物理化学知识问答
在恒温、容积为2 dm³的真空容器中,依次充入温度相同、始态为100 kPa,2 dm³的N₂(g)和200 kPa,1 dm³的Ar(g),设两者形成理想气体混合物,则容器中的总压力是多少?
解答:
根据理想气体状态方程 \(PV = nRT\),其中 \(P\) 为压力,\(V\) 为体积,\(n\) 为物质的量,\(R\) 为理想气体常数,\(T\) 为温度。对于理想气体混合物,其总压力等于各组分气体分压力之和。
首先,计算N₂和Ar的物质的量:
- N₂的物质的量 \(n_{N2} = \frac{P_{N2} \cdot V_{N2}}{RT} = \frac{100 \, \text{kPa} \cdot 2 \, \text{dm}³}{RT}\)
- Ar的物质的量 \(n_{Ar} = \frac{P_{Ar} \cdot V_{Ar}}{RT} = \frac{200 \, \text{kPa} \cdot 1 \, \text{dm}³}{RT}\)
将物质的量代入理想气体状态方程,得到:
- \(P_{N2} = \frac{n_{N2} \cdot RT}{V_{N2}} = \frac{100 \, \text{kPa} \cdot 2 \, \text{dm}³}{RT}\)
- \(P_{Ar} = \frac{n_{Ar} \cdot RT}{V_{Ar}} = \frac{200 \, \text{kPa} \cdot 1 \, \text{dm}³}{RT}\)
由于容器中的总压力等于各组分气体分压力之和,因此:
- 总压力 \(P_{total} = P_{N2} + P_{Ar} = \frac{100 \, \text{kPa} \cdot 2 \, \text{dm}³}{RT} + \frac{200 \, \text{kPa} \cdot 1 \, \text{dm}³}{RT} = \frac{300 \, \text{kPa} \cdot \text{dm}³}{RT}\)
根据理想气体状态方程,\(RT = P_{total} \cdot V_{total}\),其中 \(V_{total} = 2 \, \text{dm}³\),因此:
- \(P_{total} = \frac{300 \, \text{kPa} \cdot \text{dm}³}{2 \, \text{dm}³} = 150 \, \text{kPa}\)
所以,容器中的总压力为150 kPa,选项(B)正确。
其他知识点解答:
- 某气体的状态方程 \(pV_m = RT + bp\) (b是大于零的常数),则下列结论正确的是:
- (B) 其热力学能U只是温度T的函数。由气体状态方程 \(pV_m = RT + bp\) 可知,此实际气体的内能与压力和体积无关,因此内能只是温度的函数。
- 标准状态下,反应 \(CH_3OH(g) + O_2(g) = CO_2(g) + 2H_2O(g)\) 的△H值不是甲醇的燃烧热。√
- 负偏差系统的蒸气压比拉乌尔定律计算值要高。× 正偏差系统的蒸气压比拉乌尔定律计算值要高。√
- 一个已达平衡的化学反应,只有当标准平衡常数改变时,平衡才会移动。× 催化剂不能改变平衡常数的大小。√
以上是关于物理化学的一些基本知识问答,希望对您有所帮助。
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