物理化学上册的答案第五版上册Word文件下载.docx

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解：

CH4pn10132516103MCH4MCH40.714kgm3VRT8.314273.15

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。

1

先求容器的容积V125.000025.000100.0000cm3100.0000cm3HO（l）21

n=m/M=pV/RT

M）RTm8.314298.15（25.016325.000030.31gmol4pV1333010

1-5两个体积均为V的玻璃球泡之间用细管连接，泡nn1,in2,i2piV/（RTi）

终态（f）时nn1,f

T1,fT2,fnpfVRT1,fT2,fn2,fpfVVRT1,fT2,fpfVRT2,fT1,fTT1,f2,f2piT1,fT2,fTTTi1,f2,f

2101.325373.15273.15117.00kPa273.15（373.15273.15）

1-60℃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。

将数据处理如下：

P/kPa

（ρ/p）/

0.022770.022600.022500.022420.02237

（g〃dm〃kPa）

2-3101.32567.55050.66333.77525.331

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

M/pp0RT0.022258.314273.1550.529gmol1

1-7今有20℃的乙烷-丁烷混合气体，充入一抽真空的200cm3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。

设A为乙烷，B为丁烷。

pV101325200106

n0.008315molRT8.314293.15

m0.3897yAMAyBMB46.867gmol1

（1）n0.008315

30.0694yA58.123yBM

yAyB1

（2）

联立方程

（1）与

（2）求解得yB0.599,yB0.401

pAyAp0.401101.32540.63kPa

pByBp0.599101.32560.69kPa

1-8

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2.670kPa的水蒸气。

试求洗涤后的混合气体中C2H3Cl及C2H4的分压力。

3

洗涤后的总压为101.325kPa，所以有

pC2H3ClpC2H4101.3252.67098.655kPa

pC2H3Cl/pC2H4yC2H3Cl/yC2H4nC2H3Cl/nC2H40.89/0.02

联立式

（1）与式

（2）求解得

pC2H3Cl96.49kPa;

pC2H42.168kPa

1-10室温下一高压釜内有常压的空气。

为进行实验时确保安全，采用同样温度的纯氮进行臵换，步骤如下向釜内通氮直到4倍于空气的压力，尔后将釜内混合气体排出直至恢复常压。

这种步骤共重复三次。

求釜内最后排气至年恢复常压时其中气体含氧的摩尔分数。

设空气中氧、氮摩尔分数之比为1∶4。

解:

高压釜内有常压的空气的压力为p常，氧的分压为

pO20.2p常

每次通氮直到4倍于空气的压力，即总压为

p=4p常，

第一次臵换后釜内氧气的摩尔分数及分压为

yO2,1pO2

p0.2p常

4p常0.20.054

pO2,1p常yO2,10.05p常

第二次臵换后釜内氧气的摩尔分数及分压为

yO2,2pO2,1

p0.05p常

4p常0.054

pO2,2p常yO2,20.05p常4

所以第三次臵换后釜内氧气的摩尔分数

4

物理化学上册习题解（天津大学第五版）yO2,3pO2,2

p（0.05/4）p常

4p常0.050.003130.313%16

1-1125℃时饱和了水蒸汽的乙炔气体（即该混合气体中水蒸汽分压力为同温度下水的饱和蒸气压）总压力为138.7kPa，于恒定总压下泠却到10℃，使部分水蒸气凝结成水。

试求每摩尔干乙炔气在该泠却过程中凝结出水的物质的量。

已知25℃及10℃时水的饱和蒸气压分别为3.17kPa和

1.23kPa。

pByBp，故有pB/pAyB/yAnB/nApB/（ppB）

所以，每摩尔干乙炔气含有水蒸气的物质的量为进口处：

nH2O

nCH22

nH2O

nCH22pH2O进pC2H2pH2O出pC2H23.170.02339（mol）138.73.17进1230.008947（mol）出138.7123出口处：

每摩尔干乙炔气在该泠却过程中凝结出的水的物质的量为

0.02339-0.008974=0.01444（mol）

1-12有某温度下的2dm3湿空气，其压力为101.325kPa，相对湿度为60％。

设空气中O2和N2的体积分数分别为0.21和0.79，求水蒸气、O2和N2的分体积。

已知该温度下水的饱和蒸气压为20.55kPa（相对湿度即该温度下水蒸气分压与水的饱和蒸气压之比）。

水蒸气分压＝水的饱和蒸气压×

0.60＝20.55kPa×

0.60＝12.33kPaO2分压＝（101.325-12.33）×

0.21＝18.69kPa

N2分压＝（101.325-12.33）×

0.79＝70.31kPa

5

VO2yO2VpO2p

pN2

pV18.6920.3688dm3101.32570.3121.3878dm3101.325VN2yN2VV

VH2OyH2OVpHO2

pV12.3320.2434dm3101.325

1-13一密闭刚性容器中充满了空气，并有少量的水，当容器于300K条件下达到平衡时，器101.325kPap空3.567kPa97.758kPa373.15K时容器中水的分压为

所以373.15K时容器CO2气体在40℃时的摩尔体积为0.381dm3〃mol-1。

设CO2为范德华气体，试求其压力，并与实验值5066.3kPa作比较。

查表附录七得CO2气体的范德华常数为

a=0.3640Pa〃m6〃mol-2；

b=0.4267×

10-4m3〃mol-1

p

RTa8.314313.150.36402（Vmb）Vm0.3811030.4267104（0.381103）22603.52912507561769523625075615187675Pa0.3383310-3

5187.7kPa

相对误差E=5187.7-5066.3/5066.3=2.4%

6

1-15今有0℃、40530kPa的氮气体，分别用理想气体状态方程及范德华方程计算其摩尔体积。

其实验值为70.3cm3〃mol-1。

用理想气体状态方程计算如下：

VmRT/p8.314273.1540530000

0.000056031mmol56.031cmmol3131

将范德华方程整理成

32Vm（bRT/p）Vm（a/p）Vmab/p0（a）

查附录七，得a=1.408×

10-1Pa〃m6〃mol-2，b=0.3913×

10-4m3〃mol-1这些数据代入式（a），可整理得

3{Vm/（m3mol1）}0.9516104{Vm/（m3mol1）}2

931133.010{Vm/（mmol）}1.0100

解此三次方程得Vm=73.1cm3〃mol-1

1-16函数1/（1-x）在-1＜x＜1区间C=（T）=b2

1/（1-b/Vm）=1+b/Vm+（b/Vm）2+…

将上式取前三项代入范德华方程得

RTbb2p12VmVmVmaRTRTbaRTb2223VVmVmVmm

而维里方程（1.4.4）也可以整理成

7

物理化学上册习题解（天津大学第五版）pRTRTBRTC23VmVmVm

根据左边压力相等，右边对应项也相等，得

B（T）=b–a/（RT）C（T）=b2

*1-17试由波义尔温度TB的定义式，试证范德华气体的TB可表示为

TB=a/（bR）

式中a、b为范德华常数。

nRTan2

2解：

先将范德华方程整理成p（Vnb）V

nRTVan2

将上式两边同乘以V得pV（Vnb）V

求导数

（pV）nRTVan2

pp（Vnb）VT

当p→0时[（pV）/p]T（Vnb）nRTnRTVan2an2bn2RT2222（Vnb）VV（Vnb）T0，于是有an2bn2RT022V（Vnb）

（Vnb）2aT2bRV

当p→0时V→∞，（V-nb）2≈V2，所以有TB=a/（bR）

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解钢瓶中氧气的质量。

氧气的临界参数为TC=154.58KpC=5043kPa

氧气的相对温度和相对压力

TrT/TC298.15/154.581.929

8

prp/pC202.7102/50434.019

由压缩因子图查出：

Z=0.95

pV202.710240103

nmol344.3molZRT0.958.314298.15

钢瓶中氧气的质量mO2nMO2344.331.999103kg11.02kg

1-21在300k时40dm3钢瓶中贮存乙烯的压力