物理化學(xué)答案上冊(cè)劉俊吉周亞平李松林修訂

1、第一章 氣體pVT性質(zhì)1-1物質(zhì)的體膨脹系數(shù)與等溫壓縮系數(shù)的定義如下：試導(dǎo)出理想氣體的、與壓力、溫度的關(guān)系？解：對(duì)于理想氣體，pV=nRT1-2 氣柜內(nèi)有121.6kPa、27的氯乙烯（C2H3Cl）氣體300m3，若以每小時(shí)90kg的流量輸往使用車間，試問貯存的氣體能用多少小時(shí)？解：設(shè)氯乙烯為理想氣體，氣柜內(nèi)氯乙烯的物質(zhì)的量為每小時(shí)90kg的流量折合p摩爾數(shù)為 n/v=（14618.623÷1441.153）=10.144小時(shí)1-3 0、101.325kPa的條件常稱為氣體的標(biāo)準(zhǔn)狀況。試求甲烷在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度。解：1-4 一抽成真空的球形容器，質(zhì)量為25.0000g。充以4水之后

2、，總質(zhì)量為125.0000g。若改用充以25、13.33kPa的某碳?xì)浠衔餁怏w，則總質(zhì)量為25.0163g。試估算該氣體的摩爾質(zhì)量。解：先求容器的容積n=m/M=pV/RT1-5 兩個(gè)體積均為V的玻璃球泡之間用細(xì)管連接，泡內(nèi)密封著標(biāo)準(zhǔn)狀況條件下的空氣。若將其中一個(gè)球加熱到100，另一個(gè)球則維持0，忽略連接管中氣體體積，試求該容器內(nèi)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(shè)玻璃泡的體積不隨溫度而變化，則始態(tài)為 終態(tài)（f）時(shí) 1-6 0時(shí)氯甲烷（CH3Cl）氣體的密度隨壓力的變化如下。試作/pp圖，用外推法求氯甲烷的相對(duì)分子質(zhì)量。P/kPa101.32567.55050.

3、66333.77525.331/（g·dm-3）2.30741.52631.14010.757130.56660解：將數(shù)據(jù)處理如下：P/kPa101.32567.55050.66333.77525.331(/p)/（g·dm-3·kPa）0.022770.022600.022500.022420.02237作(/p)對(duì)p圖當(dāng)p0時(shí)，(/p)=0.02225，則氯甲烷的相對(duì)分子質(zhì)量為 1-7 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(dá)101.325kPa，測(cè)得容器中混合氣體的質(zhì)量為0.3879g。試求該混合氣體中兩種組分的摩爾分?jǐn)?shù)及

4、分壓力。解：設(shè)A為乙烷，B為丁烷。 （1） （2）聯(lián)立方程（1）與（2）求解得1-8 如圖所示一帶隔板的容器中，兩側(cè)分別有同溫同壓的氫氣與氮?dú)?，二者均克視為理想氣體。H2 3dm3p TN2 1dm3p T（1）保持容器內(nèi)溫度恒定時(shí)抽去隔板，且隔板本身的體積可忽略不計(jì)，試求兩種氣體混合后的壓力。（2）隔板抽去前后，H2及N2的摩爾體積是否相同？（3）隔板抽去后，混合氣體中H2及N2的分壓力之比以及它們的分體積各為若干？解：（1）抽隔板前兩側(cè)壓力均為p，溫度均為T。 （1）得：而抽去隔板后，體積為4dm3，溫度為，所以壓力為 （2）比較式（1）、（2），可見抽去隔板后兩種氣體混合后的壓力仍為p。

5、（2）抽隔板前，H2的摩爾體積為，N2的摩爾體積抽去隔板后所以有 ，可見，隔板抽去前后，H2及N2的摩爾體積相同。（3）所以有 1-9 氯乙烯、氯化氫及乙烯構(gòu)成的混合氣體中，各組分的摩爾分?jǐn)?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 （1） （2）聯(lián)立式（1）與式（2）求解得1-10 室溫下一高壓釜內(nèi)有常壓的空氣。為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)確保安全，采用同樣溫度的純氮進(jìn)行置換，步驟如下向釜內(nèi)通氮直到

6、4倍于空氣的壓力，爾后將釜內(nèi)混合氣體排出直至恢復(fù)常壓。這種步驟共重復(fù)三次。求釜內(nèi)最后排氣至年恢復(fù)常壓時(shí)其中氣體含氧的摩爾分?jǐn)?shù)。設(shè)空氣中氧、氮摩爾分?jǐn)?shù)之比為14。解: 高壓釜內(nèi)有常壓的空氣的壓力為p常，氧的分壓為 每次通氮直到4倍于空氣的壓力，即總壓為 p=4p常，第一次置換后釜內(nèi)氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)及分壓為第二次置換后釜內(nèi)氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)及分壓為所以第三次置換后釜內(nèi)氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)1-11 25時(shí)飽和了水蒸汽的乙炔氣體（即該混合氣體中水蒸汽分壓力為同溫度下水的飽和蒸氣壓）總壓力為138.7kPa，于恒定總壓下泠卻到10，使部分水蒸氣凝結(jié)成水。試求每摩爾干乙炔氣在該泠卻過程中凝結(jié)出水的物質(zhì)的量。已知25及

7、10時(shí)水的飽和蒸氣壓分別為3.17kPa和1.23kPa。解：，故有所以，每摩爾干乙炔氣含有水蒸氣的物質(zhì)的量為進(jìn)口處：出口處：每摩爾干乙炔氣在該泠卻過程中凝結(jié)出的水的物質(zhì)的量為 0.02339-0.008974=0.01444（mol）1-12 有某溫度下的2dm3濕空氣，其壓力為101.325kPa，相對(duì)濕度為60。設(shè)空氣中O2和N2的體積分?jǐn)?shù)分別為0.21和0.79，求水蒸氣、O2和N2的分體積。已知該溫度下水的飽和蒸氣壓為20.55kPa（相對(duì)濕度即該溫度下水蒸氣分壓與水的飽和蒸氣壓之比）。解：水蒸氣分壓水的飽和蒸氣壓×0.6020.55kPa×0.6012.33 k

8、PaO2分壓（101.325-12.33 ）×0.2118.69kPaN2分壓（101.325-12.33 ）×0.7970.31kPa 1-13 一密閉剛性容器中充滿了空氣，并有少量的水，當(dāng)容器于300K條件下達(dá)到平衡時(shí)，器內(nèi)壓力為101.325kPa。若把該容器移至373.15K的沸水中，試求容器中達(dá)到新的平衡時(shí)應(yīng)有的壓力。設(shè)容器中始終有水存在，且可忽略水的體積變化。300K時(shí)水的飽和蒸氣壓為3.567kPa。解：300K時(shí)容器中空氣的分壓為 373.15K時(shí)容器中空氣的分壓為 373.15K時(shí)容器中水的分壓為 101.325kPa所以373.15K時(shí)容器內(nèi)的總壓為p=

9、+121.534+101.325=222.859（kPa）1-14 CO2氣體在40時(shí)的摩爾體積為0.381dm3·mol-1。設(shè)CO2為范德華氣體，試求其壓力，并與實(shí)驗(yàn)值5066.3kPa作比較。解：查表附錄七得CO2氣體的范德華常數(shù)為a=0.3640Pa·m6·mol-2；b=0.4267×10-4m3·mol-11-15今有0、40530kPa的氮?dú)怏w，分別用理想氣體狀態(tài)方程及范德華方程計(jì)算其摩爾體積。其實(shí)驗(yàn)值為70.3cm3·mol-1。解：用理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算如下：將范德華方程整理成 (a)查附錄七，得a=1.408

10、15;10-1Pa·m6·mol-2，b=0.3913×10-4m3·mol-1這些數(shù)據(jù)代入式（a），可整理得解此三次方程得 Vm=73.1 cm3·mol-11-16 函數(shù)1/（1-x）在-1x1區(qū)間內(nèi)可用下述冪級(jí)數(shù)表示：1/（1-x）=1+x+x2+x3+先將范德華方程整理成 再用述冪級(jí)數(shù)展開式來求證范德華氣體的第二、第三維里系數(shù)分別為B（T）=b-a（RT） C=（T）=b2解：1/（1-b/ Vm）=1+ b/ Vm+（b/ Vm）2+將上式取前三項(xiàng)代入范德華方程得而維里方程（1.4.4）也可以整理成根據(jù)左邊壓力相等，右邊對(duì)應(yīng)項(xiàng)也相等，

11、得B（T）=b a/（RT） C（T）=b2*1-17 試由波義爾溫度TB的定義式，試證范德華氣體的TB可表示為TB=a/（bR）式中a、b為范德華常數(shù)。解：先將范德華方程整理成將上式兩邊同乘以V得 求導(dǎo)數(shù)當(dāng)p0時(shí)，于是有 當(dāng)p0時(shí)V，（V-nb）2V2，所以有 TB= a/（bR）1-18 把25的氧氣充入40dm3的氧氣鋼瓶中，壓力達(dá)202.7×102kPa。試用普遍化壓縮因子圖求解鋼瓶中氧氣的質(zhì)量。解：氧氣的臨界參數(shù)為 TC=154.58K pC=5043kPa氧氣的相對(duì)溫度和相對(duì)壓力由壓縮因子圖查出：Z=0.95鋼瓶中氧氣的質(zhì)量 1-191-201-21 在300k時(shí)40dm3鋼瓶中貯存乙烯的壓力為146.9×102kPa。欲從中提用300K、101.325kPa的乙烯氣體12m3，試用壓縮因子圖求解鋼瓶中剩余乙烯氣體的壓力。解：乙烯的臨界參數(shù)為 TC=282.34K pC=5039kPa乙烯的相對(duì)溫度和相對(duì)壓力由壓縮因子圖查出：Z=0.45因?yàn)樘岢龊蟮臍怏w為低壓，所提用氣體的物質(zhì)的量，可按理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算如下：剩余氣體的