题目
在容积为50.0L的容器中,充有140.0g的CO和20.0的H2,温度为300K.试计算:(1)CO与H2的分压;(2)混合气体的总压.
在容积为50.0L的容器中,充有140.0g的CO和20.0的H2,温度为300K.试计算:(1)CO与H2的分压;(2)混合气体的总压.
题目解答
答案
CO的分压为:P(CO)=249.3KPa
H2的分压为:P(H2)=498.6KPa
总压为:249.3KPa +498.6KPa =747.9KPa
H2的分压为:P(H2)=498.6KPa
总压为:249.3KPa +498.6KPa =747.9KPa
解析
考查要点:本题主要考查道尔顿分压定律和理想气体状态方程的应用,要求学生能够分别计算混合气体中各组分的分压,并求和得到总压。
解题核心思路:
- 分压计算:根据理想气体状态方程 $PV = nRT$,分别计算CO和H₂的分压。分压仅与各组分的物质的量有关,体积和温度相同。
- 总压计算:根据道尔顿分压定律,总压等于各分压之和。
破题关键点:
- 正确计算物质的量:需准确计算CO和H₂的摩尔数。
- 单位统一:注意气体常数$R$的单位选择(本题中使用$R = 8.314 \, \text{L·kPa/(mol·K)}$)。
第(1)题:CO与H₂的分压
计算CO的分压
- 物质的量:
$n_{\text{CO}} = \frac{140.0 \, \text{g}}{28.0 \, \text{g/mol}} = 5.00 \, \text{mol}$ - 分压公式:
$P_{\text{CO}} = \frac{n_{\text{CO}}RT}{V} = \frac{5.00 \times 8.314 \times 300}{50.0} = 249.3 \, \text{kPa}$
计算H₂的分压
- 物质的量:
$n_{\text{H}_2} = \frac{20.0 \, \text{g}}{2.0 \, \text{g/mol}} = 10.0 \, \text{mol}$ - 分压公式:
$P_{\text{H}_2} = \frac{n_{\text{H}_2}RT}{V} = \frac{10.0 \times 8.314 \times 300}{50.0} = 498.6 \, \text{kPa}$
第(2)题:混合气体的总压
根据道尔顿分压定律:
$P_{\text{总}} = P_{\text{CO}} + P_{\text{H}_2} = 249.3 \, \text{kPa} + 498.6 \, \text{kPa} = 747.9 \, \text{kPa}$