问题: 高中化学
如图,气缸由两个横截面不同的圆筒连接而成,活塞A、B被轻质刚性细杆连在一起,可做无摩擦移动。A、B的质量mA=12kg,mB=8kg,横截面积SA=0.04m^2,SB=0.02 m^2。将1molNO2封闭在两活塞之间,活塞外侧大气压强P0=1.0×10^5Pa。(g=10m/s^2,温度为273K)
⑴气缸水平放置,当达到化学平衡状态后,求缸内气体的压强;
⑵已知此时气体的体积V1=20L,先保持温度不变,将气缸迅速竖直放置,活塞下滑至一平衡位置,此过程气缸内的气体颜色变化如何?
⑶若竖直放置后,活塞共下滑0.15m,此时NO2的转化率为多少?
解答:
这题考得很综合啊。
我试试。仅供参考。
第一题A,B是水平放的,不用考虑重力。当体系达到平衡后,内部的压力应该与外部的压力是一样的。如果不一样,则体系将改变压力直到内外的压力相等为止。是一个热力学的平衡状态。
这个其实就是一个物理化学中的等温恒外压过程。
第三问,板下滑了0.15m,也就是大圆柱的高度短了0.15m,小圆柱的高度长了0.15m。对右图受力分析,可以根据力平衡列出一个等式,求出平衡时的气体压力P=1.1*10^5Pa。以及体积为17L。再根据pV=n*常数(这个不是指理想气体状态方程)可以求出左图平衡与右图平衡时的物质的量关系n左=1.1n右,即可求出转化率为0.28.从这里可以看出第二问的颜色变化。是变深的。
第二题也是一样,AB板向下运动时会压缩气体,所以平衡后,体系的总体积是一定变小的。也就是说,缸内的气体压力一定是变大的。利用化学平衡原理,体积减小向着气体系数小的方向移动。
方程式为:
2NO2==N2O4
可知平衡是向右边移动。但是浓度变化对颜色影响比平衡影响大,所以颜色之前的颜色深。
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