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物理化学:吉布斯自由能

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示例问题

问题1:热化学和热力学

对于恒温，吉布斯自由能定义为：

$\Delta G = \Delta H - T \Delta S \,$

在哪里， $\small \Delta G$ 是吉布斯自由能的变化， $\small \Delta H$ 焓的变化， $\small T$ 是温度，并且 $\small \Delta S$ 是熵变。

以下哪种情况是不可能的？

可能的答案:

$\Delta H < 0 , \Delta S < 0, \Delta G < 0$

$\Delta H>0, \Delta S<0, \Delta G>0$

$\Delta H >0, \Delta S>0, \Delta G<0$

$\Delta H>0, \Delta S>0, \Delta G>0$

$\Delta H>0, \Delta S<0, \Delta G<0$

正确答案：

$\Delta H>0, \Delta S<0, \Delta G<0$

解释：

以下情况是不可能的:

$\Delta H > 0 ,\Delta S < 0, \Delta G < 0$

这是因为如果焓是正的，而熵是负的，那么公式中温度项前面的负号就变成正的了。两个正数的加法不能是负数。把任意数代入其他条件就可以证明它们都是可能的。

考虑以下条件:

$\Delta H>0, \Delta S>0$

然后吉布斯自由能量 $(\Delta G)$ 可以是正的，也可以是负的，取决于焓，熵和温度的大小。(如果焓比熵和温度大得多，那么差就是正的，但如果熵*大于焓，那么差就是负的)。

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问题1:热化学和热力学

对于恒定温度，吉布斯自由能定义为:

$\Delta G = \Delta H - T \Delta S \,$

在哪里， $\small \Delta G$ 是吉布斯自由能的变化， $\small \Delta H$ 焓的变化， $\small T$ 是温度，并且 $\small \Delta S$ 是熵变。

鉴于系统是自发的，以下哪种状态是可能的？

我 $\Delta G<0, \Delta S>0, \Delta H<0$

二,。 $\Delta G<0, \Delta S<0, \Delta H>0$

III。 $\Delta G<0, \Delta S>0, \Delta H>0$

四,。 $\Delta G>0, \Delta S<0, \Delta H>0$

可能的答案:

I和III

二、三

I, II，和III

一、二、三和四

仅限IV

正确答案：

I和III

解释：

条件I总是为真。条件二不成立，因为如果焓是正的，熵是负的吉布斯自由能不可能是负的。条件III可能是真的，如果温度非常高(这是当 $T*\Delta S$ 项占主导地位 $\Delta H$ 学期。条件IV是不可能的，因为 $\Delta G>0$ 我们被赋予了一个吉布斯自由能的系统 $\Delta G<0$ （我们被告知该系统是自发的）。

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问题1:吉布斯自由能

反应焓是 $35\frac{kJ}{mol}$ 反应的熵是 $3\frac{J}{mol\cdot K}$ ．下面哪个选项是吉布斯自由能(在 $\frac{kJ}{mol}$ ）这种反应？

可能的答案:

$34.9\frac{kJ}{mol}$

不能从给定的信息确定

$72\frac{kJ}{mol}$

$32\frac{kJ}{mol}$

正确答案：

不能从给定的信息确定

解释：

可以使用以下等式解决系统的GIBBS自由能。

$\bigtriangleup G = \bigtriangleup H + T\bigtriangleup S$

哪里 $\bigtriangleup G$ 是吉布斯自由能的变化， $\bigtriangleup H$ 是焓的变化，温度的单位是开尔文和 $\bigtriangleup S$ 是熵变。解出 $\bigtriangleup G$ 我们需要这三个变量。我们没有给出温度;因此，我们解不出吉布斯自由能。

报告错误

问题1:热化学和热力学

在一个放能反应中，产物会有__________吉布斯自由能量和反应是__________．

可能的答案:

更低……非自发

更低……自发的

高一点……非自发

高一点……自发的

正确答案：

更低……自发的

解释：

释能反应表明吉布斯自由能为负。由于吉布斯自由能的变化定义为生成物的吉布斯自由能-反应物的吉布斯自由能，当吉布斯自由能为负时，说明生成物的吉布斯自由能比反应物的吉布斯自由能低。如果吉布斯自由能为负，反应就是自发的;因此，放能反应总是自发的。这是因为反应从较不稳定的反应物(较高的能量)中产生了较稳定的产物(较低的能量)。

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