Chemistry Labs

第 1 题

1894年,Rayleigh 发现在 15.0 \°C、1.013×1051.013 \times 10^{5} Pa 下,化学法制备的氮气(固定容器中平均质量 2.2990 g)比除去 OX2\ce{O2} 的“大气氮”(2.3102 g) 轻;这一差异后来归因于氩。(a) 计算容器体积和大气氮中 Ar 的摩尔分数。(b) Ramsay 从钇铀矿中分离出氦,其发射 587.7 nm 的 D3_3 线。计算光子能量,在 He 轨道能级图中指出对应跃迁(答案:允许跃迁中能量最大的 3d \→ 2p),并指出铀矿物中产生 He(α\alpha 衰变)和岩石中产生 Ar(X40X2240K\ce{^{40}K} 电子俘获/正电子衰变)的核过程。(c) 某未知气体在 15.0 \°C、大气压下密度为 0.850±0.005 kg m−30.850 \pm 0.005\ \text{kg m}^{-3};其中声波在 f=3520f = 3520 Hz 时 λ=0.116\lambda = 0.116 m,且 vs=fλ=γRT/Mv_s = f\lambda = \sqrt{\gamma RT/M}。求 MM 与 γ\gamma,并从 HCl、HF、Ne、Ar 中鉴别该气体。
第 2/4 步:氩的摩尔分数
28.02(1−x)+39.95 x28.02=2.31022.2990⇒x=28.0239.95−28.02 2.3102−2.29902.2990=1.14×10−2\dfrac{28.02(1-x) + 39.95\,x}{28.02} = \dfrac{2.3102}{2.2990} \Rightarrow x = \dfrac{28.02}{39.95-28.02}\,\dfrac{2.3102-2.2990}{2.2990} = 1.14 \times 10^{-2}
分析

同一容器含相同摩尔数,故质量比等于平均摩尔质量之比。对 NX2\ce{N2}–Ar 混合物解得 x=1.14×10−2x = 1.14 \times 10^{-2}(1.14 %)。

常见错误. VV、pp、TT 相同意味着摩尔数相同 — 应比较平均摩尔质量,而不是直接比较密度。