物理化学(天大第五版全册)课后习题答案
物理化学(天津大学第五版)课后答案
物理化学上册习题解(天津大学第五版)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:1 V 1 VV TV T p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=nRTV p T1 V VT V 1 V Tp VpT1 (nRT / p)V T1 ( nRT / p) Vp1 nR 1 V T 1 p V p V T 1 nRT 1 V p 1T V p 2 V p1-2 气柜内有 3 90kg 的流量输往使用车间,试问贮121.6kPa 、27℃的氯乙烯( C2H3Cl )气体 300m ,若以每小时 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pV121.6 103300n 8.314 14618.623molRT 300.15 3 3 每小时 90kg 的流量折合 p 摩尔数为 v90 10 90 10 1441.153mol h 1M C 2H3Cl 62.45 n/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:CH 4 n M CH 4 p M CH 4 101325 16 103 0.714kg m 3V RT 8.314 273.151-4 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V125.0000 25.000 100.0000 cm 3 100.0000cm 3H 2 O(l ) 1n=m/M=pV/RTM RTm 8.314 298.15 (25.0163 25.0000) mol pV 13330 10 430.31g1-5 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。
最新天津大学物理化学第五版上、下册答案
天津大学物理化学第五版上、下册答案第一章 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 1T T pV 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 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯(C 2H 3Cl )气体300m 3,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mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H C n/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:33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ1-4 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)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)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。
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。
天津大学《物理化学》第五版-习题及解答
及。
要确定 ,只需对第二步应用绝热状态方程
因此
,对双原子气体
由于理想气体的 U 和 H 只是温度的函数,
整个过程由于第二步为绝热,计算热是方便的。而第一步为恒温可逆
12 / 144
2.24 求证在理想气体 p-V 图上任 一点处,绝热可逆线的斜率的绝对值大于恒温可逆线的绝 对值。
证明:根据理想气体绝热方程,
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
11 / 144
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力为 50 kPa,在绝热可
逆压缩到末态压力 200 kPa。求末态温度 T 及整个过程的 解:过程图示如下
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
2.6 4 mol 的某理想气体,温度升高 20 C°,求 解:根据焓的定义
的值。
2.10 2 mol 某理想气体,
。由始态 100 kPa, 50 dm 3,先恒容加热使压力体积
增大到 150 dm 3,再恒压冷却使体积缩小至 25 dm 3。求整个过程的
此
假设气体可看作理想气体,
,则
8 / 144
2.16 水煤气发生炉出口的水煤气的温度是
1100 °C,其中 CO(g)和 H2(g)的摩尔分数均为
0.5。若每小时有 300 kg 的水煤气由 1100 °C 冷却到 100 °C,并用所收回的热来加热水,是
水温由 25 °C 升高到 75 °C。求每小时生产热水的质 量。 CO(g)和 H2(g)的摩尔定压热容
天津大学第五版刘俊吉物理化学课后习题答案(全)教学文案
第一章 气体的pVT 关系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 1T T pV 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 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯(C 2H 3Cl )气体300m 3,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mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H C n/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:33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 1-4 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)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)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。
(完整版)天津大学第五版物理化学上册习题答案
第一章 气体的pVT 关系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 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯(C 2H 3Cl )气体300m 3,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mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯==每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H Cn/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:33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ1-4 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)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)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。
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。
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第一章 气体的pVT 关系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 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯(C 2H 3Cl )气体300m 3,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mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯==每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H Cn/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:33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ1-4 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)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)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。
《物理化学》第五版(天津大学物理化学教研室 著)课后习题答案 高等教育出版社
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
与温度的函数关系查本书附录,水
的比定压热容
。
解:300 kg 的水煤气中 CO(g)和 H2(g)的物质量分别为
300 kg 的水煤气由 1100 C 冷却到 100 C 所放热量
设生产热水的质量为 m,则
2.18 单原子理想气体 A 于双原子理想气体 B 的混合物共 5 mol,摩尔分数
,始态温
(1)
(2)
的;
(3)
的;
解:(1)C10H8 的分子量 M = 128.174,反应进程
。
(2)
。
(3) 2.34 应用附录中有关物资在 25 C 的标准摩尔生成焓的数据,计算下列反应在 25 C 时 的 及。
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
第二章 热力学第一定律
解:该过程图示如下
设系统为理想气体混合物, 则
1.17 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。
天津大学_第五版_物理化学上册完整版
m
RT/p8.314273.1540530000
356.0313
11
0.000056031mmolcmmol
将范德华方程整理成
Vm3bRT/p)Va/p)Vab/p(a)
(2(0
mm
查附录七,得a=1.408×10-1Pa·m6·mol-2,b=0.3913×10-4m3·mol-1
5
物理化学上册习题解件下,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
V2
将上式两边同乘以V得
pV
nRTV
(Vnb)
an
2
V
求导数
(pV)
nRTVnb)nRT22
373.15373.15
p
p97.758121.534(kPa)空空
300300
373.15K时容器中水的分压为
p101.325kPa
HO
2
所以373.15K时容器内的总压为
p=
p+
121.534+101.325=222.859(kPa)
p
空HO
2
1-14CO2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,
Hm,H
22
nVnRT/
天大物理化学第五版课后习题答案
第七章电化学7.1用铂电极电解溶液。
通过的电流为20 A,经过15 min后,问:(1)在阴极上能析出多少质量的?(2) 在的27 ØC,100 kPa下的?解:电极反应为电极反应的反应进度为因此:7.2在电路中串联着两个电量计,一为氢电量计,另一为银电量计。
当电路中通电1 h后,在氢电量计中收集到19 ØC、99.19 kPa的;在银电量计中沉积。
用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。
解:两个电量计的阴极反应分别为电量计中电极反应的反应进度为对银电量计对氢电量计7.3用银电极电解溶液。
通电一定时间后,测知在阴极上析出的,并知阴极区溶液中的总量减少了。
求溶液中的和。
解:解该类问题主要依据电极区的物料守恒(溶液是电中性的)。
显然阴极区溶液中的总量的改变等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量之差:7.4用银电极电解水溶液。
电解前每溶液中含。
阳极溶解下来的银与溶液中的反应生成,其反应可表示为总反应为通电一定时间后,测得银电量计中沉积了,并测知阳极区溶液重,其中含。
试计算溶液中的和。
解:先计算是方便的。
注意到电解前后阳极区中水的量不变,量的改变为该量由两部分组成(1)与阳极溶解的生成,(2)从阴极迁移到阳极7.5用铜电极电解水溶液。
电解前每溶液中含。
通电一定时间后,测得银电量计中析出,并测知阳极区溶液重,其中含。
试计算溶液中的和。
解:同7.4。
电解前后量的改变从铜电极溶解的的量为从阳极区迁移出去的的量为因此,7.6在一个细管中,于的溶液的上面放入的溶液,使它们之间有一个明显的界面。
令的电流直上而下通过该管,界面不断向下移动,并且一直是很清晰的。
以后,界面在管内向下移动的距离相当于的溶液在管中所占的长度。
计算在实验温度25 ØC下,溶液中的和。
解:此为用界面移动法测量离子迁移数7.7已知25 ØC时溶液的电导率为。
一电导池中充以此溶液,在25 ØC时测得其电阻为。
物理化学习题答案(天津大学第五版)
1-1物质的体膨胀系数 与等温压缩系数 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
1-2 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
解:洗涤后的总压为101.325kPa,所以有
(1)
(2)
联立式(1)与式(2)求解得
1-10 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1∶4。
解:300K时容器中空气的分压为
373.15K时容器中空气的分压为
373.15K时容器中水的分压为 101.325kPa
所以373.15K时容器内的总压为
p= + 121.534+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:1mol乙醇的质量M为46.0684g,则
=46.0684g·mol-1÷(0.7893 g·cm-3)=58.37cm3·mol-1=58.37×10-6m3·mol-1
上式说明剩余气体的对比压力与压缩因子成直线关系。另一方面,Tr=1.063。要同时满足这两个条件,只有在压缩因子图上作出 的直线,并使该直线与Tr=1.063的等温线相交,此交点相当于剩余气体的对比状态。此交点处的压缩因子为
物理化学天津大学第五版课后答案(供参考)
第一章气体的pVT 关系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 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯(C 2H 3Cl )气体300m 3,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mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯==每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H Cn/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:33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 1-4 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)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm Vl O H ==-=ρ n=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)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。
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53.329 66.66126.664 30.531(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。
0 25 35 45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。
【重磅】天津大学第五版-刘俊吉-物理化学课后习题答案(全)
第一章 气体的pVT 关系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 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯(C 2H 3Cl )气体300m 3,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mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H C n/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:33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 1-4 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)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)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。
物理化学课后习题答案天津大学(第五版详解)
微小液滴的附加压力
:(1)
7.18 25 ØC 时碘酸钡
在纯水中的溶解度为 中
。假定 溶液中的
可以应用德拜-休克尔极限公式,试计算该盐在 溶解度。 解: 先利用 25 ØC 时碘酸钡 于是稀溶液可近似看作
在纯水中的溶解度求该温度下其溶度积。由 ,因此,离子强度为
设在
中
溶液中
的溶解度为 ,则
9
整理得到
采用迭代法求解该方程得 所以在 中 溶液中 的溶解度为
电动势、各电池反应的摩尔 Gibbs 函数变及标准平衡常数,并指明的电池反应能 否自发进行。
解:(1)电池反应
根据 Nernst 方程
14
(2)电池反应
(3)电池反应
7.27
写出下列各电池的电池反应和电动势的计算式。
解:该电池为浓差电池,其电池反应为
因此,
15
7.28
写出下列电池的电池反应。计算 25 ºC 时的电动势,并指明反应能否自发 (X 表示卤素)。
。
7.23
氨可以作为燃料电池的燃料,其电极反应及电池反应分别为
试利用物质的标准摩尔生成 Gibbs 函数,计算该电池在 25 ØC 时的标准电 动势。 解:查表知各物质的标准摩尔生成 Gibbs 函数为
0 电池反应的标准摩尔 Gibbs 函数为
12
7.24
写出下列各电池的电池反应,并写出以活度表示的电动势公式。
的
22
。
(1)计算理论分解电压; (2)若两电极面积均为 与电流密度的关系分别为 ,电解液电阻为 , 和 的超电势
问当通过的电流为 1 mA 时,外加电压为若干。 解:(1)电解 电动势 1.229 V 即为 (2)计算得到 和 溶液将形成电池 的理论分解电压。 的超电势 分别为 ,该电池的
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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 1T T pV 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 1-5 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 )/(2,2,1i 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=+⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=1-8 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。
(1),试求两种气体混合后的压力。
(2)隔板抽去前后,H 2及N 2的摩尔体积就是否相同?(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:(1)抽隔板前两侧压力均为p,温度均为T 。
p dmRTn p dm RT n p N N H H ====33132222 (1)得:223N H n n =而抽去隔板后,体积为4dm 3,温度为,所以压力为3331444)3(2222dmRT n dm RT n dm RT n n V nRT p N N N N ==+==(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p 。
(2)抽隔板前,H 2的摩尔体积为p RT V H m /2,=,N 2的摩尔体积p RT V N m /2,=抽去隔板后22222222223n 3 /)3(/H ,,N N N N N N m N H m H n pRT n pRT n p RT n n p nRT V n V n V =+=+==+=Θ总所以有 p RT V H m /2,=,p RT V N m /2,= 可见,隔板抽去前后,H 2及N 2的摩尔体积相同。
(3)41 ,433322222==+=N N N N H y n n n y p p y p p p y p N N H H 41;432222==== 所以有 1:341:43:22==p p p p N H33144134432222dm V y V dm V y V N N H H =⨯===⨯== *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。
解:先将范德华方程整理成22)(V an nb V nRT p --=将上式两边同乘以V 得 Van nb V nRTV pV 2)(--= 求导数22222222)( )()( )()(nb V RT bn V an V an nb V nRTV nRT nb V V an nb V nRTV p p pV TT --=+---=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--∂∂=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂当p →0时0]/)([=∂∂T p pV ,于就是有 0)(2222=--nb V RTbn V an 22)(bRV anb V T -=当p →0时V →∞,(V-nb)2≈V 2,所以有 T B = a/(bR)第二章 热力学第一定律2-1 1mol 理想气体于恒定压力下升温1℃,试求过程中气体与环境交换的功W 。
解:J T nR nRT nRT pV pV V V p W amb 314.8)(121212-=∆-=+-=+-=--=2-2 1mol 水蒸气(H 2O,g)在100℃,101、325 kPa 下全部凝结成液态水。
求过程的功。
解: )(g l amb V V p W --=≈kJ RT p nRT p V p g amb 102.315.3733145.8)/(=⨯=== 2-3 在25℃及恒定压力下,电解1mol 水(H 2O,l),求过程的体积功。
)(21)()(222g O g H l O H +=解:1mol 水(H 2O,l)完全电解为1mol H 2(g)与0、50 mol O 2(g),即气体混合物的总的物质的量为1、50 mol,则有)()(2l O H g amb V V p W --=≈)/(p nRT p V p g amb -=-kJ nRT 718.315.2983145.850.1-=⨯⨯-=-= 2-4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。
若途径a 的Q a =2、078kJ,W a = -4、157kJ;而途径b 的Q b = -0、692kJ 。
求W b 。
解:因两条途径的始末态相同,故有△U a =△U b ,则 b b a a W Q W Q +=+ 所以有,kJ Q W Q W b a a b 387.1692.0157.4078.2-=+-=-+=2-7 已知水在25℃的密度ρ=997、04 kg ·m -3。
求1 mol 水(H 2O,l)在25℃下: (1)压力从100 kPa 增加到200kPa 时的△H; (2)压力从100 kPa 增加到1 MPa 时的△H 。
假设水的密度不随压力改变,在此压力范围内水的摩尔热力学能近似认为与压力无关。
解:)(pV U H ∆+∆=∆因假设水的密度不随压力改变,即V 恒定,又因在此压力范围内水的摩尔热力学能近似认为与压力无关,故0=∆U ,上式变成为)()(12122p p M p p V p V H OH -=-=∆=∆ρ(1)J p p M H OH 8.110)100200(04.9971018)(33122=⨯-⨯⨯=-=∆-ρ(2)J p p M H OH 2.1610)1001000(04.9971018)(33122=⨯-⨯⨯=-=∆-ρ*2-10 2mol 某理想气体,R C m P 27,=。
由始态100 kPa,50 dm 3,先恒容加热使压力升高至200 kPa,再恒压泠却使体积缩小至25 dm 3。
求整个过程的W,Q,△H 与△U 。
解:整个过程示意如下:333203125200250200250100221dm kPa T moldm kPa T moldm kPa T mol W W −→−−−→−=KnR V p T 70.3003145.8210501010033111=⨯⨯⨯⨯==-K nR V p T 4.6013145.8210501020033222=⨯⨯⨯⨯==-K nR V p T 70.3003145.8210251020033333=⨯⨯⨯⨯==-kJ J V V p W 00.5500010)5025(10200)(331322==⨯-⨯⨯-=-⨯-=-kJ W kJ W W 00.5W W ;00.5 ;02121=+=== 0H 0,U ;70.300 31=∆=∆∴==K T T Θ -5.00kJ -W Q 0,U ===∆Θ2-12 已知CO 2(g)的C p,m ={26、75+42、258×10-3(T/K)-14、25×10-6(T/K)2} J ·mol -1·K -1求:(1)300K 至800K 间CO 2(g)的m p C ,;(2)1kg 常压下的CO 2(g)从300K 恒压加热至800K 的Q 。
解: (1):⎰=∆21,T T m p m dT C H1-12615.80015.3003mol 22.7kJ )/(})/(1025.14)/(10258.4275.26{⋅=⋅⨯-⨯+=---⎰mol J K T d K T K T KK11113,4.45500/)107.22(/----⋅⋅=⋅⋅⨯=∆∆=K mol J K mol J T H C m m p(2):△H=n △H m =(1×103)÷44、01×22、7 kJ =516 kJ2-20 已知水(H 2O,l)在100℃的饱与蒸气压p s=101、325 kPa,在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓1668.40-⋅=∆mol kJ H m vap 。
求在100℃,101、325 kPa 下使1kg 水蒸气全部凝结成液体水时的Q,W,△U 及△H 。
设水蒸气适用理想气体状态方程。
解:过程为 kPa C g O kgH 325.101,100),(102kPa C l O kgH 325.101,100),(102mol n 524.5501.18/1000==H kJ kJ H n Q Q m vap p ∆=-=-⨯=∆-⨯==2258)668.40(524.55)(kJ J RT n pV V V p W g g g l amb 35.172)15.373314.8181000()(=⨯⨯==≈--=kJ W Q U 65.2085)35.1722258(-≈+-=+=∆2-23 5 mol 双原子理想气体1mol 从始态300K,200 kPa,先恒温可逆膨胀到压力为50kPa,再绝热可逆压缩末态压力200 kPa 。
求末态温度T 及整个过程的Q,W,△U 及△H 。
解:整个过程如下molp kPa T mol p kPa K mol kPa K 5200550300520030021=−−−−→−=−−−−→−绝热可逆压缩恒温可逆膨胀 K K T p p T R R C R mp 80.445400105010200)2/7/(331/12,=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=恒温可逆膨胀过程:()kJ J J p p nRT W r 29.171728910201050ln 3003145.85/ln 3312-=-=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯== 因就是理想气体,恒温,△U 恒温=△H 恒温=0 绝热可逆压缩:Q=0,故kJJ J T T R T T nC U W m V 15.1515153)30080.445(314.8255 )(255)(11,==⨯-⨯⨯⨯=-⨯=-=∆=绝绝kJJ J T T R T T nC H m p 21.2121214)30080.445(314.8275 )(275)(11,==⨯-⨯⨯⨯=-⨯=-=∆绝故整个过程:W=W r +W 绝= (-17、29+15、15)kJ=2、14 kJ △U=△U r +△U 绝=(0+15、15)=15、15kJ △H=△H r +△H 绝=(0+21、21)=21、21kJ2-25一水平放置的绝热圆筒中装有无磨檫的绝热理想活塞,左、右两侧分别为50dm 3的单原子理想气体A 与50dm 3的双原子理想气体B 。