关于天津大学第五刘俊吉物理化学课后习题答案全 下载本文

2-35 应用附录中有关物质的热化学数据,计算25℃时反应

的标准摩尔反应焓,要求:(1)应用25℃的标准摩尔生成焓数据;

??fHm(HCOOCH3,l)??379.07kJ?mol?1。(2)应用

25℃的标准摩尔燃烧焓数据。

解:(1)2CH3OH(l)?O2(g) HCOOCH3(l)?2H2O(l)

?????rHm?2??fHm(H2O,l)+?fHm(HCOOCH3,l)-2??fHm(CH3OH,l)

={2×(-285.830)+(-379.07)-2×(-238.66)}kJ·mol-1 = - 473.52 kJ·mol-1

????2??CHm(2)?rHm(CH3OH,l)-?CHm(HCOOCH3,l)

={2×(-726.51)-(-979.5)}kJ·mol-1 = - 473.52 kJ·mol-1

?2-36 (1)写出同一温度下下,一定聚集状态分子式为CnH2n的物质的?fHm与?其?cHm之间的关系。

?(2)若25℃下环丙烷CH2·CH2·CH2(g)的?cHm??2091.5kJ?mol?1,求该温度下环

?丙烷的?fHm。

解:(1)CnH2n的物质进行下述反应: 故有

(2)常压恒定温度25℃的条件下,环丙烷进行下述反应:

?2-37 已知25℃甲酸乙酯(HCOOCH3,l)的标准摩尔摩尔燃烧焓?cHm为

-979.5 kJ?mol?1,甲酸乙酯(HCOOCH3,l)、甲醇(CH3OH,l)、水(H2O,l)

?及二氧化碳(CO2,g)的标准摩尔生成焓数据?fHm分别为-424.72kJ?mol?1,

-238.66kJ?mol?1,-285.83kJ?mol?1及-393.509kJ?mol?1。应用这些数据求25℃时下列反应的标准摩尔反应焓。

?解:(1)先求?fHm(HCOOCH3,l)

?????rHm?2??fHm(HCOOCH3,l) (CO2,g) + 2×?fHm(H2O,l)-?fHm?? ?rHm=?CHm(HCOOCH3,l)

所以有

????(HCOOCH3,l) (H2O,l)-?CHm?fHm(HCOOCH3,l)=2??fHm(CO2,g) + 2×?fHm ={2×(-393.509)+2×(-285.83)-(-979.5)}kJ·mol-1 = - 379.178 kJ·mol-1 (2)HCOOH(l)?CH3OH(l) HCOOCH3(l)?H2O(l)

????rHm??fHm(HCOOCH3,l)+?fHm(HO2,l)

??-?fHm(HCOOH,l)-?fHm(CH3OH,l)

={(-379.178)+(-285.83)-(-424.72)-(-238.66)}kJ·mol-1 = - 1.628 kJ·mol-1

2-38 已知CH3COOH(g)、CO2(g)和CH4(g)的平均定压热容Cp,m分别为52.3 J·mol-1·K-1,31.4 J·mol-1·K-1,37.1 J·mol-1·K-1。试由附录中各化

?合物的标准摩尔生成焓计算1000K时下列反应的?rHm。

CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g)

解:由附录中各物质的标准摩尔生成焓数据,可得在25℃时的标准摩尔反应焓

题给反应的 ?rCp,m???BCp,m,B=(37.7+31.4-52.3)J·mol-1·K-1= 16.8J·mol-1·K-1 所以,题给反应在1000K时的标准摩尔反应焓

={-36.12+16.8×(1000-298.15)×10-3}kJ·mol-1=

-24.3kJ·mol-1

2-39 对于化学反应

应用附录中各物质在25℃时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:

?(T)表示成温度的函数关系式; (1)将?rHm?(2)求该反应在1000K时的?rHm。

?(T)的温度函数关系式,查各物质的定压摩尔热容为 解:为求?rHm-1-1-3-1-2-6-1-3

H2:C?=26.88J·mol·K+4.374×10J·mol·K-0.3265×10J·mol·K p,m-1-1-3-1-2-6-1-3CO:C?=26.537J·mol·K+7.6831×10J·mol·K-1.172×10J·mol·K p,mH2O(l):mol-1·K-1+14.49×10-3J·mol-1·K-2-2.022×10-6J·mol-1·K-3 C?p,m=29.16J·

-1-1-3-1-2-6-1-3CH(:=14.15J·mol·K+75.496×10J·mol·K-17.99×10J·mol·K C?4g)p,m?a???BaB=63.867 J·mol·K;

-1

-1

B?b???BbB= - 69.2619 J·mol·K

-1

-1

B?c???BcB= - 69262 J·mol·K

-1

-1

B?(295.15K): 再查298.15K时的各物质的标准摩尔生成焓,求?rHm?????rHm(295.15K)=?fHm(CO,g)-?fHm(H2O,g)-?fHm(CH4,g)

={(-110.525)-(-74.81)-(-241.818)}kJ·mol-1 = 206.103 kJ·mol-1 根据基希霍夫公式

???rHm(T)=?rHm(295.15K)+?T298.15KT?rC?p,mdT

?(?a??bT??cT2)dT (295.15K)+? =?rHm298.15K?(295.15K)+?a(T?298.15)+?b{T2?(298.15)2}+?b{T3?(298.15)3} =?rHm1213?(295.15K),?a,?b,?c的数据代入上式,并整理,可得 将?rHm??rHm(T)={189982+63.867(T/K)

-34.6310×10-3(T/K)2 +5.9535×10-6(T/K)3} J·mol-1

(2)将1000K代入上式计算得

??rHm(T)= 225.17 k J·mol

-1

2-40 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℃,求燃烧前混合气体应预热到多少摄氏度?

计算中N2、O2、H2O(g)、CH4(g)、CO2平均定压摩尔热容Cp,m分别为33.47、33.47、41.84、75.31、54.39J·mol-1·K-1,所需其他数据见附录。

解:根据题意画出如下方框图:

79N2 21据题框图:

CO(+2 H2O(g)+O2+32g) 2000℃ 意可画出下列方

79N2 21CH4(g)+2O2(g)+O2+3t 绝热、恒压 △H =0

△H1 △H2

79N2 21 △rCH4(g)+2O2(g)+O2+325℃ CO(+2 H2O(g)+O2+32g)θ79N2 21Hm 25℃ (298K)

即 553.45(298.15-T/K)×10-3+(-802.34)+1084.81=0 所以 T=808.15K或t=535℃。

2-411molH2与过量50%空气的混合物的始态为25℃、101.325kPa。若该混合气体于容器中发生爆炸,试求所能达到的最高温度和压力。设所有气体均可按理想气体处理,H2O(g)、O2及N2的CV,m分别为37.66、25.1及25.1J·mol-1·K-1。

79H2(g)+0.5O2(g)+0.25O2+0.75N2 21 25℃,101.325kPa 解:据题意可画出下列方框图: