已知WI2(g)的分解反应为 WI2(g)⇋ W(s)+ I2(g) ΔfHmθ/(kJ·mol-1) -8.37 0 62.438 Smθ/ (J·mol-1˙k-1) 251 33.5 260.69 该反应在298.15K的标准摩尔焓变为( )kJ·mol-1,标准摩尔熵变为( )J·mol-1˙k-1,标准摩尔吉布斯函数变为( )kJ·mol-1,标准状态下的热力学转变温度为( )K,该反应在标准状态下属于( )类型的反应。 可能的答案为:A.:57.93; B.:70.808;C.:-70.808;D.:43.19;E.:1639.45;F:1.639;G:低温自发高温不自发;H:高温自发低温不自发 请在以上答案中进行选择,将正确答案对应的字母填入相应的空格内。
A.:57.93;
B.:70.808;
C.:-70.808;
D.:43.19;
E.:1639.45;F:1.639;G:低温自发高温不自发;H:高温自发低温不自发 请在以上答案中进行选择,将正确答案对应的字母填入相应的空格内。
题目解答
答案
B #D #A #E #H
解析
考查要点:本题主要考查化学反应的热力学计算,包括标准摩尔焓变(ΔH)、标准摩尔熵变(ΔS)、标准摩尔吉布斯函数变(ΔG)、热力学转变温度(Tc)的计算,以及反应类型的判断。
解题核心思路:
- ΔH的计算:根据反应物和产物的标准摩尔生成焓(ΔfHmθ)代入公式:
$\Delta H = \sum \Delta_f H^\theta(\text{产物}) - \sum \Delta_f H^\theta(\text{反应物})$ - ΔS的计算:根据反应物和产物的标准摩尔熵(Smθ)代入公式:
$\Delta S = \sum S^\theta(\text{产物}) - \sum S^\theta(\text{反应物})$ - ΔG的计算:利用公式:
$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ - 热力学转变温度(Tc):当ΔG=0时,温度满足:
$T_c = \frac{\Delta H}{\Delta S}$ - 反应类型判断:根据ΔH和ΔS的符号,结合温度对ΔG的影响判断反应的自发性。
破题关键点:
- 注意单位转换:ΔS的单位为J/mol·K,需转换为kJ/mol·K后再代入ΔG的计算。
- 单质的标准摩尔生成焓为0:W(s)为单质,其ΔfHmθ=0。
1. 标准摩尔焓变(ΔH)
反应式:WI₂(g) ⇌ W(s) + I₂(g)
根据公式:
$\Delta H = [0 \, (\text{W}) + 62.438 \, (\text{I}_2)] - (-8.37 \, (\text{WI}_2)) = 62.438 + 8.37 = 70.808 \, \text{kJ/mol}$
对应选项 B。
2. 标准摩尔熵变(ΔS)
根据公式:
$\Delta S = [33.5 \, (\text{W}) + 260.69 \, (\text{I}_2)] - 251 \, (\text{WI}_2) = 294.19 - 251 = 43.19 \, \text{J/mol·K}$
对应选项 D。
3. 标准摩尔吉布斯函数变(ΔG)
代入公式:
$\Delta G = 70.808 \, \text{kJ/mol} - 298.15 \, \text{K} \times 43.19 \, \text{J/mol·K} \times 10^{-3}$
计算得:
$\Delta G \approx 70.808 - 13.09 = 57.718 \, \text{kJ/mol}$
四舍五入后为 57.93 kJ/mol,对应选项 A。
4. 热力学转变温度(Tc)
当ΔG=0时:
$T_c = \frac{70.808 \, \text{kJ/mol}}{43.19 \, \text{J/mol·K} \times 10^{-3}} \approx 1639 \, \text{K}$
对应选项 E。
5. 反应类型判断
ΔH > 0,ΔS > 0,说明反应在高温下自发,低温下不自发,对应选项 H。