1mol苯在298K时置于弹式量热器中完全燃烧,生成CO2(g)和H2O(l),同时放热3264KJ,其恒压燃烧热QP为A. -3264KJB. -3268KJC. 3268KJ
A. -3264KJ
B. -3268KJ
C. 3268KJ
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查恒压燃烧热(QP)与恒容热(Qv)的转换关系,以及气体物质的量变化对热量的影响。
解题核心思路:
- 明确燃烧热的定义:燃烧热是恒压条件下1mol物质完全燃烧的热效应(QP)。
- 弹式量热器的特性:实验中测得的是恒容热(Qv),需通过公式 $Q_p = Q_v + \Delta n_{\text{gas}} \cdot R \cdot T$ 转换为恒压热。
- 计算气体物质的量变化($\Delta n_{\text{gas}}$):根据化学反应式,确定反应前后气体物质的量的差值。
破题关键点:
- 正确写出苯的燃烧反应式,明确生成物中水的状态(液态不参与气体物质的量计算)。
- 代入公式计算QP时,注意单位换算(焦耳与千焦的转换)。
苯的燃烧反应式:
$\text{C}_6\text{H}_6(l) + \frac{15}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow 6\text{CO}_2(g) + 3\text{H}_2\text{O}(l)$
步骤1:计算气体物质的量变化
- 反应物中的气体:$\frac{15}{2} = 7.5$ mol O₂
- 产物中的气体:6 mol CO₂
- $\Delta n_{\text{gas}} = 6 - 7.5 = -1.5$ mol
步骤2:代入公式计算QP
已知恒容热 $Q_v = -3264$ kJ(放热为负),气体常数 $R = 8.314 \, \text{J/mol·K}$,温度 $T = 298 \, \text{K}$:
$Q_p = Q_v + \Delta n_{\text{gas}} \cdot R \cdot T$
将数值代入:
$Q_p = -3264 \, \text{kJ} + (-1.5) \cdot 8.314 \cdot 298 \, \text{J} \cdot \frac{1}{1000} \, \text{kJ/J}$
计算第二项:
$(-1.5) \cdot 8.314 \cdot 298 \approx -3716.36 \, \text{J} = -3.716 \, \text{kJ}$
最终:
$Q_p = -3264 \, \text{kJ} - 3.716 \, \text{kJ} \approx -3267.7 \, \text{kJ} \approx -3268 \, \text{kJ}$
矛盾分析:
根据计算,QP应为$-3268$ kJ(选项B),但题目给出答案为A($-3264$ kJ)。可能原题存在误差,或默认忽略气体物质的量变化的影响(如假设$\Delta n_{\text{gas}} = 0$),但此处理论上不严谨。