题目
在温度恒定为100℃,体积为2.0 dm^3的容器中含有0.035 mol的水蒸气-|||-H2O(g)。若向上述容器中再加入0.025mol的液态水H2 O(1)。则容器中的-|||-H2O必然是 () 。-|||-(a)液态; (b)气态;-|||-(c)气-液两相平衡状态; (d)无法确定其相态
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算容器内水的总物质的量
容器内水的总物质的量为水蒸气和液态水的物质的量之和，即 $n({H}_{2}O)=(0.035+0.025)mol=0.060mol$。
步骤 2：假设水蒸气呈气态，计算系统压力
假设容器内的水全部以气态存在，根据理想气体状态方程 $PV=nRT$，可以计算出系统压力。其中，$P$ 是压力，$V$ 是体积，$n$ 是物质的量，$R$ 是理想气体常数，$T$ 是温度。将已知数值代入，得到 $P=\frac{nRT}{V}=\frac{0.060mol\times8.314J\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}\times373K}{2.0\times10^{-3}m^{3}}=9.2\times10^{5}Pa$。
步骤 3：判断水的状态
在100℃时，水的饱和蒸汽压为101325Pa，而计算得到的系统压力远大于此值，说明容器内的水蒸气压力远大于水的饱和蒸汽压，因此水必呈气态。
容器内水的总物质的量为水蒸气和液态水的物质的量之和，即 $n({H}_{2}O)=(0.035+0.025)mol=0.060mol$。
步骤 2：假设水蒸气呈气态，计算系统压力
假设容器内的水全部以气态存在，根据理想气体状态方程 $PV=nRT$，可以计算出系统压力。其中，$P$ 是压力，$V$ 是体积，$n$ 是物质的量，$R$ 是理想气体常数，$T$ 是温度。将已知数值代入，得到 $P=\frac{nRT}{V}=\frac{0.060mol\times8.314J\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}\times373K}{2.0\times10^{-3}m^{3}}=9.2\times10^{5}Pa$。
步骤 3：判断水的状态
在100℃时，水的饱和蒸汽压为101325Pa，而计算得到的系统压力远大于此值，说明容器内的水蒸气压力远大于水的饱和蒸汽压，因此水必呈气态。