[题目]容器中储有氧气,其压强为 =0.1MPa-|||-即1atm)温度为27 ℃,求:-|||-(1)单位体积中的分子数n;-|||-(2)氧分子的质量m ;-|||-(3)气体密度ρ。

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,涉及单位换算及分子量相关计算。
解题思路:
- 等压过程:利用盖-吕萨克定律(等压过程体积与温度关系)将题目条件转换为标准状况下的体积。
- 分子数计算:通过标准状况下1摩尔气体的分子数与体积关系求单位体积分子数。
- 分子质量与密度:结合摩尔质量与阿伏伽德罗常数计算单个分子质量,通过总质量和体积求密度。
关键点:单位换算(升与立方米、克与千克)和理想气体状态方程的灵活应用。
第(1)题:单位体积中的分子数$n$
等压过程体积与温度关系
初态:$T_1 = 27 + 273 = 300 \, \text{K}$,体积为$V_1$;
末态(标准状况):$T_2 = 273 \, \text{K}$,体积为$V_2 = 22.4 \, \text{L}$。
根据盖-吕萨克定律:
$\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} \implies V_1 = \frac{V_2 T_1}{T_2} = \frac{22.4 \times 300}{273} \approx 24.62 \, \text{L}.$
计算单位体积分子数
标准状况下1摩尔气体分子数为$n_0 = 6.02 \times 10^{23}$,对应体积$V_1 = 24.62 \, \text{L} = 0.02462 \, \text{m}^3$,则:
$n = \frac{n_0}{V_1} = \frac{6.02 \times 10^{23}}{0.02462} \approx 2.45 \times 10^{22} \, \text{个/m}^3.$
第(2)题:氧分子的质量$m$
摩尔质量与分子质量
1摩尔氧气质量$m_0 = 32 \, \text{g}$,单个分子质量为:
$m = \frac{m_0}{n_0} = \frac{32}{6.02 \times 10^{23}} \approx 5.32 \times 10^{-23} \, \text{g}.$
第(3)题:气体密度$\rho$
总质量与体积关系
总质量$m_{\text{总}} = 32 \, \text{g} = 0.032 \, \text{kg}$,对应体积$V_1 = 0.02462 \, \text{m}^3$,则密度为:
$\rho = \frac{m_{\text{总}}}{V_1} = \frac{0.032}{0.02462} \approx 1.30 \times 10^{-3} \, \text{kg/m}^3.$