内容发布更新时间 : 2024/11/7 13:45:25星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

?rHm?T???rHm?293 K????5? T 293 K?CpdT??1.748?10?7.26TK?12.30?10?3

?1?TK??7.87?10KT?J?K52?mol?143. 已知H2?g?+I2?s?=2HI?g?在291 K时的?rHm?49.45 kJ?mol；I2?s?的熔点是

??1386.5 K，其熔化焓为1.674?10J?mol；I2?l?的沸点是457.3 K，其气化焓为

4.268?10J?mol4?14-1； I2?s?、62.67、I2?l?及I2?g?的平均摩尔定压热容分别为55.65、

36.86J?K?1?mol?1。试计算反应H2?g?+I2?s?=2HI?g?在473 K时的反应焓。（其他

所需数据可查附表。） 解 查得：

CC?rHm?p,m?H2,g??28.84 J?K?1?mol?1?HI,g??29.16 J?K?1p,m?molp,m?1

?473 K????rHm?291 K???2C???HI??Cp,m?H2????T1??Cp,mCI,sT?T2?T1????p,m?2??fCp,m?I2,l??Tb?Tf??

?I2,g???T2?Tb???fusHm4?1??vapHm????1.49?10J?K?mol?144. 298 K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CH4g?+2O2?g?=CO2?g?+2H2O?l? ?rHm?298 K???890.4 kJ?mol

??1?1?1H2O?l?=H2O?g? ?vapHm?44.02 kJ?mol

??1所以 CH4?g?+2O2?g?=CO2?g?+2H2O?g?

?rHm?298 K???802.4 kJ?mol

??1热全部用来提高产物的温度，??rHm?298 K???H?升温?。

?查表得：

Cp,m?CO2???28.66?35.702?10?3TK?J?K?1?mol

?1?35Cp,m?H2O,g???30.00?10.71?10TK?0.33?10?KT??2?J?K?1?mol?1 ?Cp,m?N2,g???27.87?4.27?10?3TK?J?K?1?mol5?1

?a?311.62,?b?91.28?10?H?升温?????3,?c??0.66?10?略去?

?? T 298 K?CpdT T 298 K

?Cp,m?CO2??2Cp,m?H2O,g??8Cp,m?N2??dT????rHm?298 K??45.64?10?3?2T298 K1???a??bTdT????2??5?TK??311.62TK?8.993?10?0

T?2186 K45. 在298 K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298 K时：

?rHm??H2O, g???241.8 kJ?mol?1?1?rHm?CO, g???110.5 kJ?mol??

?rHm?CO2, g???393.5 kJ?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

焰温度，即是本题要求的温度。

根据题意，选取1 mol H2、1 mol CO、2 mol O2和8 mol N2(空气中含氧20%)为系统，反应为：

H2?g?+CO?g?+O2?g?=H2O?g?+CO2?g?

燃烧全过程是定压、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：

过程(1)是定温定压下的化学变化：

?H1??fHm?H2O,g???fHm?CO2,g???fHm?CO????????241.8???393.5????110.5???kJ??524.6 kJ

过程(2)是定压下变温过程，系统总热容：

?Cp??a??bT????30.00?28.66?36.16?8?27.87???10.71?35.70?0.875?8?4.27??10??317.8?81.42?10?3?3TK?J?K?1

TK?J?K?1?H2???317.8?TK?298??12?81.42?10?3??TK??29822J ???全过程： ?H??H1??H2?0

解得： T = 1623 K

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291 K 的氧气和氯化氢混合物连续地通过

一个659 K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1 molHCl时，需从系统取出多少热？

解 设原料气为1 mol HCl?g?和0.5 mol O2?g?。 反应为：HCl?g?+14O2?g?=12H2O?g?+12Cl2?g?

2?35?1?1查得：Cp,m?HCl,g???26.53?4.60?10TK?1.09?10?TK??J?K?mol

???35Cp,m?Cl2,g???36.90?0.25?10TK?2.845?10?KT??2?J?K?1?mol?1 ??35Cp,m?O2,g???36.162?0.845?10TK?4.310?10?KT??35Cp,m?H2O,g???30.00?10.71?10TK?0.33?10?KT??22?J?K?1?mol?1 ???J?K?1?mol?1 ?298K时：

?fHm?fH?rHm???HCl,g???92.312?103J?mol?13?m?H2O,g???241.827?1012?fHm?J?mol?1

?298 K????H2O,g???fHm?HCl,g??1

??28.60 kJ?mol?Cp?12Cp,m?Cl2??12Cp,m?H2O,g??Cp,m?HCl??14Cp,m?O2?

2?35?1???2.12??0.669?10TK?1.27?10?TK??J?K???rHm?659 K???rHm???298 K??? T T21?CpdT??29.48 kJ?mol

?1用于原料气升温的热：

?H?升温????? 659 K 291 K 659 K1??CHCl?COdT????p,m2??p,m2???44.611?5.02?10?3TK?1.065?105?TK?2?dT

?? 291 K?17.09 kJ由于转化率为80%，所以每通入1 mol HCl 的总热效应为：

?H??rHm?659 K??80%??H?升温???6.5 kJ

?即需取走热约7 kJ。

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653 K，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100 K，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100 K，一体积SO2最少需要和若干体积的空气混合？已知在653 K时SO2?g?+12O2?g?=SO3?g?的?rHm??9.20?10J?mol??34?1；各气体的摩尔定压热

?1容与氧或氮气相同，即Cp,m??27.2?4.18?10T/K?J?K97%SO2转化为SO3，反应室与外界的热交换可略去不计。

?mol?1，并假定有