物理化学上册答案天津

物理化学上册答案天津

【篇一：物理化学课后答案】

的体膨胀系数?v与等温压缩系数?t的定义如下：

气体的pvt关系

?v?

1v

1??v??v?

?t?????

v???t?p??p? ??

?t

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=nrt

?v?

1??v?1??(nrt/p)?1nr1v

???t?1 ? ??????

v??t?pv??t?pvpvt1??v?v???p

?1??(nrt/p)?1nrt1v

????? ??2???p?1 ???v??pvp?t?tvp

3

?t??

1-2 气柜内有121.6kpa、27℃的氯乙烯（c2h3cl）气体300m，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

pv121.6?103?300

n???14618.623mol

rt8.314?300.15

90?10390?103

每小时90kg的流量折合p摩尔数为 v???1441.153mol?h?1

mc2h3cl62.45

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

pn101325?16?10?3

??mch4??mch4??0.714kg?m?3 vrt8.314?273.15

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v

?

125.0000?25.000100.00003

?cm?100.0000cm3

?h2o(l)1

n=m/m=pv/rt

m?

)rtm8.314?298.15?(25.0163?25.0000

??30.31g?mol ?4

pv13330?10

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

n?n1,i?n2,i?2piv/(rti)

终态（f）时 n

?n1,f?n2,f

pf?vv???

r??t1,ft2,f?pfv

???r??t2,f?t1,f

?

?tt?1,f2,f?? ??

?2pi?t1,ft2,f??????t?t?t?

i?1,f2,f??

2?101.325?373.15?273.15??117.00kpa

273.15(373.15?273.15)

解：将数据处理如下：

p/kpa

-3

t1,ft2,fn??pf?

vr??t1,f?t2,f

101.325 0.02277

67.550 0.02260

50.663 0.02250

33.775 0.02242

25.331 0.02237

m

???/p?p?0rt?0.02225?8.314?273.15?50.529g?mol?1

3

1-7 今有20℃的乙烷-丁烷混合气体，充入一抽真空的200 cm容器中，直至压力达101.325kpa，测得容器中混合气体的质量为

0.3879g。试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。解：设a为乙烷，b为丁烷。

n?

pv101325?200?10?6

??0.008315mol rt8.314?293.15

m0.3897

?yama?ybmb??46.867g?mol?1（1）

n0.008315 ?30.0694ya?58.123ybm?

ya?yb?1（2）

联立方程（1）与（2）求解得yb

?0.599,yb?

0.401

pa?yap?0.401?101.325?40.63kpapb?ybp?0.599?101.325?60.69 kpa

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，h2及n2的摩尔体积是否相同？

（3）隔板抽去后，混合气体中h2及n2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。 ph2?

nh2rt3dm

3

?pn2?

nn2rt1dm

3

?p （1）

得：nh?3nn

22

而抽去隔板后，体积为4dm，温度为，所以压力为

3

4nn2rtnn2rtnrtrt（2） p??(nn2?3nn2)??333v4dm4dm1dm

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，h2的摩尔体积为vm,h?rt/p，n2的摩尔体积vm,n?rt/p

22抽去隔板后

v总?nh2vm,h2?nn2vm,n2?nrt/p?(3nn2?nn2)rt/p?? nh2

3nn2rtp?3nn2

?nn2rtp

所以有vm,h?rt/p，vm,n?rt/p

22

可见，隔板抽去前后，h2及n2的摩尔体积相同。（3）

yh2?

3nn2nn2?3nn2

31

?, yn2? 44

ph2?yh2p?

31

p;pn2?yn2p?p 44

所以有ph:pn?

22

31

p:p?3:1 44

vh2?yh2v? vn2

3

?4?3dm3 4 1

?yn2v??4?1dm3

4

1-9 氯乙烯、氯化氢及乙烯构成的混合气体中，各组分的摩尔分数分别为0.89、0.09和0.02。于恒定压力101.325kpa条件下，用水吸收掉其中的氯化氢，所得混合气体中增加了分压力为2.670 kpa 的水蒸气。试求洗涤后的混合气体中c2h3cl及c2h4的分压力。解：洗涤后的总压为101.325kpa，所以有

pc2h3cl?pc2h4?101.325?2.670?98.655kpa（1）

pc2h3cl/pc2h4?yc2h3cl/yc2h4?nc2h3cl/nc2h4?0.89/0.02（2）联立式（1）与式（2）求解得

pc2h3cl?96.49kpa;pc2h4?2.168kpa