1、 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。1先求容器的容积V 125.0000 25.000 100.0000cm3 100.0000cm3 HO（l）21n=m/M=pV/RTM ）RTm8.314 298.15 （25.0163 25.0000 30.31g mol 4pV13330 101-5 两个体积均为V的玻
2、璃球泡之间用细管连接，泡 n n1,i n2,i 2piV/（RTi）终态（f）时 n n1,fT1,fT2,fn pf VR T1,f T2,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 2 101.325 373.15 273.15 117.00kPa273.15（373.15 273.15）1-6 0时氯甲烷（CH3Cl）气体的密度随压力的变化如下。试作/pp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（/p）/0.02277 0.02260 0.02250 0
3、.02242 0.02237（gdmkPa）2 -3101.325 67.550 50.663 33.775 25.331作（/p）对p图当p0时，（/p）=0.02225，则氯甲烷的相对分子质量为M /p p 0RT 0.02225 8.314 273.15 50.529g mol 11-7 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。设A为乙烷，B为丁烷。pV101325 200 10 6n 0.008315mol RT8.314 293.15m0.3
4、897 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 0.401pA yAp 0.401 101.325 40.63kPapB yBp 0.599 101.325 60.69kPa1-81-9 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。
5、3洗涤后的总压为101.325kPa，所以有pC2H3Cl pC2H4 101.325 2.670 98.655kPapC2H3Cl/pC2H4 yC2H3Cl/yC2H4 nC2H3Cl/nC2H4 0.89/0.02联立式（1）与式（2）求解得pC2H3Cl 96.49kPa; pC2H4 2.168kPa1-10 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14。解: 高压釜内有
6、常压的空气的压力为p常，氧的分压为pO2 0.2p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yO2,1 pO2p 0.2p常4p常 0.2 0.054pO2,1 p常 yO2,1 0.05 p常第二次臵换后釜内氧气的摩尔分数及分压为yO2,2 pO2,1p 0.05p常4p常 0.054pO2,2 p常 yO2,2 0.05 p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） yO2,3 pO2,2p （0.05/4）p常4p常 0.05 0.00313 0.313% 161-11 25时饱和了水蒸汽的乙炔气体（即该混
7、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。pB yBp，故有pB/pA yB/yA nB/nA pB/（p pB）所以，每摩尔干乙炔气含有水蒸气的物质的量为 进口处： nH2O nCH 22 nH2O nCH 22 p H2O 进 pC2H2 p H2O 出 pC2H2 3.17 0.02339（mol） 138.7 3.17 进 123 0.008947（mol） 出138.7 123出口处：每摩尔
8、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0.6020.55kPa0.6012.33 kPa O2分压（101.325-12.33 ）0.2118.69kPaN2分压（101.325-12.33 ）0.7970.31kPa5VO2 yO2V pO2p
9、pN2pV 18.69 2 0.3688dm3 101.32570.31 2 1.3878dm3 101.325VN2 yN2V V VH2O yH2OV pHO2pV 12.33 2 0.2434dm3 101.3251-13 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 3.567kPa 97.758kPa373.15K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0.381dm3mol-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.
10、3640Pam6mol-2；b=0.426710-4m3mol-1p RTa8.314 313.150.3640 2 （Vm b）Vm0.381 10 3 0.4267 10 4（0.381 10 3）22603.5291 2507561 7695236 2507561 5187675Pa0.33833 10-3 5187.7kPa相对误差E=5187.7-5066.3/5066.3=2.4%61-15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70.3cm3mol-1。用理想气体状态方程计算如下：Vm RT/p 8.314 273.15 40
11、530000 0.000056031m mol 56.031cm mol3 13 1将范德华方程整理成32Vm （b RT/p）Vm （a/p）Vm ab/p 0 （a）查附录七，得a=1.40810-1Pam6mol-2，b=0.391310-4m3mol-1 这些数据代入式（a），可整理得3Vm/（m3 mol 1） 0.9516 10 4Vm/（m3 mol 1）2 93 1 13 3.0 10Vm/（m mol） 1.0 10 0解此三次方程得 Vm=73.1 cm3mol-11-16 函数1/（1-x）在-1x1区间 C=（T）=b21/（1-b/ Vm）=1+ b/ Vm+（b/
12、Vm）2+将上式取前三项代入范德华方程得RT bb2 p 1 2Vm VmVm aRTRTb aRTb2 2 23 VVmVmVmm 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） p RTRTBRTC 2 3 VmVmVm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 （V nb）VnRTVan2 将上式两边同乘以V得 pV （V nb）V求导数 （pV） nRTVan2 p
13、p （V nb） V T 当p0时 （pV）/ pT （V nb）nRT nRTVan2an2bn2RT 2 2 22 （V nb）VV（V nb） T 0，于是有 an2bn2RT 0 22V（V nb）（V nb）2aT 2bRV当p0时V，（V-nb）2V2，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202.7102kPa。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=154.58K pC=5043kPa氧气的相对温度和相对压力Tr T/TC 298.15/154.58 1.9298pr p/pC 202.7 102/5043 4.019由压缩因子图查出：Z=0.95pV202.7 102 40 10 3n mol 344.3mol ZRT0.95 8.314 298.15钢瓶中氧气的质量 mO2 nMO2 344.3 31.999 10 3kg 11.02kg1-21 在300k时40dm3钢瓶中贮存乙烯的压力
