43. 已知H2?g??I2?s??2HI?g?在291K时的?rHm?49.45kJ?mol； I2?s?的熔点是
??1386.5K℃，其熔化焓为1.674?10J?mol； I2?l?的沸点是457.3K℃， 其气化焓为
4?14.268?104J?mol?1； I2?s?、I2?l?及I2?g?的平均摩尔定压热容分别为55.65、
62.67、36.86J?K?1?mol?1。试计算反应H2?g??I2?s??2HI?g?在473K时的反应
焓。（其他所需数据可查附表。） 解 查得：
Cp,m?H2,g??28.84J?K?1?mol?1Cp,m?HI,g??29.16J?K?mol?1?1
????rHm?473K???rHm?291K????2Cp,m?HI??Cp,m?H2????T2?T1????Cp,m?I2,s??Tf??1.49?104J?K?1?mol?1?T1??Cp,m?I2,l??Tb?Tf??
Cp,m?I2,g???T2?Tb???fusHm??vapHm??44. 298K时，甲烷的燃烧焓为-890.4kJ?mol，液态水的气化焓为44.02kJ?mol。设
空气中氧气与氮气的物质的量之比是1﹕4， 试计算甲烷与理论量的空气混合燃烧时所能达到的最高温度（所需热容数据自行查找;计算时，假设燃烧所放出的热全部用于提高产物的温度，不考虑产物的解离） 解CH4?g??2O2?g??CO2?g??2H2O?l?,
??rHm?298K???890.4kJ?mol?1
?1?1H2O?l??H2O?g?,
??vapHm?44.02kJ?mol?1
所以 CH4?g??2O2?g??CO2?g??2H2O?g?,
??rHm?298K???802.4kJ?mol?1
热全部用来提高产物的温度，??rHm?298K???H升温。
???查表得：
Cp,m?CO2??28.66?35.702?10?3TKJ?K?1?mol?1
??Cp,m?H2O,g??30.00?10.71?10?3TK?0.33?105?KT?J?K?1?mol?1
2?? 36
Cp,m?N2,g??27.87?4.27?10?3TKJ?K?1?mol?1 ?a?311.62,?b?91.28?10?3,?c??0.66?105?略去?
???H?升温?????T298KT?CpdT298K?C?CO??2C?HO,g??8C?N??dTp,m2p,m2p,m2
???rHm?298K???21???a??bTdT???298K?2??T45.64?10?3?TK??311.62TK?8.993?105?0 T?2186K45. 在298K时，将含有等物质量的H2和CO的水煤气与两倍于可供完全燃烧的空气在一
起燃烧，问可能达到的最高温度为多少？ 解 查表明得298K时：
??rHm?H2O,g???241.8kJ?mol?1??rHm?CO,g???110.5kJ?mol?1 ??rHm?CO2,g???393.5kJ?mol?1热容Cp,m??a?bT?J?K?1?mol?1。
与空气或氧气充分混合的燃料在定压、绝热条件下燃烧所能达到的最高温度就是理论火
?1?130.0028.6636.16227.87a/J?K?mol焰温度，即是本题要求的温度。
?3?2根据题意，选取1mol H2、1mol CO2(空气中含氧10.712和8mol N35.700.84520%)为系统，反4.27b/10J?K?mol?1、2mol O
应为：
H2O?g?CO2?g?O2?g?N2?g?
H2?g??CO?g??O2?g??H2O?g??CO2?g?
燃烧全过程是等压、绝热，只做体积功，所以?H?Qp?0。根据状态函数的性质，可设如下两步过程：
37
过程(1)是等温等压下的化学变化： ??H1??fH2molO?g?12过程(2)是等压下变温过程，系统总热容：
8molN?g?2?C??a??bTp??HCO?H2O,g?1mol?????CO2,g???fHfHm?H1molO?g22?H1
??1molCOg??1molCOg??2??241.8???393.5????110.5???kJ??524.6kJ?m?gm298K,p?298?K,pT,p??H221molO?g?28molN?g?21molHO?g?21molCO?g?21molO?g?28molN?g?2???30.00?28.66?始态36.16?8?27.87???H?0?3终态?1?10.71?35.70?0.875?8?4.27??10?317.8?81.42?10?3TKJ?K?1?H2??317.8?TK?298????TK?J?K
12?81.42?10?3?TK??2982J 2???全过程： ?H??H1??H2?0
解之得： T=1623K
这就是燃烧所能达到的最高温度。在试剂燃烧时，由于火焰的热损失以及燃烧不完全等原因，温度达不到这么高。
46. 某工厂中生产氯气的方法如下：将比例1﹕2的291K 的氧气和氯化氢混合物连续地
通过一个659K的催化塔。如果气体混合物通得很慢，在塔中几乎可达成平衡，即有80%的HCl转化成Cl2和H2O?g?。试求算欲使催化塔温度保持不变，则每通过1molHCl时，需从系统取出多少热？
解 设原料气为1molHCl?g?和0.5molO2?g?。 反应为：HCl?g??111O2?g??H2O?g??Cl2?g? 422查得：Cp,m?HCl,g??26.53?4.60?10?3TK?1.09?105?TK?J?K?1?mol?1
2Cp,mCp,mCp,m
??Cl,g???36.90?0.25?10TK?2.845?10?KT??J?K?mol ?O,g???36.162?0.845?10TK?4.310?10?KT??J?K?mol ?HO,g???30.00?10.71?10TK?0.33?10?KT??J?K?mol
?352?1?12?352?1?12?352?1?12?38
298K时：
??fHm?HCl,g???92.312?103J?mol?1?fH?m?H2O,g???241.827?103J?mol?1
??rHm?298K??1???fHm?H2O,g???fHm?HCl,g? 2??28.60kJ?mol?1111?Cp?Cp,m?Cl2??Cp,m?H2O,g??Cp,m?HCl??Cp,m?O2?224
2??2.12??0.669?10?3TK?1.27?105?TK?J?K?1???rH?m?659K???rH?298K???T?mT21?CpdT??29.48kJ?mol?1
用于原料气升温的热：
?H?升温???659K291K1??????CHCl?COp,mp,m2?dT?2????659K291K?44.611?5.02?10?3TK?1.065?105?TK?dT
2??17.09kJ由于转化率为80%，所以每通入1mol HCl 的总热效应为：
??H??rHm?659K??80%??H?升温???6.5kJ
即需取走热约7kJ。
47. 某工厂用接触法制备发烟硫酸时，将二氧化硫和空气的混合物通入一盛有铂催化剂的
反应室。进入反应室的混合气体的温度为653K，此温度为发生快速反应所需的最低温度。由于反应的结果，反应室的温度将升高。为了避免生成的三氧化硫大量解离，必须控制温度升高的数值不超过100K，这可以用通入过量空气的办法达到目的。 试计算为了使温度升高值不超过100K， 一体积SO2最少需要和若干体积的空气混合？已知在653K时SO2?g??1?O2?g??SO3?g?的?rHm??9.20?104J?mol?1；各气体的摩尔2定压热容与氧或氮气相同，即Cp,m?27.2?4.18?10T/KJ?K有97%SO2转化为SO3，反应室与外界的热交换可略去不计。
??3??1?mol?1，并假定
解 在一定温度和一定压力下，各气体的体积比和物质的量之比相同。取1mol SO2 和物质的量为x的空气混合，反应前后的变化情况如下：
39
SO2?g?反应前：1mol反应后：0.03mol?1O2?g??SO3?g?21x0510.97x?mol0.97mol520.97SO2?g???N2?g?4x 54x5设计变化过程分两步进行，第一步是在653K时发生反应：
0.97O2?g??0.97SO3?g? 2?H1?0.97??9.20?104J??8.924?104J
第二步是系统中余下的气体的温度由653K升至753K，反应后系统的总物质的量：
????10.974n?0.03mol?x?mol?0.97mol?x??0.515mol?x?
525系统的总热容：
Cp??0.515?xmol??27.20?4.18?10?3TKJ?K?1
?H2??CpdTT1T2???????0.515?x653K753Kmol?27.20?4.18?10?3TKdT?? x?1??323??0.515???27.2??753?653???4.18?10753?653Jmol?2?x????1553?3015?Jmol?????工业生产中的流动系统反应器均可视为等压反应器，反应器与外界的热交换可略去不
计，所以全过程是等压绝热过程：
?H??H1??H2?0
即 ?8.924?10?1553?3015?xmol??0
4解之得： x?29.1mol
1体积SO2最少需要和29.1体积的空气混合，才能控制反应系统温度升高不超过100K，并保持反应转化率为97%。
?48. 已知298K,101.3KPa时，液态丙烯腈(CH2=CH-CN)，石墨和H2(g)的?cHm分别为
-1756.9，-392.9，-285.5 kJ·mol-1，气态氰化氢和乙炔的?fHm分别为129.6及226.6kJ·mol-1, 在101.3KPa下，液态丙烯腈的沸点为351.7K。298.2K时其蒸发热为
? 40
32.8 kJ·mol-1，求298K及101.3KPa下反应C2H2(g) + HCN(g) →CH2=CH-CN(g)的
?。 ?rHm解： 见例题5
41