根据以下数据,计算乙酸乙酯的标准摩尔生成焓 ΔfHΘm(CH3COOC2H5,1,298.15 K)。CH3COOH(l)+C2H5OH(l)=CH3COOC2H5(l)+H2O(l),ΔrHΘm(298.15 K)=−9.20 kJ⋅mol−1 乙酸和乙醇的标准摩尔燃烧焓 ΔcHΘm(298.15 K) 分别为 −874.54 kJ⋅mol−1 和 −1366 kJ⋅mol−1,CO2(g) 和 H2O(l) 的标准摩尔生成焓分别为 −393.51 kJ⋅mol−1 和 −285.83 kJ⋅mol−1。
题目解答
答案
解析
本题考查热化学方程式的计算,核心思路是利用盖斯定律和燃烧焓与生成焓的关系,通过构造合适的热化学方程式联立求解。关键点在于:
- 燃烧焓与生成焓的转换:利用燃烧反应式,结合已知的CO₂和H₂O的生成焓,计算乙酸和乙醇的生成焓;
- 目标反应式的焓变关系:将题目给出的反应式与生成焓关联,建立方程求解乙酸乙酯的生成焓。
步骤1:计算乙酸的生成焓ΔfHΘm(CH₃COOH)
乙酸的燃烧反应式为:
$\text{CH}_3\text{COOH}(l) + 2\text{O}_2(g) \rightarrow 2\text{CO}_2(g) + 2\text{H}_2\text{O}(l)$
根据燃烧焓与生成焓的关系:
$\Delta_c H^\Theta_m(\text{CH}_3\text{COOH}) = \sum \Delta_f H^\Theta_m(\text{产物}) - \sum \Delta_f H^\Theta_m(\text{反应物})$
代入数据:
$-874.54 = [2(-393.51) + 2(-285.83)] - \Delta_f H^\Theta_m(\text{CH}_3\text{COOH})$
解得:
$\Delta_f H^\Theta_m(\text{CH}_3\text{COOH}) = -484.14 \, \text{kJ/mol}$
步骤2:计算乙醇的生成焓ΔfHΘm(C₂H₅OH)
乙醇的燃烧反应式为:
$\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}(l) + 3\text{O}_2(g) \rightarrow 2\text{CO}_2(g) + 3\text{H}_2\text{O}(l)$
同理:
$-1366 = [2(-393.51) + 3(-285.83)] - \Delta_f H^\Theta_m(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH})$
解得:
$\Delta_f H^\Theta_m(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = -278.51 \, \text{kJ/mol}$
步骤3:计算乙酸乙酯的生成焓ΔfHΘm(CH₃COOC₂H₅)
题目给出反应式:
$\text{CH}_3\text{COOH}(l) + \text{C}_2\text{H}_5\text{OH}(l) \rightarrow \text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5(l) + \text{H}_2\text{O}(l)$
根据反应焓变关系:
$\Delta_r H^\Theta_m = \sum \Delta_f H^\Theta_m(\text{产物}) - \sum \Delta_f H^\Theta_m(\text{反应物})$
代入数据:
$-9.20 = [\Delta_f H^\Theta_m(\text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5) + (-285.83)] - [(-484.14) + (-278.51)]$
解得:
$\Delta_f H^\Theta_m(\text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5) = -486.02 \, \text{kJ/mol}$