网上科普有关“气体温度不变物质的量不变”话题很是火热,小编也是针对气体温度不变物质的量不变寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。
PV=nRT(适用于理想气体)
P:压强;V:体积;n:物质的量;R:比例系数;T:温度。
所以,即使你把该气体近似的看成是理想气体,要使气体温度不变物质的量不变,仍然要再确定一个参数(P或V)。
化学问题。。
定律:同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同的分子数。
推论1:同温同压下,任何气体的体积之比=物质的量之比(=所含的分子数之比)
T、P相同:V1/V2=n1/n2(=N1/N2)
推论2:同温同压下,任何气体的密度之比
=摩尔质量之比(既式量之比)
推论3:同温、同体积,气体的压强之比=分子数之比
推论4:同温,同压,同体积条件下,不同气体的质量比等于摩尔质量比。
推论5:同温同压同质量,体积与摩尔质量成反比
推论6:同温同体积同质量,压强与摩尔质量成反比
就是一个公式:PV=nRT(P压强 V体积 R常数 T温度),及其变式:PM=ρRT(P压强 ρ密度 R常数 T温度)的应用
运用的时候,注意审题,准确的找出相同的条件,然后把推论运用进去。
混合气体摩尔质量的求法主要有两种,一是十字交叉法,二是基本法。建议找些例题认真看看。这类的题目例题比较多,多看,多练,会掌握的。
高二化学下册第二单元知识点:化学平衡
一、有一种反应物过量的计算课本例题:8mol H2与6mol O2充分反应,求生成水的质量。此题给出了在化学反应中两种反应物的量,计算时应以哪种为标准呢?下面是两位同学的不同解法:解法1:2H2+O2 2H2 1 2 6mol n(H2O)
n(H2O)= =12mol,
m(H2O)=n(H2O)·M(H2O)=12mol×18g/mol=216g。
答:可生成216g水。
解法2:2H2+O2 2H2O2 28mol n(H2O)
n(H2O)= =8mol。
m(H2O)= n(H2O)·M(H2O)=8mol×18g/mol=144g。答:可生成144g水。
上述两种解法,结果各不相同,至少有一种结果错误的,对于解法1,我们可以作如下分析:根据题意,H2的物质的量为8mol,可知反应物中H2的质量为16g,而上述计算所得216g H2O中H的质量为24g(即 ),明显大于题中所给反应物H2的质量,这显然是不合理的。可见,本题中O2是过量的,不应以过量的O2的量来计算生成物H2O的量,而应以H2的量来计算。所以,当两种反应物的量都给出时,就必须考虑谁过量的问题,并以不过量的物质为依据进行计算。如果直接采用解法2所示的方法也有不妥之处,就是没有确定或难以确定计算结果的正确性。那么,对于过量问题究竟应该怎样进行化学计算呢?
实际上,广义地讲,任何化学计算都涉及到过量问题,都必须以完全反应的物质为依据进行计算,如通常说的“一定量的物质X和过量的Y充分反应……”这就明示了Y过量,应以X为依据进行化学计算。当两种反应物的量都给出时,就必须亲自判断哪种反应物过量或哪种反应物完全反应。再用不过量的那种反应物的量来进行计算,如上例的正确解法如下:
解:设恰好跟8mol H2反应的O2的物质的量为x。2H2 + O2 2H2O2 1 2 8molxn(H2O)
x= =4mol,
题目给出的反应物O2为6mol,所以O2是过量的,应以H2的量来计算。
n(H2O)= =8mol,
m(H2O)=n(H2O)·M(H2O)=8mol×18g/mol=144g。
答:可生成144g水。
[问题讨论]
①过量计算的一般步骤有哪些?过量计算通常分为两大步:a.判断哪种反应物过量,判断时要以化学方程式为依据,根据两种已知物质的数量,运用比较的方法进行判断,所以这一步又可以分为设定未知数、写化学方程式、比较判断三个小步骤。正确判断哪种物质过量是计算的关键。b.根据不过量(完全反应的)物质的数量进行计算,计算时仍要以化学方程式为依据,通过比例关系求出最终结果。
②什么情况下需考虑过量问题?a.题目给了两种反应物的量需考虑过量问题。b.题目给出了一种反应物的量和一种生成物的量,需考虑过量问题(使所给反应物完全消耗掉)。c.如果原题中某反应物的量以字母代替,则很多时候要通过分段讨论,进行计算。d.如果原题给出的是两种反应物的总量,一般要通过极端假设法,进行讨论并计算。
③怎样判断反应物中哪一种过量?判断过量物质的方法有多种,这里介绍两种最基本的方法:a.设未知数法。基本思路是设一反应物A的量为未知数x,由另一种反应物B的量为已知量求出x。将x值与题中所给出的反应物A的量比较大小,若计算的x值比题中给出的量小,表明另一种反应物B完全反应;若计算出来的x值大于题中给出的已知量,表明反应物A完全反应。这种方法思路清晰,易于理解,为初学者必须掌握的基本方法。
如:将1.62g铝粉放入30mL 2.5mol/L的稀硫酸中,标准状况下生成氢气多少升?
解:n(Al)= =0.06mol,
n(H2SO4)=2.5mol/L×0.03L=0.075mol,
设0.06mol Al可消耗H2SO4的物质的量为x,生成H2的体积为y。
2Al + 3 H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2↑
2mol 3mol 3×22.4L
0.06molx y
∵x= =0.09mol>0.075mol。
∴Al过量,应以H2SO4的量进行计算。
y= =1.68L
答:生成标准状况下的氢气1.68L。
b.比值比较法。基本思路是写出化学方程式,在有关物质的化学式下面写出化学关系量,在化学关系量的下面列出题目中给出的反应物的已知量,将各反应物的化学关系量与已知量相比,求比值。比较两个比值的大小,比值小者,该反应物过量。该方法形式简单,为许多学生所采用。只是要注意理解过程,培养思维。
如:把3.0g NaI固体溶于水,通入标准状况下Cl2 0.28L,充分反应后生成I2多少克?
解:n(NaI)= =0.020mol,
n(Cl2)= =0.0125mol,
2NaI + Cl2 = 2NaCl+I2
21
0.020mol 0.0125mol
> ,0.28L Cl2过量,以NaI的量进行计算。
2NaI + Cl2 = 2NaCl + I2
2mol254g
0.020molm(I2)
m(I2)= =2.54g。
答:生成I2 2.54g。
[问题拓展]
①分段讨论法:在化学计算中,当已知两种反应物的用量,且其中一种或两种以字母或其他代数符号给出时,往往需要根据数量的变化,分段讨论哪一种物质过量,并根据不过量的物质进行计算。
如:1.0 L H2S气体和a L空气混合后点燃,若反应前后气体的温度和压强都同(20℃ 1.01×105Pa),讨论当a的取值范围不同时,燃烧后气体的总体积V为多少。(用含a的表达式表示,假定空气中N2和O2的体积比为4∶1,其他成分可忽略不计)
分析已知反应前气体总体积为(1.0+a)L,其中O2为 L,求反应后气体总体积V,所以关键是要求出反应过程中体积的变化量,由于空气体积为a L是一个变量,所以必须根据化学方程式讨论当a L空气不过量和过量时的两种情况。为直观起见,我们用数轴帮助分析。
解:可能发生的反应为:
2H2 S+ O2 = 2S + 2H2O △V减 ①
21 3
1.0L L(?)
S+O2=SO2 △V ②
1 1 0
由于②式反应前后气体体积不变,所以分析体积变化只需以①式为依据,当H2S跟O2体积比为2∶1时,反应恰好按①式进行,此时有:
,a=2.5
以数轴表示a的范围:
讨论:ⅰ当0≤2.5时,反应按①式进行,O2完全反应,根据方程式①有:
1∶ L=3∶△V减,△V减= = aL,
所以:V=(1.0+a)L- aL=(1.0+ a)L。
ⅱ当a>2.5时,反应按①②式进行,H2S完全反应,根据方程式①有:
2∶1.0L=3∶△V减,△V减= =1.5L,
所以:V=(1.0+a)L-1.5L=(a-0.5)L。
答:当0≤2.5时,V=(1.0+ a)L;当a>2.5时,V=(a-0.5)L。
说明:
分段讨论法的关键是如何分段,以数轴帮助分析可以使分析过程简洁明了。计算时要以不过量的物质(即完全反应的物质)的数量进行计算;当两种反应物的数量均以代数符号给出时,则以两种量之比为依据,分段讨论并计算。
②极端假设法:若只知两种反应物A、B的总量和反应过程中的某一相关数量,则无法直接判断哪一种物质过量。对此问题常用的分析方法就是分别分析当反应物全为A,全为B,A、B以一定的比例恰好完全反应时的情况,再根据相关数量进行判断。
如:18.4g NaOH和NaHCO3的混合物固本在密闭容器中加热至约为250℃,经充分反应后,排放气体、冷却、称量,得固体16.6g。试计算原混合物中NaOH的质量分数。
分析在密闭容器中加热NaOH和NaHCO3的混合物时,可能发生的反应有:NaOH+NaHCO3 Na2CO3+H2O ①2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O ②CO2+2NaOH Na2CO3+ H2O ③由于②式+③式=①式,所以假定其化学反应过程为NaOH和NaHCO3以物质的量之比为1∶1的比例进行反应,当NaHCO3过量时,考虑NaHCO3分解的情况。此题的解题关键是如何判断哪种物质过量,由于已知反应前后固体物质的质量,所以要从质量之差进行分析,只要弄清楚以下三种极端情况时的差量,就比较容易判断了:①若固体全为NaOH时,固体不反应,即质量不为。②若固体全为NaHCO3时,反应后固体质量减少量最大,为18.4g× =6.79g。③当n(NaOH)∶n(NaHCO3)=1∶1,固体质量减少18.4g× =2.67g。而实际质量减少18.4g-16..6g=1.8g,因为0<1.8g<2.67g,所以相当于反应按①式进行,NaOH过量。
解:可能发生的化学反应有:
2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O △m减②2×84 44 18 62
当固体全为NaOH时,加热后质量不变;当固体全为NaHCO3时,反应后质量减少量最多;固体混合时中n(NaOH)∶n(NaHCO3)=1∶1时,设反应后质量减少为x,则依据化学方程式有:124∶18.4=18∶x, x=2.67g。实际质量减少18.4g-16.6g=1.8g<2.67g,所以NaOH过量,NaHCO3完全反应。设NaOH的质量为y,则NaHCO3的质量为18.4g-y。NaOH+NaHCO3 Na2CO3+H2O △m减 84 1818.4g-y 1.8g84∶(18.4g-y)=18∶1.8g, y=10g。
w(NaOH)= ×100%=54.3%。答:NaOH的质量分数为54.3%
1.化学平衡状态的判定
作为一个高频考点,多数同学认为稍有难度,其实要解决这个问题,我们只须记住两点“一正一逆,符合比例”;“变量不变,平衡出现”。
2.化学平衡常数K
(1)K值的意义,表达式,及影响因素。
化学平衡常数的表达式是高考经常出现的考点,对大多数同学来说是一个得分点,简单来说,K值等于“生成物与反应物平衡浓度冥的乘积之比”,只是我们一定不要把固体物质及溶剂的浓度表示进去就行了。
对于平衡常数K,我们一定要牢记,它的数值只受温度的影响;对于吸热反应和放热反应来说,温度对K值的影响也是截然相反的。
(2)K值的应用
比较可逆反应在某时刻的Q值(浓度商)与其平衡常数K之间的关系,判断反应在某时刻的转化方向及正、逆反应速率的相对大小。
利用K值受温度影响而发生的变化情况,推断可逆反应是放热还是吸热。
(3)K值的计算
K值等于平衡浓度冥的乘积之比,注意两个字眼:一是平衡;二是浓度。一般情况下,这里的浓度不可用物质的量来代替,除非反应前后,各物质的系数都为1。
互逆的两反应,K的取值为倒数关系;可逆反应的系数变为原来的几倍,K值就变为原来的几次方; 如反应3由反应1和反应2叠回而成,则反应3的K值等于反应1和反应2的K值之积。
例题:将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①NH4I(s)===NH3(g)+HI(g);②2HI(g)===H2(g)+I2(g)。达到平衡时,c(H2)=0.5 mol/L,c(HI)=4 mol/L,则此温度下反应①的平衡常数为()
A.9 B.16 C.20 D.25
3.化学平衡的移动问题
依据勒夏特列原理进行判断,一般的条件改变对平衡状态的影响都很容易判断。
惰性气体的充入对平衡状态的影响,对很多同学来说,往往会构成一个难点。其实只需要明白一点,这个问题就不难解决:影响平衡状态的不是总压强,而是反应体系所占的分压强。恒容时,充入惰性气体,总压强增大(因惰性气体占有一部分压强),但反应体系所占的分压强却没有改变,平衡不移动;恒压时,充入惰性气体,总压强不变,但惰性气体占据了一部分压强,因此反应体系的分压强减小,平衡向着气体物质的量增多的方向移动。
4.平衡移动与转化率α、物质的量分数φ之间的关系
例如:对于N2+3H2?2NH3反应,在恒容体系中,如果增加N2的量,则会使平衡向右移动,α(H2)增大,α(N2)减小,φ(N2)增大。思考为什么?[H2转化率增大很好理解,而N2转化率减小,我们可以从平衡常数不变的角度去分析]{此种情况要从反应物浓度改变的角度去理解转化率变化及物质的量分数的变化情况}
如果按照N2与H2的初始量之比,在恒容体系中同时增加N2与3H2的量,则平衡右移,α(H2)增大,α(N2)增大,φ(N2)减小。思考为什么?[按初始量之比同时增大反应物的量,相当于给体系增大压强]{要从反应体系压强改变的角度去理解各种量的变化情况}
思考对于2NO2?N2O4,如果在恒容体系中,增大NO2的量,那么反应的最终α(NO2)会如何变化,φ(NO2)会如何变化?
5.图像问题
(1)给出各种物质的物质的量变化曲线,或浓度变化曲线,写化学方程式(依据系数比等于转化量之比)
(2)根据某物质的百分含量,或者转化率等在不同条件下随时间的变化曲线,或者在不同温度下随压强变化的曲线(也可能是不同压强下了随温度变化的曲线)判断反应的特点,即:反应是吸热还是放热;反应前后,气体的物质的量是增加还是减少。
(3)根据正逆反应速率的变化情况,判断条件的改变;或者给出条件的改变,画出正逆反应速率的变化情况。(关键是把握住温度、压强、催化剂及浓度对反应速率及平衡状态的影响情况。)
6.利用三段式进行有关转化率、平衡常数等的计算(计算的核心在于:转化量之比等于系数比)
例:2L密闭容器中,充入1mol N2和3molH2,3min后达到平衡状态,此时压强变为原来的4/5(或者平均分子量变为原来的5/4,或者恒压体系中,密度变为原来的5/4),求N2的平衡转化率,平衡常数K,以及平衡时H2的物质的量分数;求NH3表示的反应速率。
7.等效平衡(达到平衡状态时,两体系对应物质的分数分别相同)
(1)恒容等效
等效条件:一边倒之后,对应物质的量完全相等;等效特点:完全等效(两体系达到等效平衡时,各对应物质的物质的量及浓度分别相等。)
恒容条件下,在体系中①加入1molN2和3molH2②加入2molNH3③加入0.5molN2、1.5molH2和1molNH3(为什么会达到相同的平衡状态,可从平衡常数的角度来解释)④若加入0.3molN2、xmolH2和ymolNH3可达到与体系完全相同的平衡状态,求x和y。
假设N2+3H2?2NH3 △H=-QKJ/mol,在恒容体系中,①加入1molN2和3molH2达平衡状态时,放热Q1,N2的转化率为a②加入2molNH3达平衡状态时,吸热Q2,NH3的转化率为b。问:Q1、Q2间的关系,a、b间的关系。
(2)恒压等效
等效条件:一边倒之后,各对应物质的比例关系相同;等效特点:等比等效(两体系达到等效平衡时,对应物质的浓度相等,而物质的量成比例。)
恒压条件下,N2+3H2?2NH3 ,体系①加入1molN2和4molH2,达平衡后,NH3的物质的量为nmol;体系②加入0.5molN2、xmolH2和ymolNH3,若要达平衡后,NH3的物质的量为2nmol,求x与y的值。
(3)针对反应前后气体物质的量不变的反应的恒容等效
等效条件:一边倒之后,各对应物质的比例关系相同;等效特点:等比等效(两体系达到等效平衡时,对应物质的浓度成比例,各物质的量也成比例。)
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