题目
26.有如下反应,设都在298K和标准大气压力下进行,请比较各个反应的-|||-△U 与 Delta H 的大小,并说明这差别主要是什么因素造成的。-|||-(1)C12H22O11(蔗糖)完全燃烧;-|||-(2)C10H8(萘,s)完全氧化为苯二甲酸C6H4(COOH)2(s );-|||-(3)乙醇的完全燃烧;-|||-(4)PbS(s)完全氧化为PbO(s)和SO2(g)。

题目解答
答案

解析
本题考查焓变(ΔH)与内能变(ΔU)的关系,核心在于理解气体物质的量变化(Δn_gas)对两者的影响。根据公式 $\Delta H = \Delta U + \Delta n_{\text{gas}} \cdot R \cdot T$,当:
- $\Delta n_{\text{gas}} > 0$ 时,$\Delta H > \Delta U$;
- $\Delta n_{\text{gas}} = 0$ 时,$\Delta H = \Delta U$;
- $\Delta n_{\text{gas}} < 0$ 时,$\Delta H < \Delta U$。
破题关键是写出各反应的化学方程式,计算气体物质的量变化 $\Delta n_{\text{gas}}$,并判断符号。
(1) 蔗糖完全燃烧
化学方程式:
$C_{12}H_{22}O_{11}(s) + 12O_2(g) \rightarrow 12CO_2(g) + 11H_2O(l)$
- 气体变化:反应物有 $12 \, \text{mol}$ $O_2$,生成物有 $12 \, \text{mol}$ $CO_2$,故 $\Delta n_{\text{gas}} = 12 - 12 = 0$。
- 结论:$\Delta H = \Delta U$。
(2) 萘氧化为苯二甲酸
化学方程式:
$8C_{10}H_8(s) + 21O_2(g) \rightarrow 10C_6H_4(\text{COOH})_2(s) + 2H_2O(l)$
- 气体变化:反应物有 $21 \, \text{mol}$ $O_2$,生成物无气体,故 $\Delta n_{\text{gas}} = 0 - 21 = -21$。
- 结论:$\Delta H < \Delta U$。
(3) 乙醇完全燃烧
化学方程式:
$C_2H_5OH(l) + 3O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) + 3H_2O(l)$
- 气体变化:反应物有 $3 \, \text{mol}$ $O_2$,生成物有 $2 \, \text{mol}$ $CO_2$,故 $\Delta n_{\text{gas}} = 2 - 3 = -1$。
- 结论:$\Delta H < \Delta U$。
(4) PbS完全氧化
化学方程式:
$PbS(s) + 1.5O_2(g) \rightarrow PbO(s) + SO_2(g)$
- 气体变化:反应物有 $1.5 \, \text{mol}$ $O_2$,生成物有 $1 \, \text{mol}$ $SO_2$,故 $\Delta n_{\text{gas}} = 1 - 1.5 = -0.5$。
- 结论:$\Delta H < \Delta U$。