物理化学习题答案(天津大学第五版) 下载本文

物理化学上册习题解(天津大学第五版)

(3)所以本题所给反应的标准摩尔反应焓为

???rHm(298.15K)??rUm(298.15K)???B(g)?RT ?{-5149kJ?(-2)?8.314?298.15?10-3}kJ?mol?1 ?-5154kJ?mol-1???CHm??rHm?-5154kJ?mol-1

2-34 应用附录中有关物质在25℃的标准摩尔生成焓的数据,计算下列反应的

???rHm(298.15K)?rUm(298.15K)。

(1) 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)

(2) 3NO2(g)+ H2O(l) 2HNO3(l)+NO(g) (3) Fe2O3(s)+3C(石墨)2Fe(s)+3CO(g) 解:计算公式如下:

?????rHm???B??fHm(B,?,T);?rUm??rHm???B(g)?RT

?(1)?rHm(298.15K)?{4?90.25?6?(?241.818)?4?(?46.11)?kJ?mol?1

??905.468kJ?mol?1??905.47kJ?mol?1

??rUm(298.15K)??905.47?1?8.3145?298.15?10?3kJ?mol?1 ??907.95kJ?mol?1

???(2)?rHm(298.15K)??2?(?174.10)?90.25?(3?33.18?285.83)?kJ?mol?1

= ?71.66kJ?mol?1

??rUm(298.15K)??71.66?(?2)?8.3145?298.15?10?3kJ?mol?1 ??66.70kJ?mol?1

???(3)?rHm(298.15K)??3?(?110.525)?(?824.2)?kJ?mol?1= 492.63kJ?mol?1

??rUm(298.15K)?492.63?3?8.3145?298.15?10?3kJ?mol?1?485.19kJ?mol?1

??2-35 应用附录中有关物质的热化学数据,计算25℃时反应

2CH3OH(l)?O2(g) HCOOCH3(l)?2H2O(l)

的标准摩尔反应焓,要求:(1)应用25℃的标准摩尔生成焓数据;

?(2)应用25℃的标准摩尔燃烧焓数据。 ?fHm(HCOOCH3,l)??379.07kJ?mol?1。

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

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

-1

={2×(-726.51)-(-979.5)}kJ·mol

-1

= - 473.52 kJ·mol

21

-1

物理化学上册习题解(天津大学第五版)

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

解:(1)CnH2n的物质进行下述反应:

CnH2n?4nO(g)nCO2(g)?nH2O2

??????cHm(CnH2n)??rHm?n?fHm(H2O,l)?n?fHm(CO2g)??fHm(CnH2n)

??故有

?????fHm(CnH2n)??cHm(CnH2n)?n?fHm(H2O,l)??fHm(CO2g)

??(2)常压恒定温度25℃的条件下,环丙烷进行下述反应:

CH2·CH2·CH213CO(g)?3H2O(l) ?O2(g)4???rHm(298.15kK)?3?fHm(CO2,298.15kK)

?? ?3?fHm(H2O,l,298.15kK)??fHm(环丙烷,g,298.15kK)

??? ?fHm(环丙烷,g,298.15kK)?3?fHm(CO2,g,298.15K) ?3?fHm(H2O,l,298.15K)??rHm(298.15K)??

?{3?(?393.51)?3?(?285.83)?(?2091.5)}kJ?mol?1?53.48kJ?mol?1

?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。

?HCOOH(l)?CH3OH(l) HCOOCH3(l)?H2O(l)

?解:(1)先求?fHm(HCOOCH3,l)

HCOOCH3(l)?2O2(g) 2CO2(g)?2H2O(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×?fHm22

物理化学上册习题解(天津大学第五版)

={2×(-393.509)+2×(-285.83)-(-979.5)}kJ·mol

-1

= - 379.178 kJ·mol (2)HCOOH(l)?CH3OH(l) HCOOCH3(l)?H2O(l)

-1

????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

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·K,

-1

-1

-1

31.4 J·mol·K,37.1 J·mol·K。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。

-1-1-1-1

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

???rHm(298.15K)???B??fHm(298.15K)

?1?{?74.81?393.51?(?432.2)}kJ?mol?1??36.12kJ?mol题给反应的 ?rCp,m???BCp,m,B=(37.7+31.4-52.3)J·mol·K= 16.8J·mol·K 所以,题给反应在1000K时的标准摩尔反应焓

???rHm(1000K)??rHm(298.15K)??1000K298K-1-1-1-1

?rCpdT

-3

-1

-1

={-36.12+16.8×(1000-298.15)×10}kJ·mol= -24.3kJ·mol

2-39 对于化学反应

CH4(g)?H2O(g) CO(g)?3H2(g)

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

解:为求?rHm(T)的温度函数关系式,查各物质的定压摩尔热容为 H2:C?p,m=26.88J·mol·K+4.374×10J·mol·K-0.3265×10J·mol·K

-1

-1

-3

-1

-2

-6

-1

-3

???CO:C?p,m=26.537J·mol·K+7.6831×10J·mol·K-1.172×10J·mol·K

-1

-1

-3

-1

-2

-6

-1

-3

H2O(l):C?p,m=29.16J·mol·K+14.49×10J·mol·K-2.022×10J·mol·K

-1

-1

-3

-1

-2

-6

-1

-3

CH4(g):C?p,m=14.15J·mol·K+75.496×10J·mol·K-17.99×10J·mol·K

-1

-1

-3

-1

-2

-6

-1

-3

23

物理化学上册习题解(天津大学第五版)

?a???BaB=63.867 J·mol-1·K-1;

B?b???BbB= - 69.2619 J·mol-1·K-1

B?c???BcB= - 69262 J·mol-1·K-1

B再查298.15K时的各物质的标准摩尔生成焓,求?rHm(295.15K):

?????rHm(295.15K)=?fHm(CO,g)-?fHm(H2O,g)-?fHm(CH4,g)

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

-1-1

?rHm(T)=?rHm(295.15K)+? =?rHm(295.15K)+

????T298.15K?rC?p,mdT

?T298.15K(?a??bT??cT2)dT

=?rHm(295.15K)+?a(T?298.15)+

?11?b{T2?(298.15)2}+?b{T3?(298.15)3} 23将?rHm(295.15K),?a,?b,?c的数据代入上式,并整理,可得

??rHm(T)={189982+63.867(T/K)

-34.6310×10(T/K)+5.9535×10(T/K)} J·mol (2)将1000K代入上式计算得

??rHm(T)= 225.17 k J·mol-1

-32 -63-1

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·K,所需其他数据见附录。 解:根据题意画出如下方框图: 据题意可画出下列方框图: 7979N2 绝热、恒压 CH(+2O(+O2+3N2 CO(+2 H2O(g)+O2+34g)2g)2g)2121△H =0 t 2000℃ △H1 △H2 7979N2 CH(+2O(+O2+3N2 CO(+2 H(g)+O4g)2g)2g)2O2+3 2121θ△rHm(298K) 25℃ 25℃ 24

-1

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