第 1 题

化合物 Q（摩尔质量 122.0 g mol

^{-1}

）由碳、氢、氧组成。A 部分。

\ce{CO2(g)}

和

\ce{H2O(l)}

在

25.00\ ^\circ\mathrm{C}

的标准生成焓分别为

-393.51

和

-285.83

kJ mol

^{-1}

；

R = 8.314

J K

^{-1}

mol

^{-1}

（原子量：H = 1.0，C = 12.0，O = 16.0）。将 0.6000 g 固体 Q 在盛有 710.0 g 水（

25.000\ ^\circ\mathrm{C}

）的弹式量热计中于过量氧气中燃烧。反应后温度为

27.250\ ^\circ\mathrm{C}

，生成 1.5144 g

\ce{CO2(g)}

和 0.2656 g

\ce{H2O(l)}

。(1.1) 确定 Q 的分子式，并写出带状态标注的燃烧配平方程式。(1.2) 已知水的比热为 4.184 J g

^{-1}

^{-1}

，反应内能变

\Delta U^\circ = -3079

kJ mol

^{-1}

，计算量热计（不含水）的热容。(1.3) 计算 Q 的标准生成焓

\Delta H_f^\circ

。B 部分。

6\ ^\circ\mathrm{C}

时 Q 在苯与水之间的分配给出平衡浓度

(c_B, c_W)

（mol dm

^{-3}

）：(0.0118, 0.00281)、(0.0478, 0.00566)、(0.0981, 0.00812)、(0.156, 0.0102)。设苯中 Q 只有一种形态，水中 Q 为单体。(1.4) 通过计算说明 Q 在苯中是单体还是二聚体。(1.5) 理想稀溶液中

\Delta T_f = R(T_f^0)^2 X_s/\Delta H_f

；苯的摩尔质量为 78.0 g mol

^{-1}

，纯苯在 1 atm 下于

5.40\ ^\circ\mathrm{C}

凝固，

\Delta H_f = 9.89

kJ mol

^{-1}

。计算 0.244 g Q 溶于 5.85 g 苯所得溶液的凝固点。

第 4/5 步：苯中是单体还是二聚体？

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直观理解

用两种假设分别检验数据：保持恒定的分配规律揭示缔合状态。

\frac{c_B}{c_W^2} = 1.49,\ 1.49,\ 1.49,\ 1.50\times10^{3}\ \text{dm}^3\text{mol}^{-1}\ (\text{constant}) \;\Rightarrow\; \ce{2Q <=> Q2}\ \text{in benzene}

分析

若 Q 在苯中二聚，则 $c_B \propto c_W^2$ ，即 $c_B/c_W^2$ 应为常数而 $c_B/c_W$ 变化。实测 $c_B/c_W$ = 4.20、8.44、12.1、15.3 明显漂移，而 $c_B/c_W^2$ 恒为 $\approx 1.49\times10^{3}$ —— Q 在苯中为二聚体。