题目
石墨和金刚石的燃烧热分别是394和396KJ·mol-1,那么金刚石的标准生成焓为()A. –790 kJ·mol-1B. 2kJ·mol-1C. +790 kJ·mol-1D. –2 kJ·mol-1
石墨和金刚石的燃烧热分别是394和396KJ·mol-1,那么金刚石的标准生成焓为()
A. –790 kJ·mol-1
B. 2kJ·mol-1
C. +790 kJ·mol-1
D. –2 kJ·mol-1
题目解答
答案
B. 2kJ·mol-1
解析
考查要点:本题主要考查燃烧热与标准生成焓的关系,以及热化学方程式的应用。
解题核心思路:通过燃烧热的差异,结合热化学方程式的叠加原理,推导金刚石的标准生成焓。
关键点:
- 燃烧热是1 mol物质完全燃烧生成稳定氧化物的焓变,此处为CO₂。
- 标准生成焓指由稳定单质生成1 mol物质的焓变,碳的稳定单质是石墨。
- 通过石墨与金刚石燃烧热的差值,计算石墨转化为金刚石的焓变。
步骤1:写出燃烧热对应的热化学方程式
- 石墨燃烧:
$\text{C(石墨)} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2(g), \quad \Delta H_1 = -394 \, \text{kJ·mol}^{-1}$ - 金刚石燃烧:
$\text{C(金刚石)} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2(g), \quad \Delta H_2 = -396 \, \text{kJ·mol}^{-1}$
步骤2:消去CO₂,推导石墨与金刚石的转化焓变
将两式相减,消去O₂和CO₂:
$[\text{C(金刚石)} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2(g)] - [\text{C(石墨)} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2(g)]$
得到:
$\text{C(金刚石)} - \text{C(石墨)} \rightarrow 0 \quad \Rightarrow \quad \text{C(金刚石)} \rightarrow \text{C(石墨)}$
对应的焓变为:
$\Delta H = \Delta H_2 - \Delta H_1 = (-396) - (-394) = -2 \, \text{kJ·mol}^{-1}$
步骤3:确定标准生成焓
石墨是碳的稳定单质,生成金刚石的反应为:
$\text{C(石墨)} \rightarrow \text{C(金刚石)}, \quad \Delta H = +2 \, \text{kJ·mol}^{-1}$
因此,金刚石的标准生成焓为+2 kJ·mol⁻¹。