Question

14．將Wg木炭與agO₂同時(shí)裝入一個(gè)裝有壓力表體積不變的密閉容器中，壓力表所示壓強(qiáng)為P₀，高溫下容器中木炭與O₂均完全反應(yīng)后恢復(fù)到原溫度，壓力表的示數(shù)為P（P＞P₀），試求：
（1）當(dāng)W取值發(fā)生變化時(shí)，反應(yīng)后壓強(qiáng)P也發(fā)生變化，P的最大值（以P₀表示）是2P₀．
（2）以W表示滿足題設(shè)條件的a的取值范圍$\frac{4W}{3}$≤a＜$\frac{8W}{3}$．
（3）在題設(shè)條件下，W、a、P、P₀之間必須滿足函數(shù)系W=f（a、P₀、P），寫出該函數(shù)表達(dá)式：W=$\frac{3aP}{8{P}_{0}}$．

Answer 1

分析 容器中可能發(fā)生2種反應(yīng)：C+O₂=CO₂，2C+O₂=2CO，因?yàn)閜＞p₀，壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量之比，所以生成物氣體應(yīng)比反應(yīng)物多，一定會(huì)發(fā)生第2種反應(yīng)．
（1）當(dāng)C的物質(zhì)的量是氧氣的兩倍時(shí)，即W=0.75a，反應(yīng)后氣體總量是原狀態(tài)的兩倍，此時(shí)P最大；
（2）因?yàn)閜＞p₀，所以生成物氣體應(yīng)比反應(yīng)物多，一定會(huì)發(fā)生第2種反應(yīng)，所以C的物質(zhì)的量必須大于O₂的物質(zhì)的量$\frac{4W}{3}＜a＜\frac{8W}{3}$；
（3）根據(jù)同溫同體積的氣體，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比來確定表達(dá)式．

解答 解：容器中可能發(fā)生2種反應(yīng)：C+O₂=CO₂，2C+O₂=2CO，因?yàn)閜＞p₀，壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量之比，所以生成物氣體應(yīng)比反應(yīng)物多，一定會(huì)發(fā)生第2種反應(yīng)．
（1）當(dāng)C的物質(zhì)的量是氧氣的兩倍時(shí)，即W=0.75a，反應(yīng)后氣體總量是原狀態(tài)的兩倍，此時(shí)P最大，所以P的最大值P_m=2P₀，故答案為：2P₀；
（2）因?yàn)閜＞p₀，所以生成物氣體應(yīng)比反應(yīng)物多，一定會(huì)發(fā)生第2種反應(yīng)，所以C的物質(zhì)的量必須大于O₂的物質(zhì)的量，故$\frac{W}{12}＞\frac{a}{32}$，a＜$\frac{8W}{3}$，即$\frac{4W}{3}$≤a＜$\frac{8W}{3}$，故答案為：$\frac{4W}{3}$≤a＜$\frac{8W}{3}$；
（3）根據(jù)同溫同體積的氣體，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，得到$\frac{P}{{P}_{0}}$=$\frac{\frac{a}{32}+\frac{W}{12}-\frac{a}{32}}{\frac{a}{32}}$，即W=$\frac{3aP}{8{P}_{0}}$，故答案為：W=$\frac{3aP}{8{P}_{0}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生阿伏伽德羅定律以及推論的使用知識(shí)，注意推論的得出方法以及靈活應(yīng)用是關(guān)鍵，難度較大．