问个很多物理和化学博士也回答不出来的问题吧 - 未名空间MITBBS历史存档

问个很多物理和化学博士也回答不出来的问题吧# WaterWorld - 未名水世界

y*32011-09-20 07:09

1 楼

问题很简单：
两个完全相同的密闭容器，两个相同的化学反应同时进行，是液态反应，只会产生一种
气体co2，co2完全不与液体反应。但是co2在溶剂中有一定的溶解度。第一个容器充满
了氮气，第二个容器是真空。
反应结果是反应在真空中的反应速率要快于在氮气中的。
大家第一反应都会觉得这是应该的，但是怎么解释？
根据亨利定律，co2的溶解度只与容器里的co2分压成正比。但是两个容器中的co2分压
应该是一样。
那么应该用哪个原理来解释？

T*r2011-09-20 07:09

2 楼

问这个问题的是学物理的还是学化学的？

【在 y*********3 的大作中提到】

: 问题很简单：
: 两个完全相同的密闭容器，两个相同的化学反应同时进行，是液态反应，只会产生一种
: 气体co2，co2完全不与液体反应。但是co2在溶剂中有一定的溶解度。第一个容器充满
: 了氮气，第二个容器是真空。
: 反应结果是反应在真空中的反应速率要快于在氮气中的。
: 大家第一反应都会觉得这是应该的，但是怎么解释？
: 根据亨利定律，co2的溶解度只与容器里的co2分压成正比。但是两个容器中的co2分压
: 应该是一样。
: 那么应该用哪个原理来解释？

y*32011-09-20 07:09

3 楼

奥赛题

【在 T****r 的大作中提到】

: 问这个问题的是学物理的还是学化学的？

T*r2011-09-20 07:09

4 楼

两个容器中co2的分压为什么是一样的？

【在 y*********3 的大作中提到】

: 奥赛题

y*32011-09-20 07:09

5 楼

I don't know

【在 T****r 的大作中提到】

: 两个容器中co2的分压为什么是一样的？

T*r2011-09-20 07:09

6 楼

then why you said so?

【在 y*********3 的大作中提到】

: I don't know

c*i2011-09-20 07:09

7 楼

"但是两个容器中的co2分压应该是一样" - 淡不是这么扯的

【在 y*********3 的大作中提到】

: 问题很简单：
: 两个完全相同的密闭容器，两个相同的化学反应同时进行，是液态反应，只会产生一种
: 气体co2，co2完全不与液体反应。但是co2在溶剂中有一定的溶解度。第一个容器充满
: 了氮气，第二个容器是真空。
: 反应结果是反应在真空中的反应速率要快于在氮气中的。
: 大家第一反应都会觉得这是应该的，但是怎么解释？
: 根据亨利定律，co2的溶解度只与容器里的co2分压成正比。但是两个容器中的co2分压
: 应该是一样。
: 那么应该用哪个原理来解释？

J*X2011-09-20 07:09

8 楼

步子迈得有点大了

【在 c*******i 的大作中提到】

: "但是两个容器中的co2分压应该是一样" - 淡不是这么扯的

d*c2011-09-20 07:09

9 楼

你问错人了，这是基本的化工热力学问题。
两个容器中CO2的分压明显不同。
以后去问化工系的同学吧，本科生都可以告诉你

E*e2011-09-20 07:09

10 楼

这两个容器里面液体的压强差别大了吧？
你要说一个充满氮气，一个充满氩气，然后说这俩反应有差别，倒还需要仔细研究一下
它们之间的差别
你这题目里面一个是真空...

【在 y*********3 的大作中提到】

: 问题很简单：
: 两个完全相同的密闭容器，两个相同的化学反应同时进行，是液态反应，只会产生一种
: 气体co2，co2完全不与液体反应。但是co2在溶剂中有一定的溶解度。第一个容器充满
: 了氮气，第二个容器是真空。
: 反应结果是反应在真空中的反应速率要快于在氮气中的。
: 大家第一反应都会觉得这是应该的，但是怎么解释？
: 根据亨利定律，co2的溶解度只与容器里的co2分压成正比。但是两个容器中的co2分压
: 应该是一样。
: 那么应该用哪个原理来解释？

a*22011-09-20 07:09

11 楼

速率和平衡要分清楚了。

A*62011-09-20 07:09

12 楼

Extensive is correct. Difference is pressure. A reaction generates gas,
therefore lower pressure will allow more gas to be generated with less
energy.

x*x2011-09-20 07:09

13 楼

物理和化学的不搞这个。这是化工的问题。简单地说，真空下，气体在液体的溶解度应
该是接近于零，所以是真空的反应的快。但是，我不确定亨利定律在弱压下是否成立
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i*T2011-09-20 07:09

14 楼

我认为这个是心理学系或neuroscience的人来回答的问题，看看lz脑子咋么回事。

d*f2011-09-20 07:09

15 楼

因为henry定律是bull shit

【在 y*********3 的大作中提到】

: 问题很简单：
: 两个完全相同的密闭容器，两个相同的化学反应同时进行，是液态反应，只会产生一种
: 气体co2，co2完全不与液体反应。但是co2在溶剂中有一定的溶解度。第一个容器充满
: 了氮气，第二个容器是真空。
: 反应结果是反应在真空中的反应速率要快于在氮气中的。
: 大家第一反应都会觉得这是应该的，但是怎么解释？
: 根据亨利定律，co2的溶解度只与容器里的co2分压成正比。但是两个容器中的co2分压
: 应该是一样。
: 那么应该用哪个原理来解释？

n*02011-09-20 07:09

16 楼

窃以为分压一样的话两边还有一个是真空，这应该是矛盾的。

【在 y*********3 的大作中提到】

: 问题很简单：
: 两个完全相同的密闭容器，两个相同的化学反应同时进行，是液态反应，只会产生一种
: 气体co2，co2完全不与液体反应。但是co2在溶剂中有一定的溶解度。第一个容器充满
: 了氮气，第二个容器是真空。
: 反应结果是反应在真空中的反应速率要快于在氮气中的。
: 大家第一反应都会觉得这是应该的，但是怎么解释？
: 根据亨利定律，co2的溶解度只与容器里的co2分压成正比。但是两个容器中的co2分压
: 应该是一样。
: 那么应该用哪个原理来解释？

p*n2011-09-20 07:09

17 楼

其實真真空是永遠也不會實現的

【在 n*******0 的大作中提到】

: 窃以为分压一样的话两边还有一个是真空，这应该是矛盾的。

t*r2011-09-20 07:09

18 楼

LZ灌水灌多了，不小心灌到自己脑袋里去了

【在 i*****T 的大作中提到】

: 我认为这个是心理学系或neuroscience的人来回答的问题，看看lz脑子咋么回事。

g*x2011-09-20 07:09

19 楼

你一会说是真空
一会说CO2分压一样
明显是你的问题有毛病

【在 y*********3 的大作中提到】

: 问题很简单：
: 两个完全相同的密闭容器，两个相同的化学反应同时进行，是液态反应，只会产生一种
: 气体co2，co2完全不与液体反应。但是co2在溶剂中有一定的溶解度。第一个容器充满
: 了氮气，第二个容器是真空。
: 反应结果是反应在真空中的反应速率要快于在氮气中的。
: 大家第一反应都会觉得这是应该的，但是怎么解释？
: 根据亨利定律，co2的溶解度只与容器里的co2分压成正比。但是两个容器中的co2分压
: 应该是一样。
: 那么应该用哪个原理来解释？

E*e2011-09-20 07:09

20 楼

俺觉得lz的意思是，一开始的时候，“真空”那边就是气体密度非常的低，假定那啥液
体的饱和蒸气压很低，基本上不挥发，也说得过去。至于后来产生co2以后，应该就不
用维持真空了，不然还得连台泵一边抽气，那反应速率快还用说吗？
如果就按lz题目的意思，这俩系统之间唯一的差别就是其中一个里面有大量氮气。氮气
要是和反应完全无关的话，那俺只能想到两个作用。其一是增大液体的压强，要是充了
一个大气压的氮气进去，那么液体的压强就比那个“真空”系统的液体大一个大气压，
对液体里面的反应还是有很大的区别的－－这个反应显然是增大体积的反应，热力学方
程写出来，等式一边肯定有PdV，一比之下P显著的不同，那么速率dV/dt当然也会有很大
的差别了。直观的说，就是产生的co2得要形成气泡跑出去，压强为0的液体里面形成气
泡需要的能量和有一定压强的液体里面形成气泡需要的能量是显著不同的。
另外一个呢，氮气分子本身还是要占点点体积的，就算只有空间的千分之一，那还是有
点差别的，你要是来个狠的说充了几百个大气压的氮气，那么氮气分子占的体积就更显
著了。反正这就等于“真空”那个系统里面的空间大了那么一点点，当然反应产物浓度
低了那么一点点，反应可能就快了那么一点点。

【在 g*****x 的大作中提到】

: 你一会说是真空
: 一会说CO2分压一样
: 明显是你的问题有毛病

y*r2011-09-20 07:09

21 楼

快让这帖子沉下去吧，别丢中国人的人了。

z*72011-09-20 07:09

22 楼

一帮吹毛求疵骂楼主的,但没一个解释清楚的

L*y2011-09-20 07:09

23 楼

不学物理很多年，最讨厌化学

s*32011-09-20 07:09

24 楼

他指的可能是CO2在气液相的比是相同的（如果henry定律适用的话），真空是起始状态。站同有位同学的解释：有气体产生的反应话，真空的起始速率肯定会快一些。平衡点到可能是一样的

【在 y*********3 的大作中提到】

: 问题很简单：
: 两个完全相同的密闭容器，两个相同的化学反应同时进行，是液态反应，只会产生一种
: 气体co2，co2完全不与液体反应。但是co2在溶剂中有一定的溶解度。第一个容器充满
: 了氮气，第二个容器是真空。
: 反应结果是反应在真空中的反应速率要快于在氮气中的。
: 大家第一反应都会觉得这是应该的，但是怎么解释？
: 根据亨利定律，co2的溶解度只与容器里的co2分压成正比。但是两个容器中的co2分压
: 应该是一样。
: 那么应该用哪个原理来解释？

T*y2011-09-20 07:09

25 楼

Your bad assumption: 但是两个容器中的co2分压应该是一样。
Actually, you assume the reaction rates are same in both container (producing same amount of CO2 all the time). hehe.
Then you definitely cannot answer why the reaction rates are different.
And I can assume you are THE "很多物理和化学博士"

【在 y*********3 的大作中提到】

: 问题很简单：
: 两个完全相同的密闭容器，两个相同的化学反应同时进行，是液态反应，只会产生一种
: 气体co2，co2完全不与液体反应。但是co2在溶剂中有一定的溶解度。第一个容器充满
: 了氮气，第二个容器是真空。
: 反应结果是反应在真空中的反应速率要快于在氮气中的。
: 大家第一反应都会觉得这是应该的，但是怎么解释？
: 根据亨利定律，co2的溶解度只与容器里的co2分压成正比。但是两个容器中的co2分压
: 应该是一样。
: 那么应该用哪个原理来解释？

f*82011-09-20 07:09

26 楼

找个炼丹道士回答一下

【在 y*********3 的大作中提到】

: 问题很简单：
: 两个完全相同的密闭容器，两个相同的化学反应同时进行，是液态反应，只会产生一种
: 气体co2，co2完全不与液体反应。但是co2在溶剂中有一定的溶解度。第一个容器充满
: 了氮气，第二个容器是真空。
: 反应结果是反应在真空中的反应速率要快于在氮气中的。
: 大家第一反应都会觉得这是应该的，但是怎么解释？
: 根据亨利定律，co2的溶解度只与容器里的co2分压成正比。但是两个容器中的co2分压
: 应该是一样。
: 那么应该用哪个原理来解释？

M*n2011-09-20 07:09

27 楼

把化学反应速率和化学平衡搞混了。

【在 f*****8 的大作中提到】

: 找个炼丹道士回答一下

l*12011-09-20 07:09

28 楼

两个容器中的气体成分不同，
（1）在开始时刻，a。氮气（不溶解）是一个大气压 b。真空，将全部是co2，
按帕斯卡定律，容器内部各点压强是相同的, 由所有气体提供。
所以，要产生相同的co2，a.中的压力必然会大。

co2的溶解度只与容器里的co2分压成正比，所以，即使压强相同，b.中的
co2液化的快，减压
速度快。
（2）下面的问题就留给学化学的吧

【在 y*********3 的大作中提到】

: 问题很简单：
: 两个完全相同的密闭容器，两个相同的化学反应同时进行，是液态反应，只会产生一种
: 气体co2，co2完全不与液体反应。但是co2在溶剂中有一定的溶解度。第一个容器充满
: 了氮气，第二个容器是真空。
: 反应结果是反应在真空中的反应速率要快于在氮气中的。
: 大家第一反应都会觉得这是应该的，但是怎么解释？
: 根据亨利定律，co2的溶解度只与容器里的co2分压成正比。但是两个容器中的co2分压
: 应该是一样。
: 那么应该用哪个原理来解释？

P*C2011-09-20 07:09

29 楼

没有初中文凭确实答不出来

n*e2011-09-20 07:09

30 楼

两个里面的分压是不一样的，
真空条件下，对于有气体参数的反应，平衡会向体积增大的方向发展，也就是产生气体
的方向发展。
亨利定律没错，
只是这里不要搞混淆了它的严格定义，亨利定律是说他的分压和溶解度的关系，
气体实际上是稀溶液中的挥发性溶质，气体压力则是溶质的蒸气压。所以亨利定律还可
表述为：在一定温度下，稀薄溶液中溶质的蒸气分压与溶液浓度成正比。
实际上，这两个反应对比，和亨利定律八杆子没一撇的事。
反应平衡就可以解释了
而且这个反应速率常数的计算是要考虑压力的，如果无限趋近真空条件，反应速率趋向无穷大

j*g2011-09-20 07:09

31 楼

在国内高三毕业的都可以答这个问题吧。。。

y*n2011-09-20 07:09

32 楼

弱弱地问下：把液体放在真空里会发生什么？不挥发吗？挥发了，浓度就大了？这也是
个思路吧？

m*52011-09-20 07:09

33 楼

态。站同有位同学的解释：有气体产生的反应话，真空的起始速率肯定会快一些。
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~为什么？！
平衡点到可能是一样的

【在 s***3 的大作中提到】

: 他指的可能是CO2在气液相的比是相同的（如果henry定律适用的话），真空是起始状态。站同有位同学的解释：有气体产生的反应话，真空的起始速率肯定会快一些。平衡点到可能是一样的

m*52011-09-20 07:09

34 楼

更是不知所云
人家是体积恒定的密闭容器，起始条件一个有N2一个是真空
不是恒压边界条件...

co2，

【在 l**********1 的大作中提到】

: 两个容器中的气体成分不同，
: （1）在开始时刻，a。氮气（不溶解）是一个大气压 b。真空，将全部是co2，
: 按帕斯卡定律，容器内部各点压强是相同的, 由所有气体提供。
: 所以，要产生相同的co2，a.中的压力必然会大。
:
: co2的溶解度只与容器里的co2分压成正比，所以，即使压强相同，b.中的
: co2液化的快，减压
: 速度快。
: （2）下面的问题就留给学化学的吧

t*d2011-09-20 07:09

35 楼

我认为真空中液体会挥发，知道填满容器

m*52011-09-20 07:09

36 楼

这个更加离谱
人家说的是溶液反应，产物是有CO2
若不考虑CO2溶解度，并且认为是理想气体，无压缩液体
则反应速率明显只和CO2的分压有关，和总压无关。
如果考虑real gas则分压和总压以及Z有关（或者用Van der Waals Equation），这个
Z得查表的又和温度以及分压有关，不是你想说有N2的时候CO2分压更大就更大的。实际
上常压下N2,CO2的Z几乎一样，所以可以说和理想气体假设差不多。即使考虑到CO2物质
的量较少，也只是让CO2分压稍微大一些。
而且刚开始反应的时候两个腔室都没有任何CO2, 即使考虑气体分子的相互作用，一个
大气压下的N2也完全不会对CO2逸出造成可观测的影响。而且我想对于一个奥赛题目还
不至于提供这么多参数可供查询...所以多半是理想气体假设。
如果考虑液体也可以压缩一点，则反应速率还可能随总压增大而增大。
如果考虑溶解度，则自然还是和Henry's law有关。

向无穷大

【在 n********e 的大作中提到】

: 两个里面的分压是不一样的，
: 真空条件下，对于有气体参数的反应，平衡会向体积增大的方向发展，也就是产生气体
: 的方向发展。
: 亨利定律没错，
: 只是这里不要搞混淆了它的严格定义，亨利定律是说他的分压和溶解度的关系，
: 气体实际上是稀溶液中的挥发性溶质，气体压力则是溶质的蒸气压。所以亨利定律还可
: 表述为：在一定温度下，稀薄溶液中溶质的蒸气分压与溶液浓度成正比。
: 实际上，这两个反应对比，和亨利定律八杆子没一撇的事。
: 反应平衡就可以解释了
: 而且这个反应速率常数的计算是要考虑压力的，如果无限趋近真空条件，反应速率趋向无穷大

m*52011-09-20 07:09

37 楼

非真空条件下溶液也会挥发
你觉得水放在干燥的空气中不会挥发水蒸气？

【在 t**d 的大作中提到】

: 我认为真空中液体会挥发，知道填满容器

y*i2011-09-20 07:09

38 楼

不清楚出题的人是想考哪一个知识点，但是考倒博士是正常的，如果哪个博士认为这个
题是正常的反而不正常了。

r*r2011-09-20 07:09

39 楼

物理博士可能会给出正确答案，但说不到教科书上的原理。好一点的化学系
第一学期的无机化学就讲这个东西，每一个这样化学系的毕业生都应该给出
正确的答案和理论解释。

【在 y*********3 的大作中提到】

: 问题很简单：
: 两个完全相同的密闭容器，两个相同的化学反应同时进行，是液态反应，只会产生一种
: 气体co2，co2完全不与液体反应。但是co2在溶剂中有一定的溶解度。第一个容器充满
: 了氮气，第二个容器是真空。
: 反应结果是反应在真空中的反应速率要快于在氮气中的。
: 大家第一反应都会觉得这是应该的，但是怎么解释？
: 根据亨利定律，co2的溶解度只与容器里的co2分压成正比。但是两个容器中的co2分压
: 应该是一样。
: 那么应该用哪个原理来解释？

E*e2011-09-20 07:09

40 楼

“反应速率明显只和CO2的分压有关，和总压无关”这个不对
既然是液体里面的反应，就和总的压强有关，液体外面co2的分压的影响反而较小
决定反应进行状况的是两相（反应物、反应产物）分别的自由能
自由能不止有化学势乘以数密度（和你们说的分压直接相关）这一项，还有压强乘体积
、熵乘以温度等项。这两个系统压强差别这么大，这个才是最主要的差异。

【在 m********5 的大作中提到】

: 这个更加离谱
: 人家说的是溶液反应，产物是有CO2
: 若不考虑CO2溶解度，并且认为是理想气体，无压缩液体
: 则反应速率明显只和CO2的分压有关，和总压无关。
: 如果考虑real gas则分压和总压以及Z有关（或者用Van der Waals Equation），这个
: Z得查表的又和温度以及分压有关，不是你想说有N2的时候CO2分压更大就更大的。实际
: 上常压下N2,CO2的Z几乎一样，所以可以说和理想气体假设差不多。即使考虑到CO2物质
: 的量较少，也只是让CO2分压稍微大一些。
: 而且刚开始反应的时候两个腔室都没有任何CO2, 即使考虑气体分子的相互作用，一个
: 大气压下的N2也完全不会对CO2逸出造成可观测的影响。而且我想对于一个奥赛题目还

p*n2011-09-20 07:09

41 楼

抽真空時
在室溫底下
抽啊抽的
水就是不願蒸發出來
慢慢的維持你的真空度在負七負八
還是不出來.....

【在 m********5 的大作中提到】

: 非真空条件下溶液也会挥发
: 你觉得水放在干燥的空气中不会挥发水蒸气？

n*e2011-09-20 07:09

42 楼

不要死盯着那个分压定律，没抓到点子上
这个题考的是化学反应速率与化学平衡知识点，

【在 m********5 的大作中提到】

: 这个更加离谱
: 人家说的是溶液反应，产物是有CO2
: 若不考虑CO2溶解度，并且认为是理想气体，无压缩液体
: 则反应速率明显只和CO2的分压有关，和总压无关。
: 如果考虑real gas则分压和总压以及Z有关（或者用Van der Waals Equation），这个
: Z得查表的又和温度以及分压有关，不是你想说有N2的时候CO2分压更大就更大的。实际
: 上常压下N2,CO2的Z几乎一样，所以可以说和理想气体假设差不多。即使考虑到CO2物质
: 的量较少，也只是让CO2分压稍微大一些。
: 而且刚开始反应的时候两个腔室都没有任何CO2, 即使考虑气体分子的相互作用，一个
: 大气压下的N2也完全不会对CO2逸出造成可观测的影响。而且我想对于一个奥赛题目还

n*02011-09-20 07:09

43 楼

这不是物理题么，理想情况。

【在 p***n 的大作中提到】

: 抽真空時
: 在室溫底下
: 抽啊抽的
: 水就是不願蒸發出來
: 慢慢的維持你的真空度在負七負八
: 還是不出來.....

p*n2011-09-20 07:09

44 楼

要先考慮里頭會不會有微中子的產生
如果有的話會有時光倒流的效應
那時CO2 有可能變成 O2+C
分壓就得另外算了

【在 n*******0 的大作中提到】

: 这不是物理题么，理想情况。