合肥工业大学-物理化学习题-第一章、气体的PVT关系-合并

00-7-1511当真实气体分子间引力起主要作用时,压缩因子______A.Z>0B.Z<0C.Z>1D.Z<1D2下列几种条件下的真实气体,最接近理想气体行为的是___A.高温高压B.高温低压C.低温低压D.低温高压B3下列对基本物质临界点性质的描述,错误的是______A.液相摩尔体积与气相摩尔体积相等

B.液相与气相的相界面消失

C.气化热为零

D.气,液,固三相共存D00-7-1524物质临界点的性质与什么有关?______A.与外界温度有关B.与外界压力有关

C.与外界物质D.是物质本身的特性D5范德华气体方程式中的常数a和b应取何值?____A.都大于零B.都小于零C.a小于零D.b小于零A6空气组成的体积分数为:N278%,O221%,Ar1%,在20℃和98.6kPa下空气的密度为______g

L－1

A.0.87B.1.17C.1.23D.0.97B00-7-1537某真空体系在27℃时抽至压力为1.33

10－3Pa,问该容器中每毫升内尚存______个气体分子.A.6.3

10－14B.4.6

107

C.3.2

106D.2.5

1015C8CO2空钢瓶在工厂车间充气时(车间温度15℃)会发现,当充气压力表到达一定数值后就不再升高,而钢瓶的总重量却还在增加,其原因是____A.钢瓶容积增加B.钢瓶中出现干冰

C.钢瓶中出现液态CO2D.B+CC9上述现象在炎热的夏季(室温高于31℃)____A.也会出现B.不会出现

C.不一定出现D.视车间内大气压而定B00-7-15411由理想气体分子运动论得出的结果,每一气体分子的平均平动能是____A.(1/2)kTB.kT

C.(3/2)kTD.(1/2)RT

C12两瓶理想气体,如果它们的分子平均平动能相同,而它们的密度不同,则它们的压力______.A.相同B.不相同C.不一定相同C10一只充满氢气的气球飞到一定高度即会爆炸,这要取决于一定高度上的______.A.外压B.温度C.湿度D.外压和温度D本章完00-7-1551A,B两气体的临界参数大小相差明显,其中Tc(A)>Tc(B),pc(A)<pc(B),试问(1)气体____的临界体积Vc较大,这是因为_________________.(2)同温同压下气体____的压缩因子更接近1,这是因为_______________________________________________________________________________AB2上题中气体____的范德华常数a较大,原因是__________;气体____的范德华常数b较大,这是因为___________;Aa

Tc2/pcAb

Tc/pcVc=3b=

3RTc/(8pc)一般说来,临界温度愈低的气体,偏离理想气体行为的程度愈小,其压缩因子愈接近于1.3上题中气体____更易于液化,这是因为_________________________________________.A一般说来,临界温度愈高的气体愈易于液化00-7-1564范德华气体方程式相对于理想气体方程式作了如下修正:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(1)每摩尔气体分子占有一定体积b,故理想气体方程中的气体活动空间Vm就应改为(Vm－b);(2)气体分子之间存在引力(称为内压),故理想气体方程中的压力p(对压力计探头的压力)就应改为(p+a/Vm2).5在同温同压下,某实际气体的摩尔体积大于理想气体的摩尔体积,该实际气体的压缩因子Z必然__________1,这是因为_____________________________________________________________________________由式pVm(实)=ZRT及pVm(理)=RT可知,当Vm(实)>Vm(理)时,压缩因子必然是大于1.大于6高压混合气体分压p的定义式为pB=yBp

,对该式求和则得

pB=(

yB)p=p

,这与道尔顿分压定律在形式上一致,但二者在本质上有如下差别:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________道尔顿分压定律是理想气体行为的必然结果,式中pB是B气体在混合气体的T,V下单独存在时的压力;高压混合气体任一组分B偏离理想行为,pB不等于在实际气体的T,V下单独存在时的压力,而是按上述定义式人为规定的.00-7-1577纯物质A处于气液两相平衡,随着两相平衡温度T升高,A液体的饱和蒸气压pA*将______,这使得饱和蒸气的摩尔体积Vm(g)变__,同时液相摩尔体积Vm(l)由于________________________________________而变____.液体难于被压缩,因而主要受热膨胀的影响8理想气体所具有的本质特征包括:(1)__________________,(2)___________________分子间无相互作用力.分子本身不占有体积9如图所示的真实气体的pVm-p曲线上,pVm=RT在a点成立的原因是_________________________________.而在b点成立的原因是________________________________________________________________________________________当p

0时任何气体都具有理想气体行为增大小大在该压力时分子间引力引起的实际气体的较易压缩性与分子热运动造成的较难压缩性恰好完全相互抵消.pVmp真实气体pVm-p图abRT本章完00-7-98关于理想气体的证明提示:放映时按鼠标右键,从快捷菜单中选择“定位”

“按标题”

“？”，便可选择例题.将状态方程写成V=f(p,T,n)式中的三个变化率可依次由题给三个定律求出:代入上式得取微分得:例试由波义尔定律,盖吕萨克定律和阿伏加德罗定律导出理想气体状态方程.00-7-99关于理想气体的证明提示:放映时按鼠标右键,从快捷菜单中选择“定位”

“按标题”

“？”(题号),便可调出所需要的习题.

例物质热膨胀系数

与压缩系数

的定义如下:试用文字叙述两式的意义,并得出理想气体的

,与压力,温度的关系.

的物理意义:每单位体积的物质在恒压条件下,温度每升高1℃所引起系统体积V的增量,单位为K－1;

的物理意义:每单位体积的物质在恒温条件下,每增加单位压力所引起系统体积V增量的负值,单位为Pa－1.对于理想气体,V=nRT/p,得00-7-910证明波义尔温度

例根据实验测定,实际气体有一个特定的温度TB,在此温度下气体在低压范围内的(pV)等于或非常接近(nRT),数学上可表示为p

0时[

(pV)/

p]T=0,温度TB称为波义耳温度.试证明范德华气体的TB=a/(bR),式中a,b为范德华常数.TBT<TBT>TBpVpnRT理想气体某气体在不同温度下的pV-p

曲线00-7-91100-7-912利用理想气体状态方程的计算例某空气压缩机每分钟吸入101.325kPa,30.0℃的空气41.2m3.经压缩后,排出空气的压力192.5kPa,温度升高至90.0℃.试求每分钟排出空气的体积.压缩机稳定工作时单位时间吸入和排出的空气量相等:00-7-913利用理想气体状态方程的计算

例气柜内贮有121.6kPa,27℃的氯乙烯(C2H6Cl)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?贮存气体的总量00-7-914利用理想气体状态方程的计算例两个体积均为V的玻璃球泡之间用细管连接,泡内密封着STP条件下的空气.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.始态VSTPVSTP终态VT1=273.15Kp2VT2=373.15Kp2系统内空气总量保持不变,故00-7-915外推法求分子量例0℃时氯甲烷(CH3Cl)气体的密度

随压力的变化如下:p/kPa101.32567.55050.66333.77525.331

/(g

dm－3)2.30741.52631.14010.757130.56660试用作图外推法求氯甲烷的相对分子量.理想气体:p=mRT/(VM)=

RT/M,故M=RT

/p实际气体:p/kPa101.32567.55050.66333.77525.33122.77222.59522.50422.41722.368将表中数据作图,可得一直线.00-7-916将直线外推至p=0,得截距=22.237说明:用p/

对p

作图也可以.即当p趋于零时,22.822.722.622.522.422.322.2020406080100p/kPa00-7-917外推法求分子量例25℃时实验测得某有机气体的密度

随压力的变化如下表所示,试求该有机气体的相对分子量.p/mmHg91.74188.9277.3452.8639.3760.0

/(kg

m－3)0.22760.46950.68981.12911.59831.9029理想气体:p=mRT/(VM)=

RT/M,故M=RT

/p实际气体:p/mmHg91.74188.9277.3452.8639.3760.02.4812.4852.4882.4942.5002.504将表中数据作图,可得一直线.00-7-918将直线外推至p=0,得截距=2.478说明:用p/

对p

作图也可以.即当p趋于零时,02004006008002.512.502.492.482.47p/kPa00-7-919分压力例氯乙烯,氯化氢和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20mmHg的水蒸气.试求洗涤后的混合气体中C2H3Cl及C2H4的分压力.洗涤后混合气体中各组分的分压力为:p(H2O)=(20101.325/760)kPa=2.666kPap(C2H3Cl)={p(总)－p(H2O)}0.89/0.91=(101.325－2.666)0.89/0.91kPa=96.49kPap(C2H4)={p(总)－p(H2O)}0.02/0.91=(101.325－2.666)0.02/0.91kPa=2.168kPa00-7-920有关分压力例今有300K,104365Pa的湿烃类混合气体(含水蒸气),其中水蒸气的分压力是25.5mmHg.欲得到1000mol脱除水以后的干烃类混合气体,试求应从湿混合气体中除去H2O的物质的量n(H2O)以及所需湿烃类混合气体的初始体积V.所需湿烃类混合气体中水的摩尔分数y水为将混合气体看作理想气体,则有00-7-921有关分压力例一密闭刚性容器中充满了空气,并有少量水.于300K条件下达平衡时,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.p1(H2O)=3.567kPaT1=300K时p1(空气)=p1－

p1(H2O)=(101.325－3.567)kPa=97.758kPap2(H2O)=101.325kPaT2=373.15K时p2(空气)=p1(空气)T2/T1

=97.758kPa373.15K/300K=121.595kPa故在新的平衡下,容器内总压为p2=p2(H2O)+p2(空气)=(101.325+121.595)kPa=222.92

kPa00-7-922有关摩尔分数例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置换,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到恢复常压.这种操作步骤共重复三次.求釜内最后排气至恢复常压时其中气体含氧的摩尔分数.设空气中氧,氮摩尔分数之比为1:4.设在置换前釜内原有空气的压力为p0,p0(O2)=0.2p0,每次通氮后釜内混合气体的总压力4p0.第一次置换后,y1(O2)=y0(O2)p0/4p0=

y0(O2)

/4第二次置换后,y2(O2)=y1(O2)p0/4p0=

y1(O2)

/4第三次置换后,y3(O2)=y2(O2)p0/4p0=

y2(O2)

/4=y0(O2)

/43=0.3125%00-7-923有关分体积例某待分析的混合气体中仅含CO2一种酸性组分.在常温常压下取样100.00cm3,以NaOH溶液充分洗涤除去其中所含CO2后,于同样温度压力下测得剩余气体的体积为90.50cm3.试求混合气体中的摩尔分数y(CO2).常温常压下的混合气体看成理想气体.混合气体中的除CO2外其它组分的分体积之和V=90.50cm3;故CO2的分体积V(CO2)=(100.00－90.50)cm3=9.50cm3此例反映了在混合气体组成分析中常用的奥氏(Orsat)气体分析器的基本原理.00-7-924范德华方程例CO2气体在40℃时的摩尔体积为0.381dm3

mol－1.设CO2为范德华气体,试求其压力,并与实验值5066.3kPa作比较.CO2的范德华常数a=0.3640Pa

m6

mol－2,b=0.4267

10－4m3

mol－1表明在题给条件下CO2比范德华气体更易于被压缩.00-7-925范德华方程例若甲烷在2533.1kPa,203K条件下服从范德华方程,试求其摩尔体积.将范德华方程整理成查得甲烷的范德华常数为a

=2.283

10－1Pa

m6

mol－2;b=0.4278

m3

mol－1与T,p一起代入上式,可整理得解得Vm=5.606

10－4m3

mol－1

00-7-926N2的范德华常数a=0.1408Pa

m6

mol－2,b=3.913

10－5m3

mol－1范德华方程与理想气体方程比较例今有0℃,40530kPa的氮气,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.以实验值Vm=7.03

10－5m3

mol－1为初始值,用逐步逼近法求解,得Vm,1=7.203

10－5m3

mol－1;Vm,2=7.291

10－5m3

mol－1,……,反复逼近7次,可得Vm=7.308

10－5m3

mol－