题目
1-35 在1873K时,铁液中[Si ]为O2氧化: [ (S)_(i)] +(O)_(2)=Si(O)_(2)(s), 铁液中硅的-|||-[ si] =0.2 _(i)=0.03, _({O)_(2)}^(t_{2)}=100kPa 试计算硅氧化反应的 Delta (G)_(m) 硅的标准态分别为:-|||-(1)纯液硅;(2)假想纯液硅;(3)质量1%溶液。 ^0=0.0013

题目解答
答案

解析
本题考查化学反应的吉布斯自由能变化(ΔG)在不同标准态下的计算,核心在于理解标准态对活度定义的影响。解题关键点:
- 明确不同标准态对应的活度表达式;
- 正确应用吉布斯自由能公式:$\Delta G = \Delta G^\theta + RT \ln Q$;
- 区分实际反应与标准态的差异,通过活度调整计算ΔG。
(1)纯液硅标准态
标准态定义:纯液态硅为基准,活度$a_{Si}^0=1$。
活度计算:
$a_{Si} = x_{Si} \cdot y_{Si} = 0.2 \cdot 0.03 = 0.006$
吉布斯自由能公式:
$\Delta G_m = \Delta G_m^\theta - RT \ln(a_{Si} \cdot P_{O_2})$
代入数据计算即可。
(2)质量1%溶液标准态
标准态定义:质量分数1%的溶液为基准。
活度计算:
需通过亨利定律或活度系数调整,计算得:
$a_{Si} = \frac{55.85}{100 \cdot 28} \cdot 0.0013 \cdot 231 = 0.006$
吉布斯自由能公式:
$\Delta G_m = \Delta G_m^\theta - RT \ln(a_{Si} \cdot P_{O_2})$
注意活度表达式与标准态的对应关系。
(3)假想纯液硅标准态
标准态定义:假想纯液态硅为基准,但需考虑体积修正。
活度计算:
$a_{Si} = \frac{x_{Si} \cdot y_{Si}}{v_{Si}} = \frac{0.006}{0.0013} \approx 4.62$
吉布斯自由能公式:
$\Delta G_m = \Delta G_m^\theta - RT \ln(a_{Si} \cdot P_{O_2})$
需注意活度的无量纲化处理。