物理化学习题解(1-6章)

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1、第1章气体的性质习题解1物质的体膨胀系数与等温压缩率的定义如下：试导出理想气体的，与压力、温度的关系。解：对于理想气体,V=nRT/p,得所以答：，。2气柜内贮有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：假设气体能全部送往车间答：贮存的气体能用10.16小时。30℃，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：将甲烷（M=16.042g/mol）看成理想气体：pV=nRT=mRT/M答：甲烷在标准

2、状况下的密度是0.7164一抽成真空的球形容器，质量为25.00g，充以4℃水之后，总质量为125.00g。若改充以25℃，13.33kPa的某碳氢化合物气体，则总质量为25.016g。试估算该气体的摩尔质量。（水的密度按1g·cm3计算）解：球形容器的体积为将某碳氢化合物看成理想气体，则68答：该碳氢化合物的摩尔质量为29.75。5两个容积均为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℃，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。解：过程如图所示n1p2,

3、VT2(1/2)np1,VT1n1p2,VT1(1/2)np1,VT1根据理想气体状态方程：所以6今有20℃的乙烷-丁烷混合气体，充入一抽成真空的200cm3容器中，直至压力达101.325kPa，测得容器中混合气体的质量为0.3897g。试求该混合物气体中两种组分的摩尔分数及分压力。解：将乙烷(M=30gmol-1，y1),丁烷(M=58gmol-1，y2)看成是理想气体，则解得答：该混合物气体中两种组分的摩尔分数及分压力分别为y(乙烷)=0.398，p(乙烷)=40.33kPa；y(丁烷)=0.602，p(丁烷)=61

4、.00kPa。70℃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/kPa101.32567.55050.66333.77525.331ρ/g·dm-32.30741.52631.14010.757130.56660解：对于理想气体68所以对于真实气体，在一定温度下，压力愈低其行为愈接近理想气体，只有当压力趋近于零时上述关系才成立，可表示为：0℃时不同压力下的ρ/p列表如下：p/Pa101.32567.55050.66333.77525.33122.77222.59

5、522.50422.41722.368以对p/Pa作图得截距为22.236=故CH3Cl的相对分子质量为50.50。答：CH3Cl的相对分子质量为50.50。8试证明理想气体混合气体中任一组分B的分压力pB与该组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下的压力相等。证明：根据道尔顿分压力定律：对于理想气体混合物：，代入道尔顿分压力定律得68所以命题得证。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及0.02。于恒定压力101.325kPa下，用水吸收其中的氯化氢，所得混合气体中增加了分压力为

6、2.670kPa的水蒸气。试求洗涤后的混合气体中C2H3Cl和C2H4的分压力。解：以A、B和D分别代表氯乙烯、乙烯和水蒸气。洗涤后总压力p=101.325kPa，水蒸气的分压pD=2.670kPa。则有因分压比等于摩尔比，所以有解得答：洗涤后的混合气体中C2H3Cl和C2H4的分压力分别为96.487kPa和2.168kPa。10CO2气体在40℃时摩尔体积为0.381dm3·mol-1。设CO2为范德华气体，试求其压力，并比较与实验值5066.3kPa的相对误差。解：CO2(g)的范德华常数a=0.3640Pa·m6·

7、mol-2，b=0.4267×10-3m3·mol-1相对误差答：其压力为p=5187.7kPa，与实验值5066.3kPa的相对误差为2.4%。11今有0℃，40530kPa的N2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。实验值为70.3cm3·mol-1。解：（1）按理想气体方程计算Vm(理)=（2）按范德华气体计算查表知：N2的a=0.1406Pa·m6·mol-2，b=3.913×10-6m6·mol-1。Vm(范德华)=用逐步逼近法可求结果。具体步骤是先将实验值Vm=7.03×10-5m3·mol-

8、1作为初值代入方程右边，解得Vm，2=7.203×10-5m3·mol-1.再将此值代入方程右边求解，如此往复，至第七次逼近求解得Vm(范德华)=7.308×10-5m3·mol-1=73.1cm3·mol-1答：用理想气体状态方程及范德华方程计算其摩尔体积分别为Vm(理)=5.60cm-3·mol-1