物理化学简明教程习题与答案.doc

. . 第一章?????气体的pVT性质 1.1????物质的体膨胀系数?与等温压缩率的定义如下 ??? ??????? ??? 试推出理想气体的，与压力、温度的关系。 ??? 解：根据理想气体方程 ??????? 1.2 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：将甲烷(Mw=16.042g/mol)看成理想气体： PV=nRT , PV =mRT/ Mw 甲烷在标准状况下的密度为=m/V= PMw/RT ??????????????????????? =101.325?16.042/8.3145?273.15(kg/m3) ??????????????????????? =0.716 kg/m3?? 1.3 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。若改充以25℃，13.33 kPa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。水的密度1g·cm 解：球形容器的体积为V=（125-25）g/1 g.cm-3=100 cm3 将某碳氢化合物看成理想气体：PV=nRT , PV =mRT/ Mw Mw= mRT/ PV=(25.0163-25.0000)×8.314×298.15/(13330×100×10-6) Mw =30.31(g/mol) 1.4 两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到 100℃，另一个球则维持 0℃ ??? 解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。 ?????? 标准状态： 因此， 1.5 0℃时氯甲烷（CH3Cl）气体的密度ρ随压力的变化如下。试作图，用外推法求氯甲烷的相对分子质量。 1.6 今有20℃的乙烷－丁烷混合气体，充入一抽成真空的200 cm3容器中，直至压力达101.325 kPa，测得容器中混合气体的质量为 解：将乙烷(Mw=30g/mol,y1),丁烷(Mw=58g/mol,y2)看成是理想气体: PV=nRT? n=PV/RT=8.3147?10-3mol (y1?30+(1-y1) ?58)?8.3147?10-3=0.3897 y1=0.401???? P1=40.63kPa y2=0.599???? P2=60.69kPa 1.7 如图所示，一带隔板的容器内，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均可视为理想气体。 ?????? ???? （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）????隔板抽取前后，H2及N2的摩尔体积是否相同？ （3）????隔板抽取后，混合气体中H2及N2的分压立之比以及它们的分体积各为若干？ 解：（1）等温混合后 ??????? ?????? 即在上述条件下混合，系统的压力认为。 ??? （2）混合气体中某组分的摩尔体积怎样定义？ ??? （3）根据分体积的定义 ?????? ? ?????? ?对于分压 ???????? 1.8 1.9 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：向釜内通氮气直到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。重复三次。求釜内最后排气至恢复常压时其中气体含氧的摩尔分数。 ??? 解：分析：每次通氮气后至排气恢复至常压p，混合气体的摩尔分数不变。 ??? 设第一次充氮气前，系统中氧的摩尔分数为，充氮气后，系统中氧的摩尔分数为，则，。重复上面的过程，第n次充氮气后，系统的摩尔分数为 ???????， ??? 因此?? ???????。 1.10 ?25℃时饱和了水蒸气的湿乙炔气体（即该混合气体中水蒸气分压力为同温度下水的饱和蒸气压）总压力为138.7 kPa，于恒定总压下冷却到10℃，使部分水蒸气凝结为水。试求每摩尔干乙炔气在该冷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3.17 kPa及1.23 kPa。 ?????? 解：该过程图示如下 ??????????? ?????? 设系统为理想气体混合物，则????? ????????????????? ??? ????? ???? ??????? 1.11 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与N2的体积分数分别为0.21与0.79，求水蒸气、O2与N2的分体积。已知该温度下水的饱和蒸汽压为20.55kPa（相对湿度即该温度下水蒸气的分压与水的饱和蒸汽压之比）。 1.12 一密闭刚性容器中充满了空气，并有少量的水。但容器于300 K条件下