题目

将NaHCO3(s)放入一抽空的容器内,发生如下反应:2 NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)达到平衡时该系统的组分数为 ;自由度数为 。

将NaHCO3(s)放入一抽空的容器内,发生如下反应:2 NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)达到平衡时该系统的组分数为 ;自由度数为 。

题目解答

答案

2; 1;

解析

本题考查相律的应用，解题的关键在于明确组分数、相数和自由度数的概念，并根据给定的化学反应和系统条件来计算它们的值。

  1. 计算组分数 $C$
    • 组分数 $C$ 的计算公式为 $C = S - R - R'$，其中 $S$ 是物种数，$R$ 是独立的化学反应数，$R'$ 是独立的浓度限制条件数。
    • 首先确定物种数 $S$：在该系统中，存在 $NaHCO_3(s)$、$Na_2CO_3(s)$、$CO_2(g)$ 和 $H_2O(g)$ 四种物质，所以 $S = 4$。
    • 接着确定独立的化学反应数 $R$：系统中只发生了一个化学反应 $2NaHCO_3(s) = Na_2CO_3(s) + CO_2(g) + H_2O(g)$，所以 $R = 1$。
    • 然后确定独立的浓度限制条件数 $R'$：由于 $CO_2$ 和 $H_2O$ 是由 $NaHCO_3$ 分解产生的，在同一相中，它们的物质的量之比为 $1:1$，即 $p(CO_2)=p(H_2O)$，存在一个独立的浓度限制条件，所以 $R' = 1$。
    • 最后计算组分数 $C$：将 $S = 4$，$R = 1$，$R' = 1$ 代入公式 $C = S - R - R'$，可得 $C = 4 - 1 - 1 = 2$。
  2. 计算自由度数 $F$
    • 自由度数 $F$ 的计算公式为 $F = C - \varPhi + 2$，其中 $C$ 是组分数，$\varPhi$ 是相数，$2$ 表示温度和压力两个变量。
    • 确定相数 $\varPhi$：系统中有 $NaHCO_3(s)$、$Na_2CO_3(s)$ 两个固相，以及 $CO_2(g)$ 和 $H_2O(g)$ 组成的一个气相，所以 $\varPhi = 3$。
    • 计算自由度数 $F$：将 $C = 2$，$\varPhi = 3$ 代入公式 $F = C - \varPhi + 2$，可得 $F = 2 - 3 + 2 = 1$。