U6.5 · 相变的能量练习题 · Energy of Phase Changes
涉及的课：U6.5 相变的能量
- 1填空
23.0 g 乙醇（0.500 mol）在沸点下全部汽化。乙醇的 ΔH汽化 = 38.6 kJ/mol。需要吸收多少热量？
kJ - 2单选
在水的加热曲线上，100 °C 的沸腾平台阶段，持续加热时水分子的平均动能和分子间的势能怎样变化？
- 3单选
水的摩尔汽化焓（沸点下 40.7 kJ/mol）比 （沸点下约 18.7 kJ/mol）大得多。最好的解释是？
解析汽化只是把分子彼此拉开，不断开分子内的共价键。O 的电负性大，水分子之间形成氢键； 分子之间主要是较弱的偶极作用和色散力。 的摩尔质量（34）反而比水（18）大。“沸点更高”和“汽化焓更大”都是氢键造成的结果，不是原因。
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- 4填空
把 110 °C 的 20.0 g 水蒸气（1.110 mol）冷却成 80 °C 的液态水，共放出多少热量？比热容：水蒸气 1.86 J/(g·°C)，水 4.18 J/(g·°C)；水的 ΔH汽化 = 40.7 kJ/mol。
kJ解析分三段：① 水蒸气 110 → 100 °C：20.0 × 1.86 × 10 = 372 J；② 100 °C 冷凝：1.110 × 40700 = 45177 J；③ 水 100 → 80 °C：20.0 × 4.18 × 20 = 1672 J。共 47221 J ≈ 47.2 kJ，绝大部分来自冷凝。
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- 5单选
用加热速率不变的同一个加热器，分别加热质量相同的冰、液态水和水蒸气（都不发生相变）。比热容：冰 2.09，液态水 4.18，水蒸气 1.86 J/(g·°C)。哪一种的温度上升得最快？
解析每秒吸收的热量相同，ΔT = q ÷ (m·c)，比热容越小升温越快。水蒸气的比热容最小（1.86），升温最快；液态水的比热容最大，升温最慢。加热曲线上，液态水那一段最平缓。
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- 6单选
36.0 g 冰从 −20 °C 开始，以恒定的功率加热，直到变成 120 °C 的水蒸气。下图是温度随吸收热量的变化。100 °C 的平台大约是 0 °C 平台的 7 倍长，原因是？
解析从图上读两段平台的长度：0 °C 约 12 kJ（熔化），100 °C 约 81 kJ（沸腾），即 2.00 mol × 6.01 和 2.00 mol × 40.7 kJ/mol。平台上温度不变，分子的平均动能也不变，吸收的热量全部用来克服分子间作用力。熔化后分子仍然挨在一起，只拆开一部分氢键；汽化要把分子完全分开，所以需要的能量多得多。两种变化都不拆开 O–H 共价键。
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