题目
(NH)_4(HS(s))放入一抽真空容器中,并与其分解产物(H)_2(S(g))和(NH)_3((g))成平衡时,系统的自由度数是( )A. 0B. 1C. 2D. 3
$\text{NH}_4\text{HS(s)}$放入一抽真空容器中,并与其分解产物$\text{H}_2\text{S(g)}$和$\text{NH}_3\text{(g)}$成平衡时,系统的自由度数是( )
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
题目解答
答案
B. 1
解析
本题考查相律的应用,解题思路是先确定系统的组分数 $C$、相数 $\varPhi$,再根据相律公式 $F = C - \varPhi+ 2$ 计算自由度数 $F$。
步骤一:确定系统的组分数 $C$
组分数 $C$ 的计算公式为 $C=S - R - R'$,其中 $S$ 为物种数,$R$ 为独立的化学平衡数,$R'$ 为独立的浓度限制条件数。
- 确定物种数 $S$:系统中有 $\text{NH}_4\text{HS(s)}$、$\text{H}_2\text{S(g)}$ 和 $\text{NH}_3\text{(g)}$ 三种物质,所以 $S = 3$。
- 确定独立的化学平衡数 $R$:系统中存在一个化学反应 $\text{NH}_4\text{HS(s)}\rightleftharpoons\text{NH}_3\text{(g)}+\text{H}_2\text{S(g)}$,所以 $R = 1$。
- 确定独立的浓度限制条件数 $R'$:由于 $\text{NH}_4\text{HS(s)}$ 分解产生的 $\text{NH}_3\text{(g)}$ 和 $\text{H}_2\text{S(g)}$ 是在同一气相中,且它们的物质的量之比为 $1:1$,即 $p(\text{NH}_3)=p(\text{H}_2\text{S})$,所以存在一个独立的浓度限制条件,$R' = 1$。
将 $S = 3$,$R = 1$,$R' = 1$ 代入组分数计算公式 $C=S - R - R'$,可得 $C=3 - 1 - 1=1$。
步骤二:确定系统的相数 $\varPhi$
系统中有 $\text{NH}_4\text{HS(s)}$ 这一固相和 $\text{NH}_3\text{(g)}$ 与 $\text{H}_2\text{S(g)}$ 组成的气相,共两相,所以 $\varPhi = 2$。
步骤三:根据相律公式计算自由度数 $F$
相律公式为 $F = C - \varPhi+ 2$,将 $C = 1$,$\varPhi = 2$ 代入公式,可得 $F=1 - 2 + 2=1$。