题目
用相平衡常数m表达的亨利定律表达式为______,在常压下,20℃时,氨在空气中的分压为114mmHg,与之平衡的氨水浓度为15kgNH 3 /(100kgH 2 O),此时m=______。
用相平衡常数m表达的亨利定律表达式为______,在常压下,20℃时,氨在空气中的分压为114mmHg,与之平衡的氨水浓度为15kgNH 3 /(100kgH 2 O),此时m=______。
题目解答
答案
y=mx$1.094
解析
考查要点:本题主要考查亨利定律的表达式及其应用,涉及气体分压与溶液浓度的关系,以及单位换算和摩尔分数的计算。
解题核心思路:
- 亨利定律表达式:明确表达式形式为$y = m x$,其中$y$为气体分压,$x$为液相中溶质的摩尔分数,$m$为相平衡常数。
- 单位统一:将分压从mmHg转换为atm,确保单位一致性。
- 摩尔分数计算:通过溶质和溶剂的质量计算物质的量,进而求出摩尔分数。
- 代入公式求解:将已知分压和摩尔分数代入公式,计算相平衡常数$m$。
破题关键点:
- 正确理解$x$的定义:$x$是液相中的摩尔分数,而非质量分数。
- 准确进行单位换算:分压需转换为atm单位。
- 精确计算物质的量:注意溶质和溶剂的摩尔数需分别计算后求和。
第(1)题:亨利定律表达式
亨利定律的表达式为:
$y = m x$
其中:
- $y$为气体的分压(单位:atm),
- $x$为液相中溶质的摩尔分数,
- $m$为相平衡常数(单位:atm)。
第(2)题:计算相平衡常数$m$
步骤1:单位换算
将分压$y$从mmHg转换为atm:
$y = \frac{114}{760} \approx 0.15 \, \text{atm}$
步骤2:计算摩尔分数$x$
- 溶质(NH₃)的物质的量:
$n_{\text{NH}_3} = \frac{15 \, \text{kg}}{17 \, \text{kg/mol}} \approx 0.8824 \, \text{mol}$ - 溶剂(H₂O)的物质的量:
$n_{\text{H}_2\text{O}} = \frac{100 \, \text{kg}}{18 \, \text{kg/mol}} \approx 5.5556 \, \text{mol}$ - 总物质的量:
$n_{\text{总}} = 0.8824 + 5.5556 \approx 6.438 \, \text{mol}$ - 摩尔分数$x$:
$x = \frac{n_{\text{NH}_3}}{n_{\text{总}}} = \frac{0.8824}{6.438} \approx 0.137$
步骤3:代入公式求$m$
$m = \frac{y}{x} = \frac{0.15}{0.137} \approx 1.094$