题目
1.2 体积为200 dm^3的气瓶中装有27℃,101.325 kPa的CO 2气体,求该气-|||-体的质量(设此气体可视为理想气体)。

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查理想气体状态方程的应用及单位换算能力,要求学生能够将实际问题转化为物理公式进行计算。
解题核心思路:
- 确认气体模型:题目明确说明CO₂可视为理想气体,因此直接应用理想气体状态方程$PV = nRT$。
- 单位统一:将体积、温度、压强转换为国际单位制(立方米、开尔文、帕斯卡)。
- 计算物质的量:通过公式$n = \dfrac{PV}{RT}$求出气体物质的量。
- 求质量:利用$m = nM$($M$为摩尔质量)计算气体质量。
破题关键点:
- 单位换算是易错点,需特别注意体积从$\text{dm}^3$到$\text{m}^3$的转换,以及温度从摄氏度到开尔文的转换。
- 气体常数$R$的取值需与单位制匹配,本题中$R = 8.314 \, \text{J/(mol·K)}$。
步骤1:单位换算
- 体积:$200 \, \text{dm}^3 = 200 \times 10^{-3} \, \text{m}^3 = 0.2 \, \text{m}^3$
- 温度:$27^\circ \text{C} = 27 + 273.15 = 300.15 \, \text{K}$
- 压强:$101.325 \, \text{kPa} = 101.325 \times 10^3 \, \text{Pa} = 101325 \, \text{Pa}$
步骤2:计算物质的量$n$
根据理想气体状态方程:
$n = \dfrac{PV}{RT} = \dfrac{101325 \times 0.2}{8.314 \times 300.15} \approx \dfrac{20265}{2495.447} \approx 8.121 \, \text{mol}$
步骤3:计算气体质量$m$
CO₂的摩尔质量$M = 44.0095 \, \text{g/mol} = 0.0440095 \, \text{kg/mol}$,因此:
$m = nM = 8.121 \times 0.0440095 \approx 0.3574 \, \text{kg}$