4631 kJ·mol5-3.一定条件下, Ag 与 H2S 可能发生下列反应: 2Ag ( s) +H2S ( g) Ag2S ( s) +H2(g)25℃,100 kPa下,将 Ag置于体积比为 10∶1的 H2(g)与 H2S ( g)混合气体中。(1)Ag 是否会发生腐蚀而生成 Ag2S?(2)混合气体中 H2S气体的体积分数为多少时, Ag 不会腐蚀生成 Ag2S? 已知 25℃时, H2S ( g)和 Ag2S ( s)的标准生成吉布斯函数分别为- 33.56 kJ·mol－1和- 40.26 kJ·mol－1。

考查要点：本题主要考查化学反应的吉布斯自由能变化与反应方向的判断，以及化学平衡常数的计算。
解题核心思路：

1. 判断反应是否自发：通过计算反应的标准吉布斯自由能变化（ΔG°），若ΔG°<0，反应自发进行，Ag会被腐蚀；反之则不会。
2. 确定临界条件：当反应处于平衡状态（ΔG=0）时，对应的H₂S体积分数即为临界值。需结合分压与体积分数的关系，建立方程求解。
   破题关键点：

• 正确写出反应的ΔG表达式，包含标准吉布斯自由能和反应商的影响。
• 理想气体假设下，分压与体积分数的转换关系。

第（1）题

判断Ag是否腐蚀

1. 计算标准吉布斯自由能变化：
   反应式：$2\text{Ag}(s) + \text{H}_2\text{S}(g) \rightarrow \text{Ag}_2\text{S}(s) + \text{H}_2(g)$
   根据公式：
   $\Delta_r G^\circ = \sum \nu \Delta_f G^\circ (\text{产物}) - \sum \nu \Delta_f G^\circ (\text{反应物})$
   其中，$\Delta_f G^\circ$（Ag₂S）= $-40.26~\text{kJ·mol}^{-1}$，$\Delta_f G^\circ$（H₂）= $0$，$\Delta_f G^\circ$（H₂S）= $-33.56~\text{kJ·mol}^{-1}$，$\Delta_f G^\circ$（Ag）= $0$。
   代入得：
   $\Delta_r G^\circ = [(-40.26) + 0] - [(-33.56) + 0] = -6.7~\text{kJ·mol}^{-1}$
   ΔG°<0，说明反应自发进行，Ag会发生腐蚀。

第（2）题

求H₂S体积分数的临界值

1. 建立平衡条件下的ΔG表达式：
   反应的吉布斯自由能变化为：
   $\Delta G = \Delta_r G^\circ + RT \ln Q$
   当ΔG=0时，反应达到平衡，此时：
   $0 = -6700~\text{J·mol}^{-1} + RT \ln Q$
   其中，$Q = \frac{P_{\text{H}_2}}{P_{\text{H}_2\text{S}}}$。
2. 分压与体积分数的关系：
   混合气体中H₂与H₂S的体积比为10:1，总压为100 kPa，故：
   $P_{\text{H}_2} = \frac{10}{11} \times 100~\text{kPa}, \quad P_{\text{H}_2\text{S}} = \frac{1}{11} \times 100~\text{kPa}$
   代入平衡方程，解得H₂S的体积分数临界值为约6.28%。