本文拟结合平衡态热力学原理,探究化学反应中凝聚相物质的活度及标准化学势的计算原理,供参考.
系统选取25℃、100kPa条件下,化学反应 aA(s)+bB(l)→cC(g)+dD(aq) (1)
1.平衡态热力学凝聚相物质活度的规定
平衡态热力学指定化学反应中凝聚相物质的活度为1,且保持不变.
即: α(凝聚相)=αeq(凝聚相)=1 (2)
式(2)中“ α(凝聚相)及αeq(凝聚相)”分别代表化学反应中凝聚相物质任意时刻及平衡时的活度.
2.标准化学势计算原理
对于式(1)反应,平衡态热力学定义:
(3)
(4)
(5)
结合式(3)、(4)及(5),并推理可得:
(6)
(7)
(8)
(9)
式(8)及(9)中“
及
”分别表示理想气体C的平衡分压及水合离子D的平衡物质的量浓度;且
pθ=100kPa, cθ=1mol·dm-3.
3.标准化学势的应用
[例].试利用标准化学势计算25℃、100kPa下化学反应“C(金刚石)→C(石墨)”的标准摩尔吉布斯函数变
“
”. 25℃、100kPa下相关物质的热力学性质参见如下表1所示:

结合平衡态热力学原理,并代入相关已知数据计算可得:

(10)
另结合式(6)可得:


结合式(3),并代入相关数据计算可得:
(11)
比较式(10)及(11)数据可知,两者结果相差较大;表明平衡态热力学将“凝聚相物质活度指定为1”
不符合热力学逻辑.
4.结论
⑴纯固态凝聚相物质A及纯液态凝聚相物质B标准化学势计算公式如下:
及
;
⑵理想气体C及水合离子B标准化学势计算公式如下:
及
;
⑶ 平衡态热力学将“纯凝聚相物质活度指定为1”不符合热力学逻辑.
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