普通化学中吉布斯自由能变的计算

本文对普通化学中重要的热力学状态函数吉布斯自由能的改变量ΔG的计算做了系统的归纳和总结,使非化工专业的学生能够正确理解并熟练掌握,对教师的教以及学生的学具有很好的参考价值。

重金属盐溶解-沉淀反应的吉布斯自由能变的定量估算

对重金属盐溶解-沉淀反应的吉布斯自由能变(ΔG)进行了定量估算;在不加缓冲剂和pH调节剂的纯水体系中,观测了重金属离子Pb2+、Ni 2+及Zn2+的沉淀-溶解反应,计算了反应的表观平衡常数Kf及表观溶度积常数K′sp;与此同时,对相关计算结果进行了实验验证.结果表明,重金属盐溶解-沉淀反应的ΔG只与反应物的初始浓度和平衡浓度有关,通过测定反应物的平衡浓度即可求得反应的ΔG;重金属离子Pb2+、Ni 2+及Zn2+的沉淀-溶解反应表观平衡常数Kf及表观溶度积常数K′sp皆随重金属盐的起始表观浓度Q0的增大而发生规律性变化:Kf先增大后减小,K′sp趋于最大恒定值,并接近于Ksp;而三种体系的ΔG均为负值,ΔG的绝对值先随Q0的增大而增大,然后趋于相对恒定.实验结果表明,不能用Kf而只能用Ksp描述重金属盐的沉淀-溶解平衡,ΔG绝对值与真正参与反应的反应物的量呈正相关;ΔG<0说明纯水中重金属盐的溶解反应是自发进行的.类似地,通过计算溶解-沉淀反应的ΔG,可以判断沉淀法处理重金属污染废水在热力学上的可行性.

关于吉布斯自由能变和功等式写法的探讨

在常用的无机化学教材中,化学热力学部分讲到吉布斯自由能变(ΔG)的物理意义时,给出的ΔG和功(W)的关系式有多种写法,但可以归纳总结为三种写法。为避免发生这种问题,应强化对W的符号规定的认识。

基于吉布斯自由能变的非共沸混合工质有机朗肯循环热力性能分析

吉布斯自由能变(ΔG)可以度量系统对外界所做的最大非膨胀功,为研究非共沸有机朗肯循环热力性能与确定最佳混合工质组分比提供判据。文中将ΔG引入有机朗肯循环一般性热力学模型,推导出功、热量与ΔG的关系式。采用R245fa/R227ea非共沸混合工质,利用Aspen Plus软件模拟计算每个热力过程的ΔG,度量非共沸混合工质的做功能力,确定最佳混合工质组分比,并可算出循环过程中吸热量、净输出功等值。模拟结果对比分析得出:利用推导的ΔG公式计算出的功、热效率等变化规律与参考文献一致,计算误差在允许范围内。吸热过程的ΔG最大值可作为确定最大热效率的非共沸混合工质组分比的依据;膨胀过程的ΔG最大值可作为筛选出最大输出功的非共沸混合工质组分比的依据。ΔG在R245fa质量分数为0.589时最大,此时获得最大热效率为7.514%;ΔG在R245fa质量分数为0.493时最大,此时获得最大净输出功为4.176 kW。

氟化钙与硫酸在393．15K和553．15K时的焓变，自由能变与熵变值

对ＣａＦ２（ｃ）＋Ｈ２ＳＯ４（１）＝２ＨＦ（ｇ）＋ＣａＳＯ４（ｃ）反应在３９３．１５Ｋ（１２０℃）及５５３．１５Ｋ（２８０℃）时的焓变值、自由能变值及熵变值，进行了详细计算，得到了良好的结果。

氧化反应标准自由能变与温度关系图的构建原理及其应用

介绍了氧化反应标准自由能变与温度关系图的制作原理以及对图的识别 ,进一步认识并掌握这种图解方法在研究高温干态氧化还原反应变化规律中的应用 .

自由能变量<△G>在无机化学中的应用

无机化学是师专化学专业的第一门基础课。它的教学目的和任务之一是教会学生掌握一点物质结构和化学热力学的初步知识,并会运用这些理论的观点,分析无机化学中常见元素及其重要化合物的性质和变化规律。一个反应能否发生?如可能发生,反应的温度应控制在什么范围?它能进行到什么程度?全由热力学确定。一般化学反应容易控制在等温等压条件下进行,所以可用自由能判据确定。热力学定律和自由能判据是用来指导生产和科学实践的普遍规律。

自由能变量在无机化学中的应用

自由能变(△G)是化学热力学中的重要函数,通过对其讨论和归纳,可以充分发挥热力学理论的方法优势和预见性功能,把大量繁杂的化学事实联系贯穿起来,使之更加系统化条理化并加强其实用性的指导.

碱金属及碱土金属离子化合物溶解性变化规律

对碱金属、碱土金属离子化合物的溶解性与正负离子半径差Δr的变化关系进行了探讨,总结出碱金属、碱土金属同族化合物溶解性随Δr的变化有以下3种情况:(1)随Δr增大,溶解度s随之增大;(2)随Δr增大,s反而减小;(3)随Δr增大,s变化不规则。在此基础上,通过碱金属、碱土金属同族化合物晶格能U、离子水合焓ΔHh、溶解过程的焓变ΔHs和自由能变ΔGs等热力学量的递变对其溶解性随Δr的变化作出了解释。

化学热力学函数变量的量纲问题

本文针对目前国内高等学校“无机化学”和“普通化学”教材中化学热力学函数变量的量纲不统一的问题,从“物质的量”的单位“摩尔”的概念及使用“摩尔”时必须指明基本单元出发,说明这些变量的量纲应含mol^(-1),对其意义作了讨论,在有关计算公式中等式两边量纲不等的问题也加以澄清,说明各变量的量纲中含mol^(-1)意义明确,符合使用摩尔必须指明基本单元的规定,也不会给计算带来量纲不等的矛盾。

无机化学中最小自由能原理的教学

针对无机化学教学中经常出现学生对最小自由能原理理解有误的问题,文章借助物理化学的相关知识,用浅显易懂的语言解释了该原理。其关键是对吉布斯自由能变(ΔG)和摩尔反应吉布斯自由能变(ΔrGm)两个不同概念的正确区分。

矩阵法计算热化学状态函数变量

本文论述了用矩阵法计算化学热力学中的重要状态函数的改变量标准焓变(△H298o)熵变(△S298o)、自由能变(△G298o)并提供了理论依据及方法。

氢卤酸酸性递变规律探究

氢卤酸酸性递变规律的原因是无机化学教学中的一个疑点。本文从错误的分析和正确的分析正反两个方面,详细探讨了卤化氢水溶液的酸性。本文经过以上的分析和论证对于认清氢卤酸酸性递变规律的实质,打消无机化学教学中的疑虑定有裨益。

异丁烷正构化反应的热力学分析

对异丁烷的正构化过程进行热力学分析,重点计算异丁烷正构化过程中各反应的标准摩尔反应焓、标准摩尔反应吉布斯自由能和标准平衡常数,分析各种反应的竞争趋势以及温度、氢烃比对反应平衡转化率的影响。结果表明,异丁烷正构化与异丁烷裂解反应都属于吸热反应,标准平衡常数随着温度的升高而增大,较高的反应温度对这两个反应均有利。在热力学上,高温有利于异丁烷正构化反应的进行,随着反应温度的升高,异丁烷的平衡转化率增大。异丁烷裂解以生成甲烷和丙烯为主,且异丁烷裂解反应比异丁烷正构化反应更容易进行。氢烃比对异丁烷正构化反应的转化率和选择性有重要影响,应综合考虑异丁烷的脱氢过程和正丁烯的加氢过程,选择适宜的氢烃比。

高中化学“5E”教学模式的设计与实践——以“化学反应进行的方向”为例

以“5E”教学模式为理论基础,开展“化学反应进行的方向”的教学设计与实践,激发学生的学习兴趣,培养学生的思辨精神和探究能力,体验“学以致用”,并促进了能量观、微粒观等化学观念的建构,有效提升化学学科核心素养。

关于判断反应自发方向的讨论

本文对在一定条件下，用标准吉布斯自由能变面△Ｇ~０、反应商（Ｑ_ｐ、 Ｑ_ｃ、 Ｑ~０）、焓变（△Ｈ）、电池电动势（Ｅ）代替吉布斯自由能变△Ｇ判断反应自发方向进行了讨论。

碳酸二甲酯与苯酚酯交换合成碳酸二苯酯热力学分析

用分子模拟软件M aterial stud io、工艺过程模拟软件ChemCAD结合Benson基团贡献法,计算了碳酸二甲酯与苯酚酯交换合成碳酸二苯酯的反应焓变、反应熵变、吉布斯自由能变及平衡常数。结果表明,该反应为吸热反应,升高温度有利于DPC的生成。反应的热力学平衡常数很小,为了提高DPC收率,必须及时移走副产物甲醇。

多标记点过程的LiDAR点云数据建筑物和树冠提取

将机载激光扫描点云数据转换成点云特征影像,提出基于多标记点过程的建筑物和树冠目标几何对象的自动提取方法。首先根据目标的几何特征建立吉布斯自由能变模型,通过目标的一致性建立该模型的数据项,通过目标的拓扑性质等空间特性建立该模型的先验项。然后利用可逆跳转马尔可夫蒙特卡洛(RJMCMC)算法进行采样,并采用模拟退火算法进行优化求解,实现建筑物目标和树冠目标几何对象的多目标自动提取。试验结果表明该方法能够从机载激光扫描数据中有效地提取建筑物和树冠,具有较强的稳健型。

染料敏化太阳能电池中具有不同电子给体的吩噻嗪类有机光敏染料的理论研究

采用密度泛函理论和含时密度泛函理论方法计算了2个吩噻嗪类染料及其吸附到TiO2上后分子的基态和激发态光物理性质与热力学参数.结果表明,电子给体的改变虽未明显改变染料的光谱性质(垂直跃迁能和振子强度),但可以改变分子的前线轨道能级,进而影响染料分子的激子结合能Eb及激发态电子注入到半导体TiO2中的驱动力ΔGint的大小,并最终影响电池的能量转换效率.