题目
从实验测得乙烯的蒸气压与温度的关系为ln(pPa)=−1921 KT+1.75 lnTK−1.928×10−2TK+12.26,试求乙烯在正常沸点 169.5 K 时的摩尔蒸发焓变。
从实验测得乙烯的蒸气压与温度的关系为
,
试求乙烯在正常沸点 时的摩尔蒸发焓变。
题目解答
答案
解析
步骤 1:理解问题
题目给出了乙烯的蒸气压与温度的关系式,要求计算乙烯在正常沸点 169.5 K 时的摩尔蒸发焓变。根据克劳修斯-克拉佩龙方程,可以将蒸气压与温度的关系与摩尔蒸发焓变联系起来。
步骤 2:克劳修斯-克拉佩龙方程
克劳修斯-克拉佩龙方程为:
\[
\frac{d\ln(p)}{dT} = \frac{\Delta H_{vap}}{RT^2}
\]
其中,\(p\) 是蒸气压,\(T\) 是温度,\(\Delta H_{vap}\) 是摩尔蒸发焓变,\(R\) 是理想气体常数。
步骤 3:求导
根据题目给出的乙烯的蒸气压与温度的关系式:
\[
\ln(p) = -\frac{1921}{T} + 1.75\ln(T) - 1.928 \times 10^{-2}T + 12.26
\]
对 \(T\) 求导,得到:
\[
\frac{d\ln(p)}{dT} = \frac{1921}{T^2} + \frac{1.75}{T} - 1.928 \times 10^{-2}
\]
步骤 4:代入克劳修斯-克拉佩龙方程
将求导结果代入克劳修斯-克拉佩龙方程,得到:
\[
\frac{1921}{T^2} + \frac{1.75}{T} - 1.928 \times 10^{-2} = \frac{\Delta H_{vap}}{RT^2}
\]
在正常沸点 169.5 K 时,将 \(T = 169.5\) K 代入上式,得到:
\[
\frac{1921}{169.5^2} + \frac{1.75}{169.5} - 1.928 \times 10^{-2} = \frac{\Delta H_{vap}}{R \times 169.5^2}
\]
步骤 5:计算摩尔蒸发焓变
将 \(R = 8.314 \, \text{J} \cdot \text{mol}^{-1} \cdot \text{K}^{-1}\) 代入上式,解得:
\[
\Delta H_{vap} = \left( \frac{1921}{169.5^2} + \frac{1.75}{169.5} - 1.928 \times 10^{-2} \right) \times R \times 169.5^2
\]
计算得:
\[
\Delta H_{vap} = 13830 \, \text{J} \cdot \text{mol}^{-1} = 13.83 \, \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}
\]
题目给出了乙烯的蒸气压与温度的关系式,要求计算乙烯在正常沸点 169.5 K 时的摩尔蒸发焓变。根据克劳修斯-克拉佩龙方程,可以将蒸气压与温度的关系与摩尔蒸发焓变联系起来。
步骤 2:克劳修斯-克拉佩龙方程
克劳修斯-克拉佩龙方程为:
\[
\frac{d\ln(p)}{dT} = \frac{\Delta H_{vap}}{RT^2}
\]
其中,\(p\) 是蒸气压,\(T\) 是温度,\(\Delta H_{vap}\) 是摩尔蒸发焓变,\(R\) 是理想气体常数。
步骤 3:求导
根据题目给出的乙烯的蒸气压与温度的关系式:
\[
\ln(p) = -\frac{1921}{T} + 1.75\ln(T) - 1.928 \times 10^{-2}T + 12.26
\]
对 \(T\) 求导,得到:
\[
\frac{d\ln(p)}{dT} = \frac{1921}{T^2} + \frac{1.75}{T} - 1.928 \times 10^{-2}
\]
步骤 4:代入克劳修斯-克拉佩龙方程
将求导结果代入克劳修斯-克拉佩龙方程,得到:
\[
\frac{1921}{T^2} + \frac{1.75}{T} - 1.928 \times 10^{-2} = \frac{\Delta H_{vap}}{RT^2}
\]
在正常沸点 169.5 K 时,将 \(T = 169.5\) K 代入上式,得到:
\[
\frac{1921}{169.5^2} + \frac{1.75}{169.5} - 1.928 \times 10^{-2} = \frac{\Delta H_{vap}}{R \times 169.5^2}
\]
步骤 5:计算摩尔蒸发焓变
将 \(R = 8.314 \, \text{J} \cdot \text{mol}^{-1} \cdot \text{K}^{-1}\) 代入上式,解得:
\[
\Delta H_{vap} = \left( \frac{1921}{169.5^2} + \frac{1.75}{169.5} - 1.928 \times 10^{-2} \right) \times R \times 169.5^2
\]
计算得:
\[
\Delta H_{vap} = 13830 \, \text{J} \cdot \text{mol}^{-1} = 13.83 \, \text{kJ} \cdot \text{mol}^{-1}
\]