题目
苯在一个刚性的绝热容器中燃烧,C6H6(l)+152O2(g)=6CO2(g)+3H2O(g),下列各关系式正确的是A. ΔU=0,ΔHB. ΔU=0,ΔH>0,W=0C. ΔU=0,ΔH=0,Q=0D. Q
苯在一个刚性的绝热容器中燃烧,C6H6(l)+152O2(g)=6CO2(g)+3H2O(g),下列各关系式正确的是
A. ΔU=0,ΔH<0,Q=0
B. ΔU=0,ΔH>0,W=0
C. ΔU=0,ΔH=0,Q=0
D. Q<0,W=0,ΔU<0
题目解答
答案
B. ΔU=0,ΔH>0,W=0
解析
本题考查热力学第一定律和焓变的计算,关键在于理解绝热条件和刚性容器对系统的影响:
- 绝热条件(Q=0):系统与外界无热量交换;
- 刚性容器(体积不变):系统无法对外做体积功(W=0);
- 热力学第一定律:$\Delta U = Q + W = 0 + 0 = 0$;
- 焓变公式:$\Delta H = \Delta U + \Delta nRT$,其中$\Delta n$为气体物质的量变化。
关键步骤分析
-
判断$\Delta U$
由热力学第一定律$\Delta U = Q + W$,绝热条件$Q=0$,刚性容器$W=0$,故$\Delta U = 0$。 -
计算$\Delta H$
反应前后气体物质的量变化:- 反应物:$\frac{15}{2} \, \text{O}_2(g)$ → $7.5 \, \text{mol气体}$
- 生成物:$6 \, \text{CO}_2(g) + 3 \, \text{H}_2\text{O}(g)$ → $9 \, \text{mol气体}$
$\Delta n = 9 - 7.5 = 1.5 \, \text{mol}$
代入公式$\Delta H = \Delta U + \Delta nRT$,得$\Delta H = 1.5RT > 0$。
-
排除错误选项
- 选项D中$\Delta U < 0$,与$\Delta U = 0$矛盾;
- 选项A、C中$\Delta H < 0$或$\Delta H = 0$,与$\Delta H > 0$矛盾;
- 选项B满足$\Delta U = 0$,$\Delta H > 0$,$W = 0$,正确。