某反应在298 K和100 kPa达平衡,其K^theta=1.18times10^-23,则该反应Delta_(r)G_(m)^theta为()A. -130.8 (kJ)cdot(mol)^-1B. 无法计算C. 130.8 (kJ)cdot(mol)^-1
A. $-130.8\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$
B. 无法计算
C. $130.8\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查化学平衡常数$K$与标准吉布斯自由能变$\Delta_r G_m^\theta$之间的关系,以及公式应用能力。
解题核心思路:
利用公式$\Delta_r G_m^\theta = -RT \ln K^\theta$,直接代入已知数据计算。关键在于正确处理自然对数$\ln K$的符号和数值,以及单位换算。
破题关键点:
- 公式选择:明确$\Delta_r G_m^\theta$与$K^\theta$的直接关系,无需通过$\Delta H$和$\Delta S$间接计算。
- 符号判断:当$K < 1$时,$\ln K$为负值,代入公式后$\Delta_r G_m^\theta$为正值。
- 单位转换:注意将计算结果从焦耳(J)转换为千焦(kJ)。
公式代入与计算步骤:
-
写出公式:
$\Delta_r G_m^\theta = -RT \ln K^\theta$
其中$R = 8.314\ \text{J·mol}^{-1}\text{·K}^{-1}$,$T = 298\ \text{K}$,$K^\theta = 1.18 \times 10^{-23}$。 -
计算自然对数$\ln K^\theta$:
$\ln(1.18 \times 10^{-23}) = \ln(1.18) + \ln(10^{-23}) \approx 0.1625 - 52.9598 = -52.7973$
(近似取$\ln(10) \approx 2.3026$) -
代入公式计算$\Delta_r G_m^\theta$:
$\Delta_r G_m^\theta = -(8.314) \times 298 \times (-52.7973) \approx 8.314 \times 298 \times 52.7973$
$= 2477.572 \times 52.7973 \approx 130,795\ \text{J·mol}^{-1} = 130.8\ \text{kJ·mol}^{-1}$ -
确定符号与选项:
由于$K < 1$,$\Delta_r G_m^\theta$为正值,对应选项C。