物理化学课后答案..pdf

学习必备欢迎下载第一章气体的 pVT关系1-1 物质的体膨胀系数V与等温压缩系数T的定义如下：11TTpVpVVTVV试导出理想气体的V、T与压力、温度的关系？解：对于理想气体，pV=nRT 111)/(11TTVVpnRVTpnRTVTVVppV1211)/(11ppVVpnRTVppnRTVpVVTTT1-2 气柜内有 121.6kPa 、27的氯乙烯（ C2H3Cl ）气体 300m3，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为molRTpVn623.1461815.300314.8300106.1213每小时 90kg 的流量折合p 摩尔数为133153.144145.621090109032hmolMvClHCn/v= （14618.623 1441.153 ）=10.144 小时1-3 0、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况试求甲烷在标准状况下的密度解：33714.015.273314.81016101325444mkgMRTpMVnCHCHCH1-4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。

充以4水之后，总质量为125.0000g 若改用充以25、13.33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g 试估算该气体的摩尔质量解：先求容器的容积33)(0000.10010000.100000.250000.1252cmcmVlOHn=m/M=pV/RT molgpVRTmM31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 两个体积均为V的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气若将其中一个球加热到100，另一个球则维持0，忽略连接管中气体体积，试求该容器内空气的压力解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为)/(2, 2,1iiiiRTVpnnn终态（ f ）时ffffffffffTTTTRVpTVTVRpnnn,2,1, 1,2,2,1,2, 1学习必备欢迎下载kPaTTTTTpTTTTVRnpffffiifffff00.117)15.27315.373(15.27315.27315.373325.10122,2, 1,2,1,2, 1,2,11-6 0 时氯甲烷（ CH3Cl ）气体的密度 随压力的变化如下。

试作/p p 图，用外推法求氯甲烷的相对分子质量P/kPa 101.325 67.550 50.663 33.775 25.331 / （gdm-3）2.3074 1.5263 1.1401 0.75713 0.56660 解：将数据处理如下：P/kPa 101.325 67.550 50.663 33.775 25.331 ( /p)/（gdm-3kPa）0.02277 0.02260 0.02250 0.02242 0.02237 作( /p) 对 p 图0.02220.02230.02240.02250.02260.02270.02280.0229020406080100120p/p /p线性 ( /p)当 p0 时， ( /p)=0.02225 ，则氯甲烷的相对分子质量为10529.5015.273314.802225.0/molgRTpMp1-7 今有 20的乙烷 - 丁烷混合气体，充入一抽真空的200 cm3容器中，直至压力达101.325kPa ，测得容器中混合气体的质量为0.3879g 试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力解：设 A为乙烷， B为丁烷molRTpVn008315.015.293314.8102001013256BABBAAyymolgMyMynmM123.580694.30867.46008315.03897.01（1）1BAyy（2）联立方程（ 1）与（ 2）求解得401. 0,599. 0BByykPapypkPapypBBAA69.60325.101599. 063.40325.101401. 01-8 如图所示一带隔板的容器中，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均克视为理想气体。

H2 3dm3p T N2 1dm3p T 学习必备欢迎下载（1）保持容器内温度恒定时抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，试求两种气体混合后的压力2）隔板抽去前后，H2及 N2的摩尔体积是否相同？（3）隔板抽去后，混合气体中H2及 N2的分压力之比以及它们的分体积各为若干？解： （1）抽隔板前两侧压力均为p，温度均为TpdmRTnpdmRTnpNNHH33132222（1）得：223NHnn而抽去隔板后，体积为4dm3，温度为，所以压力为3331444)3(2222dmRTndmRTndmRTnnVnRTpNNNN（2）比较式（ 1） 、 （2） ，可见抽去隔板后两种气体混合后的压力仍为p2）抽隔板前， H2的摩尔体积为pRTVHm/2,，N2的摩尔体积pRTVNm/2,抽去隔板后22222222223n3/)3(/H,NNNNNNmNHmHnpRTnpRTnpRTnnpnRTVnVnV总所以有pRTVHm/2,，pRTVNm/2,可见，隔板抽去前后，H2及 N2的摩尔体积相同3）41,433322222NNNNHynnnyppypppypNNHH41;432222所以有1:341:43:22ppppNH33144134432222dmVyVdmVyVNNHH1-9 氯乙烯、氯化氢及乙烯构成的混合气体中，各组分的摩尔分数分别为0.89 、0.09和 0.02 。

于恒定压力101.325kPa 条件下，用水吸收掉其中的氯化氢，所得混合气体中增加了分压力为2.670 kPa的水蒸气试求洗涤后的混合气体中C2H3Cl 及 C2H4的分压力解：洗涤后的总压为101.325kPa ，所以有kPappHCClHC655.98670.2325.1014232（1）02.0/89. 0/423242324232HCClHCHCClHCHCClHCnnyypp（2）联立式（ 1）与式（ 2）求解得学习必备欢迎下载kPapkPapHCClHC168.2;49.9642321-10 室温下一高压釜内有常压的空气为进行实验时确保安全，采用同样温度的纯氮进行置换，步骤如下向釜内通氮直到4 倍于空气的压力，尔后将釜内混合气体排出直至恢复常压这种步骤共重复三次求釜内最后排气至年恢复常压时其中气体含氧的摩尔分数设空气中氧、氮摩尔分数之比为14解: 高压釜内有常压的空气的压力为p常，氧的分压为常ppO2.02每次通氮直到4 倍于空气的压力，即总压为p=4p常，第一次置换后釜内氧气的摩尔分数及分压为常常常常pyppppppyOOOO05.005. 042.042. 01 ,1 ,1 ,2222第二次置换后釜内氧气的摩尔分数及分压为常常常常pyppppppyOOOO405. 0405.0405.02,2,1 ,2,2222所以第三次置换后釜内氧气的摩尔分数%313.000313. 01605.04)4/05.0(2,3,22常常ppppyOO1-11 25时饱和了水蒸汽的乙炔气体（即该混合气体中水蒸汽分压力为同温度下水的饱和蒸气压）总压力为138.7kPa ，于恒定总压下泠却到10，使部分水蒸气凝结成水。

试求每摩尔干乙炔气在该泠却过程中凝结出水的物质的量已知25及 10时水的饱和蒸气压分别为3.17kPa 和 1.23kPa解：pypBB，故有)/(/BBABABABpppnnyypp所以，每摩尔干乙炔气含有水蒸气的物质的量为进口处：)(02339.017. 37.13817. 3222222molppnnHCOHHCOH进进出口处：)(008947. 01237.138123222222molppnnHCOHHCOH出出每摩尔干乙炔气在该泠却过程中凝结出的水的物质的量为 0.02339-0.008974=0.01444（mol）1-12 有某温度下的2dm3湿空气， 其压力为 101.325kPa ，相对湿度为60设空气中 O2和 N2的体积分数分别为0.21 和 0.79 ，求水蒸气、 O2和 N2的分体积已知该温度下水的饱和蒸气压为20.55kPa（相对湿度即该温度下水蒸气分压与水的饱和蒸气压之比）解：水蒸气分压水的饱和蒸气压0.60 20.55kPa 0.60 12.33 kPa O2分压（ 101.325-12.33 ） 0.21 18.69kPa 学习必备欢迎下载N2分压（ 101.325-12.33 ） 0.79 70.31kPa 33688.02325.10169.18222dmVppVyVOOO33878.12325.10131.70222dmVppVyVNNN32434.02325.10133.12222dmVppVyVOHOHOH1-13 一密闭刚性容器中充满了空气，并有少量的水， 当容器于 300K条件下达到平衡时， 器内压力为 101.325kPa 。

若把该容器移至373.15K 的沸水中，试求容器中达到新的平衡时应有的压力设容器中始终有水存在，且可忽略水的体积变化 300K 时水的饱和蒸气压为3.567kPa 解： 300K 时容器中空气的分压为kPakPakPap758.97567.3325.101空373.15K 时容器中空气的分压为)(534.121758.9730015.37330015.373kPapp空空373.15K 时容器中水的分压为OHp2101.325kPa 所以 373.15K 时容器内的总压为p=空p+OHp2121.534+101.325=222.859 （kPa）1-14 CO2气体在 40时的摩尔体积为0.381dm3 mol-1 设 CO2为范德华气体， 试求其压力，并与实验值5066.3kPa作比较解：查表附录七得CO2气体的范德华常数为a=0.3640Pa m6mol-2；b=0.4267 10-4m3mol-15187.7kPa5187675250756176952362507561100.338332603.5291)10381.0(3640.0104267.010381.015.313314.8)(3-23432PaVabVRTpmm相对误差 E=5187.7-5066.3/5066.3=2.4% 1-15今有0、 40530kPa 的氮气体，分别用理想气体状态方程及范德华方程计算其摩尔体积。

其实验值为70.3cm3mol-1解：用理想气体状态方程计算如下：1313031.56000056031.04053000015.273314. 8/molcmmolmpRTVm将范德华方程整理成0/)/()/(23pabVpaVpRTbVmmm (a) 查附录七，得a=1.408 10-1Pam6mol-2，b=0.3913 10-4m3mol-1这些数据代入式（a） ，可整理得学习必备欢迎下载0100. 1)/(100.3)/(109516.0)/(131392134133molmVmolmVmolmVmmm解此三次方程得 Vm=73.1 cm3mol-11-16 函数 1/ （1-x ）在-1 x1 区间内可用下述幂级数表示：1/ （1-x ）=1+x+x2+x3+先将范德华方程整理成2/11mmmVaVbVRTp再用述幂级数展开式来求证范德华气体的第二、第三维里系数分别为B（T）=b-a （RT ） C=（T）=b2解： 1/ （1-b/ Vm）=1+ b/ Vm+（b/ Vm）2+将上式取前三项代入范德华方程得3222221mmmmmmmVRTbVaRTbVRTVaVbVbVRTp而维里方程（ 1.4.4 ）也可以整理成32mmmVRTCVRTBVRTp根据左边压力相等，右边对应项也相等，得B（T）=b a/ （RT ） C（T）=b2*1-17 试由波义尔温度T。