题目
用半透膜将两种不同浓度的稀蔗糖溶液隔开时,为了防止发生渗透现象,必须在浓度较大的蔗糖溶液液面上施加一个额外的压力。此压力为()A. 浓度较大蔗糖溶液与浓度较小蔗糖溶液的渗透压力之和B. 浓度较大的蔗糖溶液的渗透压力C. 浓度较大蔗糖溶液或浓度较小蔗糖溶液的渗透压力D. 浓度较大蔗糖溶液与浓度较小蔗糖溶液的渗透压力之差E. 浓度较小的蔗糖溶液的渗透压力
用半透膜将两种不同浓度的稀蔗糖溶液隔开时,为了防止发生渗透现象,必须在浓度较大的蔗糖溶液液面上施加一个额外的压力。此压力为()
A. 浓度较大蔗糖溶液与浓度较小蔗糖溶液的渗透压力之和
B. 浓度较大的蔗糖溶液的渗透压力
C. 浓度较大蔗糖溶液或浓度较小蔗糖溶液的渗透压力
D. 浓度较大蔗糖溶液与浓度较小蔗糖溶液的渗透压力之差
E. 浓度较小的蔗糖溶液的渗透压力
题目解答
答案
D. 浓度较大蔗糖溶液与浓度较小蔗糖溶液的渗透压力之差
解析
本题考查渗透现象和渗透压的相关知识。解题的关键在于理解渗透现象的本质以及渗透压的概念,通过分析半透膜两侧溶液的渗透压情况,来确定防止渗透现象发生所需施加的额外压力。
1. 明确渗透现象和渗透压的概念
- 渗透现象是指溶剂分子通过半透膜从稀溶液向浓溶液扩散的现象。
- 渗透压是为了阻止溶剂分子通过半透膜进入溶液而需要施加的最小额外压力。对于稀溶液,渗透压$\Pi$可以用范特霍夫公式$\Pi = cRT$来计算,其中$c$是溶液的物质的量浓度,$R$是气体常数,$T$是热力学温度。
2. 分析半透膜两侧溶液的渗透压
设浓度较大的蔗糖溶液的渗透压为$\Pi_1$,浓度较小的蔗糖溶液的渗透压为$\Pi_2$。由于$\Pi = cRT$,且$R$和$T$在两侧溶液中是相同的,所以浓度大的溶液渗透压$\Pi_1$大于浓度小的溶液渗透压$\Pi_2$,即$\Pi_1\gt{}\Pi_2$。
3. 确定防止渗透现象发生所需施加的额外压力
在半透膜两侧,溶剂分子有从浓度小的溶液向浓度大的溶液扩散的趋势,这是因为浓度大的溶液一侧的渗透压$\Pi_1$较大。为了防止这种渗透现象的发生,需要在浓度较大的蔗糖溶液液面上施加一个额外的压力$P$,使得半透膜两侧的压力达到平衡。
此时,施加的额外压力$P$应该等于两侧溶液渗透压的差值,即$P=\Pi_1 - \Pi_2$。