天大物理化学明教程习题答案
天津大学第五版物理化学习题参考解答1
天津大学第五版《物理化学》第一章“气体的pVT 关系” P31-34习题参考解答：1-1．由理想气体状态方程 nRTV p=得 p V nR T p ∂⎛⎫=⎪∂⎝⎭， 2TV nRT p p ⎛⎫∂=- ⎪∂⎝⎭ 111V p V nR V T V p T α∂⎛⎫==⋅= ⎪∂⎝⎭ 2111T T V nRTV p V p pκ⎛⎫∂=-=⋅= ⎪∂⎝⎭1-2．假设气体为理想气体。
由理想气体状态方程 mpV nRT RT M==得 33121.61030062.5010914 kg 8.3145300.15pV m M RT -⨯⨯=⋅=⨯⨯=⨯ 91410.16 h 90t ==1-3．假设气体为理想气体。
由理想气体状态方程 mpV nRT RT M==得 33-3101.3251016.043100.71576 kg m 8.3145273.15m pM V RT ρ-⨯⨯⨯====⋅⨯1-4．容器体积 3125.000025.0000100.0000 cm 1m V ρ-===水水假设气体为理想气体。
由理想气体状态方程 mpV nRT RT M== 得 ()-13625.016325.00008.3145298.1530.31 g mol 13.3310100.000010mRT M pV --⨯⨯===⋅⨯⨯⨯1-5．假设气体为理想气体。
由理想气体状态方程 pVn RT= 加热前后容器内气体的物质的量保持不变，即101.3252273.15373.15273.15V pV pVR R R ⨯=+⨯⨯⨯ 得 117.00kPa p =1-6．由理想气体状态方程 mpV nRT RT M== 得m M ppV RTρ== 对实际气体，则有 0p Mp RT ρ→⎛⎫=⎪⎝⎭ 题给数据整理列表如下：用Excel 作 ( ρ / p ) — p 图如下：由图得 00.022236p Mp RTρ→⎛⎫==⎪⎝⎭ 得 -10.0222360.0222368.3145273.1550.500g mol M RT ==⨯⨯=⋅1-7．假设气体为理想气体。
天大物理化学第五版课后习题答案(1)概要
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1.5两个容积均为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 ︒C，另一个球则维持0 ︒C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。
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，1.9 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1.11 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。
1.13 今有0 C，40.530 kPa的N2气体，分别用理想气体状态方程及van der Waals方程计算其摩尔体积。
实验值为。
解：用理想气体状态方程计算用van der Waals计算，查表得知，对于N2气（附录七），用MatLab fzero函数求得该方程的解为也可以用直接迭代法，，取初值，迭代十次结果1.16 25 ︒C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 ︒C，使部分水蒸气凝结为水。
物理化学天津大学版答案解析
4.恒温下的理想气体,其摩尔体积随压力的变化率 Vm / =( - RT / p2 )。
理想气体满足理想气体状态方程，pVm RT, 所以
pVm / p Vm 0,即Vm / p Vm / p RT / p2
5.一定量的范德华气体,在恒容条件下,其压力随温度的变化率 / T V =( nR /V nb)。
8、一定量理想气体,恒压下体积功随温度的变化率 W nR 。
T p
对比温度Tr =( T / Tc )。
1、2、2 单项选择题
1.在任意T , p 下,理想气体的压缩因子 Z (C)。
（a）>1
(b)<1
(c)=1
(d)无一定变化规律
因为理想气体在任意条件下均满足理想气体状态方程 pVm RT ,由定义式 Z pVm /RT
知,在任意温度、压力下 Z 1。
6、真实气体在(d)的条件下,其行为与理想气体相近。
(a)高温高压
物理化学天津大学版答案解析
(b)低温低压
(c)低温高压
(d)高温低压
7、当真实气体的 T 与其波义耳温度 TB 为:
V p
lim (1)T﹤TB 时,
p0
P
m
T(b)
V p
lim (2)T＝TB 时,
p0
P
m
=8 28.314 400 /2Pa 0.8 13.302 kPa
2.在 300K,100 kPa下,某理想气体的密度 80.8275 10-3 kg m3 。则该气体的摩尔质量 M=( 2、01610-3 kg mol 1 )。
pV nRT m / M RT V / M RT
2.在一定的T , p 下,某真实气体的Vm,真实 大于理想气体的Vm,理想 ,则该气体的压缩因子 Z (a)。
物理化学天津大学版答案解析
1.2.1 填空题1.温度为400K,体积为23m 的容器中装有2mol 的理想气体A 和8mol 的理想气体B ，则该混合气体中B 的分压力B p =（13。
302）kPa .()a k P V RT n p B B P 302.13a 2/400314.88/=⨯⨯==或 ()[]B B A B B y V RT n n py p /+===()}{kPa Pa 302.138.02/400314.828=⨯⨯⨯+2.在300K ，100kPa 下，某理想气体的密度33-108275.80-⋅⨯=m kg ρ.则该气体的摩尔质量M=（ 2。
01613-10-⋅⨯mol kg )。
()()pRT M RT M V RT M m nRT pV ///ρρ=====()Pa K K mol J m kg 31133-10100/300314.8108275.80⨯⨯⋅⋅⨯⋅⨯---=13-10016.2-⋅⨯mol kg3.恒温100C ︒下，在一带有活塞的气缸中装有3。
5mol 的水蒸气()g O H 2，当缓慢地压缩到压力=p （101。
325)kPa 时才可能有水滴()l O H 2出现。
()出现。
时才会有水滴，故当压缩至时的水的饱和蒸气压为l O H p kPa C 2kPa 325.101325.101100=︒4.恒温下的理想气体，其摩尔体积随压力的变化率()γρ∂∂/m V =（ 2/-p RT ).()()2///,0/,p RT p V p V V p V p RT pV m m m m m -=-=∂∂=+∂∂=γγ即所以状态方程，理想气体满足理想气体5.一定量的范德华气体，在恒容条件下,其压力随温度的变化率()V T ∂∂/ρ=（()nb V nR -/）。
将范德华状态方程改写为如下形式：22Van nb V nRT p --=所以 ()()nb V nR T p V -=∂∂//6.理想气体的微观特征是：（理想气体的分子间无作用力，分子本身不占有体积 ）.7.在临界状态下，任何真实气体的宏观特征为：（气相、液相不分）。
天大物理化学教研室天津大学课后答案
天大物理化学教研室天津大学课后答案1. 引言天津大学物理化学课程的教研室提供了一些课后习题的答案，本文档收集整理了部分天大物理化学教研室提供的课后答案。
这些答案可以帮助学生更好地理解和掌握课程的相关知识。
本文档以Markdown文本格式输出，方便学生们阅读和使用。
2. 答案列表2.1 第一章：热力学1.问题：什么是热力学第一定律？请用文字简要描述。
答案：热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，它规定了能量的总量在一个封闭系统中是恒定的。
能量可以从一个形式转化为另一个形式，但不能被创造或销毁。
2.问题：什么是熵？请用文字简要描述。
答案：熵是热力学中用来描述系统混乱程度的物理量。
熵越高，系统越混乱无序；熵越低，系统越有序。
3.问题：请简要描述理想气体状态方程并给出其表达式。
答案：理想气体状态方程是描述理想气体行为的方程。
它表明了理想气体的压强、体积和温度之间的关系。
理想气体状态方程的表达式为：PV = nRT其中，P为气体的压强，V为气体的体积，n为气体物质的物质量，R为气体常数，T为气体的温度。
2.2 第二章：动力学1.问题：什么是反应速率？请用文字简要描述。
答案：反应速率是化学反应进行的快慢程度的物理量。
它表示单位时间内反应物消失或生成的物质量。
2.问题：请简要描述反应速率与浓度之间的关系。
答案：反应速率与反应物的浓度之间存在正相关关系。
当反应物浓度增加时，反应速率也会增加。
3.问题：什么是活化能？请用文字简要描述。
答案：活化能是化学反应发生的能垒，它表示反应物要经过的能量障碍。
只有克服了活化能，化学反应才能进行。
3. 结论本文档介绍了部分天大物理化学教研室提供的课后答案，涵盖了热力学和动力学等物理化学的相关知识点。
学生们可以通过阅读和学习这些答案，加深对课程内容的理解和掌握。
希望这些答案对学生们的学习有所帮助！。
《物理化学》课后习题答案(天津大学第四版)
因此，由标准摩尔生成焓
由标准摩尔燃烧焓
2.37 已知25 °C甲酸甲脂（HCOOCH3, l）的标准摩尔燃烧焓 为 ，甲酸（HCOOH, l）、甲醇（CH3OH, l）、水 （H2O, l）及二氧化碳（CO2, g）的标准摩尔生成焓 分别 为 、 、 及 应用这些数据求25 °C时下列反应的标准摩尔反应焓。 解：显然要求出甲酸甲脂（HCOOCH3, l）的标准摩尔生成焓
2.14 容积为27 m3的绝热容器中有一小加热器件，器壁上有一小孔与 100 kPa的大气相通，以维持容器内空气的压力恒定。今利用加热器 件使器内的空气由0 °C加热至20 °C，问需供给容器内的空气多少 热量。已知空气的 假设空气为理想气体，加热过程中容器内空气的温度均匀。 解：在该问题中，容器内的空气的压力恒定，但物质量随温度 而改变
-46.11
NO2(g) 33.18
90.25
HNO3(l) -174.10
-241.818
Fe2O3(s) -824.2
-285.830 CO(g) -110.525
(1) (2) (3)
2.35 应用附录中有关物资的热化学数据，计算 25 °C时反应 的标准摩尔反应焓，要求： (1) 应用25 °C的标准摩尔生成焓数据； (2) 应用25 °C的标准摩尔燃烧焓数据。 解：查表知
可由
表出（Kirchhoff公式）
设甲烷的物质量为1 mol，则 最后得到
，
，
，
第三章 热力学第二定律
3.1 卡诺热机在 的高温热源和 的低温热源间工作。 求（1） 热机效率 ； （2） 当向环境作功 时，系统从高温热源吸收的热 及 向低温热源放出的热 。
天大物理化学（第五版）课后习题答案
天大物理化学（第五版）课后习题答案天津大学物理化学（第五版）习题答案32．双光气分解反应为一级反应。
将一定量双光气迅速引入一个280 oC 的容器中， 751 s 后测得系统的压力为 2.710 kPa；经过长时间反应完了后系统压力为 4.008 kPa。
305 oC 时重复试验，经320 s 系统压力为 2.838 kPa；反应完了后系统压力为 3.554 kPa。
求活化能。
解：根据反应计量式，设活化能不随温度变化33．乙醛 (A) 蒸气的热分解反应如下518 oC 下在一定容积中的压力变化有如下两组数据：纯乙醛的初压100 s 后系统总压53.32966.66126.66430.531(1)求反应级数，速率常数；(2) 若活化能为，问在什么温度下其速率常数为518 oC 下的 2 倍：解：（1）在反应过程中乙醛的压力为，设为n级反应，并令m = n -1，由于在两组实验中kt 相同，故有该方程有解 ( 用 MatLab fzero 函数求解 ) m = 0.972，。
反应为2级。
速率常数（3）根据 Arrhenius 公式34．反应中，在 25 oC 时分别为和，在 35 oC 时二者皆增为 2 倍。
试求：（1）25 oC 时的平衡常数。
（2）正、逆反应的活化能。
（3）反应热。
解：（ 1）（2）（3）35．在 80 % 的乙醇溶液中， 1-chloro-1-methylcycloheptane 的水解为一级反应。
测得不同温度t 下列于下表，求活化能和指前因子A。
0253545解：由 Arrhenius 公式，，处理数据如下3.6610 3.3540 3.2452 3.1432-11.4547-8.0503-6.9118-5.836236.在气相中，异丙烯基稀丙基醚 (A) 异构化为稀丙基丙酮 (B)是一级反应。
其速率常数k 于热力学温度 T 的关系为150 oC 时，由 101.325 kPa的 A 开始，到 B 的分压达到 40.023 kPa，需多长时间。
物理化学天大第五版全册课后习题答案
(3) y H3n N2n N23n N2y N所以有P H :P N 231汀:4p3:1第一章气1- 1物质的体膨胀系数 V 与等温压缩系数T 的定义如下:解：对于理想气体，pV=nRT1- 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100C ，另一个球则维持0C,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n n 口 n 2J 2 p i V /（RT i ）1-8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。
3n N 2)£蚀孚啤⑵4dm 3 4dm 3 1dm 3（2），可见抽去隔板后两种气体混合后的压力仍为 p 。
RT/ p ，N 2 的摩尔体积 V m ,N 2RT / p抽去隔板后 所以有 V m,H 2RT/ P ，V m,N 2RT / p试导出理想气体的T与压力、温度的关系?终态（f ）时nPfV V p fV T2,f%f n 2,fRRT 1, f T 2, fT vT 1, f T 2, f（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，H 及N 的摩尔体积是否相同？（3） 隔板抽去后，混合气体中H 2及N 2的分压力之比以及它们的分体积各为若干？ 解： P H（1）抽隔板前两侧压力均为p ，温度均为T o“H ZRT厂 PN3dm叽RTp （ 1） 1dm 3得: 叶23n N 2而抽去隔板后, 体积为4dm,温度为，所以压力为p 乎 5N2 比较式（1）、（2）抽隔板前，“的摩尔体积为v m ,H 2可见，隔板抽去前后, “及N 的摩尔体积相同。
*1-17试由波义尔温度T B 的定义式，试证范德华气体的 T B 可表示为T B =a/( bR式中a 、b 为范德华常数。
天津大学_第五版_物理化学上册完整版
解：将数据处理如下：
P/kPa101.32567.55050.66333.77525.331
(ρ/p)/（g·dm-3·kPa）0.022770.022600.022500.022420.02237
作(ρ/p)对p图
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）。
4
物理化学上册习题解（天津大学第五版）
解：水蒸气分压＝水的饱和蒸气压×0.60＝20.55kPa×0.60＝12.33kPa
O2分压＝（101.325-12.33）×0.21＝18.69kPa
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p101.325kPa3.567kPa97.758kPa
空
373.15K时容器中空气的分压为
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n2/()
n
1inipiVRTi
,2,
ppVTT
VV
终态（f）时
ff2,f1,f
nnn
1,2f
f,TT
RTTR
1,f2,f1,f2,f
1
物理化学上册习题解（天津大学第五版）
p
f
n2p
1,f2,f1,
if2,f
f2,f
物理化学天津大学版答案解析
1.2.1 填空题1.温度为400K ，体积为23m 的容器中装有2mol 的理想气体A 和8mol 的理想气体B,则该混合气体中B 的分压力B p =（13.302）kPa 。
()a k P V RT n p B B P 302.13a 2/400314.88/=⨯⨯==或 ()[]B B A B B y V RT n n py p /+===()}{kPa Pa 302.138.02/400314.828=⨯⨯⨯+2.在300K ，100kPa 下，某理想气体的密度33-108275.80-⋅⨯=m kg ρ。
则该气体的摩尔质量M=（ 2.01613-10-⋅⨯mol kg ）。
()()pRT M RTM V RT M m nRT pV ///ρρ=====()Pa K K mol J m kg 31133-10100/300314.8108275.80⨯⨯⋅⋅⨯⋅⨯--- =13-10016.2-⋅⨯mol kg3.恒温100C ︒下，在一带有活塞的气缸中装有3.5mol 的水蒸气()g O H 2，当缓慢地压缩到压力=p （101.325）kPa 时才可能有水滴()l O H 2出现。
()出现。
时才会有水滴，故当压缩至时的水的饱和蒸气压为l O H p kPa C 2kPa 325.101325.101100=︒4.恒温下的理想气体，其摩尔体积随压力的变化率()γρ∂∂/m V =（ 2/-p RT ）。
()()2///,0/,p RT p V p V V p V p RT pV m m m m m -=-=∂∂=+∂∂=γγ即所以状态方程，理想气体满足理想气体5.一定量的德华气体，在恒容条件下，其压力随温度的变化率()V T ∂∂/ρ=（()nb V nR -/）。
将德华状态方程改写为如下形式：22Van nb V nRT p --=所以 ()()nb V nR T p V -=∂∂//6.理想气体的微观特征是：（理想气体的分子间无作用力，分子本身不占有体积 ）。
物理化学简明版天津大学物理化学教研室编答案
物理化学简明版天津大学物理化学教研室编答案 Revised by BETTY on December 25,2020第一章 气体pVT 性质1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下： 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系？解：对于理想气体，pV=nRT1-2 0℃、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：33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 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 。
若改用充以25℃、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)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RT1-4 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 )/(2,2,1i i i i RT V p n n n =+=终态（f ）时 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=ff ff f ff f f f T T T T R Vp T V T V R p n n n ,2,1,1,2,2,1,2,1 1-5 0℃时氯甲烷（CH 3Cl ）气体的密度ρ随压力的变化如下。
试作ρ/p —p 图，P/kPa(ρ/p)/（g ·dm -3·kPa ）作(ρ/p)对p 图当p →0时，(ρ/p)=，则氯甲烷的相对分子质量为1-6今有20℃的乙烷-丁烷混合气体，充入一抽真空的200 cm 3容器中，直至压力达，测得容器中混合气体的质量为0.3879g 。
天津大学_第五版_物理化学上册完整版
出口处：
n H 2O nC H 2 2
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） 。
4
物理化学上册习题解（天津大学第五版）
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 N2 分压＝（101.325-12.33 ）×0.79＝70.31kPa
50.663 1.1401 50.663 0.02250
33.775 0.75713 33.775 0.02242
25.331 0.56660 25.331 0.02237
解：将数据处理如下： P/kPa 101.325 -3 (ρ/p)/ （g· dm · kPa） 0.02277 作(ρ/p)对 p 图
1-11 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： p B y B p ，故有 p B / p A y B / y A n B / n A p B /( p p B ) 所以，每摩尔干乙炔气含有水蒸气的物质的量为 进口处：
最新《物理化学》课后习题答案(天津大学第四版)ppt课件
尔融化热
。已知在-10 °C ~ 0 °C范围内
过冷水（H2O, l）和冰的摩尔定压热容分别为
和
。求在常压及-10 °C下过冷水结冰的摩尔凝
固焓。
解：过程图示如下
平衡相变点
，因此
2.33 25 °C下，密闭恒容的容器中有10 g固体奈C10H8(s)在过量的 O2(g)中完全燃烧成CO2(g)和H2O(l)。过程放热401.727 kJ。求
因此绝热线在
处的斜率为
恒温线在
处的斜率为
由于 ，因此绝热可逆线的斜率的绝对值大于恒温可逆线的绝 对值。
2.25 一水平放置的绝热恒容的圆筒中装有无摩擦的绝热理想活塞， 活塞左、右两侧分别为50 dm3的单原子理想气体A和50 dm3的双原子 理想气体B。两气体均为0 °C，100 kPa。A气体内部有一体积和热 容均可忽略的电热丝。现在经过通电缓慢加热左侧气体A，使推动活 塞压缩右侧气体B到最终压力增至200 kPa。求：
过程的
。
解：过程图示如下：
假定将绝热隔板换为导 热隔板，达热平衡后， 再移去隔板使其混合， 则
由于外压恒定，求功是方便的
由于汽缸为绝热，因此
2.20 在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板。隔板靠活塞一
侧为2 mol，0 °C的单原子理想气体A，压力与恒定的环境压力相等；
隔板的另一侧为6 mol，100 °C的双原子理想气体B，其体积恒定。
今将绝热隔板的绝热层去掉使之变成导热板，求系统达平衡时的T及
过程的
。
解：过程图示如下
显然，在过程中A为恒压，而 B为恒容，因此
同上题，先求功 同样，由于汽缸绝热，根据热力学第一定律
2.23 5 mol双原子气体从始态300 K，200 kPa，先恒温可逆膨胀到压
天津大学高等教育出版社第五版《物理化学》课后习题答案第四章
天津⼤学⾼等教育出版社第五版《物理化学》课后习题答案第四章4.1有溶剂A与溶质B形成⼀定组成的溶液。
此溶液中B的浓度为c B，质量摩尔浓度为b B，此溶液的密度为。
以M A，M B分别代表溶剂和溶质的摩尔质量，若溶液的组成⽤B的摩尔分数x B表⽰时，试导出x B与c B，x B与b B之间的关系。
解：根据各组成表⽰的定义4.2D-果糖溶于⽔（A）中形成的某溶液，质量分数，此溶液在20℃时的密度。
求：此溶液中D-果糖的（1）摩尔分数；（2）浓度；（3）质量摩尔浓度。
解：质量分数的定义为4.3在25℃，1 kg⽔（A）中溶有醋酸（B），当醋酸的质量摩尔浓度b B介于和之间时，溶液的总体积求：（1）把⽔（A ）和醋酸（B ）的偏摩尔体积分别表⽰成b B 的函数关系。
（2）时⽔和醋酸的偏摩尔体积。
解：根据定义当时4.460℃时甲醇的饱和蒸⽓压是84.4 kPa ，⼄醇的饱和蒸⽓压是47.0 kPa 。
⼆者可形成理想液态混合物。
若混合物的组成为⼆者的质量分数各50 %，求60℃时此混合物的平衡蒸⽓组成，以摩尔分数表⽰。
解：甲醇的摩尔分数为58980049465004232500423250....x B =+=4.580℃时纯苯的蒸⽓压为100 kPa ，纯甲苯的蒸⽓压为38.7 kPa 。
两液体可形成理想液态混合物。
若有苯-甲苯的⽓-液平衡混合物，80℃时⽓相中苯的摩尔分数，求液相的组成。
解：4.6在18℃，⽓体压⼒101.352 kPa下，1 dm3的⽔中能溶解O2 0.045 g，能溶解N2 0.02 g。
现将 1 dm3被202.65 kPa空⽓所饱和了的⽔溶液加热⾄沸腾，赶出所溶解的O2和N2，并⼲燥之，求此⼲燥⽓体在101.325 kPa，18℃下的体积及其组成。
设空⽓为理想⽓体混合物。
其组成体积分数为：，解：显然问题的关键是求出O2和N2的亨利常数。
4.7 20℃下HCl 溶于苯中达平衡，⽓相中HCl 的分压为101.325 kPa 时，溶液中HCl 的摩尔分数为0.0425。
天大物化第六版答案pdf
第一章习题解答1.1物质的体膨胀系数αV与等温压缩率κT的定义如下：试导出理想气体的、与压力、温度的关系解：对于理想气体：PV=nRT,V=nRT/P求偏导：1.2气柜储存有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，试问储存的气体能用多少小时？解：将氯乙烯(Mw=62.5g/mol)看成理想气体：PV=nRT,n=PV/RT n=121600×300/8.314×300.13(mol)=14618.6molm=14618.6×62.5/1000(kg)=913.66kgt=972.138/90(hr)=10.15hr1.30℃，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(M w=16g/mol)看成理想气体：PV=nRT,PV=mRT/M w甲烷在标准状况下的密度为=m/V=PMw/RT=101.325×16/8.314×273.15(kg/m3)=0.714kg/m31.4一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。
水的密度按1g.cm-3计算。
解：球形容器的体积为V=（125-25）g/1g.cm-3=100cm3将某碳氢化合物看成理想气体：PV=nRT,PV=mRT/MwM w=mRT/PV=(25.0163-25.0000)×8.314×300.15/(13330×100×10-6)12M w =30.51(g/mol)1.5两个容器均为V 的玻璃球之间用细管连接，泡内密封着标准状况下的空气。
若将其中一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃，忽略连接细管中的气体体积，试求该容器内空气的压力。
物理化学简明版天津大学物理化学教研室编答案
第一章 气体pVT 性质1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下：1 1TT p V p V V T V V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=κα试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系？解：对于理想气体，pV=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT V p p nRT V p V V T T T κ 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：33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 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)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-4 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 )/(2,2,1i i i i RT V p n n n =+=终态（f ）时 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=f f ff f f f f f f T T T T R Vp T V T V R p n n n ,2,1,1,2,2,1,2,1 kPaT T T T T p T T T T VR n p f f f f i i ff ff f 00.117)15.27315.373(15.27315.27315.373325.1012 2,2,1,2,1,2,1,2,1=+⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=1-5 0℃时氯甲烷（CH 3Cl ）气体的密度ρ随压力的变化如下。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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=101.32516.042/8.3145273.15(kg/m3)=0.716 kg/m31.3 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·cm3计算。
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/ MwMw= mRT/ PV=(25.0163-25.0000)×8.314×298.15/(13330×100×10-6)M w =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℃，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。
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（CH 3Cl ）气体的密度ρ随压力的变化如下。
试作p p-ρ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0.3897 g。
试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。
解：将乙烷(M w=30g/mol,y1),丁烷(M w=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=0.3897y1=0.401 P1=40.63kPay2=0.599 P2=60.69kPa1.7 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1.81.9 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条件下大平衡时，容器内压力为101.325 kPa。
若把该容器移至373.15 K的沸水中，试求容器中到达新的平衡时应有的压力。
设容器中始终有水存在，且可忽略水的任何体积变化。
300 K时水的饱和蒸气压为3.567 kPa。
解：将气相看作理想气体，在300 K时空气的分压为由于体积不变（忽略水的任何体积变化），373.15 K时空气的分压为由于容器中始终有水存在，在373.15 K时，水的饱和蒸气压为101.325 kPa，系统中水蒸气的分压为101.325 kPa，所以系统的总压1.13 CO2气体在40℃时的摩尔体积为0.381 dm3·mol-1。
设CO2为范德华气体，试求其压力，并比较与实验值 5066.3 kPa的相对误差。
1.14 今有0℃，40.530 kPa的N2气体，分别用理想气体状态方程及van der Waals方程计算其摩尔体积。
实验值为。
解：用理想气体状态方程计算用van der Waals计算，查表得知，对于N2气（附录七），用MatLab fzero函数求得该方程的解为也可以用直接迭代法，，取初值，迭代十次结果1.15 试由波义尔温度T B 的定义式，证明范德华气体的T B 可表示为T B =a/(bR) 式中a,b 为范德华常数。
1.16把25℃的氧气充入40dm 3的氧气钢瓶中，压力达202.7×102kPa 。
试用普遍化压缩因子图求钢瓶中氧气的质量。
解：氧气的T C =-118.57℃,P C =5.043MPa氧气的T r =298.15/(273.15-118.57)=1.93, P r =20.27/5.043=4.02 Z=0.95 PV=ZnRTn=PV/ZRT=202.7×105×40×10-3/(8.314×298.15)/0.95=344.3(mol) 氧气的质量m=344.3×32/1000=11(kg)第二章热力学第一定律2.1 1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,101.325kPa下全部凝结成液态水。
求过程的功。
假设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。
解: n = 1mol恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体,W =－pamb ΔV =－p(Vl-Vg) ≈ pVg = nRT = 3.102kJ2.2 始态为25℃，200 kPa的5 mol某理想气体，经途径a，b两不同途径到达相同的末态。
途经a先经绝热膨胀到-28.47℃，100 kPa，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa的末态，步骤的热。
途径b为恒压加热过程。
求途径b的及。
解：先确定系统的始、末态对于途径b，其功为根据热力学第一定律2.3 某理想气体Cv,m=1.5R。
今有该气体5mol在恒容下温度升高50℃。
求过程的W，Q，ΔH和ΔU。
解: 理想气体恒容升温过程 n = 5mol CV,m= 3/2RQ V =ΔU = n CV,mΔT = 5×1.5R×50 = 3.118kJW = 0ΔH = ΔU + nRΔT = n Cp,mΔT= n (CV,m+ R)ΔT = 5×2.5R×50 = 5.196kJ2.4 2mol某理想气体，Cp,m=7/2R。
由始态100kPa,50dm3，先恒容加热使压力升高至200kPa，再恒压冷却使体积缩小至25dm3。
求整个过程的W，Q，ΔH和ΔU。
解：过程图示如下由于，则，对有理想气体和只是温度的函数该途径只涉及恒容和恒压过程，因此计算功是方便的根据热力学第一定律2.5 1mol某理想气体于27℃、101.325kPa的始态下，现受某恒定外压恒温压缩至平衡态，再恒容升温至97.0℃、250.00 kPa。
求过程的W、Q、△U、△H。
已知气体的CV,m=20.92 J·K·mol-1。
2.62.7 容积为0.1 m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0℃，4 mol的Ar(g)及150℃，2 mol 的Cu(s)。
现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度t及过程的。
已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容分别为及，且假设均不随温度而变。
解：图示如下假设：绝热壁与铜块紧密接触，且铜块的体积随温度的变化可忽略不计则该过程可看作恒容过程，因此假设气体可看作理想气体，，则2.8 单原子理想气体A与双原子理想气体B的混合物共5 mol，摩尔分数，始态温度，压力。
今该混合气体绝热反抗恒外压膨胀到平衡态。
求末态温度及过程的。
解：过程图示如下分析：因为是绝热过程，过程热力学能的变化等于系统与环境间以功的形势所交换的能量。
因此，单原子分子，双原子分子由于对理想气体U和H均只是温度的函数，所以2.9 在一带活塞的绝热容器中有一绝热隔板，隔板的两侧分别为2 mol，0℃的单原子理想气体A及5 mol，100℃的双原子理想气体B，两气体的压力均为100 kPa。
活塞外的压力维持在100 kPa不变。
今将容器内的隔板撤去，使两种气体混合达到平衡态。
求末态的温度T及过程的。
解：过程图示如下假定将绝热隔板换为导热隔板，达热平衡后，再移去隔板使其混合，则由于外压恒定，求功是方便的由于汽缸为绝热，因此O, l）在100℃的饱和蒸气压，在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓2.10 已知水（H2。
求在在100℃，101.325 kPa下使1 kg水蒸气全部凝结成液体水时的。
设水蒸气适用理想气体状态方程式。
解：该过程为可逆相变2.11已知水(H2O,l)在100℃的饱和蒸气压p s=101.325kPa，在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓。
试分别求算下列两过程的W，Q，ΔU和ΔH。
（水蒸气可按理想气体处理）（1）在100℃,101.325kPa条件下，1kg水蒸发为水蒸气（2）在恒定100℃的真空容器中，1kg 水全部蒸发为水蒸气，并且水蒸气压力恰好为101.325kPa。
解: （1）题给过程的始末态和过程特性如下：n = m/M = 1kg/18.015g·mol-1 = 55.509mol题给相变焓数据的温度与上述相变过程温度一致，直接应用公式计算n（Δvap H m）=2257 kJW=－p ambΔV =－p(V g -V l )≈-pVg = -n g RT=-172.2kJΔU = Q p + W =2084.79kJ（2）真空容器中W=0kJ2.12 已知100 kPa下冰的熔点为0 ℃，此时冰的比熔化焓热J·g-1. 水和冰的平均定压热容分别为及。