天津大学第五版刘俊吉 物理化学课后习题答案全 下载本文

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: 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

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 每小时

90kg

的流量折合

p

摩尔数为

90?10390?103v???1441.153mol?h?1 MC2H3Cl62.45n/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:?CH4pn101325?16?10?3??MCH4??MCH4??0.714kg?m?3 VRT8.314?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V?125.0000?25.000?100.0000cm3?100.0000cm3

?HO(l)21n=m/M=pV/RT

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?? ??1-6 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/kPa ρ/2.3074 1.5263 (g·dm) 解:将数据处理如下:

101.32

P/kPa

5

(ρ/p)/(g·dm·kPa) 作(ρ/p)对p图

当p→0时,(ρ/p)=0.02225,则氯甲烷的相对分子质量为 1-7 今有20℃的乙烷-丁烷混合气体,充入一抽真空的200 cm3

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。

m0.3897?yAMA?yBMB??46.867g?mol?1 (1) n0.008315 ?30.0694yA?58.123yBM?-3-3101.325 67.550 50.663 33.775 25.331 1.1401 0.75713 0.56660 50.66

67.550

3

0.02242 0.02237 33.775 25.331

0.02270.02260.0227

0

50

yA?yB?1 (2)

联立方程(1)与(2)求解得yB?0.599,yB?0.401

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。

N2 H2 3dm3 p T 1dm3 p T (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?nH2RT3dm32?pN2?nN2RT1dm3?p (1)

得:nH?3nN2

而抽去隔板后,体积为4dm3,温度为,所以压力为

4nN2RTnN2RTnRTRTp??(nN2?3nN2)??V4dm34dm31dm3 (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,H2的摩尔体积为Vm,HVm,N2?RT/p

2?RT/p,N2的摩尔体积

抽去隔板后