物化课后答案(1)
物理化学第一章课后答案
物理化学核心教程(第二版)参考答案第一章气体一、思考题1. 如何使一个尚未破裂而被打瘪的乒乓球恢复原状采用了什么原理答:将打瘪的乒乓球浸泡在热水中,使球壁变软,球中空气受热膨胀,可使其恢复球状。
采用的是气体热胀冷缩的原理。
2. 在两个密封、绝热、体积相等的容器中,装有压力相等的某种理想气体。
试问,这两容器中气体的温度是否相等答:不一定相等。
根据理想气体状态方程,若物质的量相同,则温度才会相等。
3. 两个容积相同的玻璃球内充满氮气,两球中间用一玻管相通,管中间有一汞滴将两边的气体分开。
当左球的温度为273 K,右球的温度为293 K时,汞滴处在中间达成平衡。
试问:(1)若将左球温度升高10 K,中间汞滴向哪边移动(2)若两球温度同时都升高10 K, 中间汞滴向哪边移动答:(1)左球温度升高,气体体积膨胀,推动汞滴向右边移动。
(2)两球温度同时都升高10 K,汞滴仍向右边移动。
因为左边起始温度低,升高10 K所占比例比右边大,283/273大于303/293,所以膨胀的体积(或保持体积不变时增加的压力)左边比右边大。
4. 在大气压力下,将沸腾的开水迅速倒入保温瓶中,达保温瓶容积的左右,迅速盖上软木塞,防止保温瓶漏气,并迅速放开手。
请估计会发生什么现象答:软木塞会崩出。
这是因为保温瓶中的剩余气体被热水加热后膨胀,当与迅速蒸发的水汽的压力加在一起,大于外面压力时,就会使软木塞崩出。
如果软木塞盖得太紧,甚至会使保温瓶爆炸。
防止的方法是灌开水时不要太快,且要将保温瓶灌满。
5. 当某个纯物质的气、液两相处于平衡时,不断升高平衡温度,这时处于平衡状态的气-液两相的摩尔体积将如何变化答:升高平衡温度,纯物的饱和蒸汽压也升高。
但由于液体的可压缩性较小,热膨胀仍占主要地位,所以液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。
而蒸汽易被压缩,当饱和蒸汽压变大时,气体的摩尔体积会变小。
随着平衡温度的不断升高,气体与液体的摩尔体积逐渐接近。
(完整版)物理化学课后答案
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 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。
物理化学课后习题答案
物理化学课后习题答案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)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 2及N 2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:(1)抽隔板前两侧压力均为p ,温度均为T 。
物化课后复习题答案
物化课后复习题答案一、选择题1. 物质的三种状态是固态、液态和____。
A. 气态B. 液态C. 固态D. 等离子态答案:A. 气态2. 根据热力学第一定律,能量守恒定律的表述是____。
A. 能量可以被创造B. 能量可以被消灭C. 能量既不能被创造也不能被消灭D. 能量可以在不同形式间转换答案:C. 能量既不能被创造也不能被消灭3. 在理想气体状态方程 PV = nRT 中,P 代表____。
A. 温度B. 体积C. 压力D. 物质的量答案:C. 压力二、填空题1. 理想气体的内能仅与____有关。
答案:温度2. 根据热力学第二定律,自然界中自发过程的方向总是向着____增加的方向进行。
答案:熵3. 热力学温度 T 与气体的绝对温度 t 的关系是T = t × ____。
答案:常数 k(玻尔兹曼常数)三、简答题1. 解释什么是相变,并给出一个例子。
答案:相变是指物质从一种状态(固态、液态或气态)转变为另一种状态的过程。
例如,水在0℃时从液态变为固态,即冰,这个过程称为凝固。
2. 描述热力学第一定律和第二定律的区别。
答案:热力学第一定律是能量守恒定律,表明能量既不能被创造也不能被消灭,只能从一种形式转换为另一种形式。
而热力学第二定律则指出了能量转换的方向性,即自然界中自发过程的方向总是向着熵增加的方向进行,揭示了能量转换的不可逆性。
四、计算题1. 假设有一个理想气体,其体积为 2 立方米,压力为 1.2 标准大气压,温度为 300 K。
如果将该气体加热到 600 K,保持压力不变,求其新的体积。
答案:根据理想气体状态方程 PV = nRT,初始状态下的体积 V1 = 2 m³,压力 P = 1.2 atm,温度 T1 = 300 K。
加热后温度变为 T2 = 600 K,保持压力不变,新的体积 V2 可以通过以下公式计算得出:V2 = (T2/T1) × V1 = (600/300) × 2 = 4 m³。
物理化学课后习题第一章答案
1.2 气柜内贮有121.6 kPa,27℃的氯乙烯(C2H3Cl)气体300 m3,若以每小时90 kg的流量输往使用车间,试问贮存的气体能用多少小时?
解:假设气柜内所贮存的气体可全部送往使用车间。
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℃,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,
1.12 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。
1.18 把25℃的氧气充入40dm3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。
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=ZnRT
n=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)。
《物理化学》课后习题第一章答案
习题解答第一章1. 1mol 理想气体依次经过下列过程:(1)恒容下从25℃升温至100℃,(2)绝热自由膨胀至二倍体积,(3)恒压下冷却至25℃。
试计算整个过程的Q 、W 、U ∆及H ∆。
解:将三个过程中Q 、U ∆及W 的变化值列表如下:过程 QU ∆ W(1) )(11,初末T T C m V - )(11,初末T T C m V -0 (2)(3) )(33,初末T T C m p - )(33,初末T T C m v - )(33初末V V p -则对整个过程:K 15.29831=末初T T = K 15.37331==初末T T Q =)(11,初末-T T nC m v +0+)(33,初末-T T nC m p=)初末33(T T nR -=[1×8.314×(-75)]J =-623.55JU ∆=)(11,初末-T T nC m v +0+)(33,初末-T T nC m v =0W =-)(33初末V V p -=-)初末33(T T nR - =-[1×8.314×(-75)]J =623.55J因为体系的温度没有改变,所以H ∆=02. 0.1mol 单原子理想气体,始态为400K 、101.325kPa ,经下列两途径到达相同的终态:(1) 恒温可逆膨胀到10dm 3,再恒容升温至610K ; (2) 绝热自由膨胀到6.56dm 3,再恒压加热至610K 。
分别求两途径的Q 、W 、U ∆及H ∆。
若只知始态和终态,能否求出两途径的U ∆及H ∆?解:(1)始态体积1V =11/p nRT =(0.1×8.314×400/101325)dm 3=32.8dm 3 W =恒容恒温W W +=0ln12+V V nRT=(0.1×8.314×400×8.3210ln +0)J =370.7JU ∆=)(12,T T nC m V -=[)400610(314.8231.0-⨯⨯⨯]J =261.9J Q =U ∆+W =632.6J H ∆=)(12,T T nC m p -=[)400610(314.8251.0-⨯⨯⨯]=436.4J (2) Q =恒压绝热Q Q +=0+)(12,T T nC m p -=463.4J U ∆=恒压绝热U U ∆+∆=0+)(12,T T nC m V -=261.9J H ∆=恒压绝热H H ∆+∆=0+绝热Q =463.4J W =U ∆-Q =174.5J若只知始态和终态也可以求出两途径的U ∆及H ∆,因为H U 和是状态函数,其值只与体系的始终态有关,与变化途径无关。
《物理化学》课后习题第一章答案
习题解答第一章1. 1mol 理想气体依次经过下列过程:(1)恒容下从25℃升温至100℃,(2)绝热自由膨胀至二倍体积,(3)恒压下冷却至25℃。
试计算整个过程的Q 、W 、U ∆及H ∆。
解:将三个过程中Q 、U ∆及W 的变化值列表如下:过程 QU ∆ W(1) )(11,初末T T C m V - )(11,初末T T C m V -0 (2)(3) )(33,初末T T C m p - )(33,初末T T C m v - )(33初末V V p -则对整个过程:K 15.29831=末初T T = K 15.37331==初末T T Q =)(11,初末-T T nC m v +0+)(33,初末-T T nC m p=)初末33(T T nR -=[1×8.314×(-75)]J =-623.55JU ∆=)(11,初末-T T nC m v +0+)(33,初末-T T nC m v =0W =-)(33初末V V p -=-)初末33(T T nR - =-[1×8.314×(-75)]J =623.55J因为体系的温度没有改变,所以H ∆=02. 0.1mol 单原子理想气体,始态为400K 、101.325kPa ,经下列两途径到达相同的终态:(1) 恒温可逆膨胀到10dm 3,再恒容升温至610K ; (2) 绝热自由膨胀到6.56dm 3,再恒压加热至610K 。
分别求两途径的Q 、W 、U ∆及H ∆。
若只知始态和终态,能否求出两途径的U ∆及H ∆解:(1)始态体积1V =11/p nRT =(0.1×8.314×400/)dm 3=32.8dm 3 W =恒容恒温W W +=0ln12+V V nRT=(0.1×8.314×400×8.3210ln +0)J =370.7JU ∆=)(12,T T nC m V -=[)400610(314.8231.0-⨯⨯⨯]J =261.9J Q =U ∆+W =632.6J H ∆=)(12,T T nC m p -=[)400610(314.8251.0-⨯⨯⨯]=436.4J (2) Q =恒压绝热Q Q +=0+)(12,T T nC m p -=463.4J U ∆=恒压绝热U U ∆+∆=0+)(12,T T nC m V -=261.9J H ∆=恒压绝热H H ∆+∆=0+绝热Q =463.4J W =U ∆-Q =174.5J若只知始态和终态也可以求出两途径的U ∆及H ∆,因为H U 和是状态函数,其值只与体系的始终态有关,与变化途径无关。
物化课后习题答案
第一章 1-2 (1)能;(2)不能。
Q W U +=∆;功和热都是过程量,对于绝热过程,可逆膨胀与不可逆膨胀时热效应均为0,而功必不相等,因此∆U 必不相等。
1-3(1) 对(2) 错,H 是状态函数,∆H 只是一个变化值 (3) 错,p ∆V (4) 错,dT C du v = (5) 错,等压过程才成立(6) 错,∆U =∆H =0,但其他两个不一定 (7) 错,存在相变潜热(8)错,任意状态变化过程都可能有焓变,只是在等压、不做非体积功时的热效应在数值上等于焓的变化(9) 错,后者仅适用于绝热可逆过程 (10) 错,水必须是液态 1-4a ) 查表可得C p =75.291 J/K.mol KJ T nCp Q 828.41100*291.75*18100==∆=b ) 已知∆fus H=334.7 KJ/Kg-1mol KJ H M Q fus/47.337.334*1.0*-=-=∆-=c ) 查表可得∆vap H=2257KJ/ Kg -1 m o l KJ H M Q vap /7.2252257*1.0*==∆= 1-8KJ H H Q Q vap p 67.40=∆=∆==KJ V p W 06.31000/)0188.02.30(*101325-=--=∆-= KJ W Q U 61.37=+=∆1-11双原子分子,C v,m =5R/2;C p,m =7R/2;因此,5/7=γ345.241013251000*15.298*31.8*1/1dm P nRT V === K T V V T 5.56212121=⎪⎭⎫ ⎝⎛=-γ 0226.9222p V nRT P ==JT C H J T R T C W U p V m v 768754905.2,.=∆=∆=∆=∆==∆1-17(1) K J TVIt TQ C /2.641=∆=∆=(2) 由其燃烧反应方程式,可知该等容过程也是等压过程mol KJ nT C H m C /2.28001000180/3212.0793.7*2.6410-=÷-=∆-=∆J T C U 9.4996-=∆=∆由)(6)(6)(6)(2226126l O H g CO g O s O H C +=+ molKJ H H H H m C OH f CO f m f /6.12752.28008.285*65.393*60*6*600022-=+--=-∆-∆+∆=∆第二章:2-1 思考与判断(1) 错,孤立系统自发过程中的熵变大于零。
物理化学课后解答
思考题解答1. 判断下列说法是否正确,为什么?(1) 在一给定的系统中,独立组分数是一个确定的数。
(2) 单组分系统的物种数一定等于1。
(3) 相律适用于任何相平衡系统。
(4) 在相平衡系统中,如果每一相中的物种数不相等,则相律不成立。
解答:(1) 对。
(2) 错。
组份数等于1。
(3) 错。
在有电场、重力场、磁场或渗透质存在时,不适用,必须加以修正。
(4) 错。
由相律得出的结论与每一相中的物种数无关。
2. 指出下列平衡系统中的组分数,相数,及自由度数。
(1) l2(S )与其蒸气成平衡;(2) CaC03(s)与其分解产物CaO(s)和C02(g)成平衡;(3) NH4HS(S)放入一抽空的容器中,并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡;(4) 取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡;(5) I 2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCI4中达到分配平衡(凝聚系统)。
解答:(1) C = 1 ;①=2 ; f = 1 -2 + 2 = 1(2) C = 2 ;(V S = 3 ;R = 1,「.C = 3 —1 = 2);①=3 ;f = 2 -3 + 2 = 1(3) C = S-R-R' = 3 -1 -1 = 1 (浓度限制条件,产物NH3(g):H2S(g) = 1:1) ;① = 2;f = 1(4) C = 3—1 = 2;① = 2;f = 2(5) C = 3;①=2 ;f = C—①+仁3 -2 + 1 = 2(凝聚相可以不考虑压力的影响)3. 证明:(1) 在一定温度下,某浓度的NaCI 水溶液只有一个确定的蒸气压;(2) 在一定温度下,草酸钙分解为碳酸钙和一氧化碳时只能有一个确定的CO 压力。
解答:(1)①=2,浓度一定,C = 1,温度一定,贝U f = 1 -2 + 1 = 0。
(2) ①=3, C = 2 ,当T 一定时,f = 2 -3 + 1 = 0。
物理化学课后习题答案(全)
第1章 物质的pVT 关系和热性质习 题 解 答1. 两只容积相等的烧瓶装有氮气,烧瓶之间有细管相通。
若两只烧瓶都浸在100℃的沸水中,瓶内气体的压力为0.06MPa 。
若一只烧瓶浸在0℃的冰水混合物中,另一只仍然浸在沸水中,试求瓶内气体的压力。
解: 21n n n +=2212112RT V p RT V p RT V p +=⋅2111121222112p T p T T p T T T T =+⎛⎝⎜⎞⎠⎟=+ ∴112222p T T T p ⋅+=MPa0.0507=MPa 06.02)15.273100()15.2730(15.2730⎥⎦⎤⎢⎣⎡××++++=2. 测定大气压力的气压计,其简单构造为:一根一端封闭的玻璃管插入水银槽内,玻璃管中未被水银充满的空间是真空,水银槽通大气,则水银柱的压力即等于大气压力。
有一气压计,因为空气漏入玻璃管内,所以不能正确读出大气压力:在实际压力为102.00kPa 时,读出的压力为100.66kPa ,此时气压计玻璃管中未被水银充满的部分的长度为25mm 。
如果气压计读数为99.32kPa ,则未被水银充满部分的长度为35mm ,试求此时实际压力是多少。
设两次测定时温度相同,且玻璃管截面积相同。
解:对玻璃管中的空气,p V p V 2211=kPa 0.96=kPa )66.10000.102(35251212−×==p V V p ∴ 大气压力 = kPa 28.100kPa )96.032.99(=+·28· 思考题和习题解答3. 让20℃、20 dm 3的空气在101325 Pa 下缓慢通过盛有30℃溴苯液体的饱和器,经测定从饱和器中带出0.950 g 溴苯,试计算30℃时溴苯的饱和蒸气压。
设空气通过溴苯之后即被溴苯蒸气所饱和;又设饱和器前后的压力差可以略去不计。
(溴苯Br H C 56的摩尔质量为1mol g 0.157−⋅)解:n pV RT 131013252010831452027315==×××+⎡⎣⎢⎤⎦⎥−().(.) mol =0.832 mol n m M 209501570==..mol =0.00605mol p py p n n n 22212101325732==+=×= Pa 0.006050.832+0.00605 Pa4. 试用范德华方程计算1000 g CH 4在0℃、40.5 MPa 时的体积(可用p 对V 作图求解)。
物化1-7章答案
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(M w=62.5g/mol)看成理想气体: PV=nRT , n= PV/RTn=121600300/8.314300.13 (mol)=14618.6molm=14618.662.5/1000(kg)=913.66 kgt=972.138/90(hr)=10.15hr1.3 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: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= PM w/RT=101.32516/8.314273 .15(kg/m3)=0.714 kg/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1 g.cm-3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/ M wM w= mRT/ PV=(25.0163-25.0000)8.314300.15/(1333010010-6)M 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。
解:因加热前后气体的摩尔数不变:加热前: n=2 P1V/RT1加热后: n=P1V/RT1 PV/RT2列方程:2 P1V/RT1=P1V/RT1 PV/RT2P=2 T 2P1/( T1T2)=2373.15100.325/(373.15273.15)kPa=115.47kPa1.6 0℃时氯甲烷(CH3Cl)气体的密度ρ随压力的变化如下。
物理化学习题课答案(一)
物理化学习题课答案(一)班级:_______________ 姓名:_______________ 学号:_______________一. 选择题1. 对于理想气体的内能有下述四种理解:(1) 状态一定,内能也一定(2) 对应于某一状态的内能是可以直接测定的(3) 对应于某一状态,内能只有一个数值,不可能有两个或两个以上的数值(4) 状态改变时,内能一定跟着改变其中正确的是:( D )(A)(1)(2)(B)(3)(4)(C)(2)(4)(D)(1)(3)2. 下列宏观过程:(1) p,273 K 下冰融化为水(2) 电流通过金属发热(3) 往车胎内打气(4) 水在 101 325 Pa, 373 K 下蒸发可看作可逆过程的是:( A )(A)(1)(4)(B)(2)(3)(C)(1)(3)(D)(2)(4)3. 一定量的理想气体从同一始态出发,分别经 (1) 等温压缩,(2) 绝热压缩到具有相同压力的终态,以H1,H2分别表示两个终态的焓值,则有: ( C )(A) H1> H2 (B) H1= H2(C) H1< H2 (D) 不能确定4. 对于下列的四种表述:(1) 因为ΔH = Qp,所以只有等压过程才有ΔH(2) 因为ΔH = Qp,所以Qp也具有状态函数的性质(3) 公式ΔH = Qp只适用于封闭体系(4) 对于封闭体系经历一个不作其它功的等压过程,其热量只决定于体系的始态和终态上述诸结论中正确的是:( B )(A)(1)(4)(B)(3)(4)(C)(2)(3)(D)(1)(2)5. ΔH = Qp适用于下列哪个过程? ( B )(A) 理想气体从1×107Pa反抗恒定的外压1×105Pa膨胀到1×105Pa(B) 0℃、101325Pa下冰融化成水(C) 101325Pa下电解CuSO4水溶液(D) 气体从298K,101325Pa可逆变化到373K、10132.5Pa6. 在体系温度恒定的变化中,体系与环境之间: ( CD )(A) 一定产生热交换 (B) 一定不产生热交换(C) 不一定产生热交换 (D) 温度恒定与热交换无关7. 在一个刚性的绝热容器中燃 ( B ) C6H6(l) + (15/2) O2(g)6CO2(g)+ 3H2O(g)(A) ΔU = 0 ,ΔH < 0 , Q = 0(B) ΔU = 0 ,ΔH > 0 , W = 0(C) ΔU = 0 ,ΔH = 0 , Q = 0(D) ΔU ≠ 0 ,ΔH ≠ 0 , Q = 08. 体系的压力p(体系)与环境的压力p(环境)有何关系? ( D )(A) 相等 (B) 无关系(C) p(体系)> p(环境) (D) 可逆变化途径中p(体系)=p(环境)9. 如图,在绝热盛水容器中,浸有电阻丝,通以电流一段时间,如以电阻丝为体系,则上述过程的Q、W和体系的ΔU值的符号为: ( B )(A) W = 0, Q < 0,ΔU <0(B) W > 0, Q < 0,ΔU >0(C) W = 0, Q > 0,ΔU > 0(D)W < 0, Q = 0,ΔU > 010. 理想气体卡诺循环的图为下列四种情况中的哪一种? ( BC )11. 测定有机物燃烧热Qp,一般使反应在氧弹中进行,实测得热效应为QV。
物化课后答案(1)
第六章相平衡6.1指出下列平衡系统中的组分数C,相数P及自由度F。
(1)I2(s)与其蒸气成平衡;(2)CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡;(3)NH4HS(s)放入一抽空的容器中,并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡;(4)取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。
(5)I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡(凝聚系统)。
解:(1)C= 1, P= 2, F= C–P+ 2 = 1 – 2 + 2 = 1.(2)C= 3 – 1 = 2, P=3, F= C–P+ 2 = 2 – 3 + 2 = 1.(3)C= 3 – 1 – 1 = 1, P=2, F= C–P+ 2 = 1 – 2 + 2 = 1.(4)C= 3 – 1 = 2, P=2, F= C–P+ 2 = 2 – 2 + 2 = 2.(5)C= 3, P= 2, F= C–P+ 1 = 3 – 2 + 1 = 2.6.2已知液体甲苯(A)和液体苯(B)在90 C时的饱和蒸气压分别为= 和。
两者可形成理想液态混合物。
今有系统组成为的甲苯-苯混合物5 mol,在90 C下成气-液两相平衡,若气相组成为求:(1)平衡时液相组成及系统的压力p。
(2)平衡时气、液两相的物质的量解:(1)对于理想液态混合物,每个组分服从Raoult定律,因此(2)系统代表点,根据杠杆原理6.3单组分系统的相图示意如右图。
试用相律分析途中各点、线、面的相平衡关系及自由度。
解:单相区已标于图上。
二相线(F= 1):三相点(F= 0):图中虚线表示介稳态。
6.4已知甲苯、苯在90 C下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22 kPa和136.12 kPa。
两者可形成理想液态混合物。
取200.0 g甲苯和200.0 g苯置于带活塞的导热容器中,始态为一定压力下90C的液态混合物。
在恒温90 C下逐渐降低压力,问(1)压力降到多少时,开始产生气相,此气相的组成如何?(2)压力降到多少时,液相开始消失,最后一滴液相的组成如何?(3)压力为92.00 kPa时,系统内气-液两相平衡,两相的组成如何?两相的物质的量各位多少?解:原始溶液的组成为(1)刚开始出现气相时,可认为液相的组成不变,因此(2)只剩最后一滴液体时,可认为气相的组成等于原始溶液的组成(3)根据(2)的结果由杠杆原理知,6.525 C丙醇(A) –水(B)系统气–液两相平衡时两组分蒸气分压与液相组成的关系如下:00.10.20.40.60.80.950.9812.90 2.59 2.37 2.07 1.89 1.81 1.440.6700 1.08 1.79 2.65 2.89 2.91 3.09 3.13 3.17(1)画出完整的压力-组成图(包括蒸气分压及总压,液相线及气相线);(2)组成为的系统在平衡压力下,气-液两相平衡,求平衡时气相组成及液相组成。
物化1-7章答案
第一章习题解答物质的体膨胀系数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:气柜储存有,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(M w=mol)看成理想气体:PV=nRT , n= PV/RTn=121600300/ (mol)=m=1000(kg)=913.66 kgt=90(hr)=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: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= PM w/RT=16/(kg/m3)=0.714 kg/m3一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℃,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1 g.cm-3计算。
解:球形容器的体积为V=(125-25)g/1 =100 cm3将某碳氢化合物看成理想气体:PV=nRT , PV =mRT/ M wM w= mRT/ PV= =(g/mol)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。
解:因加热前后气体的摩尔数不变:加热前:n=2 P1V/RT1加热后:n=P1V/RT1 PV/RT2列方程:2 P1V/RT1=P1V/RT1 PV/RT2P=2 T2 P1/( T1 T2)=2kPa=0℃时氯甲烷(CH3Cl)气体的密度ρ随压力的变化如下。
试作ρ/p~p图,用外推法求氯甲烷的相对分子质量。
p/kPaρ/解:氯甲烷(M w截距ρ/p=p0时可以看成是理想气体ρ/p=m/PV=M w/RTM w=RT=50.5g/mol今有20℃的乙烷~丁烷混合气体,充入一抽成真空的200cm3容器中,直到压力达到,测得容器中混合气体的质量为0.3897g。
物理化学第四版课后习题答案
物理化学第四版课后习题答案物理化学第四版课后习题答案物理化学是一门综合性的学科,涵盖了物理学和化学的知识。
学习物理化学需要理解和掌握一定的理论知识,并通过解决问题来加深对这些知识的理解。
课后习题是一个很好的学习工具,通过解答习题可以巩固和应用所学的知识。
本文将为大家提供物理化学第四版课后习题的答案。
第一章:量子力学基础1. 量子力学是描述微观世界的物理理论,它通过波函数描述微观粒子的运动状态。
波函数的平方表示了找到粒子在某个位置的概率。
2. 波函数的归一化条件是∫|Ψ(x)|^2dx = 1,其中Ψ(x)是波函数。
3. 薛定谔方程描述了波函数的演化,它是一个时间无关的定态方程,形式为HΨ = EΨ,其中H是哈密顿算符,Ψ是波函数,E是能量。
4. 电子在原子中的运动状态由量子数来描述。
主量子数n描述了电子的能级大小,角量子数l描述了电子的轨道形状,磁量子数ml描述了电子在轨道上的方向。
5. 电子自旋是电子的一个内禀属性,它有两个可能的取值:向上自旋和向下自旋。
第二章:分子结构与光谱学1. 分子的几何构型对其性质有重要影响。
分子的几何构型可以通过VSEPR理论来确定,根据原子间的排斥力确定分子的空间结构。
2. 共振现象是指分子中电子的位置可以在不同原子间跳跃,从而使分子的结构发生变化。
3. 光谱学是研究物质与光的相互作用的学科。
分子的光谱可以提供关于分子结构和化学键的信息。
4. 红外光谱可以用来确定分子中的化学键类型和它们的存在形式。
5. 核磁共振光谱可以提供关于分子中原子核的信息,包括原子核的类型、数量和化学环境。
第三章:热力学1. 热力学是研究能量转化和能量传递的学科。
它描述了物质和能量之间的关系。
2. 热力学第一定律是能量守恒定律,它表明能量可以从一种形式转化为另一种形式,但总能量保持不变。
3. 热力学第二定律描述了能量转化的方向性,它表明自然界中能量转化总是朝着熵增的方向进行。
4. 熵是描述系统无序程度的物理量,它可以用来判断一个过程的可逆性。
物化课后习题答案
第一章1-2(1) 能;(2)不能。
Q W U +=∆;功和热都是过程量,对于绝热过程,可逆膨胀与不可逆膨胀时热效应均为0,而功必不相等,因此∆U 必不相等。
1-3(1) 对(2) 错,H 是状态函数,∆H 只是一个变化值(3) 错,p ∆V(4) 错,dT C du v =(5)错,等压过程才成立 (6)错,∆U =∆H =0,但其他两个不一定 (7)错,存在相变潜热 (8) 错,任意状态变化过程都可能有焓变,只是在等压、不做非体积功时的热效应在数值上等于焓的变化(9) 错,后者仅适用于绝热可逆过程(10) 错,水必须是液态1-4 a ) 查表可得C p = J/ KJ T nCp Q 828.41100*291.75*18100==∆= b ) 已知∆fus H= KJ/Kg -1 mol KJ H M Q fus /47.337.334*1.0*-=-=∆-= c ) 查表可得∆vap H=2257KJ/ Kg -1 mol KJ H M Q vap /7.2252257*1.0*==∆=1-8KJ H H Q Q vap p 67.40=∆=∆==KJ V p W 06.31000/)0188.02.30(*101325-=--=∆-=KJ W Q U 61.37=+=∆1-11双原子分子,C v,m =5R/2;C p,m =7R/2;因此,5/7=γ345.241013251000*15.298*31.8*1/1dm P nRT V === K T V V T 5.56212121=⎪⎭⎫ ⎝⎛=-γ 0226.9222p V nRT P ==JT C H JT R T C W U p V m v 768754905.2,.=∆=∆=∆=∆==∆1-17(1) K J TVIt T Q C /2.641=∆=∆= (2) 由其燃烧反应方程式,可知该等容过程也是等压过程mol KJ n T C H m C /2.28001000180/3212.0793.7*2.6410-=÷-=∆-=∆ J T C U 9.4996-=∆=∆ 由)(6)(6)(6)(2226126l O H g CO g O s O H C +=+mol KJ H H H H m C O H f CO f m f /6.12752.28008.285*65.393*60*6*6000022-=+--=-∆-∆+∆=∆第二章:2-1 思考与判断(1) 错,孤立系统自发过程中的熵变大于零。
物化作业课后答案
第一章 化学热力学基础1-1 气体体积功的计算式 dV P W e ⎰-= 中,为什么要用环境的压力e P ?在什么情况下可用体系的压力体P ? 答:在体系发生定压变化过程时,气体体积功的计算式 dV P W e ⎰-= 中,可用体系的压力体P 代替e P 。
1-2 298K 时,5mol 的理想气体,在(1)定温可逆膨胀为原体积的 2 倍; ( 2 )定压下加热到373K ;(3)定容下加热到373K 。
已知 C v,m = 28.28J·mol -1·K -1。
计算三过程的Q 、W 、△U 、△H 和△S 。
解 (1) △U = △H = 0 kJ V V nRT W Q 587.82ln 298314.85ln12=⨯⨯==-= 11282.282ln 314.85ln-⋅=⨯==∆K J V V nR S (2) kJ nC Q H m P P 72.13)298373(,=-==∆ kJ nC U m V 61.10)298373(,=-=∆ W = △U – Q P = - 3.12 kJ112,07.41298373ln )314.828.28(5ln-⋅=+⨯==∆K J T T nC S m P (3) kJ nC Q U m V V 61.10)298373(,=-==∆ kJ nC H m P 72.13)298373(,=-=∆ W = 0112,74.31298373ln 28.285ln-⋅=⨯==∆K J T T nC S m V 1-3 容器内有理想气体,n=2mol , P=10P θ,T=300K 。
求 (1) 在空气中膨胀了1dm 3,做功多少? (2) 膨胀到容器内压力为 lP θ,做了多少功?(3)膨胀时外压总比气体的压力小 dP , 问容器内气体压力降到 lP θ时,气体做多少功?dVp dl A p dl f W ⋅=⋅⋅=⋅=外外外δ解:(1)此变化过程为恒外压的膨胀过程,且Pa P e 510=J V P W e 1001011035-=⨯⨯-=∆-=- (2)此变化过程为恒外压的膨胀过程,且Pa P e 510=n R T P n R T P n R T P V V P V P W e 109)10()(12-=--=--=∆-=θθ J 6.4489300314.82109-=⨯⨯⨯-= (3) Vn R TP dP P P e =≈-=1221ln ln 12121P P nRT V V nRT dV V nRT dV P W V V V V e ==-=-=⎰⎰ kJ PP 486.11101ln 300314.82-=⨯⨯⨯=θ1-4 1mol 理想气体在300K 下,1dm 3定温可逆地膨胀至10dm 3,求此过程的 Q 、W 、△U 及△H 。
物化课后答案总结
求证:(1)dpT V T V dT C dH p p ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-+= ),(p T H H =dpp H dT dp p H dT T H dH T T p ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=p C (a ) VdpdT T S T dp p S T Vdp dT T S dp p S T Vdp Tds dH p Tp T +⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=+⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=+=所以 Vp S T p H TT +⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ (b)引用 麦克斯韦关系式 p TT V p S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,代入上式,得 p TT V T V p H ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ (c ) 将式(c )代入式(a )得dpT V T V dT C dH p p ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-+= (1)dV V T T C dp p T T C dS p p Vp ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=证:(1) S=S (p ,V )dV V T T S dp p T T S dVV S dp p S dS p p V V p V )/()/()/()/( )/()/(∂∂∂∂+∂∂∂∂=∂∂+∂∂=dV V T T nC dp p T T nC dV V T T C dp p T TC dV V T SH T H dp p T S U T U p m p Vm V p p VV p pp VVV ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=,,(1)dVT p dT T C dS Vp ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=解:(1)求证如下dVV S dT dV V S dT T S dS V T S S TT V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂==T C ),(V引用麦克斯韦关系式T V S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=V T p ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,将上式整理得 dV T p dT T C dS Vp⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+=5-8 五氯化磷分解反应)(5g PCl )()(23g Cl g PCl +在200℃时的K θ=0.312,计算:(1)200℃、200kPa 下PCl5的离解度;(2)组成1∶5的PCl5与Cl2的混合物,在200℃、101.325kPa 下PCl5的离解度。
物理化学课后复习题第一章答案
习题解答第一章1. 1mol 理想气体依次经过下列过程:(1)恒容下从25℃升温至100℃,(2)绝热自由膨胀至二倍体积,(3)恒压下冷却至25℃。
试计算整个过程的Q 、W 、U ∆及H ∆。
解:将三个过程中Q 、U ∆及W 的变化值列表如下:过程 QU ∆ W(1) )(11,初末T T C m V - )(11,初末T T C m V -0 (2)(3) )(33,初末T T C m p - )(33,初末T T C m v - )(33初末V V p -则对整个过程:K 15.29831=末初T T = K 15.37331==初末T T Q =)(11,初末-T T nC m v +0+)(33,初末-T T nC m p=)初末33(T T nR -=[1×8.314×(-75)]J =-623.55JU ∆=)(11,初末-T T nC m v +0+)(33,初末-T T nC m v =0W =-)(33初末V V p -=-)初末33(T T nR - =-[1×8.314×(-75)]J =623.55J因为体系的温度没有改变,所以H ∆=02. 0.1mol 单原子理想气体,始态为400K 、101.325kPa ,经下列两途径到达相同的终态:(1) 恒温可逆膨胀到10dm 3,再恒容升温至610K ; (2) 绝热自由膨胀到6.56dm 3,再恒压加热至610K 。
分别求两途径的Q 、W 、U ∆及H ∆。
若只知始态和终态,能否求出两途径的U ∆及H ∆?解:(1)始态体积1V =11/p nRT =(0.1×8.314×400/101325)dm 3=32.8dm 3W =恒容恒温W W +=0ln12+V V nRT=(0.1×8.314×400×8.3210ln +0)J =370.7JU ∆=)(12,T T nC m V -=[)400610(314.8231.0-⨯⨯⨯]J =261.9J Q =U ∆+W =632.6J H ∆=)(12,T T nC m p -=[)400610(314.8251.0-⨯⨯⨯]=436.4J (2) Q =恒压绝热Q Q +=0+)(12,T T nC m p -=463.4J U ∆=恒压绝热U U ∆+∆=0+)(12,T T nC m V -=261.9J H ∆=恒压绝热H H ∆+∆=0+绝热Q =463.4J W =U ∆-Q =174.5J若只知始态和终态也可以求出两途径的U ∆及H ∆,因为H U 和是状态函数,其值只与体系的始终态有关,与变化途径无关。
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第六章相平衡6.1指出下列平衡系统中的组分数C,相数P及自由度F。
(1)I2(s)与其蒸气成平衡;(2)CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡;(3)NH4HS(s)放入一抽空的容器中,并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡;(4)取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。
(5)I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡(凝聚系统)。
解:(1)C = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1.(2)C = 3 – 1 = 2, P = 3, F = C–P + 2 = 2 – 3 + 2 = 1.(3)C = 3 – 1 – 1 = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1.(4)C = 3 – 1 = 2, P = 2, F = C–P + 2 = 2 – 2 + 2 = 2.(5)C = 3, P = 2, F = C–P + 1 = 3 – 2 + 1 = 2.6.2已知液体甲苯(A)和液体苯(B)在90 C时的饱和蒸气压分别为= 和。
两者可形成理想液态混合物。
今有系统组成为的甲苯-苯混合物5 mol ,在90 C 下成气-液两相平衡,若气相组成为求:(1)平衡时液相组成及系统的压力p 。
(2) 平衡时气、液两相的物质的量解:(1)对于理想液态混合物,每个组分服从Raoult 定律,因此(2)系统代表点,根据杠杆原理6.3 单组分系统的相图示意如右图。
试用相律分析途中各点、线、面的相 平衡关系及自由度。
解:单相区已标于图上。
二相线(F = 1):三相点(F = 0):图中虚线表示介稳态。
6.4已知甲苯、苯在90 ︒C下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22 kPa和136.12 kPa。
两者可形成理想液态混合物。
取200.0 g甲苯和200.0 g苯置于带活塞的导热容器中,始态为一定压力下90︒C的液态混合物。
在恒温90 ︒C下逐渐降低压力,问(1)压力降到多少时,开始产生气相,此气相的组成如何?(2)压力降到多少时,液相开始消失,最后一滴液相的组成如何?(3)压力为92.00 kPa时,系统内气-液两相平衡,两相的组成如何?两相的物质的量各位多少?解:原始溶液的组成为(1)刚开始出现气相时,可认为液相的组成不变,因此(2)只剩最后一滴液体时,可认为气相的组成等于原始溶液的组成(3)根据(2)的结果由杠杆原理知,6.525 C丙醇(A) –水(B)系统气–液两相平衡时两组分蒸气分压与液相组成的关系如下:(1)画出完整的压力-组成图(包括蒸气分压及总压,液相线及气相线);(2)组成为的系统在平衡压力下,气-液两相平衡,求平衡时气相组成及液相组成。
(3)上述系统5 mol,在下达到平衡时,气相、液相的物质的量各为多少?气相中含丙醇和水的物质的量各为多少?(4)上述系统10 kg,在下达平衡时,气相、液相的质量各为多少?解:(略)6.6101.325 kPa下水(A)-醋酸(B)系统的气-液平衡数据如下。
(1)画出气-液平衡的温度-组成图。
(2)从图上找出组成为的气相的泡点。
(3)从图上找出组成为的液相的露点。
(4)105.0 ︒C时气-液平衡两相的组成是多少?(5)9 kg水与30 kg醋酸组成的系统在105.0 ︒C达到平衡时,气-液两相的质量各位多少?解:(1)气-液平衡的温度-组成图为(2)的气相的泡点为110.3 ︒C。
(3)的液相的露点为112.7 ︒C。
(4)105.0 ︒C时气-液平衡两相的组成,。
(5)系统代表点6.7已知水-苯酚系统在30 ︒C液-液平衡时共轭溶液的组成为:L1(苯酚溶于水),8.75 %;L2(水溶于苯酚),69.9 %。
(1)在30 ︒C,100 g苯酚和200 g水形成的系统达液-液平衡时,两液相的质量各为多少?(2)在上述系统中若再加入100 g苯酚,又达到相平衡时,两液相的质量各变到多少?解:(1)系统代表点,根据杠杆原理(3)系统代表点6.8水-异丁醇系统液相部分互溶。
在101.325 kPa下,系统的共沸点为89.7 ︒C。
气(G)、液(L1)、液(L2)三相平衡时的组成依次为:70.0 %;8.7 %;85.0 %。
今由350 g水和150 g异丁醇形成的系统在101.325 kPa压力下由室温加热,问:(1)温度刚要达到共沸点时,系统处于相平衡时存在哪些相?其质量各为多少?(2)当温度由共沸点刚有上升趋势时,系统处于相平衡时存在哪些相?其质量各为多少?解:相图见图(6.7.2)。
(1)温度刚要达到共沸点时系统中尚无气相存在,只存在两个共轭液相。
系统代表点为。
根据杠杆原理(2)当温度由共沸点刚有上升趋势时,L2消失,气相和L1共存,因此6.9恒压下二组分液态部分互溶系统气-液平衡的温度-组成图如附图,指出四个区域内平衡的相。
解:各相区已标于图上。
l1, B in A.l2, A in B.6.10为了将含非挥发性杂质的甲苯提纯,在86.0 kPa压力下用水蒸气蒸馏。
已知:在此压力下该系统的共沸点为80 ︒C,80 ︒C时水的饱和蒸气压为47.3 kPa。
试求:(1)气相的组成(含甲苯的摩尔分数);(2)欲蒸出100 kg纯甲苯,需要消耗水蒸气多少千克?解:沸腾时系统的压力为86.0 kPa,因此消耗水蒸气的量6.11液体H2O(A),CCl4(B)的饱和蒸气压与温度的关系如下:两液体成完全不互溶系统。
(1)绘出H2O-CCl4系统气、液、液三相平衡时气相中H2O,CCl4的蒸气分压对温度的关系曲线;(2)从图中找出系统在外压101.325 kPa下的共沸点;某组成为(含CCl4的摩尔分数)的H2O-CCl4气体混合物在(3)101.325 kPa下恒压冷却到80 ︒C时,开始凝结出液体水,求此混合气体的组成;(4)上述气体混合物继续冷却至 70 ︒C时,气相组成如何;(5)上述气体混合物冷却到多少度时,CCl4也凝结成液体,此时气相组成如何?(2)外压101.325 kPa下的共沸点为66.53 ︒C。
(3)开始凝结出液体水时,气相中H2O的分压为43.37 ︒C,因此(4)上述气体混合物继续冷却至 70 ︒C时,水的饱和蒸气压,即水在气相中的分压,为31.16 kPa,CCl4的分压为101.325 – 31.36 = 70.165 kPa,没有达到CCl4的饱和蒸气压,CCl4没有冷凝,故(5)上述气体混合物继续冷却至66.53 ︒C时,CCl4也凝结成液体(共沸),此时H2O和CCl4的分压分别为26.818 kPa和74.507 kPa,因此6.12A–B二组分液态部分互溶系统的液-固平衡相图如附图,试指出各个相区的相平衡关系,各条线所代表的意义,以及三相线所代表的相平衡关系。
解:单项区, 1:A和B的混合溶液l。
二相区:2, l1 + l2; 3, l2 + B(s); 4, l1 + A(s)5, l1 + B(s); 6, A(s) + B(s)三项线:MNO,IJK,LJ, 凝固点降低(A),JM, 凝固点降低(B),NV, 凝固点降低(B)MUN, 溶解度曲线。
6.13固态完全互溶、具有最高熔点的A-B二组分凝聚系统相图如附图。
指出各相区的相平衡关系、各条线的意义并绘出状态点为a,b的样品的冷却曲线。
解:单项区:1 (A + B, 液态溶液, l)4 (A + B, 固态溶液, s)二相区:2 (l1 + s1),3 (l2 + s2)上方曲线,液相线,表示开始有固溶体产生;下方曲线,固相线,表示液态溶液开始消失。
冷却曲线如图所示6.18利用下列数据,粗略地绘制出Mg-Cu二组分凝聚系统相图,并标出各区的稳定相。
Mg与Cu的熔点分别为648 ︒C、1085 ︒C。
两者可形成两种稳定化合物Mg2Cu,MgCu2,其熔点依次为580︒C、800 ︒C。
两种金属与两种化合物四者之间形成三种低共熔混合物。
低混合物的组成w(Cu)及低共熔点对应为:35%, 380 ︒C; 66 %, 560 ︒C; 90.6 %, 680 ︒C。
解:两稳定化合物的w(Cu)分别为11章9.某一级反应,初始速率为,1 h后速率为。
求和初始浓度。
解:一级反应的速率方程18.溶液反应的速率方程为20 ºC,反应开始时只有两反应物,其初始浓度依次为,,反应20 h后,测得,求k。
解:题给条件下,在时刻t有,因此积分得到23.在500 ºC及初压为101.325 kPa时,某碳氢化合物的气相分解反应的半衰期为2 s。
若初压降为10.133 kPa,则半衰期增加为20 s。
求速率常数。
解:根据所给数据,反应的半衰期与初压成反比,该反应为2级反应。
27.某溶液中反应,开始时反应物A与B的物质的量相等,没有产物C。
1 h后A的转化率为75%,问2 h后A尚有多少未反应?假设:(1)对A为一级,对B为零级;(2)对A、B皆为1级。
解:用 表示A的转化率。
对于(1),反应的速率方程为对(2),由于A与B的初始浓度相同,速率方程为30. 65 ºC时气相分解的速率常数为,活化能为,求80 ºC时的k及。
解:根据Arrhenius公式根据k的单位,该反应为一级反应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2.710kPa;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44.若反应有如下机理,求各机理以表示的速率常数。
(1)(2)(3)解:(1)应用控制步骤近似法,(2)(4)应用控制步骤近似法,反应的速率等于第一步的速率,而AB的生成速率为总反应速率的2倍:46.若反应的机理如下,求以表示的速率方程。
解:应用控制步骤法近似。