题目
氯仿的正常沸点为334.6K(外压为101.325kPa),试求氯仿的摩尔气化热及40℃C时的饱和蒸气压。
氯仿的正常沸点为334.6K(外压为101.325kPa),试求氯仿的摩尔气化热及40℃C时
的饱和蒸气压。
题目解答
答案

解析
本题主要考查了Trouton规则以及Clausius - Clapeyron方程的应用。解题思路如下:
- 计算氯仿的摩尔气化热:
- 根据Trouton规则,对于大多数非极性液体,其摩尔气化热$\Delta_{vap}H_{m}\approx 88T_{b}$,其中$T_{b}$为正常沸点。
- 已知氯仿的正常沸点$T_{b}=334.6K$,将其代入公式可得:
$\Delta_{vap}H_{m}\approx 88J\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}\times334.6K = 29444.8J\cdot mol^{-1}\approx29.44kJ\cdot mol^{-1}$
- 计算40℃时氯仿的饱和蒸气压:
- Clausius - Clapeyron方程的积分形式为$\ln\frac{p_{2}}{p_{1}}=\frac{\Delta_{vap}H_{m}}{R}(\frac{1}{T_{1}} - \frac{1}{T_{2}})$,其中$p_{1}$、$p_{2}$分别是温度$T_{1}$、$T_{2}$时的饱和蒸气压,$\Delta_{vap}H_{m}$为摩尔气化热,$R$为摩尔气体常数($R = 8.314J\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}$)。
- 已知$T_{1}=334.6K$,$p_{1}=101.325kPa$,$T_{2}=(273.15 + 40)K = 313.15K$,$\Delta_{vap}H_{m}=29444.8J\cdot mol^{-1}$,代入方程可得:
$\ln\frac{p_{2}}{101.325kPa}=\frac{29444.8J\cdot mol^{-1}}{8.314J\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}}(\frac{1}{334.6K}-\frac{1}{313.15K})$
先计算括号内的值:
$\frac{1}{334.6K}-\frac{1}{313.15K}=\frac{313.15 - 334.6}{334.6\times313.15K}$
$=\frac{- 21.45}{334.6\times313.15K}\approx - 2.04\times10^{-4}K^{-1}$
再计算$\frac{29444.8J\cdot mol^{-1}}{8.314J\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}}(\frac{1}{334.6K}-\frac{1}{313.15K})$的值:
$\frac{29444.8}{8.314}\times(- 2.04\times10^{-4})\approx - 0.72$
即$\ln\frac{p_{2}}{101.325kPa}=- 0.72$
两边同时取指数可得:
$\frac{p_{2}}{101.325kPa}=e^{-0.72}$
$p_{2}=101.325kPa\times e^{-0.72}\approx49.0kPa$