《物理化学》典型习题的一题多解.doc

《物理化学》典型习题的一题多解 王宇红 白银矿冶职业技术学院 摘要: 本文针对《物理化学》典型习题的一题多解进行了讨论，文中涉及有关气体性质及化学平衡等问题的一题多解。 关键词：物理化学、习题、一题多解 物理化学是化工、冶金等专业学生必修的一门专业基础课。在物理化学的学习中经常需要进行很多习题演练，这些题目大都非常灵活，并且存在着一题多解的现象，主要原因是物理化学中的很多概念间存在紧密联系，且这些概念间的关系灵活多变。针对一道题目，若从不同角度考虑各个量间的关系，就能找到多种解题方法，本文针对物理化学部分典型习题的一题多解进行了讨论。 例题1：25时被水蒸气饱和了的氢气，经冷凝器冷却至10以除去其中大部分的水蒸气。冷凝器的操作压力恒定为128.5kPa。已知水在10及25时的饱和蒸汽压分别为1227.8Pa和3167.2Pa，试求：每摩尔氢气经过冷凝器时冷凝出水的物质的量。 解法（1）：设n(H2O,l)为每摩尔氢气通过冷凝器时冷凝出水的物质的量。 ∵n(H2O,l)/1mol(H2) ={n1(H2O,g)/n(H2)}进? {n2(H2O,g)/n(H2)}出 =P1(H2O)/ {P – P1(H2O) } – P2(H2O)/ {P – P2(H2O) } =3167.2/(128.5×103 – 3167.2) – 1227.8/(128.5×103–1227.8) =0.01562 ∴n(H2O,l) = 0.01562mol 此解法的依据为每摩尔氢气在流进冷凝器和流出冷凝器时，其中含有水蒸气的量与氢气的量之比为定值，故比值的差值也为定值，利用该差值即可得出结果。解题过程中应用了道尔顿分压定律。 解法（2）：以1molH2为基准。 冷凝前：y1(H2O)= {n1(H2O,g)/mol}/ {1+ n1(H2O,g)/mol} = P1(H2O)/P =3167.2/128.5×103 = 0.024647 故n1(H2O,g) = 0.02527mol 冷凝后：y2(H2O)= {n2(H2O,g)/mol}/ {1+ n2(H2O,g)/mol} = P2(H2O)/P =1277.8/128.5×103 = 0.009555 故n2(H2O,g) = 0.009647mol n (H2O,l) = n1(H2O,g) – n2(H2O,g) =(0.02527–0.009647)mol = 0.01562mol 此解法利用分压力的定义分别求出了每摩尔H2在冷凝前和冷凝后其中所含水蒸气的量，其差值即为所求结果。 解法（3）：混合气体的压力不高时可视为理想气体，仍以1molH2为基准。 假设{1mol(H2)+n1(H2O,g)}混合气体在T1，P条件下的体积为V1，{1mol(H2)+n2(H2O,g) }混合气体在T2，P条件下的体积为V2； n (H2O,l)= n1(H2O,g) – n2(H2O,g) = P1(H2O)V1/(RT1 ) –P2(H2O)V2/(RT2 ) ∵{1mol + n1(H2O,g)} RT1 = PV1 1mol×RT1 + n1(H2O,g)} RT1= PV1 1mol×RT1 + P1(H2O)V1= PV1 ∴V1/(RT1 )= 1mol/{P– P1(H2O) } 同理 V2/(RT2 )= 1mol/{P– P2(H2O) } 因此n (H2O,l) = P1(H2O)V1/(RT1 ) –P2(H2O)V2/(RT2 ) = {P1(H2O)/[P – P1(H2O)]– P2(H2O)/[P – P2(H2O)]}mol ={3167.2/(128.5×103–3167.2)–1227.8/(128.5×103 – 1227.8)}mol =0.01562mol 此解法在求每摩尔H2冷凝前和冷凝后其中所含水蒸气的量时，依据题中水蒸气的体积即为混合气体的体积这一特点，利用理想气体状态方程进行了求解。 以上三种解法中全部利用了水在不同温度下的饱和蒸气压不同才能使混合气体中部分水蒸气凝出的性质，因此都能得出正确结论。 例题2: 在一抽成真空的容器中单独放有NH4Cl(s)，在340℃时，分解反应NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g)的平衡压力P1= 104.67kPa，在同样条件下，若单独放有NH4I(s)，分解反应NH4I(s) NH3(g)+HI(g)的平衡压力P2=18.85kPa。试求NH4Cl(s)与NH4I(s)两种纯固态物质同时存在，加热到340℃，当上述两个分解反应都达到平衡时，系统的总压力为多少？