物理化學第三版答案

1、物理化學第三版答案（第二版學生版 ）】s=txt> 第 一 章 氣 體一、思考題1. 如何使一個尚未破裂而被打癟的乒乓球恢復原狀？采用了什么原理？答：將打癟的乒乓球浸泡在熱水中，使球壁變軟，球中空氣受熱膨脹，可使其恢復球狀。采用的是氣體熱脹冷縮的原理。2. 在兩個密封、絕熱、體積相等的容器中，裝有壓力相等的某種理想氣體。試問，這兩容器中氣體的溫度是否相等？答：不一定相等。根據理想氣體狀態(tài)方程，若物質的量相同，則溫度才會相等。3. 兩個容積相同的玻璃球內充滿氮氣，兩球中間用一玻管相通，管中間有一汞滴將兩邊的氣體分開。當左球的溫度為273 k ，右球的溫度為 293 k 時，汞滴處在中間達成

2、平衡。試問：（ 1 ）若將左球溫度升高10 k ，中間汞滴向哪邊移動？（ 2 ）若兩球溫度同時都升高10 k, 中間汞滴向哪邊移動？答：（1 ）左球溫度升高，氣體體積膨脹，推動汞滴向右邊移動。（2）兩球溫度同時都升高10 k,汞滴仍向右邊移動。因為左邊起始溫度低，升高10 k 所占比例比右邊大，283/273 大于 303/293 ，所以膨脹的體積（或保持體積不變時增加的壓力）左邊比右邊大。4.在大氣壓力下，將沸騰的開水迅速倒入保溫瓶中，達保溫瓶容積的0.7 左右，迅速蓋上軟木塞，防止保溫瓶漏氣，并迅速放開手。請估計會發(fā)生什么現(xiàn)象？答：軟木塞會崩出。這是因為保溫瓶中的剩余氣體被熱水加熱后膨脹，

3、當與迅速蒸發(fā)的水汽的壓力加在一起，大于外面壓力時，就會使軟木塞崩出。如果軟木塞蓋得太緊，甚至會使保溫瓶爆炸。防止的方法是灌開水時不要太快，且要將保溫瓶灌滿。5. 當某個純物質的氣、液兩相處于平衡時，不斷升高平衡溫度，這時處于平衡狀態(tài)的氣-液兩相的摩爾體積將如何變化？答：升高平衡溫度，純物的飽和蒸汽壓也升高。但由于液體的可壓縮性較小，熱膨脹仍占主要地位，所以液體的摩爾體積會隨著溫度的升高而升高。而蒸汽易被壓縮，當飽和蒸汽壓變大時，氣體的摩爾體積會變小。隨著平衡溫度的不斷升高，氣體與液體的摩爾體積逐漸接近。當氣體的摩爾體積與液體的摩爾體積相等時，這時的溫 度就是臨界溫度。6. dalton 分壓定

4、律的適用條件是什么？amagat 分體積定律的使用前提是什么？答：實際氣體混合物（壓力不太高）和理想氣體混合物。與混合氣體有相同溫度和相同壓力下才能使用，原則是適用理想氣體混合物。7. 有一種氣體的狀態(tài)方程為pvm?rt?bp （ b 為大于零的常數(shù)），試分析這種氣體與理想氣體有何不同？將這種氣體進行真空膨脹，氣體的溫度會不會下降？答：將氣體的狀態(tài)方程改寫為p （vm-b ） = rt,與理想氣體的狀態(tài)方程相比，只校正了體積項，未校正壓力項。說明這種氣體分子自身的體積不能忽略，而分子之間的相互作用力可以忽略不計。所以，將這種氣體進行真空膨脹時，溫度不會下降。8. 如何定義氣體的臨界溫度和臨界壓

5、力？答：在真實氣體的p vm 圖上，當氣-液兩相共存的線段縮成一個點時，稱這點為臨界點。這時的溫度為臨界溫度，這時的壓力為臨界壓力。臨界壓力是指在該臨界溫度時能使氣體液化的最低壓力。9.van der waals 氣體的內壓與體積成反比，這一說法是否正確？答：不正確。內壓力與氣體摩爾體積的平方成反比。10. 當各種物質處于處于臨界點時，它們有哪些共同特性？答：這時氣-液界面消失，液體和氣體的摩爾體積相等，成為一種既不同于液相、又不同于氣相的特殊流體，稱為超流體。二、概念題1 . 在溫度、容積恒定的容器中，含有a 和 b 兩種理想氣體，這時a的分壓和分體積分別是 pa和va。若在容器中再加入一定

6、量的理想 氣體c,問pa和va的變化為（）。（a） pa和va都變大 （b）pa 和 va 都變小 （ c）pa 不變， va 變小 （ d） pa 變小， va 不變答：（c）這種情況符合dalton分壓定律，而不符合 amagat分體 積定律。2 .在溫度t、容積v都恒定的容器中，含有 a和b兩種理想氣體，它們的物質的量、分壓和分體積分別為na , pa , va和nb , pb , vb容器中的總壓為p。試判斷下列公式中哪個是正確的（）。（ a） pav?nart （ b） pvb?（na?nb）rt （ c） pava?nart （ d） pbvb?nbrt 答：（a）只有（a）符合d

7、alton分壓定律。3. 已知氫氣的臨界溫度和臨界壓力分別為tc?33.3 k , pc?1.297?10pa。有一氫氣鋼瓶，在 298 k時瓶內壓力為98.0?10 pa ,這時氫氣的狀態(tài)為（）。（a）液態(tài)（b）氣態(tài)（c）氣-液兩相平衡（d）無法確定答：（b）仍處在氣態(tài)區(qū)。4. 在一個絕熱的真空容器中，灌滿373 k 和壓力為101.325 kpa 的純水，不留一點空隙，這時水的飽和蒸汽壓為（）。（a）等于零 （b）大于 101.325 kpa（c）小于 101.325 kpa （d）等于101.325 kpa答:（d）飽和蒸汽壓是物質的本性，與是否有空 間無關。5. 真實氣體在如下哪個條件

8、下，可以近似作為理想氣體處理（）。（a）高溫、高壓 （b）低溫、低壓 （c）高溫、低壓 （d）低溫、高壓 答：（c） 這時分子間距離很大，分子間的作用力可以忽略不計。6. 在 298k 時，地面上有一個直徑為1m 的充了空氣的球，其壓力為 100kpa ，將球帶至高空，溫度降為253k ，球的直徑脹大到3m ，此時球內的壓力為（）。（ a） 33.3 kpa （ b） 9.43 kpa （ c） 3.14 kpa （ d） 28.3 kpa66答：（ c） p2?p1d1t2d2t12 2 ?100?253?1298?3 22?3.14 kpa 。7. 真實氣體液化的必要條件是（）。（a）壓力

9、大于 pc （b）溫度低于tc （c）體積等于 vm,c （d）同時升高溫度和壓力答：（b） tc 是能使氣體液化的最高溫度，溫度再高無論加多大壓力都無法使氣體液化。8. 在一個恒溫，容積為2dm3 的真空容器中，依次充入溫度相同、始態(tài)為 100 kpa , 2 dm3 的 n2 （g）和 200 kpa , 1 dm3 的 ar （g）, 設兩者形成理想氣體混合物，則容器中的總壓力為（）。（ a）100 kpa （b） 150 kpa （c） 200 kpa （d） 300 kpa 答：（c）等溫條件下，200 kpa ， 1 dm3 氣體等于100 kpa ， 2 dm3 氣體，總壓為kp

10、a=200 kpa 。9. 在 298 k 時，往容積相等的a、 b 兩個抽空容器中分別灌入100g和 200g 水，當達到平衡時，兩容器中p?pa?pb=100 kpa+100的水蒸汽壓力分別為pa 和 pb ，則兩者的關系為（）。（a） papb （b） papb （c） pa=pb （d）無法確定 答：（c）飽和蒸汽壓是物質的特性，只與溫度有關。10. 在 273 k ， 101.325 kpa時，摩爾質量為154g?mol 則氣體的密度為（）。（單位為g?dm ）（a）6.87 （b）4.52 （c）3.70 （d）3.44 答：（a）?3?1的ccl4 （l）的蒸氣可以近似看作為理想

11、氣體， mv?154 g22.4 dm3?6.87 g?dm ?311. 某體積恒定的容器中裝有一定量溫度為300 k 的氣體，現(xiàn)在保持壓力不變，要將氣體趕出1/6 ，需要將容器加熱到的溫度為（）。（ a） 350 k （ b） 250 k （ c） 300 k （ d） 360 k 答：（ d） v， p 不變， n2?56 n1,t2?65t1?360 k12.實際氣體的壓力（p）和體積（v）與理想氣體相比，分別會發(fā) 生的偏差為（）。（a） p、v都發(fā)生正偏差（b） p、v都發(fā)生負偏差 （ c ） p 正偏差，v 負偏差（d ） p 負偏差，v 正偏差 答：（ b ）內壓力和可壓縮性的存在

12、。三、習題1.在兩個容積均為v的燒杯中裝有氮氣，燒瓶之間有細管相通，細管的體積可以忽略不計。若將兩燒杯均浸入373 k 的開水中，測得氣體壓力為60 kpa 。若一只燒瓶浸在273 k 的冰水中，另外一只仍然浸在 373 k 的開水中，達到平衡后，求這時氣體的壓力。設氣體可以視為理想氣體。解： n?n1?n2 根據理想氣體狀態(tài)方程p12vrt1?p2v?rt1t2pv2r2t化簡得：2p1t1?p2(1t1?1t2)p2?2p1?t2?t1?2?60 kpa?273273?373?50.7 kpa3解： 放入貯氣瓶中的氣體物質的量為nn?p3v3rt?100 kpa?20?10 m8.314

13、j?mol?1?33?k?1?300 k?0.80 mol設鋼瓶的體積為V,原有氣體為n1,剩余氣體為n2p1v?n1rt p2v?n2rtn1?n2?nn?n1?n2?p1vrtp2vrt?1v?nrtp1?p2?0.80 mol?8.314 j?mol?k?1?300 k(1800?1600) kpa?9.98 dm33. 用電解水的方法制備氫氣時，氫氣總是被水蒸氣飽和，現(xiàn)在用降溫的方法去除部分水蒸氣?，F(xiàn)將在298 k 條件下制得的飽和了水氣的氫氣通入283 k 、壓力恒定為128.5 kpa 的冷凝器中，試計算：冷凝前后混合氣體中水氣的摩爾分數(shù)。已知在298 k 和 283 k 時，水的

14、飽和蒸汽壓分別為3.167 kpa 和 1.227 kpa ?；旌蠚怏w近似作為理想氣體。解：水氣所占的摩爾分數(shù)近似等于水氣壓力與冷凝操作的總壓之比在冷凝器進口處，t=298 kx(h2o,gp(h2o)3.167 kpa?0. 025p128.5 kpa在冷凝器出口處，t=283 kx(h2o,gp(h2o)1.227 kpa09?0.0p128.5 kpa可見這樣處理以后，含水量下降了很多。4. 某氣柜內貯存氯乙烯ch2=chcl ( g) 300m ，壓力為122 kpa ，溫度為 300 k 。求氣柜內氯乙烯氣體的密度和質量。若提用其中的100m ，相當于氯乙烯的物質的量為多少？已知其摩

15、爾質量為5. .5g?mol ，設氣體為理想氣體。解： ?=-133mv,m?nm, n?pvrt代入，得：?=mprt?62.5 ?10 kg?mol62.6 4 j?mol-3?3?1?122?10 pa?1?1?k?300 k3?3.06 kg?m-3?3.06 g?dm?3m?v?3.06 kg?m?300 m?918 kg【篇二：第五版物理化學第三章習題答案】>3.1 卡諾熱機在（ 1 ） 熱機效率；（ 2） 當向環(huán)境作功。解：卡諾熱機的效率為時，系統(tǒng)從高溫熱源吸收的熱及向低溫熱源放出的熱的高溫熱源和的低溫熱源間工作。求根據定義3 2 卡諾熱機在（1 ） 熱機效率； （ 2）當

16、從高溫熱源吸熱解： （1） 由卡諾循環(huán)的熱機效率得出時，系統(tǒng)對環(huán)境作的功的高溫熱源和的低溫熱源間工作，求：及向低溫熱源放出的熱（ 2）3 3 卡諾熱機在（1 ）熱機效率 ；（2）當向低溫熱源放熱解： （ 1 ）時，系統(tǒng)從高溫熱源吸熱及對環(huán)境所作的功。的高溫熱源和的低溫熱源間工作，求2 2）3 4 試說明：在高溫熱源和低溫熱源間工作的不可逆熱機與卡諾機聯(lián)合操作時，若令卡諾熱機得到的功wr 等于不可逆熱機作出的功w。假設不可逆熱機的熱機效率大于卡諾熱機效率不可逆熱機從高溫熱源吸熱則，向低溫熱源放熱，對環(huán)境作功，其結果必然是有熱量從低溫熱源流向高溫熱源，而違反勢熱力學第二定律的克勞修斯說法。逆向卡諾

17、熱機從環(huán)境得功則從低溫熱源吸熱向高溫熱源放熱若使逆向卡諾熱機向高溫熱源放出的熱不可逆熱機從高溫熱源吸收的熱相等，即總的結果是：得自單一低溫熱源的熱，變成了環(huán)境作功，違背了熱力學第二定律的開爾文說法，同樣也就違背了克勞修斯說法。3 5 高溫熱源溫度低溫熱源，求此過程。，低溫熱源溫度，今有120kj 的熱直接從高溫熱源傳給解：將熱源看作無限大，因此，傳熱過程對熱源來說是可逆過程3.6不同的熱機中作于況下，當熱機從高溫熱源吸熱（ 1 ） 可逆熱機效率（2） 不可逆熱機效率（3）不可逆熱機效率解：設熱機向低溫熱源放熱。，根據熱機效率的定義的高溫熱源及的低溫熱源之間。求下列三種情。時，兩熱源的總熵變因此

18、，上面三種過程的總熵變分別為3.7已知水的比定壓熱容成100的水，求過程的。今有 1 kg ， 10的水經下列三種不同過程加熱。（ 1 ）系統(tǒng)與100的熱源接觸。（ 2）系統(tǒng)先與55的熱源接觸至熱平衡，再與100的熱源接觸。（ 3）系統(tǒng)先與40，70的熱源接觸至熱平衡，再與100的熱源接觸。解：熵為狀態(tài)函數(shù)，在三種情況下系統(tǒng)的熵變相同在過程中系統(tǒng)所得到的熱為熱源所放出的熱，因此3.8 已知氮（n2, g ）的摩爾定壓熱容與溫度的函數(shù)關系為恒壓過程；（2）經恒容過程達到平衡態(tài)時的解：（1 ）在恒壓的情況下。將始態(tài)為300 k ， 100 kpa 下 1 mol 的 n2（g） 置于 1000 k

19、 的熱源中，求下列過程（1 ）經（ 2）在恒容情況下，將氮（n2, g ）看作理想氣體將代替上面各式中的，即可求得所需各量的某雙原子理想氣體1 mol ，經下列不同途徑變化到3.9 始態(tài)為，的末態(tài)。求各步驟及途徑的3.10 1 ） 恒溫可逆膨脹；（ 2）先恒容冷卻至使壓力降至100 kpa ，再恒壓加熱至；（ 3） 先絕熱可逆膨脹到使壓力降至100 kpa ，再恒壓加熱至。3.11 1 ）對理想氣體恒溫可逆膨脹，3.12 u = 0 ，因此（ 2）先計算恒容冷卻至使壓力降至100 kpa ，系統(tǒng)的溫度t:根據理想氣體絕熱過程狀態(tài)方程，（ 3）同理，先絕熱可逆膨脹到使壓力降至100 kpa 時系

20、統(tǒng)的溫度t:各熱力學量計算如下【篇三：物理化學上冊的答案,第五版上冊】t>1-1 物質的體膨脹系數(shù)?v 與等溫壓縮系數(shù)?t 的定義如下：?v?1?v?1?v? ? ?t? ?v?t?pv?p?t試導出理想氣體的?v、 ?t 與壓力、溫度的關系？解：對于理想氣體，pv=nrt?v?1?v?1?（nrt/p）?1nr1v?t?1 ? ?v?t?pv?t?pvpvt?t?1?v?1?（nrt/p）?1nrt1v? ?2?p?1 ?v?p?tv?pvp?tvp1-2 氣柜內有121.6kpa 、 27的氯乙烯（c2h3cl ）氣體 300m3 ，若以每小時90kg 的流量輸往使用車間，試問貯存的

21、氣體能用多少小時？解：設氯乙烯為理想氣體，氣柜內氯乙烯的物質的量為pv121.6?103?300n?14618.623mol rt8.314?300.15每小時 90kg 的流量折合p3390?1090?10 摩爾數(shù)為v?1441.153mol?h?1 mc2h3cl62.451-3 0、101.325kpa 的條件常稱為氣體的標準狀況。試求甲烷在標準狀況下的密度。解： ?ch4pn101325?16?10?3?mch4?mch4?0.714kg?m?3 vrt8.314?273.151-4 一抽成真空的球形容器，質量為25.0000g 。充以4水之后，總質量為125.0000g 。若改用充以

22、25、13.33kpa 的某碳氫化合物氣體，則總質量為25.0163g 。試估算該氣體的摩爾質量。解：先求容器的容積v?125.0000?25.000?100.0000cm3?100.0000cm3?ho(l)21n=m/m=pv/rtm?)rtm8.314?298.15?(25.0163?25.0000?30.31g?mol ?4pv13330?101-5 兩個體積均為v 的玻璃球泡之間用細管連接，泡內密封著標準狀況條件下的空氣。若將其中一個球加熱到100 ，另一個球則維持0，忽略連接管中氣體體積，試求該容器內空氣的壓力。解：方法一：在題目所給出的條件下，氣體的量不變。并且設玻璃泡的體積不隨

23、溫度而變化，則始態(tài)為n?n1,i?n2,i?2piv/(rti) 終態(tài)(f)時 n?n1,ft1,ft2,fn?pf?vr?t1,f?t2,f?n2,f?pf?vv?r?t1,ft2,f?pfv?r?t2,f?t1,f?tt?1,f2,f? ?2pi?t1,ft2,f?t?t?t?i?1,f2,f?2?101.325?373.15?273.15?117.00kpa273.15（373.15?273.15）解：將數(shù)據處理如下：0.02277 0.02260 0.02250 0.02242 0.02237（ g dm kpa ）-3101.325 67.550 50.663 33.775 25.3

24、31m?/p?p?0rt?0.02225?8.314?273.15?50.529g?mol?11-7 今有 20的乙烷-丁烷混合氣體，充入一抽真空的200 cm3 容器中，直至壓力達101.325kpa ，測得容器中混合氣體的質量為0.3879g 。試求該混合氣體中兩種組分的摩爾分數(shù)及分壓力。解：設a 為乙烷，b 為丁烷。pv101325?200?10?6n?0.008315mol rt8.314?293.15m0.3897?yama?ybmb?46.867g?mol?1（ 1 ）n0.008315 ?30.0694ya?58.123ybm?ya?yb?1 （ 2）聯(lián)立方程（1 ）與（2）求解

25、得yb?0.599,yb?0.401pa?yap?0.401?101.325?40.63kpapb?ybp?0.599?101.325?60.69kpa1-81-9 氯乙烯、氯化氫及乙烯構成的混合氣體中，各組分的摩爾分數(shù)分別為 0.89、 0.09 和 0.02。于恒定壓力101.325kpa 條件下，用水吸收掉其中的氯化氫，所得混合氣體中增加了分壓力為2.670 kpa的水蒸氣。試求洗滌后的混合氣體中c2h3cl 及 c2h4 的分壓力。解：洗滌后的總壓為101.325kpa ，所以有pc2h3cl?pc2h4?101.325?2.670?98.655kpapc2h3cl/pc2h4?yc2h3cl/yc2h4?nc2h3cl/nc2h4?0.89/0.02聯(lián)立式（1 ）與式（2）求解得pc2h3cl?96.49kpa;pc2h4?2.168kpa1-10 室溫下一高壓釜內有常壓的空氣。為進行實驗時確保安全，采用同樣溫度的純氮進行路換，步驟如下向釜內通氮直到4倍于空氣的壓力，爾后將釜內混合氣體排出直至恢復常壓。這種步驟共重復三次。求釜內最后排氣至年恢復常壓時其