发布时间 : 星期四 文章物理化学习题解（1-6章）更新完毕开始阅读
?rUm(298.15K)?[?905.47?1?8.314?298.15?10?3]kJ?mol?1
??907.95kJ?mol?1
?1（2）?rHm(298.15K)?[90.25?2?(?174.10)?3?33.18?(?285.83)]kJ?mol
??71.66kJ?mol?1
?rUm(298.15K)?[?71.66?(?2?8.314?298.15?10?3)]kJ?mol?1 ??66.70kJ?mol?1
?1（3）?rHm(298.15K)?[3? (?110.525)?1?(?824.2)]kJ?mol
?492.63kJ?mol?1
?rUm(298.15K)?[492.63?3?8.314?298.15?10?3)]kJ?mol?1
?485.19kJ?mol?1
27. B2H6按下式进行燃烧反应：B2H6(g)+3O2(g)?B2O3(s)?H2O(g)。25℃及常压下，每燃
烧1molB2H6(g)放热2020 kJ，同样条件下2 mol硼单质燃烧生成1molB2O3(s)，放热1264kJ。求25℃时B2H6(g)的标准摩尔生成焓。 解：由题意知
K1?5?) ?fHm(B2O3,s,298.1?26?41 kJmol对反应 B2H6(g)+3O2(g)?B2O3(s)?H2O(g)
?rHm??fHm(B2O3,s)??fHm(H2O,g)??fHm(B2H6,g)??2020kJ?mol?1 ?fHm(B2H6,g)??fHm(B2O3,s)??fHm(H2O,g)?2020kJ?mol?1
?[?1264?3?241.82?2020]kJ?mol?1?30.54kJ?mol?1
28. 已知298.15K 时，下列反应的热效应：
1O2(g)=CO2(g) ?rHm??283kJ?mol?1 21?1（2）H2(g)+O2(g)=H2O(l) ?rHm??285.8kJ?mol
2（1）CO(g)+?1（1）C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ?rHm??1370kJ?mol
计算反应2CO2(g)+4H2(g)=C2H5OH(l)?H2O(l)的?rHm(298.15K)。 解：反应(1)×2+(2)×4-(3)得反应
2CO2(g)+4H2(g)=C2H5OH(l)?H2O(l)
根据盖斯定律
?rHm(298.15K)?2?rHm(1)?4?rHm(2)??rHm(3)
?[2?(?283)?4?(?285.8)?(?1370)]kJ?mol?1
??339.2kJ?mol?1
29. 计算反应CH3COOH(g)+3O2(g)=CH4(g)+CO2(g)在 727℃时的标准摩尔反应焓。已知该 反应在25℃时的标准摩尔反应焓为-36kJ·mol1，CH3COOH(g)、CH4(g)、CO2(g)的平均摩尔定
-
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压热容分别为66.5J·K1·mol1、35.309J·K1·mol1与37.11J·K1·mol1。
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解： ?rCp,m?Cp,m(CO2,g)?Cp,m(CH4,g)?Cp,m(CH3COOH,g) ?(37.11?35.309?66.5)J?K?mol ?5.92J?K?mol
?1?1?1?1?rHm(1000.15K)??rHm(298.15K)??1000.15K??36kJ?mol?1?5.92J?K?mol?1?(1000.15?298.15)K?10?3
298.15K?1?rCp,mdT
??31.84kJ?mol?1
30. 25℃时乙苯(l)的标准摩尔生成焓?fHm=-12.47kJ·mol1 ，苯乙烯(l)的标准摩尔燃烧焓
-
?cHm =-4278.92kJ·mol-1，C(石墨) 和H2(g)的标准摩尔燃烧焓分别为?393.5kJ·mol?1和
-285.8kJ·mol?1。计算 25℃、100kPa时乙苯脱氢反应：
C6H5C2H5(l)=C6H5C2H3(l)+H2(g)
的标准摩尔反应焓。 解：乙苯(l)的生成反应为
8C(石墨）+5H2(g)=C6H5C2H5(l)
?rHm=?fHm(C6H5C2H5,l)=8?cHm(C,石墨)+5?cHm(H2,g)??cHm(C6H5C2H5,l)
所以 ?cHm(C6H5C2H5,l,)?8?cHm(C,石墨)+5?cHm(H2,g)??fHm(C6H5C2H5,l,)
?[8?(?393.5)?5?(?285.8)?(?12.47)]kJ?mol?1
??4564.53kJ?mol?1
反应C6H5C2H5(l)=C6H5C2H3(l)+H2(g)的标准反应焓
?rHm=?cHm(C6H5C2H5,l)??cHm(C6H5C2H3,l)??cHm(H2,g)
53?(427?8.9?2) =[?4564.??1(28?5. 8)]kJmol?Jmo ?0.19k l31. 对于化学反应：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)。应用附录中四种物质在25℃时的标准摩尔生成焓数据及摩尔定压热容与温度的函数关系式： （1）将?rHm(T)表示成温度的函数关系式； （2）求反应在1000K时的?rHm(1000K)
解：（1）从附录中查得25℃时CH4 (g)、H2O (g)、CO (g)的?fHm分别为 ? 74.81kJ·mol?1、? 241.82 kJ·mol?1和?110.53 kJ·mol?1；CH4 (g)、H2O (g)、CO (g)、H2 (g)的摩尔定压热容与温度的函数
关系式为
?1Cp,m(CH4,g)= [14.15 + 75.50 ×10?3 (T / K) ?17.99 ×10?6 (T / K) 2]J·K?1·mol?1 Cp,m(H2O,g)= [29.16 +14.49 ×10?3 (T / K) ? 2.022 ×10?6 (T / K) 2] J·K?1·mol?1 Cp,m(CO,g)= [26.54 + 7.683×10?3 (T / K) ?1.172 ×10?6 (T / K) 2] J·K?1·mol?1 Cp,m(H2,g)= [26.88 + 4.347 ×10?3 (T / K) ? 0.327 ×10?6 (T / K) 2] J·K?1·mol?1
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?rHm(298.15K)??fHm(CO,g)??fHm(CH4,g)??fHm(H2O,g)
?[?110.53?(?74.81)?(?241.82)]kJ?mol?1
?rCp,m?206.10kJ?mol?1
?Cp,m(CO,g)?Cp,m(H2,g)?Cp,m(CH4,g)?Cp,m(H2O,g) ?[63.87?69.27?10?3(T/K) +17.86?10?6(T/K)2]J?K?1?mol?1T?rHm(T)??rHm(298.15K)????rHm(298.15K)
298.15K?rCp,md(T/K)
??T298.15K[63.87?69.27?10?3(T/K) +17.86?10?6(T/K)2]J?K?1?mol?1d(T/K)
=[189.90+63.87?10?3(T/K)?34.64?10?6(T/K)2?5.95?10?9(T/K)3]kJ?mol?1
（2）将T=1000K代入得
?rHm(1000K)?[189.90+63.87?10?3(1000)?34.64?10?6(1000)2
?5.95?10?9(1000)3]kJ?mol?1
?225.16kJ?mol?1
32. 甲烷与过量50%的空气混合，为使恒压燃烧的最高温度能达2000℃，则混合气体燃烧前应预热到多少度? 计算中N2、O2、H2O(g)、CH4(g)、CO2的平均定压摩尔热容Cp,m分别为33.47、33.47、41.84、75.31及54.39 J·K?1·mol?1，所需其他数据见附录。 解：根据反应式CH4(g) +2O2(g )= CO2(g)+2H2O(g)，每燃烧1mol的CH4(g)，理论上需要2molO2(g)。现以1molCH4(g)为计算基准。
空气过量50%，按n(N2)/n(O2)=0.79/0.21计算 n(O2)=2mol+1mol=3mol
n(N2)= n(O2)×0.79/0.21=11.29mol 燃烧反应过程设计为
pCH4(g)?3O2(g)?11.29N2(g)?????CO2(g)?2H2O(g)?O2(g)?11.29N2(g)Q??H?0 T 2298.15K ?H1 ? ? ?H3 ?H2 CH4(g)?3O2(g)?11.29N2(g)?????CO2(g)?2H2O(g)?O2(g)?11.29N2(g)
298.15K 298.15K?H1?[n(CH4)Cp,m(CH4)?n(O2)Cp,m(O2)?n(N2)Cp,m(N2)](298.15K?T)
=[75.31?(3?11.29)?33.47]?(298.15?T/K)J
=553.60?(298.15?T/K)J ?H2?1mol??rHm(298.15K) l?[393.50?9+?2 ?1mo?(241.?8?18)1(7??4. 81)]kJmol??802.335kJ
?H3?[n(CO2)Cp,m(CO2)?n(H2O)Cp,m(H2O)?n(O2)Cp,m(O2) ?n(N2)Cp,m(N2)](298.15K?T)=[54.39+2?41.84+(1+11.29)?33.47](2273.15?298.15)J =1085.10kJ
?H??H1??H2??H3?0
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即 553.60?(298.15?T/K)J+(?802.335?10)J+1085.10?10J=0 解得 T=802.12K=553.97℃
33. CO(g)和H2O(g) 的生成焓分别为-111kJ·mol1和-241.82 kJ·mol1。求：
--
33（1）反应H2O( g)+C(s) = CO(g)+H2(g)的热效应；
（2）在1000℃ 左右使空气和水蒸气通过大量焦炭，若欲使温度保持不变，空气和水蒸气的体积比应为多少？假设在与氧的反应所产生的热中容许有20%的损耗。
)=0，则反应热效应 解：（1）设?fHm(C,s)??fHm(C,石墨?rHm??fHm(CO,g)??fHm(H2O,g)
?[?111?241.82]kJ?mol?1?130.82kJ?mol?1
（2）设反应热不随温度而变化，按题意在1000K下通入空气和水蒸气后系统发生两个反应
① H2O(g)?C(s)?CO(g)?H2(g) ?rHm(1)?130.82kJ?mol?1
1② C(s)+O2(g)=CO(g) ?rHm(2)??111kJ?mol?1
2设通入水蒸气1mol需O2为ymol，则以题意有
?rHm(1)?2y?rHm(2)?0.8?0
即 130.82?2y?(?111)?0.8?0 解得 y?0.736
设空气中含氧气的摩尔比为0.21，因体积比等于摩尔比，所以空气与水蒸气的体积比为
0.736mol:1mol?3.50:1 0.2134. 已知?fHm(H2O, g) =-241.82kJ·mol-1，CV,m(H2O,g)=4.5R，参与反应的物质均为理想气体：
1H2(g)+O2(g)=H2O(g)
2该反应系统始态的温度为298.15K，压力为100kPa。试分别计算在下列条件下进行单位反应时，反应系统末态的温度及过程的W，ΔU，ΔH各为若干？ （1）绝热、恒压反应； （2）绝热、恒容反应。 解：（1）设计过程如下：
绝热恒压 1molH2(g),0.5molO2(g) 1molH2O(g)
298.15K,100kPa T,100kPa ΔH ΔU
ΔH1 ΔU1 ΔH1 ΔU1 1molH2O(g) 298.15k,100kPa
因是绝热恒压过程，所以
?H?Qp?0
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