题目
水在101.3kPa时沸点为373K,汽化热为40.67 kJ/mol(设汽化热不随温度变化);毕节学院的大气压约为85.5 kPa,则在毕节学院水的沸点为 K。
水在101.3kPa时沸点为373K,汽化热为40.67 kJ/mol(设汽化热不随温度变化);毕节学院的大气压约为85.5 kPa,则在毕节学院水的沸点为 K。
题目解答
答案
368
解析
步骤 1:确定克劳修斯-克拉佩龙方程
克劳修斯-克拉佩龙方程描述了液体的蒸气压与温度之间的关系。方程为:
\[ \ln\left(\frac{P_2}{P_1}\right) = -\frac{\Delta H_{vap}}{R}\left(\frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1}\right) \]
其中,\(P_1\) 和 \(P_2\) 分别是两个不同温度下的蒸气压,\(T_1\) 和 \(T_2\) 是对应的温度,\(\Delta H_{vap}\) 是汽化热,\(R\) 是理想气体常数。
步骤 2:代入已知值
已知 \(P_1 = 101.3 \, \text{kPa}\),\(T_1 = 373 \, \text{K}\),\(P_2 = 85.5 \, \text{kPa}\),\(\Delta H_{vap} = 40.67 \, \text{kJ/mol} = 40670 \, \text{J/mol}\),\(R = 8.314 \, \text{J/(mol·K)}\)。代入克劳修斯-克拉佩龙方程:
\[ \ln\left(\frac{85.5}{101.3}\right) = -\frac{40670}{8.314}\left(\frac{1}{T_2} - \frac{1}{373}\right) \]
步骤 3:解方程求 \(T_2\)
首先计算方程左边的值:
\[ \ln\left(\frac{85.5}{101.3}\right) = \ln(0.844) \approx -0.169 \]
然后代入方程右边:
\[ -0.169 = -\frac{40670}{8.314}\left(\frac{1}{T_2} - \frac{1}{373}\right) \]
\[ -0.169 = -4890.5\left(\frac{1}{T_2} - \frac{1}{373}\right) \]
\[ \frac{1}{T_2} - \frac{1}{373} = \frac{0.169}{4890.5} \]
\[ \frac{1}{T_2} = \frac{0.169}{4890.5} + \frac{1}{373} \]
\[ \frac{1}{T_2} = 0.0000345 + 0.00268 \]
\[ \frac{1}{T_2} = 0.0027145 \]
\[ T_2 = \frac{1}{0.0027145} \approx 368.3 \, \text{K} \]
克劳修斯-克拉佩龙方程描述了液体的蒸气压与温度之间的关系。方程为:
\[ \ln\left(\frac{P_2}{P_1}\right) = -\frac{\Delta H_{vap}}{R}\left(\frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1}\right) \]
其中,\(P_1\) 和 \(P_2\) 分别是两个不同温度下的蒸气压,\(T_1\) 和 \(T_2\) 是对应的温度,\(\Delta H_{vap}\) 是汽化热,\(R\) 是理想气体常数。
步骤 2:代入已知值
已知 \(P_1 = 101.3 \, \text{kPa}\),\(T_1 = 373 \, \text{K}\),\(P_2 = 85.5 \, \text{kPa}\),\(\Delta H_{vap} = 40.67 \, \text{kJ/mol} = 40670 \, \text{J/mol}\),\(R = 8.314 \, \text{J/(mol·K)}\)。代入克劳修斯-克拉佩龙方程:
\[ \ln\left(\frac{85.5}{101.3}\right) = -\frac{40670}{8.314}\left(\frac{1}{T_2} - \frac{1}{373}\right) \]
步骤 3:解方程求 \(T_2\)
首先计算方程左边的值:
\[ \ln\left(\frac{85.5}{101.3}\right) = \ln(0.844) \approx -0.169 \]
然后代入方程右边:
\[ -0.169 = -\frac{40670}{8.314}\left(\frac{1}{T_2} - \frac{1}{373}\right) \]
\[ -0.169 = -4890.5\left(\frac{1}{T_2} - \frac{1}{373}\right) \]
\[ \frac{1}{T_2} - \frac{1}{373} = \frac{0.169}{4890.5} \]
\[ \frac{1}{T_2} = \frac{0.169}{4890.5} + \frac{1}{373} \]
\[ \frac{1}{T_2} = 0.0000345 + 0.00268 \]
\[ \frac{1}{T_2} = 0.0027145 \]
\[ T_2 = \frac{1}{0.0027145} \approx 368.3 \, \text{K} \]