题目
已知乙醇C2H5OH的Delta H_(f)^circ为-277.7 (kJ/mol),(CO)_(2)的Delta H_(f)^circ为-393.5 (kJ/mol),(H)_(2)(O)(l)的Delta H_(f)^circ为-285.8 (kJ/mol)。乙醇完全燃烧的反应式为C_(2)H_(5)OH(l) + 3O_(2)(g) arrow 2CO_(2)(g) + 3H_(2)O(l),则其燃烧热Delta H_(c)^circ为_________ kJ/mol。
已知乙醇C2H5OH的$\Delta H_{f}^{\circ}$为$-277.7\ \text{kJ/mol}$,$\text{CO}_{2}$的$\Delta H_{f}^{\circ}$为$-393.5\ \text{kJ/mol}$,$\text{H}_{2}\text{O}(l)$的$\Delta H_{f}^{\circ}$为$-285.8\ \text{kJ/mol}$。乙醇完全燃烧的反应式为$C_{2}H_{5}OH(l) + 3O_{2}(g) \rightarrow 2CO_{2}(g) + 3H_{2}O(l)$,则其燃烧热$\Delta H_{c}^{\circ}$为_________ kJ/mol。
题目解答
答案
根据Hess定律,反应焓变可表示为:
\[
\Delta H_c° = [2 \times (-393.5) + 3 \times (-285.8)] - [(-277.7) + 0] = (-1644.4) - (-277.7) = -1366.7 \, \text{kJ/mol}
\]
因此,乙醇完全燃烧的燃烧热为:
\[
\Delta H_c° = -1366.7 \, \text{kJ/mol}
\]
答案:-1366.7 kJ/mol。
解析
本题考查化学反应热的计算,解题思路是利用赫斯定律(Hess定律),通过反应物和生成物的标准生成焓($\Delta H_{f}^{\circ}$)来计算反应的焓变,也就是乙醇的燃烧热($\Delta H_{c}^{\circ}$)。赫斯定律指出,化学反应的焓变只与反应的始态和终态有关,而与反应的途径无关。对于一个化学反应,其反应焓变等于生成物的标准生成焓总和减去反应物的标准生成焓总和,公式为:$\Delta H^{\circ}=\sum_{i}n_{i}\Delta H_{f,i}^{\circ}$(生成物)$-\sum_{j}m_{j}\Delta H_{f,j}^{\circ}$(反应物),其中$n_{i}$和$m_{j}$分别是生成物和反应物的化学计量数。
下面我们来详细计算:
- 首先明确各物质的标准生成焓:
- 乙醇$C_{2}H_{5}OH(l)$的$\Delta H_{f}^{\circ}=-277.7\ \text{kJ/mol}$。
- 二氧化碳$CO_{2}(g)$的$\Delta H_{f}^{\circ}=-393.5\ \text{kJ/mol}$。
- 水$H_{2}O(l)$的$\Delta H_{f}^{\circ}=-285.8\ \text{kJ/mol}$。
- 氧气$O_{2}(g)$是单质,其标准生成焓$\Delta H_{f}^{\circ}=0\ \text{kJ/mol}$。
- 然后根据赫斯定律计算反应焓变$\Delta H_{c}^{\circ}$:
- 计算生成物的标准生成焓总和:
- 反应式中$CO_{2}$的化学计量数为$2$,$H_{2}O$的化学计量数为$3$。
- 所以生成物的标准生成焓总和为$2\times\Delta H_{f,CO_{2}}^{\circ}+3\times\Delta H_{f,H_{2}O}^{\circ}$。
- 代入数据可得:$2\times(-393.5)+3\times(-285.8)$
- 先计算乘法:$2\times(-393.5)= -787$,$3\times(-285.8)= -857.4$。
- 再计算加法:$-787 + (-857.4)= -1644.4\ \text{kJ/mol}$。
- 计算反应物的标准生成焓总和:
- 反应式中$C_{2}H_{5}OH$的化学计量数为$1$,$O_{2}$的化学计量数为$3$。
- 所以反应物的标准生成焓总和为$1\times\Delta H_{f,C_{2}H_{5}OH}^{\circ}+3\times\Delta H_{f,O_{2}}^{\circ}$。
- 代入数据可得:$(-277.7)+3\times0 = -277.7\ \text{kJ/mol}$。
- 最后计算反应焓变$\Delta H_{c}^{\circ}$:
- $\Delta H_{c}^{\circ}=$生成物的标准生成焓总和$-$反应物的标准生成焓总和。
- 即$\Delta H_{c}^{\circ}=-1644.4 - (-277.7)$。
- 去括号得:$\Delta H_{c}^{\circ}=-1644.4 + 277.7$。
- 计算得:$\Delta H_{c}^{\circ}=-1366.7\ \text{kJ/mol}$。
- 计算生成物的标准生成焓总和: