物理化学上册习题解（天津大学第五版）
2-30 蒸气锅炉中连续不断地注入20℃的水，将其加热并蒸发成180℃，饱和蒸气压为1.003Mpa的水蒸气。求每生产1kg饱和水蒸气所需的热。
已知：水（H2O，l）在100℃的摩尔相变焓?vapHm(373.15K)?40.668kJ?mol?1，水的平均摩尔定压热容为Cp,m(H2O,l)?75.32J?mol?1，水蒸气（H2O，g）的摩尔定压热容与温度的关系见附录。
解：据题意画出下列方框图：
（l） H 2 O ， 1kg Qp=△H 20℃，1000.3kPa
H2O（g），1kg 180℃，1000.3kPa △H1 △H2
（l）HO（g），1kg △2 H 2 O ， 1kg 1000 vapHkg（373.15K） ?40.668kJ?2259kJ100℃，100℃，101.325kPa 101.325kPa 18
△H1 =mHO(l)Cp,m(t2?t1)?21000?75.32?(100?20)J?334.76J 18T21000453.15K?H2??nCp,H2O(g)dT?{(29.16?14.49?10?3T/K?T1 18373.15K -2.002?10-6T2/K2)dT/K}kJ?154.54kJ所以每生产1kg饱和蒸气所需的热 Qp=△H=△H1+△vapHkg（373.15K）+△H2= =（334.76+2257+154.54）kJ =2.746×103kJ
2-31 100kPa 下，冰（H2O，s）的熔点为0℃，在此条件下冰的摩尔熔化焓?fusHm?6.012kJ?mol?1。已知在-10℃～0℃范围内过泠水（H2O，l）和冰的摩尔定压热容分别为
Cp，m（H2O，l）=76.28J?mol?1?K?1和Cp，m（H2O，s）=37.20J?mol?1?K?1。求在常压下及 – 10℃下过泠水结冰的摩尔凝固焓。 解：
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H2O(l),?100CHm?????H2O(s),?100C
△H1，m △H3，m
H2O(l), 00C2,m????H2O(s), 00C
?H?H2,m???fusHm??6.012kJ?mol?1
?Hm??H1,m??H2,m??H3,m ??273.15K263.15K1Cp,m(H2O,l)dT??H2,m??263.15K273.15KCp,m(H2O,s)dT ?Cp,m(H2O,l)?(273.15K?263.15K) ??H2,m?Cp,m(H2O,s)?(263.15K?273.15K) ?(76.28?10?6012?37.2?10)J?mol?1 ??5621J?mol?1??5.621kJ?mol?1
2-32 已知水（H2O，l）在100℃的摩尔蒸发焓?vapHm?40.668kJ?mol?1，水和水蒸气在25～100℃的平均摩尔定压热容分别为Cp,m(H2O,l)?75.75J?mol?1?K?1和Cp,m(H2O,g)?33.76J?mol?1?K?1。求在25℃时水的摩尔蒸发焓。
解：H2O(l), 25C0Hm?????H2O(g), 250C
△H1，m △H3，m
H2O(l), 1000C373.15Kvapm?????HH2O(g), 1000C
298.15K?Hm??H1,m??vapHm??H3,m ??298.15K1Cp,m(H2O,l)dT??H2,m??373.15KCp,m(H2O,s)dT ?Cp,m(H2O,l)?(373.15K?298.15K) ??vapHm?Cp,m(H2O,g)?(298.15K?373.15K) ?(75.75?75?40668?33.76?75)J?mol?1 ??43817J?mol?1??4.3821kJ?mol?1
2-33 25℃下，密闭恒容的容器中有10g 固体萘C10H8（s）在过量的O2（g）中完全燃烧成CO2（g）和H2O（l）。过程放热401.727 kJ。求
（1）C10H8(s)?12O2(g)?10CO2(g)?4H2O(l)的反应进度； （2）C10H8（s）的?CUm； （3）C10H8（s）的?CHm。 解：（1）反应进度：???n/???n/1??n????10?0.078019mol?78.019mmol
128.173（2）C10H8（s）的?CUm：M萘=128.173
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每摩尔萘的恒容恒温燃烧热为
??cUm(298.15K)??rUm(298.15K)?128.173?(?401.727)kJ?mol?1 10 ??5149kJ?mol?1 （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
??(298.15K)。 ?rHm(298.15K)?rUm（1） 4NH3（g）+5O2（g）（2） 3NO2（g）+ H2O（l）（3） Fe2O3（s）+3C（石墨）解：计算公式如下：
4NO（g）+6H2O（g） 2HNO3（l）+NO（g） 2Fe（s）+3CO（g）
?????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)
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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-1
???（2）?rHm?2??CHm(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：
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·CH21?O2(g)43CO(g)?3H2O(l)
???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)29
??
物理化学上册习题解（天津大学第五版）
?{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×?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。
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