5.天津大学《物理化学》第四版_习题及解答.doc

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1、天津大学《物理化学》第四版习题及解答目录第一章气体的pVT性质2第二章热力学第一定律6第三章热力学第二定律24第四章多组分系统热力学52第五章化学平衡67第六章相平衡78第七章电化学87第八章量子力学基础110第九章统计热力学初步113第十一章化学动力学120144第一章气体的pVT性质1.1物质的体膨胀系数与等温压缩率的定义如下试推出理想气体的，与压力、温度的关系。解：根据理想气体方程1.5两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到100°C，另一个球则维持0°C，忽略连接细管中气体体积

2、，试求该容器内空气的压力。解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。标准状态：因此，1.9如图所示，一带隔板的容器内，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均可视为理想气体。144第一章气体的pVT性质1.1物质的体膨胀系数与等温压缩率的定义如下试推出理想气体的，与压力、温度的关系。解：根据理想气体方程1.5两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到100°C，另一个球则维持0°C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。解：由题给条件知，（1）系统物质总量

3、恒定；（2）两球中压力维持相同。标准状态：因此，1.9如图所示，一带隔板的容器内，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均可视为理想气体。144（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）隔板抽取前后，H2及N2的摩尔体积是否相同？（3）隔板抽取后，混合气体中H2及N2的分压立之比以及它们的分体积各为若干？解：（1）等温混合后即在上述条件下混合，系统的压力认为。（2）混合气体中某组分的摩尔体积怎样定义？（3）根据分体积的定义对于分压1.11室温下一高压釜内有常压的空气，为进行实验时确保安

4、全，采用同样温度的纯氮进行置换，步骤如下：向釜内通氮气直到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。重复三次。求釜内最后排气至恢复常压时其中气体含氧的摩尔分数。解：分析：每次通氮气后至排气恢复至常压p，混合气体的摩尔分数不变。设第一次充氮气前，系统中氧的摩尔分数为，充氮气后，系统中氧的摩尔分数为，则，。重复上面的过程，第n次充氮气后，系统的摩尔分数为，因此。1.13今有0°C，40.530kPa的N2气体，分别用理想气体状态方程及vanderWaals方程计算其摩尔体积。实验值为。144解：用理想气体状态方程计算用vande

5、rWaals计算，查表得知，对于N2气（附录七），用MatLabfzero函数求得该方程的解为也可以用直接迭代法，，取初值，迭代十次结果1.1625°C时饱和了水蒸气的湿乙炔气体（即该混合气体中水蒸气分压力为同温度下水的饱和蒸气压）总压力为138.7kPa，于恒定总压下冷却到10°C，使部分水蒸气凝结为水。试求每摩尔干乙炔气在该冷却过程中凝结出水的物质的量。已知25°C及10°C时水的饱和蒸气压分别为3.17kPa及1.23kPa。解：该过程图示如下设系统为理想气体混合物，则1.17一密闭刚性容器中充满了空气，并有少量的水。但容器于30

6、0K条件下大平衡时，容器内压力为101.325kPa。若把该容器移至373.15K的沸水中，试求容器中到达新的平衡时应有的压力。设容器中始终有水存在，且可忽略水的任何体积变化。300K时水的饱和蒸气压为3.567kPa。解：将气相看作理想气体，在300K时空气的分压为144由于体积不变（忽略水的任何体积变化），373.15K时空气的分压为由于容器中始终有水存在，在373.15K时，水的饱和蒸气压为101.325kPa，系统中水蒸气的分压为101.325kPa，所以系统的总压144第二章热力学第一定律2.5始态为25°C，200kPa的5

7、mol某理想气体，经途径a，b两不同途径到达相同的末态。途经a先经绝热膨胀到-28.47°C，100kPa，步骤的功；再恒容加热到压力200kPa的末态，步骤的热。途径b为恒压加热过程。求途径b的及。解：先确定系统的始、末态对于途径b，其功为根据热力学第一定律2.64mol的某理想气体，温度升高20°C，求的值。解：根据焓的定义2.102mol某理想气体，。由始态100kPa，50dm3，先恒容加热使压力体积增大到150dm3，再恒压冷却使体积缩小至25dm3。求整个过程的。解：过程图示如下144由于，则，对有理想气体和只是温度的函数该

8、途径只涉及恒容和恒压过程，因此计算功是方便的根据热力学第一定律2.13已知20°C液态乙醇(C2H5OH，l)的体膨胀系数，等温压缩率，密度，摩尔定压热容。求20°C，液态乙醇的。解：由热力学第二定律可以证