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GRE科目测试:化学:焓

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例子问题

问题1:物理化学

丙烷气体燃烧的化学方程如下:

$C_{3}H_{8} + 5O_{2} \rightarrow 3CO_{2} + 4H_{2}O$

已知以下标准焓值，一摩尔丙烷燃烧反应的焓是多少?

$\Delta H_{C_{3}H_{8}} = -103.8\frac{kJ}{mol}$

$\Delta H_{O_{2}} = 0\frac{kJ}{mol}$

$\Delta H_{CO_{2}} = -393.5\frac{kJ}{mol}$

$\Delta H_{H_{2}O} = -241.8\frac{kJ}{mol}$

可能的答案:

-2044kJ

-2252kJ

-1987.5kJ

-531.5kJ

正确答案:

-2044kJ

解释：

已知反应物和生成物的摩尔焓值，我们可以用下列公式求解反应焓:

$\Delta H_{reaction} = \Delta H_{products} - \Delta H_{reactants}$

记住摩尔焓值必须乘以平衡反应中存在的系数:

$C_{3}H_{8} + 5O_{2} \rightarrow 3CO_{2} + 4H_{2}O$

$\Delta H_{reaction} = (3\Delta H_{CO_{2}} + 4\Delta H_{H_{2}O} ) - (\Delta H_{C_{3}H_{8}})$

氧被省略了，因为它的焓值为零。

$\Delta H_{reaction} = (3(-393.5\frac{kJ}{mol})+ 4(-241.8\frac{kJ}{mol})) - (-103.8\frac{kJ}{mol})$

$\Delta H_{reaction} = -2044kJ$

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问题1:焓

哪一个不是吸热反应的特征?

可能的答案:

从环境中吸收能量

感觉寒冷的化学反应

化学键的断裂

净焓变是正的

向环境释放能量

正确答案:

向环境释放能量

解释：

吸热反应以热的形式吸收能量。吸热反应涉及化学键的断裂，因为它涉及能量的吸收。吸热反应往往感觉寒冷，因为它从你的皮肤带走热量。由于吸热反应涉及吸收能量，通常以热的形式，所以焓变是正的。

因此，答案是“向环境释放能量”，这不是吸热过程的特征。相反，它是放热反应的特征，与吸热反应相反。

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问题2:焓

$H_{2}+\frac{1}{2}O_{2}\rightarrow H_{2} O\ \ \Delta H_{f}^{0} = - 286 kJ$

$C + O_{2}\rightarrow CO_{2} \ \ \Delta H_{f}^{0} = - 394 kJ$

$8C + 9H_{2}\rightarrow C_{8} H_{18}\ \ \Delta H_{f}^{0} = -269 kJ$

已知生成焓，那么反应中辛烷值的燃烧焓是多少:

$2C_{8}H_{18}+25O_{2}\rightarrow 16CO_{2} +18H_{2}O$

可能的答案:

-538kJ

$-1.2*10^{4}kJ$

$1.2*10^{4}kJ$

$-1.09*10^{4}kJ$

$1.09*10^{-4}kJ$

正确答案:

$-1.2*10^{4}kJ$

解释：

反应焓式为:

$\Delta H_{reaction}^{0} = \Delta H_{f, products}^{0} - \Delta H_{f, reactants}^{0}$

已知化学反应和生成焓，我们可以求出反应焓。

$2C_{8}H_{18}+25O_{2}\rightarrow 16CO_{2} +18H_{2}O$

首先，求产物的总焓。

$\Delta H_{f, products}^{0} = (16 ) \Delta H_{f, CO_{2}} + (18 ) \Delta H_{f, H_{2}O}$

$\Delta H_{f, products}^{0} = (16 ) (-394kJ) + (18 )(-286kJ) = -11452 kJ$

然后求反应物的总焓。

$\Delta H_{f, reactants}^{0} = (2) \Delta H_{f, C_{8}H_{18}} + (25 ) \Delta H_{f, O_{2}}$

$\Delta H_{f, reactants}^{0} =( 2) (269kJ) + (25) (0kJ) = 538kJ$

因为氧是单质的，它的生成热是零。

回到原来的方程式来计算反应的最终焓。

$\Delta H_{reaction}^{0}=-11452kJ-(538kJ)=-11990kJ\approx-1.2*10^{4}kJ$

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