天津大学第五版刘俊吉物理化学课后习题答案全

1、本文格式为Word版，下载可任意编辑 天津大学第五版刘俊吉物理化学课后习题答案全 1 / 210 第一章 气体的p T 关系 11物质的体膨胀系数V 与等温压缩系数T 的定义如下: 1 1 T T p V p V V T V V ? ?-=? ?= 试导出理想气体的V 、T 与压力、温度的关系？ 解:对于理想气体，p =nRT 111 )/(11-=?=?=? ?=? ?=T T V V p nR V T p nRT V T V V p p V 1211 )/(11-=?=?=? ?-=? ?-=p p V V p nRT V p p nRT V p V V T T T 1 气柜内有16kPa

2、 、7的氯乙烯(2l)气体 3003，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:设氯乙烯为理想气体,气柜内氯乙烯的物质的量为 mol RT pV n 623.1461815 .300314.8300106.1213=?= 每小时9kg 的流量折合p 摩尔数为 13 3153.144145 .621090109032-?=?=?=h mol M v Cl H C n/v （1468.62441.15)=0144小时 1 0、101.25k a 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：33714.015 .273314.810161013254

3、44-?=?=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH 14 一抽成真空的球形容器，质量为25.00g 。充以4水 2 / 210 之后,总质量为125000g 。若改用充以25、13.3k a 的某碳氢化合物气体，则总质量为250163g.试估算该气体的摩尔质量。 解:先求容器的容积33) (0000.1001 0000.100000.250000.1252 cm cm V l O H =-= n /M=pV/RT mol g pV RTm M ?=?-?= -31.3010 13330) 0000.250163.25(15.298314.84 -5 两个体积均为V 的玻

4、璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。若将其中一个球加热到0,另一个球则维持0，忽视连接纳中气体体积,试求该容器内空气的压力. 解：方法一：在题目所给出的条件下,气体的量不变。并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为 )/(2,2,1i i i i RT V p n n n =+= 终态(）时 ? ? ?+=? ? ?+ = +=f f f f f f f f f f T T T T R V p T V T V R p n n n ,2,1,1,2,2,1,2,1 kPa T T T T T p T T T T VR n p f f f f i i f f f f f 00.

5、117) 15.27315.373(15.27315.27315.373325.1012 2,2,1,2,1,2,1,2,1=+?=? ? ?+=? ?+= 6 时氯甲烷（H 3Cl)气体的密度随压力的变化如下。试作/p p 图，用外推法求氯甲烷的相对分子质量. 解：将数据处理如下： 3 / 210 P/kPa 101.3 7.55 50.66 。7 25331 （/p)/(d 3kP ） 0077 0.020 0。250 0。 2242 022 作（/p)对图 当p 时，(/p ）=002，则氯甲烷的相对分子质量为 ()10529.5015.273314.802225.0/-?=?=mol

6、g RT p M p 今有2的乙烷-丁烷混合气体,充入一抽真空的0 cm 容器中，直至压力达101.25kPa ，测得容器中混合气体的质量为03879g.试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力. 解:设为乙烷，B 为丁烷。 mol RT pV n 008315.015 .293314.8102022013256 =?=- B A B B A A y y mol g M y M y n m M 123.580694.30 867.46008315 .03897.01+=?=+=- （1） 1 =+B A y y (） 联立方程（1）与（）求解得401.0,599.0=B B y y kPa

7、p y p kPa p y p B B A A 69.60325.101599.063.40325.101401.0=?=?= 4 / 210 -8 如下图一带隔板的容器中，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均克视为理想气体。 （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视不计，试求两种气体混合后的压力. (2）隔板抽去前后，H 2及N 2的摩尔体积是否一致？ （3）隔板抽去后,混合气体中H 及的分压力之比以及它们的分体积各为若干？ 解：（1)抽隔板前两侧压力均为p ，温度均为T 。 p dm RT n p dm RT n p N N H H = = 3 3 132222 （1)

8、 得:22 3N H n n = 而抽去隔板后，体积为4dm 3，温度为，所以压力为 3 331444)3(2222dm RT n dm RT n dm RT n n V nRT p N N N N =+= （2) 对比式（1)、（2），可见抽去隔板后两种气体混合后的压力仍为p 。 （2）抽隔板前,H 的摩尔体积为p RT V H m /2 ,=,N 2的摩尔体积 p RT V N m /2,= 抽去隔板后 5 / 210 2 2 222222223n 3 /)3(/H ,N N N N N N m N H m H n p RT n p RT n p RT n n p nRT V n V n

9、V =+=+=+= 总 所以有 p RT V H m /2 ,=,p RT V N m /2,= 可见,隔板抽去前后，H 2及N 的摩尔体积一致。 ()4 1 ,433322 222 = += N N N N H y n n n y p p y p p p y p N N H H 4 1 ;432222= = 所以有 1:34 1 :43:22 = p p p p N H 3 3144 1 3443 22 22dm V y V dm V y V N N H H =?=?= 19 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。2。于恒定压力101。25kP

10、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 k a 的水蒸气.试求洗涤后的混合气体中C 2C 及C 4的分压力。 解：洗涤后的总压为101325Pa,所以有 kPa p p H C Cl H C 655.98670.2325.1014232=-=+ (） 02.0/89.0/423242324232=H C Cl H C H C Cl H C H C Cl H C n n y y p p （2) 联立式（)与式（2）求解得 kPa p kPa p H C Cl H C 168.2 ;49.964232= 1-1 室温下一高压釜内有常压的空气。为进行试验时确保安全，采

11、用同样温度的纯氮进行置换,步骤如下向釜内通氮直到倍于 6 / 210 空气的压力,今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.求釜内结果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： 高压釜内有常压的空气的压力为常,氧的分压为 常p p O 2.02= 每次通氮直到4倍于空气的压力，即总压为 =4p 常， 第一次置换后釜内氧气的摩尔分数及分压为 常 往往常 p y p p p p p p y O O O O ?=?=05.005.04 2.042.01,1,1,222 2 其次次置换后釜内氧气的摩尔分数及分压为 往往往往 p y p p p p

12、p p y O O O O ?=?=4 05.0405.0405.02,2,1 ,2,2222 所以第三次置换后釜内氧气的摩尔分数 %313.000313.016 05.04)4/05.0(2 ,3,22=往往 p p p p y O O 1-11 2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1。7k a ，于恒定总压下泠却到1,使部分水蒸气凝聚成水.试求每摩尔干乙炔气在该泠却过程中凝聚出水的物质的量。已知25及10时水的饱和蒸气压分别为317k a 和。kP 。 解:p y p B B =，故有)/(/B B A B A B A B p p p n

13、 n y y p p -= 7 / 210 所以,每摩尔干乙炔气含有水蒸气的物质的量为 进口处:)(02339.017.37.13817.3222222mol p p n n H C O H H C O H =-=? ?=? ?进进 出口处:)(008947.01237.1381232222 22mol p p n n H C O H H C O H =-=? ?=? ?出出 每摩尔干乙炔气在该泠却过程中凝聚出的水的物质的量为 0。02339。89740。144（mo ） 1-12 有某温度下的dm 3湿空气，其压力为101.25kPa ，相对湿度为60。设空气中O 2和N 2的体积分数分别为

14、2和079， 求水蒸气、O 2和N 2的分体积.已知该温度下水的饱和蒸气压为0.5 Pa （相对湿度即该温度下水蒸气分压与水的饱和蒸气压之比）。 解：水蒸气分压水的饱和蒸气压620。5kPa .60=2。3 kPa O 分压（101。2512. )0.2118。69kPa N 2分压=（10.2。33 ）0.797。31kPa 33688.02325.10169.18222 dm V p p V y V O O O =?= 33878.12325 .10131.70222dm V p p V y V N N N =?= 32434.02325.10133.12222dm V p p V y V

15、 O H O H O H =?= = 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,器内压力为101325kPa 。若把该容器移 8 / 210 至37。15的沸水中,试求容器中达到新的平衡时应有的压力。设容器中始终有水存在，且可忽视水的体积变化.300K 时水的饱和蒸气压为。567k a 。 解：30K 时容器中空气的分压为 kPa kPa kPa p 758.97567.3325.101=-=空 373。15K 时容器中空气的分压为 )(534.121758.97300 15.37330015.373kPa p p =?=空空 373.15K 时容器中水的分压为 =O H p 201.3kP 所以373。15K 时容器内的总压为 =空p =O H p 2 121.534+