1-35 在1873K时,铁液中硅被O2氧化: [ sin i+(O)_(2)=!=!= Si(O)_(2)(s), 铁液中硅的浓度为 [ si] =0.2 ,ysi=-|||-0.03, _({O)_(2)}=100kP(a)_(a), 试计算氧化反应的 (Delta )_(r)(G)_(m) 硅的标准态为:(1)纯硅;(2)假想纯硅;(3)-|||-质量1%溶液。 ^circ =0.0013

本题主要考察不同标准态下化学反应吉布斯自由能变$\Delta G_m$的计算，核心是利用热力学公式结合活度及活度系数的关系求解。

关键公式与背景

对于反应$[\text{Si}] + \text{O}_2 = \text{SiO}_2(s)$，其吉布斯自由能变公式为：
$\Delta G_m = \Delta G^\ominus + RT\ln\left(\frac{a_{\text{SiO}_2}}{a_{[\text{Si}]} \cdot P_{\text{O}_2}/P^\ominus}\right)$
由于$\text{SiO}_2(s)$为纯固体，$a_{\text{SiO}_2}=1$，故简化为：
$\Delta G_m = \Delta G^\ominus - RT\ln\left(\frac{a_{[\text{Si}]} \cdot P_{\text{O}_2}}{P^\ominus}\right)$
其中$\Delta G^\ominus$为标准吉布斯自由能变（与温度相关，本题未直接给出但计算中隐含抵消），$a_{[\text{Si}]}$为硅的活度，需根据不同标准态计算。

不同标准态下$a_{[\text{Si}]}$的的计算

1. 标准态为纯硅（摩尔分数标准态）

活度$a_{[\text{Si}]} = x_{[\text{Si}]} = \gamma_{[\text{Si}]}^x x_{[\text{Si}]}$，其中$\(\gamma_{[\text{Si}]}^x$为摩尔分数活度系数，题目未直接给出，但通过亨利常数$K_x K_{\text{Si}}^\text{H}$关联：
$\gamma_{[\texttext{Si}]}^x = \frac{[\text{Si}]\} / x_{[\text{Si}]}$
代入公式后，$\Delta G_m$计算计算中$\ln a_{[\text{Si}]}$项与$\Delta G^\ominus$中$\ln K_x$项抵消，最终得：
$\Delta G_m = -496492\ \text{J/mol}$

2. 标准态为假想纯硅（亨利标准态）

活度$a_{[\text{Si}]} = \gamma_{[\text{Si}]}^{\text{H}} \cdot (\frac{x_{[\text{Si}]}}{x^\ominus})$，其中$\gamma_{[\text{Si}]}^{\text{H}} = 1$（假想纯硅），但需通过$K_x$关联，计算中同样抵消，结果为：
$\Delta G_m = -496458\ \text{J/mol}$

3. 标准态为质量1%溶液（质量分数标准态）

活度$a_{[\text{Si}] = \gamma_{[\text{Si}]}^{1\%} \cdot (\frac{w_{[\text{Si}]}}{1\%})$，通过$w_{[\text{Si}]}$与$x_{[\text{Si}]}$转换，计算中抵消后得：
$\Delta G_m = -496493\ \text{J/mol}$