以下是一份高中物理热学计算大题及其相关例题:
大题:
【例题】在一个绝热恒容的密闭容器中发生反应:2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g),测得SO2在t时刻的物质的量为起始时的a倍,若再经一段时间后,SO2的物质的量为起始时的b倍,则下列判断正确的是( )
A.反应达到平衡状态时,SO3的物质的量是起始时的b倍
B.反应达到平衡状态时,SO3的转化率可能是a/b
C.反应达到平衡状态时,正、逆反应速率相等且都为零
D.反应达到平衡状态时,再向其中加入少量O2,平衡将向正反应方向移动
【解析】
本题考查化学平衡的计算,题目难度中等,明确化学平衡三段式应用方法为解答关键,注意掌握化学平衡的影响因素,试题培养了学生的分析能力及化学计算能力。
解:A.反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各组分的浓度不再变化,则$SO_{3}$的物质的量是起始时的$b$倍,故A正确;
B.若$a = b$,则$SO_{3}$的转化率是$100\%$,若$a < b$,则$SO_{3}$的转化率小于$a/b$,故B错误;
C.化学平衡为动态平衡,正、逆反应速率相等且不为零,故C错误;
D.再向其中加入少量$O_{2}$,增大了氧气的浓度,平衡将向逆反应方向移动,故D错误;
故选:A。
【答案】A
相关例题:
【例题】在一个容积为$V$的密闭容器中发生如下反应:$2SO_{2}(g) + O_{2}(g) \rightleftharpoons 2SO_{3}(g)$。测得反应过程中某一时刻SO_{2}、O_{2}、SO_{3}$($气)浓度分别为$c_{1}mol/L、c_{2}mol/L、c_{3}mol/L$。已知此时反应已经达到平衡状态。下列说法正确的是( )
A.当$c_{1} = 0.5c_{2}$时,该反应一定达到平衡状态
B.当$c_{3} = 0$时,该反应一定达到平衡状态
C.当$c_{3} = c_{1}$时,该反应一定达到平衡状态
D.当$c_{1}、c_{2}$不再变化时,该反应一定达到平衡状态
【解析】
本题考查化学平衡状态的判断,题目难度不大。
解:A.当$c_{1} = 0.5c_{2}$时,不能判断各物质的浓度是否不再变化,则不能判断是否达到平衡状态,故A错误;
B.当$c_{3} = 0$时,不能判断各物质的浓度是否不再变化,则不能判断是否达到平衡状态,故B错误;
C.当$c_{3} = c_{1}$时,说明正逆反应速率相等,该反应一定达到平衡状态,故C正确;
D.当$c_{1}、c_{2}$不再变化时,说明正逆反应速率相等,但不一定达到平衡状态,故D错误;
故选:C。
根据化学平衡状态的特征解答,当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不变,由此衍生的一些物理量不变。
以下是一道高中物理热学计算大题的例题及解答:
例题:一个绝热材料制成的密闭容器被抽成真空,里面有一定质量的气体,温度为T1。现在缓慢加热气体,使气体升温至T2。求气体吸收的热量Q。
解答:由于容器是绝热的,因此容器内气体的热量不会散失到容器外。在加热过程中,气体升温膨胀,内能增加,对外做功。根据热力学第一定律,气体吸收的热量等于内能的增加和外界对气体做功的总和。
由于容器被抽成真空,因此外界对气体没有做功。气体的内能增加量即为气体温度从T1到T2的增加量,即ΔU = Q = ΔH = (T2 - T1)nR,其中n为气体的摩尔数,R为摩尔气体热力学常数。
这道题只是一个简单的例子,实际应用中可能涉及到更复杂的热力学过程和计算方法。但是基本的思路是一样的:根据热力学第一定律,结合气体的性质和状态方程,求解气体吸收的热量或放出的热量。
高中物理热学计算大题和相关例题常见问题主要包括以下几类:
1. 气体压强的计算:需要考虑气体分子的密集程度,温度变化等因素对气体压强的影响。
2. 气体分子热运动的平均动能和速率的关系:需要知道气体分子热运动的平均动能与速率的关系,以及温度变化对分子热运动平均动能的影响。
3. 热力学第一定律的应用:包括做功、热传递对系统内能的影响,以及能量转化或转移的效率问题。
4. 热量计算:需要掌握热量计算的方法,包括热传导、热对流、热辐射等几种传热方式的区别和应用。
5. 理想气体的性质和应用:理想气体是一个理想化模型,其状态参量具有一定的局限性。需要掌握理想气体的性质和应用,以及等温、等容、等压变化对理想气体状态参量的影响。
以下是一个高中物理热学计算大题的例题和解答:
题目:在一个密闭的容器中,有1mol理想气体,温度为27℃。求容器内气体的压强和每秒进入容器内的热量。
解答:根据理想气体状态方程,可得到气体压强的计算公式:$p = nRT/V$,其中n为气体物质的量,R为气体常数,T为绝对温度。代入数据可得:$p = 8.314 \times 27 \times 273/22.4 = 756Pa$。
每秒进入容器内的热量可以根据热力学第一定律进行计算:$Q = W + Q_{k}$,其中W为外界对系统做的功,Qk为系统从外界吸收的热量。由于题目中没有给出外界对系统做功的情况,因此需要求出系统内能的变化量ΔU,再根据热量的计算公式Q = ΔU - W进行计算。
已知气体初始温度为27℃,终了温度为273K,则终了温度比初始温度高:ΔT = (273 - 27)/273 × (1/273)K = 0.0056K。根据理想气体内能E = nKT/2,可得到系统内能的变化量为ΔE = (nKT/2)ΔT = (8.314 × 27 × 0.0056)/(2 × 1)J = 0.45J。每秒进入容器内的热量为ΔQ = ΔE - W = 0.45 - 0J = 0.45J。
需要注意的是,以上解答仅供参考,具体解题时还需要根据题目要求和实际情况进行适当的调整和修正。
