题目
1-6 竖罐炼锌时,锌蒸气由1100℃进入450℃的冷凝室被冷凝成锌液。求.-|||-冷凝每1kg锌蒸气所放出的热。
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定锌的沸点和相关热力学数据
锌的沸点是907℃，即1180K。根据题目，锌蒸气从1100℃（1373K）冷凝到450℃（723K）。需要使用锌的摩尔质量、气态和液态的摩尔定压热容以及气化焓来计算热变化。
步骤 2：计算锌蒸气从1100℃冷却到907℃的热变化
锌蒸气从1100℃冷却到907℃，即从1373K冷却到1180K。这部分的热变化可以通过锌蒸气的摩尔定压热容计算。设锌蒸气的摩尔定压热容为${C}_{p,m}(g)$，则这部分的热变化为：
$$\Delta H_1 = -n \cdot {C}_{p,m}(g) \cdot \Delta T$$
其中，$n$为锌的摩尔数，$\Delta T$为温度变化。
步骤 3：计算锌蒸气在907℃冷凝成液态锌的热变化
锌蒸气在907℃冷凝成液态锌，这部分的热变化为锌的气化焓的负值，即：
$$\Delta H_2 = -\Delta H_{vaporization}$$
步骤 4：计算液态锌从907℃冷却到450℃的热变化
液态锌从907℃冷却到450℃，即从1180K冷却到723K。这部分的热变化可以通过液态锌的摩尔定压热容计算。设液态锌的摩尔定压热容为${C}_{p,m}(l)$，则这部分的热变化为：
$$\Delta H_3 = -n \cdot {C}_{p,m}(l) \cdot \Delta T$$
其中，$n$为锌的摩尔数，$\Delta T$为温度变化。
步骤 5：计算总热变化
总热变化为上述三部分热变化之和：
$$\Delta H_{total} = \Delta H_1 + \Delta H_2 + \Delta H_3$$
步骤 6：代入具体数值计算
根据题目，锌的摩尔质量为65.4g/mol，锌蒸气的摩尔定压热容为20.79J/mol·K，液态锌的摩尔定压热容为31.38J/mol·K，锌的气化焓为115.1kJ/mol。锌的质量为1kg，即1000g，摩尔数为1000g/65.4g/mol。代入上述公式计算总热变化。
锌的沸点是907℃，即1180K。根据题目，锌蒸气从1100℃（1373K）冷凝到450℃（723K）。需要使用锌的摩尔质量、气态和液态的摩尔定压热容以及气化焓来计算热变化。
步骤 2：计算锌蒸气从1100℃冷却到907℃的热变化
锌蒸气从1100℃冷却到907℃，即从1373K冷却到1180K。这部分的热变化可以通过锌蒸气的摩尔定压热容计算。设锌蒸气的摩尔定压热容为${C}_{p,m}(g)$，则这部分的热变化为：
$$\Delta H_1 = -n \cdot {C}_{p,m}(g) \cdot \Delta T$$
其中，$n$为锌的摩尔数，$\Delta T$为温度变化。
步骤 3：计算锌蒸气在907℃冷凝成液态锌的热变化
锌蒸气在907℃冷凝成液态锌，这部分的热变化为锌的气化焓的负值，即：
$$\Delta H_2 = -\Delta H_{vaporization}$$
步骤 4：计算液态锌从907℃冷却到450℃的热变化
液态锌从907℃冷却到450℃，即从1180K冷却到723K。这部分的热变化可以通过液态锌的摩尔定压热容计算。设液态锌的摩尔定压热容为${C}_{p,m}(l)$，则这部分的热变化为：
$$\Delta H_3 = -n \cdot {C}_{p,m}(l) \cdot \Delta T$$
其中，$n$为锌的摩尔数，$\Delta T$为温度变化。
步骤 5：计算总热变化
总热变化为上述三部分热变化之和：
$$\Delta H_{total} = \Delta H_1 + \Delta H_2 + \Delta H_3$$
步骤 6：代入具体数值计算
根据题目，锌的摩尔质量为65.4g/mol，锌蒸气的摩尔定压热容为20.79J/mol·K，液态锌的摩尔定压热容为31.38J/mol·K，锌的气化焓为115.1kJ/mol。锌的质量为1kg，即1000g，摩尔数为1000g/65.4g/mol。代入上述公式计算总热变化。