工科化学和实验(金继红)第1章+思考题与习题集答案解析

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1、第一章物质的聚集状态思考题答案1、物质的气、液、固三种状态各具有哪些特性？2、什么是理想气体？理想气体能否通过压缩变成液体？1）理想气体：在各种温度、压强的条件下，其状态皆服从方程pV=nRT的气体称理想气体(idealgas)，是理论上假想的一种将把实际气体分子本身体积和分子间相互作用力性质加以简化的气体。人们把假想的，在任何情况下都严格遵守气体三定律的气体称为理想气体。就是说：一切实际气体并不严格遵循这些定律，只有在温度较高，压强不大时，偏离才不显著。所以一般可认为温度大于500K或者压强不高于1.01×105帕时的气体为理想

2、气体。2）理想气体压缩成液体：不可以，理想气体的相图上没有相变过程，理想气体分子大小为0，而且之间没有作用力，这个模型太简单了，所以无论靠得多近也不会成为凝聚体，理想气体本身就是不存在的。考虑了分子相互作用的气体模型才能发生相变，像范德瓦尔斯气体就可以发生相变。3、范德华方程对理想气体做了哪两项校正？1）在pVm=RT方程式中，Vm是1mol气体分子自由活动的空间。理想气体因为分子本身没有体积，则就等于容器的体积。对于真实气体来说，因为要考虑分子本身的体积，所以1mol气体分子自由活动的空间已不是Vm，而要从Vm中减一个与气体分子

3、本身体积有关的修正项b。对1mol气体而言：VVbm,idm实验表明，从数量级上看b的值粗略等于该气体物质的液体的摩尔体积。2）在pVm=RT方程中p是指分子间无引力时，气体分子碰撞容器壁所产生的压力。但由于分子间引力的存在，真实气体所产生的压力要比无引力时小。若真实气体表现出来的压力为aap，换算为没有引力时（作为理想气体）的压力应该为p。范德华把项称为分子内22VVmm压，它反映分子间引力对气体压力所产生的影响。app=pp内2真实理想内Vm式中a为一比例系数，它与真实气体分子间的引力大小有关。经过两项修正，真实气体

4、可看作理想气体加以处理。用Vm－b代替理想气体状态方程中的aVm，以p代替方程中的p，即得到范德华方程式：2Vm2pa/Vm(Vmb)RT22或pna/V(Vnb)nRT以上即为著名的范德华方程。方程式中的a，b是气体的特性参量，称为范德华参量(常数)。它们分别与气体分子之间引力的大小及气体分子本身的体积大小有关。范德华认为，a和b的值不随温度而变。下表给出了由实验测得的部分气体的范德华参量之值。由表中数值可以看出一般来说，对于较易液化的气体，如Cl2，SO2等，a的值较大，说明这些气体分子间的吸引力较强；而

5、对于如H2，He等不易液化的气体，a的值很小，说明分子间的引力很弱。4、什么叫沸点？什么液体的饱和蒸气压？温度对液体饱和蒸汽压有什么影响？外压对液体沸点有什么影响？1）沸点：沸腾是在一定温度下液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。液体沸腾时候的温度被称为沸点。，即液体的饱和蒸气压与外界压强相等时的温度。浓度越高，沸点越高。不同液体的沸点是不同的，所谓沸点是针对不同的液态物质沸腾时的温度。沸点随外界压力变化而改变，压力低，沸点也低。液体浓度越高，沸点越高。2）饱和蒸汽压：当液体汽化的速率与其产生的气体液化的液体速率相同时的气压。3）

6、液体的饱和蒸汽压与温度的关系可用克劳修斯-克拉佩龙方程式表示：*dpHm*dTTVm2dlnP∆H汽dlnp/dTH/RT=汽dTRT在温度较小的变化范围内，H汽可视为常数，对上式积分得：lnp-H/RTB汽4）外压对液气体沸点的关系沸点是液体的饱和蒸气压与外界压强相等时的温度。沸点随外界压力变化而改变，压力低，沸点也低。PV=nRT，因为压力越高，在其它条件不变的情况下，温度越高。当其气压要升高到饱和蒸汽压时，需要更高的温度才可以得到沸腾状态，即外压升高，沸点也越高。5、溶液浓度的常用表示方法有哪几种？

7、如果工作环境温度变化较大，应采用哪一种浓度表示方法为好？1）B的物质的量浓度nBcBVc—B的物质的量浓度，单位为mol·L-1。Bn—物质B的物质的量，单位为mol。BV—混合物的体积，单位为L。2）溶质B的质量摩尔浓度nBbBmAb-1B—溶质B的质量摩尔浓度，单位为mol·Kg。nB—溶质B的物质的量，单位为mol。mA—溶剂的质量，单位为kg。3）溶质B的摩尔分数nBBnnB—B的物质的量，SI单位为mol；n—混合物总的物质的量，SI单位为mol；—SI单位为1。B两组分的溶液系统：nB溶质B的量分数：Bn

8、nABnA溶剂A的量分数：AnnAB1AB任何一个多组分系统，则i1质量浓度的值不因温度变化而变化，而体积浓度的值随温度的变化而相应变化。如果工作环境温度变化较大，采用质量摩尔浓度表示方法为好。6、两只各装有1kg水的烧杯，一