e属于冶金动力学问题。冶金热力学及动力学3.13.1前言前言31.1冶金热力学需要回答的问题计算给定条件下反应的吉布斯自由能变化G；根据G为正值或负值判断给定条件下反应能否自发地向预期方向进行。计算给定条件下反应的平衡常数KP，确定反应进行的限度。分析影响反应标准吉布斯自由能变化值G和平衡常数KP的因素，促使反应向有利方向进行、提高反应率。3.13.1前言前言4例1钛冶金中为从钛原料制得金属钛，首先要将原料钛冶金中为从钛原料制得金属钛，首先要将原料中的中的TiOTiO22转化为转化为TiClTiCl44，试根据热力学分析提出可能的方，试根据热力学分析提出可能的方案。案。【【解解】】（（11））方案一方案一：：TiOTiO2(s)2(s)+2Cl+2Cl2(g)2(g)=TiCl=TiCl4(s)4(s)+O+O2(g)2(g)（反应（反应11））GG=199024–51.88=199024–51.88TTJ·molJ·mol–1–1373K373K时：时：GG==+179672J·mol+179672J·mol–1–1，，KKPP==6.766.76××1010––26261273K1273K时：时：GG=+132980J·mol=+132980J·mol–1–1，，KKPP==3.463.46××1010––66∴∴在工程上易达到的温度范围内，在工程上易达到的温度范围内，不可能按方案一将不可能按方案一将TiOTiO22转化为转化为TiClTiCl44。。3.13.1前言前言5例1钛冶金中为从钛原料制得金属钛，首先要将原料钛冶金中为从钛原料制得金属钛，首先要将原料中的中的TiOTiO22转化为转化为TiClTiCl44，试根据热力学分析提出可能的方，试根据热力学分析提出可能的方案。案。（（22））方案二方案二：：TiOTiO2(s)2(s)+C+C(s)(s)+2Cl+2Cl2(g)2(g)=TiCl=TiCl4(g)4(g)+CO+CO2(g)2(g)((或或CO)CO)GG=–194815–53.30=–194815–53.30TTJ·molJ·mol–1–1（式（式6-36-3））373K373K时：时：GG==–214696J·mol–214696J·mol–1–1，，KKPP==1.11.1××101030301273K1273K时：时：GG=–262666J·mol=–262666J·mol–1–1，，KKPP==6.06.0××10101010∴∴在工程上易达到的温度范围内，在工程上易达到的温度范围内，按照方案二可将按照方案二可将TiOTiO22转化为转化为TiClTiCl44。。3.13.1前言前言61.基本概念（（11））过程与途径过程与途径3.23.2化学反应等温方程式化学反应等温方程式在外界条件改变时，体系的状态就会发生变化，这种变化称为过程，变化前称始态，变化达到的状态称终态。实现过程的方式称为途径。状态函数的特点：只取决于体系的状态，与达到此状态的途径无关，p、V、T等都是状态函数，U、H、S、G也是状态函数。7)(xxid1iBAi修正，稀溶液：，：，：，纯气体：PPi3.23.2化学反应等温方程式化学反应等温方程式（2）等温方程式aJRTGGln1.基本概念iiiviaPPaaJi在等温等压下，体系变化的自发性和限度的判据：△G>0逆反应方向自发△G=0反应平衡△G<0正反应方向自发82.△G与△Gθ的区别（（11））含义含义3.23.2化学反应等温方程式化学反应等温方程式标态确定，则△Gθ确定。)()(反应物－产物iiiiuvuvG)()(反应物－产物iiiiuvuvG影响△G的因素：T、状态aJRTGGln),(KTfG92.△G与△Gθ的区别（（22））应用应用3.23.2化学反应等温方程式化学反应等温方程式1.反应的方向根据△G值判定。2.当△Gθ的绝对值很大时，可直接用其判断反应方向。|G△θ|≥40kJ/mol(常温)对高温反应，不适用。aJRTGGln102.△G与△Gθ的区别（（22））应用应用3.23.2化学反应等温方程式化学反应等温方程式aJRTGGln例1：用H2还原CrCl2制备金属Cr的化学反应。CrCl2(s)+H2=Cr(s)+2HCl(g)由热力学数据得:molJKTG/)]/(4.132200900[若T=298KmolkJ/13.110)/ln(22pppRTGGHHCl...