01-热力学第一定律(7)

2019-01-07 18:23

一、热力学第一定律

试求反应: (4) (COOH)2(s)+2CH3OH(l)=(COOCH3)2(l)+2H2O(l) 的 ΔrHm(4)。 77. 2 分 (0438)

已知p?和298 K时: CH4(g)的生成焓为 C(石)+2H2(g)??mol-1 ?CH4(g) ΔfH $m(1)=-74.8 kJ·

-1 石墨的原子化焓为 C(石)??(2)=717 kJ·mol ?C(g) ΔatH $m H2(g)的原子化焓为

1H2(g)??mol-1 ?H(g) ΔatH $m(3)=218 kJ·2 求C—C键的键焓值。 78. 5 分 (0439)

根据下列反应热,计算298 K时AgCl(s)的标准生成热。 p?,298 K时: (1) Ag2O(s)+2HCl(g)=2AgCl(s)+H2O(l) ΔrH $mol-1 m,1=-30.57 kJ· (2) H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔrH $mol-1 m,2= -324.9 kJ· (3) 2Ag(s)+(1/2)O2(g)=Ag2O(s) ΔrH $mol-1 m,3=-184.62 kJ· (4) 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔrH $mol-1 m,4=-571.68 kJ·

79. 2 分 (0440)

已知p?,298 K时,反应 (1) 2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔrH $mol-1 m,1(298 K)=-221.1 kJ· (2) 3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) ΔrH mmol-1 2,(298 K)=-117.1 kJ· 求反应 (3):Fe3O4(s)+4C(g)=3Fe(s)+4CO(g) 的ΔrH $m(298 K)。 80. 2 分 (0441)

已知甲醇的标准燃烧热为-726.6 kJ·mol-1,H2O(l)和CO的标准生成热分别为-285.8 kJ·mol-1和-395.5 kJ·mol-1。求甲醇的标准生成热。 81. 10 分 (0442)

重要的化工原料氯乙烯由如下反应制备:

$?CH2═CHCl(g) C2H2(g)+HCl(g)??假设反应物进料配比按计量系数而定且反应可认为能进行到底。若要使反应釜温度保持在

25℃,则每消耗1kg HCl(g)须多少kg冷却水?设水的比热为4.184 J·g-1·K-1,进口水温为10℃, 各物质 ΔfHm(298 K)/kJ·mol-1分别为:CH2═CHCl(g) 35, C2H2(g) 227, HCl(g) -92。 82. 5 分 (0443)

已知下述反应在p?,25℃时的反应热: (1) (1/2)Cl2(g)+KI(aq)=KCl(aq)+(1/2)I2 ΔrHm(1)=-109.66 kJ·mol-1

$- 31 -

一、热力学第一定律

(2) (1/2)H2(g)+(1/2)Cl2(g)=HCl(g) ΔrHm(2)= -92.05 kJ·mol-1 (3) HCl(g)+(aq)=HCl(aq) ΔrHm(3)= -72.43 kJ·mol-1 (4) KOH(aq)+HCl(aq)=HCl(aq) ΔrHm(4)= -57.49 kJ·mol-1 (5) KOH(aq)+HI(aq)=KI(aq) ΔrHm(5)= -57.20 kJ·mol-1 (6) HI(g)+(aq)=HI(aq) ΔrHm(6)= -80.37 kJ·mol-1 求气态碘化氢的标准生成焓ΔfH$m(HI)。 83. 10 分 (0444)

已知CO(g)和H2O(g)的生成焓(标准态,298 K)各为-110.46 kJ·mol-1和-243.01 kJ·mol-1。 (1)计算工业化的水煤气反应H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(g)的ΔrH$m(298 K); (2)将水蒸气通入1000 °C的焦炭中,若要维持温度不变,问进料中水蒸气与空气的体积比应为多少?(假定工业化生产中C(s)与O2(g)反应产生的热量中有20%散失,按298 K计算。)

84. 10 分 (0445)

氯乙烯可通过乙炔与氯化氢在氯化汞的催化下加成制取

2 C2H2(g)?HCl(g)????CH2??CHCl(g)

HgCl假定反应物物质的量比为1 ︰ 1且反应进行完全。计算为使反应容器温度始终保持在25 °C时,每千克HCl反应所需的冷却水的量。设冷却水初始温度为10 °C。 (已知:ΔfHm(298 K)(CH2==CHCl,g)=35 KJ·mol-1 ΔfHm(298 K)(C2H2,g)=227 KJ·mol-1 ΔfHm(298 K)(HCl,g)=-92 KJ·mol-1

水的热容:75 J·K-1·mol-1) 85. 15 分 (0446)

为解决能源危机,有人提出用CaCO3制取C2H2作燃料。具体反应为:

Δ (1)CaCO3(s)???CaO(s)+CO2(g)

$$$ (2)CaO(s)+3C(s)???CaC2(s)+CO(g) (3)CaC2(s)+H2O(l)????CaO(s)+C2H2(g) 问:(a)1 mol C2H2完全燃烧可放出多少热量?

(b)制备1 mol C2H2需多少C(s),这些碳燃烧可放热多少? (c)为使反应(1)和(2)正常进行,须消耗多少热量? 评论C2H2是否适合作燃料?已知有关物质的ΔfHm(298 K)/kJ·mol-1为:

CaC2(s):-60, CO2(g):-393, H2O(l):-285, C2H2(g):227,

CaO(s):-635, CaCO3(s):-1207, CO(g):-111 86. 10 分 (0447)

- 32 -

$298KΔ一、热力学第一定律

已知:p$,298 K下 ΔcHm(C3H8)=-2220 kJ·mol-1 ΔfHm(H2O)=286.0 kJ·mol-1 ΔfHm(CO2)=-393.5 kJ·mol-1

分别计算(a)恒压下、(b)恒容下,由单质生成丙烷气体的生成焓。 87. 5 分 (0452)

0.500 g正庚烷放在弹式量热计中,燃烧后温度升高2.94 K。若量热计本身及其附件的热容量为8.177 kJ·K-1,计算298 K时正庚烷的摩尔燃烧焓(量热计的平均温度为 298 K)。正庚烷的摩尔质量为 0.1002 kg·mol-1。 88. 10 分 (0453)

已知:(a) 下列键焓ε数据

(b) 固体葡萄糖升华热近似为 800 kJ·kg (c) 1mol H2O(g) 凝聚成 H2O(l) 放热 43.99 kJ·mol-1 试求固体葡萄糖 C6H12O6的燃烧热。 89. 10 分 (0454)

称取0.727 g的 D-核糖C4H9O4CHO 放在一量热计中,用过量的 O2燃烧,量热计的温度由298 K升高0.910 K,用同一仪器再做一次实验,使0.858 g苯甲酸燃烧,升温1.940 K,计算该D-核糖的摩尔燃烧内能、摩尔燃烧焓及D-核糖的摩尔生成焓。已知苯甲酸的摩尔燃烧内能ΔcUm为-3251 kJ·mol-1,液态水和 CO2(g) 的摩尔生成焓分别为-285.8 kJ·mol-1和 -393.5 kJ·mol-1。 90. 10 分 (0456)

已知 298 K,p?时,CH3OH(l)和H2O(l)的汽化焓分别为37.99 kJ·mol-1和44.011 kJ·mol-1,还已知如下键能:

-1

又已知氧原子的标准摩尔生成焓为 249.2 kJ·mol,试估算 CH3OH (l) 的标准燃烧焓。 91. 5 分 (0457)

在量热计中,用过量的盐酸中和浓度为0.935 mol·dm-3的氢氧化钠水溶液0.040 dm3时,贝克曼温度计的温度上升了0.695 K,装置和溶液的热容之和为 3050 J·K-1。求1 mol 氢氧化钠和盐酸中和时的恒压反应热,即中和热。 92. 10 分 (0464)

在 298.15 K 时,草酸的标准摩尔燃烧焓为 -251.9 kJ·mol-1,根据下表示计算: (1) 298.15 K 时,草酸的标准摩尔生成焓ΔfHm(298.15 K) (2) 318.15 K 时,草酸的标准摩尔生成焓ΔfHm(318.15 K) (3) 298.15 K 时,草酸燃烧时的内能变化ΔcUm(298.15 K)

-1

ΔfHm(298.15 K)/kJ·mol-1 Cp(298.15 K)/J·K-1·mol-1 H2(g) 0 28.87

O2(g) 0 29.29 C(石墨) 0 8.79 H2O(l) -285.9 75.31

- 33 -

$一、热力学第一定律

CO2(g) -393.5 37.24

(COOH)2(s) ? 97.91 93. 5 分 (0465)

25℃时,C2H5OH (l) 的标准摩尔燃烧焓为 -1367 kJ·mol-1,CO2(g) 和H2O(l) 的标准摩尔生成焓分别为 -393.5 和 -285.8 kJ·mol-1,求 25℃ 时,C2H5OH (l) 的标准摩尔生成焓。 94. 5 分 (0466)

0.5 mol25℃的液体苯在弹式量热计中完全燃烧成水和二氧化碳气体时,放出热量 1632 kJ,求该温度时液体苯的摩尔燃烧焓ΔcH$m。

95. 5 分 (0467)

已知 298K 时,CH4(g),CO2(g),H2O(l) 的标准生成热分别为 -74.8,-393.5,-285.8 kJ·mol-1,请求算298 K时CH4(g) 的标准燃烧热。 96. 5 分 (0469)

制备水煤气的反应为:

C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) (主反应) (1)

CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) (少量) (2) 将此混合气体冷却至室温(假定为298 K)即得水煤气,其中含CO(g),H2(g)及少量的CO2(g),水蒸气可忽略不计。问:如只发生第一个反应,那么将 1dm3的水煤气燃烧放出的热量为多少?已知p?,298K 下各物质的标准生成焓数据为:

-1

ΔfH$(HO,g)=-241.8 kJ·mol, 2m ΔfH$mol-1, m(CO,g)=-110.5 kJ· ΔfH$mol-1。假定燃烧反应的产物均为气体。 m(CO2,g)=-393.5 kJ·

97. 10 分 (0470)

在298.15 K时,使5.27 g的甲醇在弹式量热计中燃烧,放出119.50 kJ 的热量。已知:相对原子量: C 12.01, H 1.008, O 16

ΔfH$mol-1,ΔfH$mol-1 m(H2O,l)=-285.84 kJ·m(CO2,g)=- 393.51 kJ· (1) 计算燃烧甲醇的ΔcH$m; (2) 用H2O(l)和CO2(g)的标准摩尔生成热的数据计算CH3OH(l)的ΔfH$m; (3) 如果甲醇的汽化焓为 35.27 kJ·mol-1,计算 CH3OH(g) 的ΔfH$m。 98. 5 分 (0471)

用微量热计测得下述反应的ΔH m分别为:

$??-D-葡萄糖(l), ΔrH m,1=-1.16 kJ· (1) ?-D-葡萄糖(l)??mol-1 ??-D-葡萄糖(l), ?Δ (2) ?-D-葡萄糖(s)????-D-葡萄糖(l), ?Δ (3) ?-D-葡萄糖(s)??- 34 -

$fusH m,2$=10.72 kJ·mol-1

$mol-1 fusH m,3=4.68 kJ·

一、热力学第一定律

请计算 ?-D-葡萄糖(s) 变为?-D-葡萄糖(s)的ΔrH $m。 99. 10 分 (0473)

用量热计测得乙醇(l),乙酸(l)和乙酸乙酯(l)的标准恒容摩尔燃烧热ΔcU$m(298 K)分别为:-1364.27,-871.50 和 -2251.73 kJ·mol-1。 (1) 计算在p?和298 K时,下列酯化反应的ΔrH $m(298 K);

C2H5OH (l) + CH3COOH (l) = CH3COOC2H5(l) + H2O (l)

(2) 已知 CO2(g) 和 H2O (l)的标准摩尔生成焓ΔfH$m(298K)分别为 -393.51和 -285.84 kJ·mol-1,求 C2H5OH(l) 的摩尔标准生成焓。 100. 10 分 (0474)

已知乙酸乙酯的燃烧热为 2246 kJ·mol-1,298K 时下列各物的摩尔标准生成焓分别为:

298 K时H2O(l)的摩尔气化热等于43.93 kJ·mol-1,求下列反应在 298 K 时的ΔrH $ΔrU $m,m。CH3COOH(l) + C2H5OH(l) = CH3COOC2H5(l) + H2O(g) 101. 10 分 (0475)

某量热学实验如下进行:(1)在一封闭的绝热恒容量热器中,盛有初始温度为298.15 K、质量为1.298 g乙酸乙酯。在过量O2存在下燃烧后,量热器温度升高2.13 K;(2)然后让量热器冷却到 298.15 K;(3)再使电流强度为2.134 76 A的电流通过量热器中电阻为125.9 ?的加热线圈75.26 s,引起温度升高2.78 K,试求: (A) 步骤 (1) 中,整个实验装置的ΔrU (B) 步骤 (3) 中,整个实验装置的ΔrU (C) 由最初状态的反应物变成最终产物的ΔrU

(D) 该反应 (CH3COOC2H5+ 5O2= 4CO2+ 4H2O) 在 298.15 K的ΔrUm 102. 5 分 (0487)

1 mol 18℃的HCl气体溶解在装有900 g的18℃的量热器中,使量器内的温度升至35℃(假设量热计与环境没有热交换)。已知量热计的热当量为 170 g水,溶液的比热为 3.77 J·K-1·g-1, 试计算18℃时1 mol HCl(g)溶解在900 g水中的溶解热。 103. 5 分 (0488)

在实验室量热实验中,将0.100 dm3,0.500 mol·dm-3的CH3COOH和0.100 dm3, 0.500 mol·dm-3的NaOH混合在一量热计中,温度从25℃升至27.55℃。量热计的有效热容为150.6 J·K-1, 0.250 mol·dm-3的CH3COONa溶液的比热为4.03 J·K-1·g-1,其密度为1.034 g·cm-3。试计算CH3COOH的摩尔中和热。 104. 2 分 (0489)

已知p?,298 K时: εC—C=348 kJ·mol-1 , εC—H= 413 kJ·mol-1 εC═C=607 kJ·mol-1 , εH—H= 436 kJ·mol-1

?C2H4(g)+H2(g) 的ΔrH m(298 K)。 求反应CH3—CH3(g)??105. 5 分 (0490)

- 35 -

$


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