“我们来看这道理想气体状态方程的课后习题:25℃时,一个容积为2.50 L的钢瓶中装有0.0800 mol氮气,求钢瓶内氮气的压力。已知气体常数R=0.0821 L·atm·mol????·K????。
拿到一道化学计算题,第一步不是直接套公式算数,而是先审题,把题干给出的所有条件一条条拆解出来。我们先圈出已知量:体积V等于2.50升,物质的量n是0.0800摩尔,温度t是25摄氏度,R已经给出,求压强p。很多同学看到温度25℃,不假思索直接代入公式,这是这道题最典型的失分陷阱。大家一定要记住,理想气体状态方程pV=nRT里面的温度T,是热力学温度,单位是开尔文K,绝对不能直接使用摄氏温度。摄氏温度和热力学温度换算公式是T = t + 273.15。那我们代入,T=25+273.15=298.15\ \text{K}。
现在整理全部已知量:V=2.50\ \text{L},n=0.0800\ \text{mol},T=298.15\ \text{K},R=0.0821\ \text{L·atm·mol}^{-1}·\text{K}^{-1}。我们要求压强,对公式进行变形,p=\frac{nRT}{V}。接下来代入数值计算:分子部分0.0800 mol乘以0.0821 L·atm·mol????·K????,再乘以298.15 K,分母是2.50 L。我们先看单位,mol、L、K全部可以约掉,最后剩下atm,单位匹配,说明公式变形没有出错。计算后得到p≈0.784 atm。
这里还要注意有效数字。题目数据2.50末尾的0是有效数字,代表三位有效数字;0.0800,后面两个0也是有效数字,同样三位。所以最终结果保留三位有效数字,答案写0.784 atm。如果写成0.78 atm,少一位有效数字,考试会扣步骤分;保留过多小数,写成0.78418 atm,也不符合化学计算规范。
我们接着看第二道习题:某体系从环境吸热500 J,同时体系对环境做功200 J。求体系热力学能变化ΔU。热力学第一定律公式\Delta U = Q + W,这道题的难点完全在符号规则,也是绝大多数同学反复出错的地方。我们再次明确规则:Q代表热量,体系从环境吸热,Q取正值;体系向环境放热,Q取负值。W代表功,环境对体系做功,W为正;体系对环境做功,W为负。大家不要死记硬背,要理解能量流动:能量进入体系,数值为正;能量离开体系,数值为负。
回到题干,体系吸热500 J,热量流入体系,Q=+500 J;体系对环境做功200 J,体系向外输出能量,能量流出,W=-200 J。代入公式,ΔU = 500 J + (-200 J)=300 J。ΔU计算结果大于0,代表体系热力学能增加300 J。很多同学会惯性写成500+200,就是W的符号搞反,本质是没有理解能量流向。
第三道,盖斯定律计算题。已知:
① \text{C(s)}+\text{O}_2(\text{g})=\text{CO}_2(\text{g}) \quad \Delta H_1=-393.5\ \text{kJ·mol}^{-1}
② \text{CO(g)}+\frac12\text{O}_2(\text{g})=\text{CO}_2(\text{g}) \quad \Delta H_2=-283.0\ \text{kJ·mol}^{-1}
求反应 \text{C(s)}+\frac12\text{O}_2(\text{g})=\text{CO(g)} 的焓变\Delta H。
盖斯定律核心:反应焓变只由始态和终态决定,和反应路径无关,热化学方程式可以像代数方程一样加减。先观察目标方程式,反应物是固态碳和二分之一氧气,生成物是一氧化碳。对比①式,C(s)在左侧,正好符合,保留式子①。式子②的生成物是CO??,反应物是CO,而目标方程式里CO是生成物,所以我们要用①减去②。
①??②:\text{C(s)}+\text{O}_2(\text{g})-\text{CO(g)}-\frac12\text{O}_2(\text{g})=\text{CO}_2(\text{g})-\text{CO}_2(\text{g}),化简得到目标方程式。焓变同步运算,\Delta H=\Delta H_1-\Delta H_2=-393.5 - (-283.0)= -110.5\ \text{kJ·mol}^{-1}。ΔH小于0,说明该反应放热。
这里提醒:方程式颠倒,焓变正负翻转;方程式乘以系数,焓变同步乘系数。物质状态s、l、g不能省略,状态写错,焓变数值完全改变。这三道题覆盖普化基础计算题,做题时先理清物理意义,再代入计算,规范书写步骤,减少丢分……”
看得出来,凫塘是一个很爱学习的孩子,就连做梦也不忘听化学课。许景淮跟凫满两个人就不一样了,许景淮整夜无梦,睡得特别香,凫满则是做梦都还在打排球。
但美好总是短暂的,早晨6点钟闹钟的铃声成功的把三个人从睡梦中叫醒。凫塘起来时特别困,她还想继续睡,但她忽然想到今天好像要去上学,便起床去厕所换好衣服,洗漱完就去厨房做早饭。美好的一天当然要从早饭开始,早饭煮在锅里后又去催另外两个人,赶紧快点,不然就吃不上早饭!
吃过早饭,7点钟的样子,凫塘骑着小电驴,载着另外两个人就往学校赶。他们租的地方离学校不远,骑车6分钟就能到。到教室时,班上已经来了大部分人,只有几个起的晚的还没有来。周一的早自习是英语,英语老师说早上要听写,所以所有人都坐在自己的位置上记英语单词。有几个没有写完作业的,还在加紧抄作业。
大概7:15的样子,全班人已经到齐,班长统计完人数后,就让课代表带着大家早读。这时距离正式上早自习还有15分钟。学校规定早读都要站起来,以免有些人读着读着就睡着了。比如说凫塘。不知怎么早上骑车时明明多精神的,可一到教室就变得特别困,不知道的人还以为这教室出过什么事呢!好在老师那些都不管她,所以她也是想睡就睡,想干嘛就干嘛,早自习也不用听写。凫塘的“特权”还是凫灵雨专门给老师和校方打了招呼的。原本她还想给许景淮和凫满也打个招呼,但都被他们拒绝了 。
凫塘睡了两节课,刚下课,大课间的铃就响了,没办法,教室里不让留人,她只好跟着一起去操场集合。好在今天并没有做大课间,而是升旗仪式,凫塘表示又可以小眯一会了领导在上面讲话时提到后面近一个月的安排,10月底要举办运动会,台下一片响声,11月中旬的样子要期中考试,台下一片哀悼声,即使声音再怎么此起彼伏。都没有吵醒,正在睡梦中的凫塘。
人一般在睡着后是没有知觉的,凫塘也一样。她先是在晃晃着,晃着,身体就不自觉的往前倾,如果不是前排同学眼疾手快,不然她就要脸着地。即使这样她也依旧睡得很香,赵思陵在得知前面有人倒了,赶紧从后边赶到前面去,生怕去晚了,自己的教资就不保了。等她到前面时,凫塘已经被人拍醒。赵思陵关切的询问她有没有事?早上有没有吃早?……凫塘一一回答并添上一句,自己是因为太困睡着了,所以才倒下去的。
一时间全班人都在憋笑,赵思陵也是非常无语的看着她。在确认她彻底清醒,再三叮嘱她一些事后,她就到后面去站着。相应的,凫塘也跟着一起去,后面站着以防她再次睡着后倒下去。
很快就到了吃午饭的时间,一中食堂今天出了新菜,好多同学都打算去尝尝鲜。凫塘他们也是这么打算的,但人太多,他们不可能三个人都去排那一个窗口,所以三个人就决定分头行动,每个人都去排一个窗口,然后在说好的位置那儿面基。凫塘去排个可乐鸡翅,凫满去2楼排的麻辣香锅,许景淮则是去排的食堂出的新菜——番茄牛腩。虽然这个周末他们也已经吃过,但这个在学校还没有吃过,所以他们务必得尝一尝,看看学校做的好不好吃。
番茄牛腩那个窗口的人特别多,凫塘和凫满已经打完饭回来坐着准备吃了,许景淮都还没有排到。好不容易排到他,他一拿到菜付了钱就往约定的位置赶。刚好这个时候凫塘他们去打了汤回来,凫塘看见他,就跟他招手示意,在这边。
许景淮走过去气喘吁吁的:“哎呦,你们是没有看到那个番茄牛腩到底有多少人!我排了好久才排到我。”
“食堂出新菜,肯定人多呀!”凫塘夹起一块牛肉放入嘴中。一旁的凫满不语只是一味地埋头吃饭。另外两个人看到后对视一眼,也没说什么,自顾自的吃饭。
食堂做的可乐鸡翅,虽然是这么说,但他并没有用鸡翅做,而是用的翅根做的,所以打的比较多。
吃过饭几人在外边的贩卖机里买了几瓶水,就慢悠悠的往教室走。他们吃的很快,哪怕是晚了几分钟,他们也可以空出10分钟的时间走回教室。到教室时刚好上午自习卡点三人组,每天就这样来卡点,早上卡,中午卡,晚上也依旧卡点。午自习的时间不多,因为还要午休,所以午自习这一点时间一般都是让同学们自己上自习课,写当天上午老师布置的作业。
但凫塘可不管,她一回到教室喝两口水,上个厕所倒头就睡。
一般要睡到下午第三节课下课,她才会起来写作业。