题目
在恒温抽空的玻璃罩中封入两杯液面相同的糖水和纯水。经历若干时间后,两杯液面的高度将是( )A. 糖水液面高于纯水液面B. 糖水液面等于纯水液面C. 糖水液面低于纯水液面D. 视温度而定
在恒温抽空的玻璃罩中封入两杯液面相同的糖水和纯水。经历若干时间后,两杯液面的高度将是( )
A. 糖水液面高于纯水液面
B. 糖水液面等于纯水液面
C. 糖水液面低于纯水液面
D. 视温度而定
题目解答
答案
A. 糖水液面高于纯水液面
解析
考查要点:本题主要考查溶液的蒸气压与蒸发速率的关系,以及溶质析出对液面高度的影响。
解题核心思路:
- 蒸气压与蒸发速率:溶质的存在会降低溶液的蒸气压,导致溶液蒸发速率比纯水慢。
- 溶质析出的影响:糖水在蒸发过程中浓度升高,当超过溶解度时,溶质析出,可能导致液面上升。
- 动态平衡分析:在封闭环境中,糖水因析出溶质而液面变化与纯水液面下降形成对比。
破题关键点:
- 蒸气压降低使糖水蒸发更慢,但更重要的是溶质析出导致糖水液面可能上升,而纯水液面持续下降。
蒸气压与蒸发速率
根据拉乌尔定律,溶液的蒸气压为:
$P = P_0 \cdot X_{\text{溶剂}}$
其中 $P_0$ 是纯溶剂的蒸气压,$X_{\text{溶剂}}$ 是溶剂的摩尔分数。糖水的溶剂是水,溶解糖后 $X_{\text{水}}$ 减小,因此糖水的蒸气压低于纯水。蒸气压越低,蒸发速率越慢,故糖水蒸发更慢。
溶质析出对液面的影响
- 糖水蒸发过程:水分蒸发导致溶液浓度升高,当超过糖的溶解度时,糖会析出为晶体。
- 液面变化:析出的糖晶体占据空间,可能导致液面上升。
- 纯水蒸发:无溶质析出,液面持续下降。
最终液面对比
- 糖水:蒸发慢且析出溶质,液面可能上升或下降幅度小。
- 纯水:蒸发快且无溶质析出,液面明显下降。
因此,糖水液面高于纯水液面。