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: