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化学
题目

某室内空气中O3的浓度是0.08×10-6(体积分数),求:(1)在 https:/img.zuoyebang.cc/zyb_035b3fe092b0eefd379525657668aa13.jpg.013times (10)^5Pa 25℃下,用 /(m)^3 表示该浓度;-|||-(2)在大气压力为 .83times (10)^5Pa 和15℃下,O3的物质的量浓度为多少?

某室内空气中O3的浓度是0.08×10-6(体积分数),求:

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,以及不同条件下气体浓度的转换。关键在于理解体积分数等于摩尔分数,并能灵活运用理想气体定律计算不同状态下的体积或浓度。

解题思路:

  1. 体积分数与摩尔分数的关系:在相同温度、压力下,气体的体积分数等于其物质的量分数。
  2. 理想气体状态方程:通过 $PV = nRT$ 计算不同条件下的气体体积或物质的量浓度。
  3. 单位转换:注意体积单位(L与m³)和浓度单位(质量浓度与物质的量浓度)的转换。

第(1)题

目标:将体积分数转换为质量浓度(单位:g/m³)。

步骤1:计算标准状况下1mol气体的体积

在标准状况(0℃,1atm)下,1mol气体体积为 $22.4\ \text{L}$。
题目条件为 $25^\circ\text{C}$($298\ \text{K}$),压力仍为 $1.013 \times 10^5\ \text{Pa}$,根据查理定律(体积与温度成正比):
$V_1 = 22.4\ \text{L} \times \frac{298\ \text{K}}{273\ \text{K}} \approx 24.45\ \text{L/mol}$

步骤2:计算臭氧的质量浓度

臭氧体积分数为 $0.08 \times 10^{-6}$,即每立方米空气中臭氧的体积分数为 $0.08 \times 10^{-6}$。
因体积分数等于摩尔分数,1立方米空气中臭氧的物质的量为:
$n_{\text{O}_3} = \frac{1}{24.45\ \text{L/mol}} \times 0.08 \times 10^{-6}\ \text{mol} \approx 3.27 \times 10^{-9}\ \text{mol/L}$
转换为质量浓度(摩尔质量 $M_{\text{O}_3} = 48\ \text{g/mol}$):
$\text{质量浓度} = 3.27 \times 10^{-9}\ \text{mol/L} \times 48\ \text{g/mol} \approx 0.157\ \text{mg/L} = 157\ \text{mg/m}^3$

第(2)题

目标:计算不同压力和温度下的物质的量浓度。

步骤1:计算新条件下1mol气体的体积

根据理想气体定律,体积与压强、温度相关:
$V_2 = 22.4\ \text{L} \times \frac{1.013 \times 10^5\ \text{Pa} \times 288\ \text{K}}{0.83 \times 10^5\ \text{Pa} \times 273\ \text{K}} \approx 28.82\ \text{L/mol}$

步骤2:计算臭氧的物质的量浓度

臭氧体积分数仍为 $0.08 \times 10^{-6}$,物质的量浓度为:
$c_{\text{O}_3} = \frac{0.08 \times 10^{-6}\ \text{mol}}{28.82\ \text{L}} \approx 2.78 \times 10^{-9}\ \text{mol/L}$

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