物理:蒸气压
学习MCAT物理课程的概念、例题和解释
例子问题
例子问题1:蒸汽压
沸点是液体开始转化为气态所需达到的温度。露营者和徒步旅行者在旅行中准备食物时，必须考虑到海拔上升时大气压力的差异。在上升过程中，大气压力的降低改变了水沸腾的温度。
使问题进一步复杂化的是，观察到在纯液体中加入溶质也会改变沸点。拉乌尔定律可以用来理解沸点的变化，如果存在非挥发性溶质，如这里所示。
在这个法律,
如果在溶剂中加入不挥发的溶质，溶液的凝固点趋于__________相对于纯溶剂的凝固点。
增加
要么减少要么增加
减少
保持不变
只有在低压力下才能升高
减少
与沸点升高类似，加入非挥发性溶质可以降低或降低凝固点。溶质的加入使相变变得更加困难，因此含有非挥发性溶质的溶液需要更多的热量才能沸腾，或者需要更冷的环境才能结冰。溶液中的溶质离子和粒子破坏了溶剂分子之间的作用力，阻止了固体冻结晶格的形成。
例子问题2:蒸汽压
向溶剂中加入非挥发性溶质会提高溶剂的沸点。这是因为__________．
溶质增加了蒸气压
溶质增加了溶剂的热容
溶质与溶剂发生反应，产生一种更耐温度变化的产品
为了使溶液的蒸气压与大气压力相同，溶质会产生更多的热量
为了使溶液的蒸气压与大气压力相同，溶质会产生更多的热量
记住，非挥发性溶质会降低溶剂的蒸气压，其比例与溶剂的摩尔分数成正比(拉乌尔定律)。因为为了沸腾，蒸气压必须等于大气压力，所以需要更多的热量来增加溶液中已降低的蒸气压。
例子问题1:蒸汽压
在溶液中加入一种不易挥发的溶质，使其占溶液分子的5%。下列哪项是正确的?
蒸气压不受溶质加入的影响
溶液的蒸气压介于纯溶剂蒸气压的95%到100%之间
溶液的蒸气压是纯溶剂的95%
溶液的蒸气压小于纯溶剂蒸气压的95%
溶液的蒸气压大于纯溶剂的蒸气压
溶液的蒸气压是纯溶剂的95%
当一种非挥发性溶质被添加到溶剂中时，它不会对对容器施加压力的分子起作用。然而，它会占用一些与容器内空气相互作用的表面积。这就减少了溶剂分子在容器中脱离化学键成为气体分子的数量。蒸气压的降低取决于溶液中溶质分子的百分比。因为溶液中5%的分子来自溶质，所以蒸气压将是纯溶剂蒸气压的95%。
例子问题1:蒸汽压
沸点是液体开始转化为气态所需达到的温度。露营者和徒步旅行者在旅行中准备食物时，必须考虑到海拔上升时大气压力的差异。在上升过程中，大气压力的降低改变了水沸腾的温度。
使问题进一步复杂化的是，观察到在纯液体中加入溶质也会改变沸点。拉乌尔定律可以用来理解沸点的变化，如果存在非挥发性溶质，如这里所示。
在这个法律,
一位科学家正在研究一种含有非挥发性溶质的未知溶液，并确定该溶质的摩尔分数为0.36。原始溶剂的蒸气压为2atm。被研究溶液的蒸气压是多少?
问题给出的是溶质的摩尔分数，而不是溶剂的，因此，我们需要意识到溶剂的摩尔分数是1与给定值的差值。
现在我们可以用拉乌尔定律来求解的蒸气压。
例子问题2:蒸汽压
沸点是液体开始转化为气态所需达到的温度。露营者和徒步旅行者在旅行中准备食物时，必须考虑到海拔上升时大气压力的差异。在上升过程中，大气压力的降低改变了水沸腾的温度。
使问题进一步复杂化的是，观察到在纯液体中加入溶质也会改变沸点。拉乌尔定律可以用来理解沸点的变化，如果存在非挥发性溶质，如这里所示。
在这个法律,
一位科学家正在测试拉乌尔定律，但意外地加入了一种挥发性溶质，而不是一种非挥发性溶质。下列哪项是正确的?
蒸气压可能比纯溶剂增加或减少
挥发性溶质不会溶解到溶液中
蒸气压必须比纯溶剂低
蒸气压必须比纯溶剂高
蒸气压与纯溶剂相比保持不变
蒸气压可能比纯溶剂增加或减少
挥发性溶质有自己的蒸气压。因此，它可能导致总蒸气压高于溶剂的隔离。由于我们不知道挥发性溶质的蒸气压，它可以提高或降低总蒸气压。这将取决于纯溶质和纯溶剂的蒸气压的比较。如果溶质有较高的蒸气压，那么将它加入溶剂将提高蒸气压。如果溶剂的蒸气压较高，那么加入溶质将降低蒸气压。
示例问题6:蒸汽压
沸点是液体开始转化为气态所需达到的温度。露营者和徒步旅行者在旅行中准备食物时，必须考虑到海拔上升时大气压力的差异。在上升过程中，大气压力的降低改变了水沸腾的温度。
使问题进一步复杂化的是，观察到在纯液体中加入溶质也会改变沸点。拉乌尔定律可以用来理解沸点的变化，如果存在非挥发性溶质，如这里所示。
在这个法律,
怎样才能最好地修改拉乌尔定律来求出具有挥发性溶质的溶液的总蒸气压?
你要把溶质的贡献加到溶剂的总蒸气压中。由于溶质对溶液的总蒸气压有贡献，它必须简单地加到溶剂蒸气压中。
问题31:依数性
关于蒸气压，哪个表述是错误的?
当液体的蒸气压等于当地的大气压时，就会出现沸点
当不挥发的溶质加入到纯溶剂中时，蒸气压会降低
具有较强分子间作力的物质往往具有较低的蒸气压
乙醚的分子量比水大，因此蒸气压比水低
蒸气压发生在一种动态平衡状态下，其中液体转化为气体的速率等于气体转化为液体的速率
乙醚的分子量比水大，因此蒸气压比水低
蒸气压表示的是一种动态平衡状态，在这种状态下，液体逸成气体的速率等于气体凝结成液体的速率。分子间作力强的液体向气体逸出的液体较少，因此蒸气压较低。
乙醚不形成氢键，而水可以。即使乙醚的分子量更大，它的分子间作作用力也更弱。水中的氢键相互作用会导致分子“粘住”，阻止它们转化为气相，降低水的整体蒸汽压。由于两种化合物的分子间作力，乙醚的蒸气压比水高。
示例问题32:依数性
当生成的溶液不是放热的就是吸热的，容器中的蒸气压就会偏离拉乌尔定律。因此，该解决方案被认为是非理想的。
当溶质加入到溶剂中时，溶液的蒸气压大于纯溶质或纯溶剂的蒸气压。基于此，哪种说法是正确的?
溶液是放热的
溶液中的分子间键比纯物质间的分子间键强
这种解决方案被认为是理想的
溶液的焓是正的
溶液的焓是正的
拉乌尔定律可以写成
当溶液的形成焓为正时，它被认为是吸热的。吸热反应会导致溶液的蒸气压比拉乌尔定律预测的高。这是因为吸热反应导致分子间键变弱，从而增加了蒸气压。
例子问题1:蒸汽压
一个挥发性将蒸气压为80mmHg的溶质加到蒸气压为120mmHg的溶剂中。认为得到的解决方案在本质上是理想的。溶液的蒸气压被确定为93毫米汞柱。溶液中溶质分子的百分比是多少?
挥发性溶质会增加容器内的蒸气压。因此，我们必须使用拉乌尔定律，它考虑了溶质的蒸气压。
拉乌尔定律被写成
为了求出溶质在溶液中所占的百分比，我们必须包括溶质和溶剂的蒸气压。由于溶液中只有两种化合物对蒸气压起作用，我们可以将溶质的摩尔分数设为X，将溶剂的摩尔分数设为(1-X)。这样做，等式可以被填入，如下所示。
示例问题34:依数性
在室温下，甲苯的蒸气压为300mmHg，乙醇的蒸气压为45mmHg。
让我们假设当等量的这些液体混合在一起时，热量被释放出来。对于生成的溶液的蒸气压我们能说些什么呢?
蒸气压将是345毫米汞柱，因为蒸气压值是相加的
因为甲苯的蒸气压更大，抵消了乙醇的蒸气压，所以蒸气压为300毫米汞柱
蒸气压为172.5毫米汞柱，因为两种液体的量相等
蒸气压小于172.5，因为反应是放热的
蒸气压小于172.5，因为反应是放热的
由于这两种液体都是挥发性的，它们都会增加溶液的蒸气压。它们的影响将基于它们各自的蒸汽压，以及每种液体的摩尔分数。这就得到了拉乌尔定律:
每一个
如果条件理想，这将导致溶液蒸气压为172.5 mmHg。然而，由于反应是放热的，溶液中形成了更强的化学键，蒸气压将比预期的低。
