题目
一瓶氧气、一瓶氢气,等压等温,氧气的体积是氢气体积的2倍,则氧气和氢气分子数密度之比为A. 1:1B. 1:2C. 2:1
一瓶氧气、一瓶氢气,等压等温,氧气的体积是氢气体积的2倍,则氧气和氢气分子数密度之比为
- A. 1:1
- B. 1:2
- C. 2:1
题目解答
答案
A
解析
本题考查理想气体状态方程的应用,核心在于理解分子数密度的定义及如何通过气体状态参数推导其比值。关键点在于:
- 等压等温条件下,气体体积与分子数成正比;
- 分子数密度是单位体积内的分子数,需结合体积与分子数的关系进行计算。
步骤1:写出理想气体状态方程
对于理想气体,有:
$PV = NkT$
其中,$P$为压强,$V$为体积,$N$为分子数,$k$为玻耳兹曼常数,$T$为温度。
步骤2:建立氧气与氢气的关系
题目中氧气和氢气等压等温,设氧气体积为$V_o$,氢气体积为$V_h$,且$V_o = 2V_h$。根据方程:
- 氧气:$PV_o = N_o kT$
- 氢气:$PV_h = N_h kT$
步骤3:求分子数比值
将两式相除得:
$\frac{V_o}{V_h} = \frac{N_o}{N_h}$
代入$V_o = 2V_h$,得:
$\frac{N_o}{N_h} = 2$
步骤4:计算分子数密度比值
分子数密度$n = \frac{N}{V}$,因此:
- 氧气分子数密度:$n_o = \frac{N_o}{V_o} = \frac{2N_h}{2V_h} = \frac{N_h}{V_h}$
- 氢气分子数密度:$n_h = \frac{N_h}{V_h}$
故分子数密度比值为:
$n_o : n_h = 1 : 1$