华彤文《普通化学原理》配套题库【课后习题】(相变·液态)【圣才出品】

第3章相变·液态

（一）思考题

1．在常温常压呈液态的金属与非金属单质各有哪些？

答：（1）在常温常压呈液态的金属单质有汞（Hg）。

（2）在常温常压呈液态的非金属单质有溴（Br2）。

2．什么是临界温度？它与沸点有什么关系？

答：（1）临界温度的定义

临界温度是指物质由气态变为液态的最高温度。在临界温度以上，不论怎样加大压强都不能使气体液化，临界温度与压强无关。

（2）临界温度与沸点的关系

①临界温度是沸点的最大值；

②沸点是指当温度升高到蒸气压与外界气压相等时，液体沸腾的温度；

③沸点与压强有关，压强越大，沸点就越高。

3．在沸点以上，液体能否存在？在临界温度以上，液体能否存在？

答：（1）在沸点以上，液体存在。原因为：过热液体的温度就在沸点以上，过热液体是指温度超过当时大气压所对应的沸点而尚未沸腾的液体。

（2）在临界温度以上，液体不存在。原因为：在临界温度以上，不论怎样加大压强都不能使气体液化，一旦超过临界温度，就以气体存在。

4．饱和蒸气压随温度变化的规律与理想气体压力随温度变化的规律有何不同？为什么？

答：（1）饱和蒸气压随温度变化的规律为

理想气体压力随温度变化的规律为

pV＝nRT

（2）二者随温度变化的规律不同，是因为理想气体压力随温度变化指的是在压力很低且分子极性很弱的情况下，在此条件下饱和蒸气压随温度的变化规律已经不适用。

5．在一定温度下，饱和蒸气压与体积有什么关系？为什么？

答：（1）在一定温度下，在气液共存时，液体的饱和蒸气压与气相体积、液相的量无关；在全部气化时，蒸气所占体积与蒸气压的关系可用理想气体方程式pV＝nRT估算。

（2）因为气液共存时，饱和蒸气压只与温度有关。

6．外压小于1×102kPa时，沸腾现象是否存在？举例说明。

答：外压小于1×102kPa时，沸腾现象存在。例如，在珠穆朗玛峰顶，大气压约为30kPa，水烧到70℃左右就可沸腾了，水在密闭容器中减压至2.34kPa，20℃就沸腾了。

7．在什么条件下，理想气体方程式可用于液体蒸气压的计算？

答：当液体全部气化时，蒸气压可用理想气体方程式计算。

8．化工生产上常用水蒸气加热，水蒸气由锅炉进入反应设备夹层。若水蒸气温度为120℃，锅炉内的压力是多少？

答：水蒸气为饱和蒸气，如果锅炉外是常压，则锅炉内的压力为一个大气压0.1MPa。

9．液体受热沸腾的温度－时间曲线是怎样的，有无过热现象？蒸气降温凝结成液体的温度－时间曲线又是什么样的，有无过冷现象？

答：（1）液体加热升温至沸点时不会马上沸腾，继续加热到沸点之上，液体开始沸腾并逐渐降温到沸点，出现过热现象，沸腾过程保持沸点温度不变直至完全气化。

（2）蒸气降温到液化温度时也不会马上液化，要继续降温到液化温度以下才有液滴凝结，此时蒸气为过冷蒸气，温度并开始上升回到液化温度，液化过程温度不变直至完全液化。

10．冰和水共存的体系，受热时温度是否变化？为什么？

答：（1）冰和水共存的体系，受热时温度不变。

（2）因为只要有冰水共存，温度则为0℃。水的凝固点（或冰的熔点）是0℃，由于水在凝固（或冰融化）时，温度保持在0℃不变，所以在标准大气压下，冰水混合物的温度就是0℃。

11．水的“三相点”温度、压力各是多少？它与冰点有何不同？

答：（1）水的“三相点”温度t＝0.01℃，压力P t＝6.11×102Pa。

（2）三相点与冰点的不同之处在于：

水的三相点是气－液－固三相的平衡点，是纯水在平衡水蒸气压下的凝固点；冰点是指在标准压力下，被空气饱和的水的凝固点，即空气的饱和水溶液和混有杂质的冰的平衡温度，

约为0℃。

12．在常温常压下，能看到干冰（CO2）的升华，而不易看到冰（H2O）的升华，为什么？

答：因为干冰是二氧化碳的固态，沸点是－78.5℃，所以在常温常压下液态二氧化碳不能存在，干冰直接升华成气态；而在标准状况下，冰的熔点是0℃，常温常压下，冰融化为水，则看不到冰的升华。

13．液晶态具有哪些特征？你使用过哪种液晶制品？

答：（1）液晶态特征：液晶态像液体，具有流动性和连续性，其分子又保持着固态晶体特有的规则排列方式，具有光学性质各向异性等晶体特征的物理性质。

（2）我使用过的液晶制品有液晶电视、液晶显示器的计算机、车辆计程表等。

14．凝聚态包括哪些状态？

答：液体、液晶、晶体和非晶体统称为凝聚态。液体、液晶、固体分子间作用力虽然有所不同，但这些微粒都不能像气体分子那样自由扩散，统称为凝聚态。固态和液态是最常见的凝聚态。此外，低温下的超流态，超导态，玻色－爱因斯坦凝聚态，磁介质中的铁磁态，反铁磁态等，也都是凝聚态。

（二）习题

3.1 参考临界点数值，判断O2、H2、Cl2、NH3、C4H10几种物质常温下在高压钢瓶

里的存在状态。在使用过程中，氧气钢瓶的压力逐渐降低，而氯气钢瓶的压力几乎不变，为什么？

解：（1）常温下在高压钢瓶里O2、H2为气态，Cl2、NH3、C4H10为液态。

（2）在使用过程中，氧气钢瓶的压力逐渐降低是因为氧气钢瓶内是高压气体，随着消耗，气体分子数逐渐减少而压力降低；而氯气钢瓶的压力几乎不变因为氯气钢瓶内为气－液共存，只要温度不变，虽然消耗气体，但有液体不断气化来维持气－液平衡，可保持压力几乎不变。

3.2 丙烯的蒸气压数据如表3－2－1所示，试用作图法求：（1）丙烯的正常沸点，（2）丙烯的摩尔蒸发热。

表3－2－1 丙烯的蒸气压数据

解：（1）通过表3－2－1中的数据，计算得到表3－2－2。

表3－2－2

以lg（p/kPa）对（T－1×103/K－1）作图，得图3－2－1。

图3－2－1

则当蒸气压为标准大气压101.3kPa，即lg（p/kPa）＝2.006时，由图3－2－1得

则丙烯的正常沸点为

T b＝226K

（2）图3－2－1中直线的斜率为

则丙烯的摩尔蒸发热为

3.3 已知丙酮的正常沸点是56.5℃，摩尔蒸发热是30.3kJ·mol－1。试求在20.0℃时丙酮的蒸气压。

解：由Clapeyron－Clausius方程得

p2＝25.6kPa

故丙酮在20.0℃时的蒸气压为25.6kPa。