题目
常见的Na2CO3(s)水化物有Na2CO3·H2O(s)、Na2CO3·7H2O(s)、Na2CO3·10H2O(s)三种水合物,问在 101325 Pa 的压力下,能与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的水合物最多可有多少种 ( )A. 1 种;B. 2 种;C. 3 种;D. 不可能有Na2CO3水合物与之平衡共存
常见的Na2CO3(s)水化物有Na2CO3·H2O(s)、Na2CO3·7H2O(s)、Na2CO3·10H2O(s)三种水合物,问在 101325 Pa 的压力下,能与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的水合物最多可有多少种 ( )
A. 1 种;
B. 2 种;
C. 3 种;
D. 不可能有Na2CO3水合物与之平衡共存
题目解答
答案
A. 1 种;
解析
步骤 1:理解相平衡条件
在给定压力下,物质的相平衡条件是各相的化学势相等。对于Na2CO3水合物、Na2CO3水溶液和冰,它们的化学势在平衡时应相等。
步骤 2:分析水合物的化学势
Na2CO3水合物的化学势由其组成和温度决定。在给定压力下,不同水合物的化学势随温度变化而变化。因此,不同水合物的化学势曲线在温度-化学势图上是不同的。
步骤 3:分析水溶液和冰的化学势
Na2CO3水溶液和冰的化学势也随温度变化而变化。在给定压力下,它们的化学势曲线在温度-化学势图上是不同的。
步骤 4:确定平衡共存的条件
在温度-化学势图上,如果Na2CO3水合物、Na2CO3水溶液和冰的化学势曲线在某一点相交,则在该温度下,它们可以平衡共存。由于Na2CO3水合物有三种,因此最多可以有三种水合物与Na2CO3水溶液和冰平衡共存。
步骤 5:考虑实际可能性
然而,由于Na2CO3水合物的化学势曲线在温度-化学势图上是不同的,因此在给定压力下,最多只能有一种Na2CO3水合物与Na2CO3水溶液和冰平衡共存。这是因为,如果存在两种或两种以上的Na2CO3水合物与Na2CO3水溶液和冰平衡共存,则它们的化学势曲线在温度-化学势图上必须相交,这是不可能的。
在给定压力下,物质的相平衡条件是各相的化学势相等。对于Na2CO3水合物、Na2CO3水溶液和冰,它们的化学势在平衡时应相等。
步骤 2:分析水合物的化学势
Na2CO3水合物的化学势由其组成和温度决定。在给定压力下,不同水合物的化学势随温度变化而变化。因此,不同水合物的化学势曲线在温度-化学势图上是不同的。
步骤 3:分析水溶液和冰的化学势
Na2CO3水溶液和冰的化学势也随温度变化而变化。在给定压力下,它们的化学势曲线在温度-化学势图上是不同的。
步骤 4:确定平衡共存的条件
在温度-化学势图上,如果Na2CO3水合物、Na2CO3水溶液和冰的化学势曲线在某一点相交,则在该温度下,它们可以平衡共存。由于Na2CO3水合物有三种,因此最多可以有三种水合物与Na2CO3水溶液和冰平衡共存。
步骤 5:考虑实际可能性
然而,由于Na2CO3水合物的化学势曲线在温度-化学势图上是不同的,因此在给定压力下,最多只能有一种Na2CO3水合物与Na2CO3水溶液和冰平衡共存。这是因为,如果存在两种或两种以上的Na2CO3水合物与Na2CO3水溶液和冰平衡共存,则它们的化学势曲线在温度-化学势图上必须相交,这是不可能的。