题目
在 293 K 时,氨的水溶液 A 中 NH3 与 H2O 的量之比为 1:8.5,溶液 A 上方 NH3 的分压为 10.64 kPa;氨的水溶液 B 中 NH3 与 H2O 的量之比为 1:21,溶液 B 上方 NH3 的分压为 3.597 kPa。试求在相同温度下。从大量的溶液 A 中转移 1 mol NH3(g) 到大量的溶液 B 中的 ΔG。将处于标准压力下的 1 mol NH3(g) 溶于大量的溶液 B 中的 ΔG。
在 时,氨的水溶液 中 与 的量之比为 ,溶液 上方 的分压为 ;氨的水溶液 中 与 的量之比为 ,溶液 上方 的分压为 。试求在相同温度下。
从大量的溶液 中转移 到大量的溶液 中的 。
将处于标准压力下的 溶于大量的溶液 中的 。
题目解答
答案
- (1)
- (2)
解析
考查要点:本题主要考查化学势的概念及吉布斯自由能变化(ΔG)的计算,涉及分压对化学势的影响。
解题核心思路:
- 化学势差决定ΔG:对于理想溶液,化学势差Δμ = RT ln(p₂/p₁),其中p为气体分压。
- 过程判断:ΔG的正负反映过程的自发性,分压降低时ΔG为负,过程自发。
- 标准状态对比:第二问需将标准压力(100 kPa)与溶液B的分压代入公式。
破题关键点:
- 分压比值顺序:明确分压比为终态分压/初态分压。
- 单位统一:温度单位为K,分压单位可直接比值(无需转换)。
第(1)题:从溶液A转移1 mol NH₃到溶液B
化学势差公式
ΔG = nRT ln(p_B / p_A)
- 已知:n = 1 mol,R = 8.314 J/mol·K,T = 293 K,p_A = 10.64 kPa,p_B = 3.597 kPa。
- 代入计算:
$\Delta G = 1 \times 8.314 \times 293 \times \ln\left(\frac{3.597}{10.64}\right)$
计算得:ΔG ≈ -2642 J = -2.642 kJ。
第(2)题:标准压力下NH₃溶于溶液B
化学势差公式
ΔG = nRT ln(p_B / p°)
- 已知:n = 1 mol,R = 8.314 J/mol·K,T = 293 K,p° = 100 kPa,p_B = 3.597 kPa。
- 代入计算:
$\Delta G = 1 \times 8.314 \times 293 \times \ln\left(\frac{3.597}{100}\right)$
计算得:ΔG ≈ -8100 J = -8.100 kJ。