第一章 气体的pVT性质

30.31× 10−3 kg.mol −1 × 0.201 = 6.29 ≈ 6 1× 10−3 kg.mol −1 ∴ C2 H 6
3. 在生产中 用电石 CaC2 CaC2 分析碳酸氢氨产品中水分的含量 = C2H2 g +Ca OH
2
其反应式如下
s + 2H2O l
现称取 2.000g 碳酸氢氨样品与过量的电石完全作用 在 27 50.0cm3 解 试计算碳酸氢氨样品中水分的质量分数为多少
VB = yBV
VB =
nB RT p
压缩因子的定义
Z=
5 范德华方程
pV nRT
或
Z=
pVm RT
a p + 2 (Vm − b ) = RT Vm 二. 本章练习
(一) 选择题
n2a 或 p + 2 (V − nb ) = nRT V
1 对于实际气体,处于下列哪种情况时,其行为与理想气体相近
n=
2 pV p2V p2V = + RT1 RT1 RT2 2 p1T2 = 57900 Pa = 57.9kPa T2 + T1
p2 =
6. 298.15K 时 在一抽空的烧瓶中充入 2.00g 的 A 气体 此时瓶中压力为 1.00 105Pa 今若再充入 3.00g 的 B 气体 解 发现压力上升为 1.50 105Pa 试求两物质 A B 的摩尔量之比
充入气体质量为
0.3897g 时 解
试计算混合气体中乙烷和丁烷的摩尔分数与分压力
M = y1M 1 + y2 M 2 = =
mRT pV
0.3897 g × 8.314 J .K −1.mol −1 × 293.15 K = 46.87 g .mol −1 −4 3 101.325kPa × 2.00 ×10 m M 1 = 30 g / mol M 2 = 58 g / mol
M mix = ∑ yB M B
B
2
道尔顿分压定律
pmix = ∑ nB ( RT / V ) = ∑ pB
B B
分压力定义 pB = yB p 气体 B 的摩尔分数 yB =
pB = nB ∑ nB
B
nB RT V
3
分体积定律
Vmix = ∑ nB ( RT / p ) = ∑ VB
B B
分体积定义 4
101.325kPa 时测得 C2H2 g 的体积为
pV 101.325kPa × 50.0cm3 n(C2 H 2 ) = = = 2.03 × 10−3 mol −1 −1 RT 8.314 J .K .mol × 300.15 K m( H 2 O) = 2 × 2.03 × 10 −3 mol × 18 g .mol −1 = 0.0732 g
y1 + y2 = 1 y1 =
M − M 2 46.87 − 58 = = 0.398 M1 − M 2 30 − 58
y2 = 0.0.602 p1 = y1 p = 40.33kPa p2 = y2 p = 61kPa
时,在 A B 两个抽空的密闭容器中分别装入 10 克和 20 克的水 当气液平衡时 两个容器中的 ( (c) ) PS(A)=PS(B) (d) 不能确定 )
饱和水蒸气的压力 PS(A)和 PS(B)关系为 (a) PS(A)>PS(B) (b) PS(A)<PS(B)
9 在范德华方程式中,把实际气体作为理想气体处理时,应引入校正因子的数目为 ( (A) 4 (B) 3 (C) 2 ) (D) 1
_________和___________都相同的状态
三. 习题解答
1. 有一气柜 容积为 2000m3 季最低温度为-38 气柜中压力保持在 104.0kPa 内装氢气 设夏季最高温度为 42 冬
问气柜在冬季最低温度时比夏季最高温度时多装多少氢气
解 设该气体为理想气体 因为 pV = nRT 所以
试求该气体的摩尔质量 =0.799 w H =0.201
若根据元素分析结果
试写出该碳氢化合物的分子式 解 该容器的体积为
V=
125.0000 g − 25.0000 g = 100m3 1000 ×103 g .m −3
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第一章 气体的 pVT 关系
M= =
mRT pV
(25.0163 − 25.0000) × 103 kg × 8.314 J .K −1.mol −1 × 298.15 K 1.333 × 104 Pa × 100m3 = 30.31× 10−3 kg .mol −1 Q Cx H y x= y= 30.31× 10−3 kg.mol −1 × 0.799 = 2.02 ≈ 2 12 × 10−3 kg .mol −1
M A mA RT / p AV mA / p A 2.00 g /105 Pa 1 = = = = M B mB RT / pBV mB / pB 3 g / 0.5 × 105 Pa 3
7.
20
时
把乙烷和丁烷的混合气体充入一个抽成真空的 2.00 压力达到 101.325kPa
104m3 的容器中
(A) 300kPa 6. 有一种由元素 C 493kg• m-3
Cl 及 F 组成的化合物 ( )
在常温下为气体
则此化合物分子式为 (A) CFCl3
(B) CF3Cl
(C) CF2Cl2
(D) C2FCl3 当它们的温度相同时 (D) 不能确定 容器的压力为 ( )
7. 在 A B 两个容积相同的密闭容器中充入同一气体 (A) PA 8 25 PB (B) PA> PB (C) PA< PB
3 某实际气体的体积小于同温同压同量的理想气体的体积 (A) 等于零 (B) 等于 1 ( (C) 小于 1 )
4. 物质能以液态形式存在的最高温度是 (A) 沸腾温度 (B) 凝固温度
(C) 波义尔温度 (D) 临界温度
5. 在恒定温度下 向一个容积为 2dm3 的抽空容器中 依次充入初始状态为 100kPa 2dm3 的气体 A 和 200kPa 1dm3 的气体 B A B 均可当作理想气体 且 A B 间不发生化学反应 则容器中混合气体总 压力为 ( ) (B) 200kPa (C) 150kPa (D) 100kPa 此化合物在 101.325 kPa,27 时,密度为
m2 − m1 = =
pVM 1 1 ( − ) R T2 T1
104.0kPa × 2000m3 × 2 g.mol −1 1 1 − ( ) −1 −1 8.314 J .K .mol 235.15 K 315.15 = 54.01kg
2. 一球形容器抽空后质量为 25.0000g 充以 4 的水 体积质量为 1000kg.m-3 若该充以 25 1.333 104Pa 的某碳氢化合物气体 则总质量为 25.0163g 测得该化合物中各元素的质量分数 w 分别为 w C 总质量为 125.0000g
10 对某物质临界点的描述 哪一条是不确切的?( (A) (B) (C) (D) 饱和液体和饱和蒸汽的摩尔体积相等 临近参数 Tc﹑Pc﹑Vc 皆为恒定值 气体不能液化 (∂P/∂V)T = 0, (∂ P/∂V )T = 0
2 2
11 对于 1 理想气体 其(∂V/∂P)T 是 (a) -V/P (b) R/PV (c) -R/PV (d) V/P
(
)
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第一章 气体的 pVT 关系
(A)高温高压
(B) 高温低压
(C) 低温高压
(D) 低温低压
2 当用压缩因子 Z=PV/nRT 来讨论实际气体时,若 Z>1,则表示该气体: (A) 易于压缩 (B) 不易压缩 (C) 易于液化 (D) 不易液化 则其压缩因子为 (D) 大于 1 ( )
V = 0.0172m3
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两小球的体积
压力相同
两球中物质量的比就等于温度之比
n1 300 K = n2 400 K p=
解法二
n1 + n2 = 0.7
n1 = 0.3mol
n2 = 0.4mol
nRT 0.4mol × 8.314 J .K −1.mol −1 × 300 K = = 58005Pa = 58kPa 0.0172m3 V
现____________现象 7 CH3OH 的临界参数为 Tc =513.2K Pc =7.97MPa 现有 1 mol 对比参数为 Tr =1.21 Pr=0.76 的 CH3OH(g) 从普遍化压缩因子图上查得此对应状态下的 Z=0.85 8 对比状态是指各种物质的_________ 则该气体的体积为________________
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第一章
一. 主要概念和公式 1 理想气体状态方程 pV = nRT = (m/M)RT 或 pVm = RT 温度和压力下都能严格服从 pV = nRT 的气体
理想气体的微观模型 (i) 分子本身不占体积 (ii) 分子间没有相互作用力 2 1 理想气体混合物的性质 混合气体的摩尔质量
水的含量=0.0732g/2.000g = 0.0366 4. 在一个容积为 1.00 cm3 的密闭玻璃容器中放入 5.00g C2H6 g g 在此容器中允许加热的最高温度是多少 该容器能耐压 1.013MPa 试问
C2H6 解
T=
pVM 1.013MPa ×1.00dm3 × 30 ×10−3 kg .mol −1 = = 731K mR 8.314 J .K .mol −1 × 5.00 g
(二) 填空题 1 在恒压下 为了将烧瓶中 20 的空气赶出 1/5,需将烧瓶加热到_____________
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第一章 气体的 pVT 关系
2 空气的组成为 21
体积百分数 下同 的氧气 78 的氮气和 1 的氩 原子质量为 40 气 则
空气的平均摩尔质量为_______ 3 若某实际气体在一定的条件下 其分子间引力可以忽略不计 但分子本身占有体积 则其状态方程 可写为_____________ 4 一氧气瓶可耐压 15198.75kPa,现于 70 时充入 10132.5 kPa 的氧气(假设为理想气体),当氧气瓶受热
中间用细玻璃管连通 形成密闭的系统 其中装有 0.7molH2
5. 水平放置两个体积相同的球形烧瓶
开始两球温度均是 300K 压力是 0.5 101325Pa 今若将其中一球浸入 400K 的油浴中 试计算此时瓶 中的压力及两球中各含 H2 的物质的量 解 小球的体积为
2V =
nRT 0.7 mol × 80314 J .K −1.mol −1 × 300 K = = 0.0345m3 0.5 × 101325 Pa p
后温度超过____________K 时,就可能发生危险 5 同温下两种理想气体 A 和 B 气体 A 的密度是气体 B 的密度的两倍 气体 A 的摩尔质量是气体 B
的摩尔质量的一半 6
则 PA PB __________
在一定温度下,某一系统的气液两相达平衡,当增加气相压力使之超过该温度下的饱和蒸气压时,将出