AP化学:积液

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例子问题

例子问题1:积液

氖气和氩气的混合物存在于容器(容器A)中。容器中这两种气体的含量相等。在容器中形成一个小针孔,使气体渗出到空容器(容器B)中。渗出时间非常短,针孔最终被堵塞,导致两个容器中两种气体混合。

堵住针孔后,下列哪个说法是正确的?

可能的答案:

容器B中氖原子的数量是氩原子的两倍

两种气体在容器A中的分压相等

容器A中氩的分压大于氖的分压

容器B中氩原子的数量是氖原子的两倍

正确答案:

容器A中氩的分压大于氖的分压

解释

两种气体的渗出率可以用下面的公式来比较:

在这里,积液率与气体分子质量的平方根成反比。因为这个关系是分子质量的平方根,所以我们不会观察到氖和氩的渗出比例为2:1。

然而,我们将看到,与氩气相比,更多的霓虹灯从容器A中渗出,因为霓虹灯是更轻的气体,因此会有更快的渗出率。因此,堵塞针孔后,容器a中的氩气会多于氖气。这导致容器a中氩的分压比氖大。

例子问题1:积液

一个玻璃盒子里装着等量的氢、氮、氧和溴。气体可以通过一个小孔排出容器。哪种气体会最快地从洞里出来?

可能的答案:

氧气

它们都以相同的速率排出因为温度是恒定的

正确答案:

解释

在特定的温度下,所有气体分子的平均动能是相等的。因为氢气在这些气体中质量最小,所以它的平均速度也最高。这意味着它将以比其他气体更快的速度从小洞中退出。相反,与其他气体相比,溴的质量最大,它将最慢地离开这个洞。

这种关系可以用格雷厄姆定律来表示:

随着质量的增加,积液率降低。

例子问题3:积液

下列哪种气体的积液率最高?

可能的答案:

氧气

二氧化硫

二氧化碳

正确答案:

解释

气体的渗出率与其分子质量的平方根成反比(格雷厄姆定律)。

分子质量最低的气体扩散速度最快。

氧气:

氮:

二氧化碳:

二氧化硫:

氦:

最轻的,也就是速度最快的气体是氦气。

例子问题1:积液

分子A的质量是分子b的两倍。每个分子的样本被释放到不同的、相同的容器中。哪种化合物的扩散速率更高?

可能的答案:

分子A的初始速率会更快;两种分子的最终反应速率相同

一个分子

没有足够的信息来确定相对扩散速率

分子B

它们会有相同的扩散速率

正确答案:

分子B

解释

根据格雷厄姆定律,气体分子的扩散速率与分子质量的平方根成反比。因为分子B的质量比分子a小,所以它的扩散速度会更快。

注意:这也适用于寻找积液的速度。

例子问题1:积液

氖气和氩气的混合物存在于容器(容器A)中。容器中这两种气体的含量相等。在容器中形成一个小针孔,使气体渗出到空容器(容器B)中。渗出时间非常短,针孔最终被堵塞,导致两个容器中两种气体混合。

假设针孔被堵住后,容器B中有100个氩原子,你预计容器B中大约有多少个氖原子?

可能的答案:

正确答案:

解释

我们可以用下面的公式比较这些气体的渗出率。

把氖气称为“气体1”,把氩气称为“气体2”,我们可以把这两种气体的分子质量代入方程,比较它们的渗出率。

这个比例等于氖的渗出速率除以氩的渗出速率,得到容器B中氖原子与氩原子的比率。

因此,每100个氩气原子就会有141个氖原子从针孔中渗出。请记住,较重的气体比较轻的气体以较慢的速度渗出;因此,我们可以预期容器B中氖的含量比氩的含量多。

例子问题1:积液

一个20厘米的管子里装着两个棉球,一端一个。左边的棉球浸满了未稀释的盐酸。正确的棉球浸泡在未稀释的神秘化合物中。两个棉球的蒸汽可以在管子里混合。

让我们假设这两种化合物在右边棉球左边6厘米的管子中形成沉淀物。神秘化合物的摩尔质量是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

这个问题特别难,因为可能无法立即看出测试的是什么概念。当化合物的蒸汽混合和反应时,我们能够确定在给定的时间内每个蒸汽从棉球进入管子的距离。管子长20厘米,反应发生在距离神秘复合棉球6厘米的地方。由此,我们可以确定,在相同的时间内,HCl蒸汽移动了14厘米,而神秘化合物移动了6厘米。

为了解决这个问题,我们用格雷厄姆定律来比较两种气体的摩尔质量和扩散速率。

由于盐酸在与未知化合物相互作用之前向右移动了14厘米,我们知道未知化合物只向左移动了6厘米。结果,扩散比为2.33。

现在,我们需要找出反摩尔质量的平方根,它等于这个扩散比。

所以这个神秘化合物的摩尔质量是198克每摩尔。这是有道理的,因为较大的气体比较轻的气体移动得更慢。

示例问题7:积液

下列哪种气体的积液率最高?

可能的答案:

正确答案:

解释

气体的渗出率与气体分子量的平方根成反比。

气体越轻,扩散速度越快;气体质量越重,排出的速度就越慢。

在所有的选择中,氦(He)具有最低的分子量(在这种情况下是原子量),因此它将有最高的积液率。

例8:积液

气体A的摩尔质量是这两种气体中,哪一种能更快地从小孔中渗出?差多少?

可能的答案:

气体B渗出比气体A快一倍

气体A渗出比气体B快一倍

气体B渗出比气体A快一倍

气体A渗出比气体B快一倍

正确答案:

气体B渗出比气体A快一倍

解释

为了回答这个问题,让我们先来考虑什么是积液以及影响积液的因素。积液是气体通过分隔两个不同空间的小孔的运动。因为气体粒子以随机方向移动,其平均速度取决于样品的温度,所以较轻的气体粒子比较重的气体粒子移动得更快。这是因为在给定的温度下,样品中的所有气体粒子都具有相同的平均动能。因此,我们可以期望具有较高摩尔质量的气体粒子比具有较低摩尔质量的气体粒子扩散得更慢。这意味着气体B应该比气体A扩散得更快。

下一步是实际计算气体B的积液比气体a多多少。为此,我们需要使用下面的方程:

因为我们知道气体A是倍于气体B的质量,我们可以把这个代入方程来求解气体B的积液速率与气体A的比率。

因此,气体B渗出比气体A快一倍。

例子问题1:积液

与氢气相比,氧气的渗出速度快/慢多少?

可能的答案:

快4倍

慢4倍

慢了16倍

慢2倍

快2倍

正确答案:

慢4倍

解释

积液率:

必须使用,因为它们以双分子的形式存在。正确答案是,氧气的扩散速度比氢气慢4倍。

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