题目
在732K时反应NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g)的△rGm为-20.8kJ· mol-1,△rHm为154kJ·mol-1,则反应的△rSm为A. 239J·K-1·mol-1B. 0.239J·K-1·mol-1C. 182J·K-1·mol-1D. 0.182J·K-1·mol-1
在732K时反应NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g)的△rGm为-20.8kJ· mol-1,△rHm为154kJ·mol-1,则反应的△rSm为
A. 239J·K-1·mol-1
B. 0.239J·K-1·mol-1
C. 182J·K-1·mol-1
D. 0.182J·K-1·mol-1
题目解答
答案
A. 239J·K-1·mol-1
解析
本题考查化学反应的吉布斯自由能变($\Delta_{r}G_{m}$)、焓变($\Delta_{r}H_{m}$)和熵变($\Delta_{r}S_{m}$)之间的关系,解题思路是利用吉布斯 - 亥姆霍兹方程来计算反应的熵变。
吉布斯 - 亥姆霍兹方程为:$\Delta_{r}G_{m}=\Delta_{r}H_{m}-T\Delta_{r}S_{m}$,其中$\Delta_{r}G_{m}$是反应的吉布斯自由能变,$\Delta_{r}H_{m}$是反应的焓变,$T$是热力学温度,$\Delta_{r}S_{m}$是反应的熵变。
已知$\Delta_{r}G_{m}=-20.8\ kJ\cdot mol^{-1}$,$\Delta_{r}H_{m}=154\ kJ\cdot mol^{-1}$,$T = 732\ K$,我们需要将$\Delta_{r}G_{m}$和$\Delta_{r}H_{m}$的单位换算成$J\cdot mol^{-1}$,因为最终熵变的单位是$J\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}$。
- 单位换算:
- $\Delta_{r}G_{m}=-20.8\ kJ\cdot mol^{-1}=-20.8\times1000\ J\cdot mol^{-1}=-20800\ J\cdot mol^{-1}$
- $\Delta_{r}H_{m}=154\ kJ\cdot mol^{-1}=154\times1000\ J\cdot mol^{-1}=154000\ J\cdot mol^{-1}$
- 对吉布斯 - 亥姆霍兹方程进行变形,求解$\Delta_{r}S_{m}$:
- 由$\Delta_{r}G_{m}=\Delta_{r}H_{m}-T\Delta_{r}S_{m}$可得$T\Delta_{r}S_{m}=\Delta_{r}H_{m}-\Delta_{r}G_{m}$。
- 则$\Delta_{r}S_{m}=\frac{\Delta_{r}H_{m}-\Delta_{r}G_{m}}{T}$。
- 代入数据进行计算:
- 将$\Delta_{r}G_{m}=-20800\ J\cdot mol^{-1}$,$\Delta_{r}H_{m}=154000\ J\cdot mol^{-1}$,$T = 732\ K$代入上式可得:
- $\Delta_{r}S_{m}=\frac{154000 - (-20800)}{732}\ J\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}=\frac{154000 + 20800}{732}\ J\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}=\frac{174800}{732}\ J\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}\approx239\ J\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}$