西安石油大学：《无机化学 Inorganic Chemistry》课程教学资源（学习指导）第一章 气体 典型例题

第一章气体 1.在容积为500L的容器中,充有1400g的CO和200g的H2,温度为300K。试计算: (1)CO与H2的分压 (2)混合气体的总压 解 n(CO)=m(CO)_140g=500m0 1(Co) 28.0g. mol m(H2) M(H2)2.02g./[=9.90mol P(CO)=n(CO)RT 500mol×8.314kPa·L.mol-1.K-l×300K 50.5L 249kP HRT 9.90mol×8314kPa.L.mol-1.K-l×300K (2) p=p(CO)+P(H2) 249kPa+494kPa 743kPa 此题(1)中在求得p(CO)之后,可用下列方法计算氢气的分压 p(H,)=n(H2)(CO) 9.90mol×249kPa 5.00mol 493kPa (2)中混合气体的总压也可以用下列方法计算: (500+990)mol×249kPa 5.00mol 742k Pa

第一章 气体 1. 在容积为 50.0L 的容器中，充有 140.0g 的 CO 和 20.0g 的 H2，温度为 300K。试计算： （1） CO 与 H2的分压； （2）混合气体的总压 解： （1） ( ) n(CO) RT  p CO  V = 1 1 5.00 8.314k 300  50.5L 249k mol Pa L mol K K Pa - - ¥ × × × ¥ = = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1  2  2  1  2  CO  140.0  CO 5.00  CO 28.0  H  20.0  H 9.90  H 2.02 m  g  n mol  M g mol  m  g  n mol  M g mol - - = = = × = = = × 1 1 9.90 8.314k 300  50.5L 494k mol Pa L mol K K Pa - - ¥ × × × ¥ = = ( ) ( 2 ) 2 n H RT  p H  V = (2) p = p(CO) + p(H2 ) 249k 494k 743k Pa Pa Pa = + = 此题（1）中在求得 p(CO)之后，可用下列方法计算氢气的分压： ( ) ( ) ( ) ( ) 2  2 n H p H p CO n CO = 9.90 249k 5.00 493k mol Pa mol Pa ¥ = = (2) 中混合气体的总压也可以用下列方法计算： (5.00 9.90) 249k  5.00  742k mol Pa  mol  Pa + ¥ = = ( ) ( ) np CO p n CO =

2在实验室中用排水集气法收集制取的氢气。在23°C、100.5kPa压力下,收集了370.0mL 的气体(23°C时,水的饱和蒸汽压2.800kPa).试求: (1)23°C时该气体中氢气的分压; (2)氢气的物质的量 (3)若在收集氢气之前,集气瓶中已充有氮气200mL,其温度也是23°C,压力为100.5kPa 收集氢气之后,气体的总体积为3900mL计算此时收集的氢气分压,与(2)相比,氢气的物 质的量是否发生变化? 解 T=(23+273)K=296K (1)p(H2)=p-p(H2O)=(1005-281)kPa=977kPa (2)n(H2)= P(H2)L 977kPa×0.370L =0.0147mol RT8314J.mol-1.K-×296K (3)在收集氢气前 n(2)=P(M2)F=(1005-281)kPax0200 RT8314J·mol-1.K-1×296K 794×10-4mol 收集氢气后,系统的压力、温度不变,体积为390mL。混合气体中H2与N2的分压之 和为 =p(H2)+p(N2)=(005-281)kPa=977kPa n(H2)+n(N2)= 7.7kPa×0.390L 0.0155mOl 8314J.mol-1.K-1×296K n(H2)=(00159×10)mol=0147ml p(B1)=-n()p 0.0147mol×97.7kPa 92. 7kPa n(H2)+n(N2) 0.0155mol 此题也可以根据分体机的概念来解。收集氢气之前,200mL氮气中含有饱和水蒸气。收集 气氢气之后,系统中温度、压力不变,总体积为370mL,与(1)中的情况相同,p(H2)=97.7KPa 氢气的物质的量不变,即n(H2)=0.0147mol 在390mL混合气体中,氢气的分压为p(H2)

2  .在实验室中用排水集气法收集制取的氢气。在 23°C﹑100.5kPa 压力下，收集了 370.0mL 的气体（23°C 时，水的饱和蒸汽压 2.800kPa）.试求： （1）23°C 时该气体中氢气的分压； （2）氢气的物质的量； （3） 若在收集氢气之前， 集气瓶中已充有氮气 20.0mL， 其温度也是 23°C， 压力为 100.5kPa;  收集氢气之后，气体的总体积为 390.0mL.计算此时收集的氢气分压，与（2）相比，氢气的物 质的量是否发生变化？ 解： T = (23+ 273) K = 296K ( ) ( ) ( ) 2 2  p H = p - p H O = 100.5- 2.81 kPa = 97.7kPa ( ) ( ) 2 2 1 1 97.7k 0.370 0.0147 8.314 296 p H V  Pa L n H mol  RT J mol K K - - ¥ = = = × × ¥ (1) (2) (3) 在收集氢气前 ( ) ( ) ( ) 2 2 1 1 100.5 2.81 k 0.200 8.314 296 p N V Pa L n N  RT J mol K K - - - ¥ = = × × ¥ 4 7.94 10 mol - = ¥ 收集氢气后，系统的压力﹑温度不变，体积为 390mL。混合气体中 H2 与 N2 的分压之 和为： ( ) ( ) 4 n H2 0.0155 7.94 10 mol 0.0147mol - = - ¥ = ( ) ( ) ( ) ( ) 2  2  2 2  0.0147 97.7k 92.7k 0.0155 n H mol Pa p H p Pa n H n N mol ¥ ¢ = ¢ = = + ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 1 1 100.5 2.81 k 97.7k  97.7k 0.390  0.0155  8.314 296 p p H p N Pa Pa  Pa L  n H n N mol  J mol K K - - ¢ = ¢ + = - = ¥ + = = × × ¥ 此题也可以根据分体机的概念来解。收集氢气之前，20.0mL 氮气中含有饱和水蒸气。收集 气氢气之后，系统中温度﹑压力不变，总体积为 370mL，与（1）中的情况相同，p(H2)=97.7kPa, 氢气的物质的量不变，即 n(H2)=0.0147mol. 在 390mL 混合气体中，氢气的分压为 p′(H2)

(H2)370 (n不变) p(H2)=p(H2)n= 97.7kPa×370mL 92.7kPa 390mL 3.金星(太白星)表面大气压力为9.2×10kPa.其中φ(CO2)=96.5%,φN2)=3.5%及少 量其它气体。计算CO2和N2的摩尔分数和分压。 =q(CO2)=965 n(N2)=(N)=35% P(CO2)= n(cO,) n96.5%×92×103kPa=89×103kPa p(2)=() p=3.5%×9.2×10kPa=3.2×10kPa

( ) ( ) 2  2  370  390 p H  p H ¢ = ( ) ( ) 1 2 2 2 97.7k 370  92.7k  390 V Pa mL  p H p H Pa  V mL ¥ ¢ = = = (n不变) 3. 金星（太白星）表面大气压力为 9.2×10 3kPa.其中φ（CO2）=96.5% ,φ(N2)=3.5%及少 量其它气体。计算 CO2和 N2 的摩尔分数和分压。 解： ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2  2  2  2  2  3 3  2  2  3 2  2  96.5%  3.5%  96.5% 9.2 10 k 8.9 10 k 3.5% 9.2 10 k 3.2 10 k n CO CO n n N N n n CO p CO p Pa Pa n n N p N p Pa Pa n j j = = = = = = ¥ ¥ = ¥ = = ¥ ¥ = ¥