题目

29.在298.15K及100 kPa压力时,设环丙烷、石墨及氢气的燃烧焓 ({Delta )_(c)}^(log _{m)}-|||-(298.15K)分别为 -2092kJcdot mo(l)^-1 -393.8kJcdot mo(l)^-1 及 -285.84kJcdot mo(l)^-1-|||-若已知丙烯C3H6(g)的标准摩尔生成焓 (Delta )_(1)(H)_(m)(298.15k)=20.50kJcdot mo(l)^-1-|||-试求:-|||-(1)环丙烷的标准摩尔生成焓 (Delta )_(1)(H)_(m)(298.15k);-|||-(2)环丙烷异构化变为丙烯的摩尔反应焓变值△H∩(298.15 K)。

题目解答

答案

解析

考查要点：本题主要考查热化学方程式的书写、燃烧焓与生成焓的关系以及赫斯定律的应用。
解题思路：

  1. 第一问需通过燃烧焓计算环丙烷的生成焓。根据燃烧反应的焓变关系，结合已知的石墨、氢气燃烧焓，建立方程求解。
  2. 第二问直接利用生成焓的差值计算异构化反应的焓变，即产物生成焓减去反应物生成焓。
    关键点：
  • 燃烧焓的定义：物质完全燃烧生成稳定氧化物（CO₂、H₂O）的焓变。
  • 生成焓的计算：通过燃烧反应逆推生成焓，需注意元素的稳定态生成焓为0。

第（1）题

目标：求环丙烷的标准摩尔生成焓 $\Delta_f H_m^\theta$。
步骤：

  1. 写出环丙烷的燃烧反应：
    $\text{C}_3\text{H}_6(\text{环丙烷}) + 3\text{O}_2 \rightarrow 3\text{CO}_2 + 3\text{H}_2\text{O}$
  2. 根据燃烧焓定义，燃烧反应的焓变 $\Delta_c H^\theta$ 等于生成物总生成焓减去反应物总生成焓：
    $\Delta_c H^\theta = [3\Delta_f H^\theta(\text{CO}_2) + 3\Delta_f H^\theta(\text{H}_2\text{O})] - \Delta_f H^\theta(\text{C}_3\text{H}_6)$
  3. 代入已知数据：
    • $\Delta_c H^\theta(\text{环丙烷}) = -2092 \, \text{kJ/mol}$
    • $\Delta_f H^\theta(\text{CO}_2) = -393.8 \, \text{kJ/mol}$（石墨燃烧焓）
    • $\Delta_f H^\theta(\text{H}_2\text{O}) = -285.84 \, \text{kJ/mol}$（氢气燃烧焓）
      $-2092 = [3(-393.8) + 3(-285.84)] - \Delta_f H^\theta(\text{C}_3\text{H}_6)$
  4. 计算：
    $-2092 = -2038.92 - \Delta_f H^\theta(\text{C}_3\text{H}_6)$
    $\Delta_f H^\theta(\text{C}_3\text{H}_6) = 53.08 \, \text{kJ/mol}$

第（2）题

目标：求环丙烷异构化为丙烯的反应焓 $\Delta_r H_m^\theta$。
步骤：

  1. 反应式：
    $\text{C}_3\text{H}_6(\text{环丙烷}) \rightarrow \text{C}_3\text{H}_6(\text{丙烯})$
  2. 根据生成焓差：
    $\Delta_r H^\theta = \Delta_f H^\theta(\text{丙烯}) - \Delta_f H^\theta(\text{环丙烷})$
  3. 代入数据：
    $\Delta_r H^\theta = 20.50 - 53.08 = -32.58 \, \text{kJ/mol}$