题目
在抽空的容器中放入NH 4 HCO 3 (s),发生反应NH 4 HCO 3 (s)=NH 3 (g)+CO 2 (g)+H 2 O(g)且达到平衡,则这个系统的组分数=();自由度数=()。
在抽空的容器中放入NH 4 HCO 3 (s),发生反应NH 4 HCO 3 (s)=NH 3 (g)+CO 2 (g)+H 2 O(g)且达到平衡,则这个系统的组分数=();自由度数=()。
题目解答
答案
1;1
解析
考查要点:本题主要考查化学平衡系统中组分数和自由度数的计算,需结合相律(Gibbs相律)进行分析。
解题核心思路:
- 组分数(C):系统中独立化学组分的数目。需判断生成的气体是否为独立组分。
- 相数(Φ):系统中不同相的数目(固态、气态等)。
- 自由度数(f):根据相律公式 $f = C - \Phi + 2$ 计算。
破题关键点:
- 固体分解反应的特性:NH₄HCO₃(s)分解生成的三种气体(NH₃、CO₂、H₂O)的物质的量比例固定(1:1:1),因此它们并非独立组分。
- 相的判断:系统中存在固态(NH₄HCO₃未分解部分)和气态(生成的气体混合物)两个相。
组分数(C)
- 独立化学组分的判断:
反应式为 $NH_4HCO_3(s) \rightleftharpoons NH_3(g) + CO_2(g) + H_2O(g)$。- 固体NH₄HCO₃分解生成三种气体,但它们的物质的量严格遵循化学计量比(1:1:1)。
- 这三种气体可视为由单一组分(NH₄HCO₃)分解而来,因此组分数 $C = 1$。
相数(Φ)
- 相的定义:
- 固态相:未分解的NH₄HCO₃固体。
- 气态相:生成的气体混合物(NH₃、CO₂、H₂O)。
- 因此,相数 $\Phi = 2$。
自由度数(f)
- 相律公式:
$f = C - \Phi + 2 = 1 - 2 + 2 = 1$- 自由度数 $f = 1$,表示系统中仅有一个变量(如温度或压力)可以独立改变。