物理化學(xué)第一章課后答案完整版.doc

第一章 氣體的pVT關(guān)系1.1 物質(zhì)的體膨脹系數(shù) 與等溫壓縮率的定義如下 試推出理想氣體的，與壓力、溫度的關(guān)系。 解：根據(jù)理想氣體方程 1.2 氣柜內(nèi)貯有121.6 kPa，27的氯乙烯（C2H3Cl）氣體300 m3，若以每小時(shí)90 kg的流量輸往使用車(chē)間，試問(wèn)貯存的氣體能用多少小時(shí)？解：假設(shè)氣柜內(nèi)所貯存的氣體可全部送往使用車(chē)間。1.3 0，101.325kPa的條件常稱(chēng)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：將甲烷(Mw=16g/mol)看成理想氣體： PV=nRT , PV =mRT/ Mw甲烷在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為=m/V= PMw/RT =101.32516/8.314273.15(kg/m3) =0.714 kg/m3 1.4 一抽成真空的球形容器，質(zhì)量為25.0000g充以4水之后，總質(zhì)量為125.0000g。若改充以25，13.33 kPa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。水的密度1gcm3計(jì)算。解：球形容器的體積為V=（125-25）g/1 g.cm-3=100 cm3將某碳?xì)浠衔锟闯衫硐霘怏w：PV=nRT , PV =mRT/ MwMw= mRT/ PV=(25.0163-25.0000)8.314300.15/(1333010010-6)Mw =30.51(g/mol)1.5 兩個(gè)容積均為V的玻璃球泡之間用細(xì)管連結(jié)，泡內(nèi)密封著標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣。若將其中的一個(gè)球加熱到 100，另一個(gè)球則維持 0，忽略連接細(xì)管中氣體體積，試求該容器內(nèi)空氣的壓力。 解：由題給條件知，（1）系統(tǒng)物質(zhì)總量恒定；（2）兩球中壓力維持相同。 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)： 因此，1.6 0時(shí)氯甲烷（CH3Cl）氣體的密度隨壓力的變化如下。試作圖，用外推法求氯甲烷的相對(duì)分子質(zhì)量。1.7 今有20的乙烷丁烷混合氣體，充入一抽成真空的200 cm3容器中，直至壓力達(dá)101.325 kPa，測(cè)得容器中混合氣體的質(zhì)量為0.3897 g。試求該混合氣體中兩種組分的摩爾分?jǐn)?shù)及分壓力。解：將乙烷(Mw=30g/mol,y1),丁烷(Mw=58g/mol,y2)看成是理想氣體:PV=nRT n=PV/RT=8.314710-3mol(y130+(1-y1) 58)8.314710-3=0.3897 y1=0.401 P1=40.63kPay2=0.599 P2=60.69kPa1.8 試證明理想混合氣體中任一組分B的分壓力pB與該組分單獨(dú)存在于混合氣體的溫度、體積條件下的壓力相等。解：根據(jù)道爾頓定律 分壓力 對(duì)于理想氣體混合物 , 所以 1.9 如圖所示，一帶隔板的容器內(nèi)，兩側(cè)分別有同溫同壓的氫氣與氮?dú)猓呔梢暈槔硐霘怏w。（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）隔板抽取前后，H2及N2的摩爾體積是否相同？（3）隔板抽取后，混合氣體中H2及N2的分壓立之比以及它們的分體積各為若干？解：（1）等溫混合后 即在上述條件下混合，系統(tǒng)的壓力認(rèn)為。 （2）相同 （3）根據(jù)分體積的定義 對(duì)于分壓 1.11 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?dú)庵钡?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。重復(fù)三次。求釜內(nèi)最后排氣至恢復(fù)常壓時(shí)其中氣體含氧的摩爾分?jǐn)?shù)。解：分析：每次通氮?dú)夂笾僚艢饣謴?fù)至常壓p，混合氣體的摩爾分?jǐn)?shù)不變。設(shè)第一次充氮?dú)馇?，系統(tǒng)中氧的摩爾分?jǐn)?shù)為，充氮?dú)夂?，系統(tǒng)中氧的摩爾分?jǐn)?shù)為，則，。重復(fù)上面的過(guò)程，第n次充氮?dú)夂螅到y(tǒng)的摩爾分?jǐn)?shù)為 ， 因此 。1.12 CO2氣體在40時(shí)的摩爾體積為0.381 dm3mol-1。設(shè)CO2為范德華氣體，試求其壓力，并比較與實(shí)驗(yàn)值 5066.3 kPa的相對(duì)誤差。1.13 今有0，40.530 kPa的N2氣體，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。實(shí)驗(yàn)值為。 1.16 25時(shí)飽和了水蒸氣的濕乙炔氣體（即該混合氣體中水蒸氣分壓力為同溫度下水的飽和蒸氣壓）總壓力為138.7 kPa，于恒定總壓下冷卻到10，使部分水蒸氣凝結(jié)為水。試求每摩爾干乙炔氣在該冷卻過(guò)程中凝結(jié)出水的物質(zhì)的量。已知25及10時(shí)水的飽和蒸氣壓分別為3.17 kPa及1.23 kPa。 解：該過(guò)程圖示如下 設(shè)系統(tǒng)為理想氣體混合物，則 1.17 一密閉剛性容器中充滿(mǎn)了空氣，并有少量的水。當(dāng)容器于300K條件下達(dá)平衡時(shí)，容器內(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，且可忽略水的任何體積變化。300K時(shí)水的飽和蒸氣壓為3.567kPa。解：300K空氣的分壓力為：101.325kPa-3.567kPa=97.758kPa373.15K該氣體的分壓力為：97.758kPa373.15K/300K=121.58kPa373.15K水的飽和蒸氣壓為101.325kPa，故分壓力為101.325kPa容器中達(dá)到新平衡時(shí)應(yīng)有的壓力為：101.325kPa+121.58kPa=222.92kPa1.18 把25的氧氣充入 40dm3的氧氣鋼瓶中，壓力達(dá) 202 7102kPa。試用普遍化壓縮因子圖求鋼瓶中氧氣的質(zhì)量。氧氣的TC=-118.57,PC=5.043MPa氧氣的Tr=298.15/(273.15-118.57)=