2022年-2023年物理化学第一章课后答案.pdf

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1、物理化学核心教程（第二版）参考答案第 一 章 气 体一、思考题如何使一个尚未破裂而被打薄的乒乓球恢复原状？采用了什么原理？答：将打痣的乒乓球浸泡在热水中，使球壁变软，球中空气受热膨胀，可使其恢复球状。采用的是气体热胀冷缩的原理。2在两个密封、绝热、体积相等的容器中，装有压力相等的某种理想气体试问，这两容器中气体的温度是否相等？答：不一定相等。根据理想气体状态方程，若物质的量相同，则温度才会相等。3两个容积相同的玻璃球内充满氮气，两球中间用一玻管相通，管中间有一泵滴将两边的气体分珏当左球的温度为273 K,右球的温度对93 K时，采滴处在中间达成平甑试问：（I）若将左球温度升匐0 K.中间泵滴向

2、哪边移动？若两球温度同时都升高10 K,中间泵滴向 那边移 动？答（1）左球温度升高气体体积膨胀推动泵滴向右边移动（2）两球温度同时都升高10 K,柔滴仍向右边移动。因为左边起始温度低，升高0 K所占比例比右边大，283/2 7 3大千303/293,所以膨胀的体积（或保持体积不变时增加的压力左边比右边大。4在大气压力下，将沸腾的开水迅速倒入保温瓶中，达保温瓶容 积 如 左右，迅速盖上软木塞，防止保温瓶漏气，井迅速放开手。请估计会发Th什么现象？答：软木塞会崩出这是因为保温瓶中的剩余气体被热水加热后膨，胀当与迅速蒸发的水汽的压力加在一起,大千外面压力时，就会使软木塞崩出如果软木塞盖得太紧，甚至

3、会使保温瓶爆炸。防止的方法是灌开水时不要太快，且要将保温瓶灌满。5当某个纯物质的气、液两相处千平衡时，不断升高平衡温度，这时处千平衡状态的气一液两相的摩尔体积将如何变化？答：升高平衡温度，纯物的饱和蒸汽压也升高。但由千液体的可压缩性较小，热膨胀仍主占要地位;所以液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。而蒸汽易被压缩，当饱和蒸汽压变大时，气体的摩尔体积会变小。随着平衡温度的不断升高，气体与液体摩的尔体积醐演E当气体的摩尔体积与液体的摩尔体积相等时，这时的温度就是临界温度。6 D alton分压定律的适用条件是什么？Amagat分体积定律的使用前提是什么？答：实际气体混合物（压力不太高）和理想气体混

4、合物与混合气体有相同温度和相同压力下才能使用，原则是适用理想气体混合物。7有 一 种 气 体 喊 态 方 程 为PVm=RT+bp（b为大千零的常数），试 分 析 这 种 气 体 与 理 政 体 有 何不同？将这种气体进行真空膨胀，气体的温度会不会下降？答：将 气 体 的 状 态 方 程 改 写 为（Vm-b）=R T,与理想气体的伏态方程相比只校正了体积项，未校正压力项。说明这种气体分子自身的体积不能忽略，而分子之间的相互作用力可以忽略不让所以，将这种气体进行真空膨胀时，温度不会下降。8如何定义气体的临界温度和临界压力？答：在真实气体的p一 凡 图 上，当气一液两相共存的线段缩成一个点时，称

5、这点为临界点这时的温度为临界温度，这时的压力为临界压力。临界压力是指在该临界温度时能使气体液化的最低压力。9 van der W aals气体的内压与体积成反比，这一说法是否正确？答：不正确。内压力与气体摩尔体积的平方成反比.K）当各种物质处干处临界点时，它们有哪些共同特性？答：这时气一液界面消失，液体和气体的摩尔体积相等，成为一种既不同干液相、又不同千气相的特殊流体，称为超流体。二、概念题1在温度、容积亘定的容器中，含有A和B两种理想气体，这时A的分压和分体积分别是P W o若题号12345678选项CABDCCBC题号9101112选项CADB在容器中再加入一定量的理想气体C,问P和V的

6、变 化 为（A A(A)p和V都变大A.A（B）p和V都变小A A（C）p祁，V变小A A（D）p变小，V不变A A答（C）这 种 情 况 符 合D alton分压定律，而不符合Amagat分体积定律。2在温度T、容积V都恒定的容器中 含 有A和B两种理想气体，它们的勿质的量、分压和分体积分别为nA.P A.凡 和nB.PB.V B容器中的总压为p。试判断下列公式中哪个是正 确 的（A）P V=n RT（B）pV=（n+n）RTA A BAB（C）P V=n RT（D）p V=n RTA A A B B B答（A）只 有（A）符 合Dalton分 压 定 律。j已知氢气的临界温度和临界压力分别

7、为T=33.3 K,p=1.297x106 P a o有一氢气钢瓶，在2 9 8 K时瓶内压力为8 O x 1 0 6 Pa,这时氢气的I犬态为()。(A)液态(B)气态(C)气一潮相平衡(D)无法确定答：(B)仍处在气态区。4在 个绝热的真空容器中，灌满3 7 3 K和压力为1 0 1.3 2 5 kP a的纯水不留一点空隙，这时水的饱和蒸汽压为().(A)等千零(B)大千 1 0 1.3 2 5 kP a(C)小 千 1 0 1.3 2 5 (D)等千 1 0 1.3 2 5 kP akP a答(D)饱和蒸汽压是物质的本性，与是否有空间无关。5真实气体在如下哪个条件不 可以近似作为理想气体

8、处理().(A)高温、高压(B)低温、低压(C )高温、低压(D)低温、高压答(C)这时分子间距离很大，分子间的作用力可以忽略不计。6在2 9 8 K时，地面上有一个直径为1 m的充了空气的求，其压力为l O O kP a,将球带至高空，温度降为2 5 3 K,球的直径胀大到3 m,此时球内的压力为(A)3 3.3 kP a (B)9.4 3 kP a (C)3.1 4 kP a (D)2 8.3 kP a答(C)P =P D 2 T2 D 2 T7.真弓气体液化的必要条件是(A )压力大千pC(C)体积等千V 答(B)T2 5 3 1 2 1 r p i2 9 8 x 3 2(B)温度低千T

9、C(D)同时升高温度和压力是能使气体液化的最高温度，温度再高无论加多大压力都无法使气体液化8在一个恒温，容积为2 d m 3的真空容器中依次充入温度相同始态为1()0 k P a,2d m 3的N 2(g)和20 0 k P a,1 d m 3的Ar (g),设两者形成理想气体混合物，则容器中的总压力为()。(A)1 0 0 k P a (B)1 50 k P a (C)20 0 k P a (D)30 0 k P aP=P+P答(C)等温条件下20()k P a,1 d m 3气体等千1 0 0 k P a,2 d m 3气体，总压为 A B=1 0 0k P a+l O Ok P a=20

10、 0 k P a 9在29 8 K时，往容积相等的A、B两个抽空容器中分别灌入l()0 g和20 0 g水，当达到平衡时，两容器中的水蒸汽压力分别为P 和p _,则 两 者的关系为().A B(A)P P(C)P=P(D)无法确定A B A B A B答(C)饱和蒸汽压是物质的特性，只 与 温 度 有 关。n 在273K,l()1.325kPa时，摩 尔 质 量 为154g mo J 1的CCu(1)的 蒸 气 可以近似看作为理想气体,则 气 体 的 密 度 为()。(他 为gdm-3)(A)6.87(B)4.52(C)3.70(D)3.44m 154g答(A)p-=6.8 7 g-d m-3

11、V 22.4 dm 3n某体积恒定的容器中装有一定量温度为300 K的气体，现在保持压力不变，要 将 气 体 赶 出1/6,需要将容器加热到的温度为()(A)350 K(B)250 K(C)300 K(D)360 K5 6答(D)v,p 不 变，n n,T=-T=360K2 6 1 2 5 1E实际气体的压力(p)和 体 积(V)与 理想气体相比，分别会发Th的 偏 差 为()。(A)p V都 发Th正偏差(B)p V都发Th负偏差(C)P正偏差，V负偏差(D)p负偏差，V正 偏 差答：(B)内压力和可压缩性的存在。三、习题1在两个容积均为V的烧杯中装有氮气，烧瓶之间有细管相通，细管的体积可以

12、忽略不计。若将两烧杯均浸入373 K的开水中，测得气体压力为60 kP a,若一只烧瓶浸在273 K的冰水中，另 外 一 只 仍 然 浸 在373 K的开水中，达 到 平 衡 后，求这时气体的压力。设气体可以视为理想气体。解：n=n+n 根据理想气体状态方程1 2p 2V p V p V1 =2+2化简得：2P11 1=P （一-P2(1800-1600)kPa3用电解水的方法制备氢气时，氢气总是被水黜饱和，现在用解的方法去除部分水藻X。现将在298 K条件下制得的饱和了水气圜气通入283 K、压力恒定V 128.5 k P a的冷凝器中，试计算：冷 凝 前后混合气体中水气的摩尔分数。已知西8

13、 K和283 K时，水的饱和蒸汽压分别为67 k P a和1.227 kPa。混合气体近似作为理想气体。解：水气所占的摩尔分数近似等千水气压力与冷凝操作的总压之比在冷凝器进口处，T=298 Kx(H O,g尸 型尺另 a=0.025p 128.5 kPa在冷凝器出口处，T=283 Kx(HO,g尸 哎巳习 a=0.009p 128.SkPa可见这样处理以后，含水量下降了很多。4某气柜视I存氯乙烯CH2=CHCI(g)300m3,压力为1 2 2 k P a,温度为300 K。求气柜内氯乙烯气体的密度和质量。若提用其中的 1()0m3,相当千氯乙烯白物质的量为多少？已知其摩尔质量为62_5 g-

14、m ol-l,设气体为理想气体。m nV解：P=-m=nM,n=代入，得：VRTMp 62.S xl 0-3 kg-m ol-l x l2 2 xl 03 Pap=3.06 kg.m-3=3.06 g-dm-3RT 8.314 J-mol-1 K-lx300 Km=p V=3.06 kg-m-3 x300 ffi3=918 kgn=-归 总)=n=l d,初 二 x 1 K g =4896mol3 3 3 62.Sxl 0-3 kg-m o 1-15有氮气和甲烧(均为气体)的气体混合物1 0 0 g,已知含氮气的质量分数为0.31。在420 K 和一定压力下，混合气体的体积为9 _ 9 5d

15、m 3 o求混合气体的总压力和各组分的分压。假定混合气体遵守D a l t o n 分压定律。已知氮气和甲烧的摩尔质量分别为28gmol-1和16g*mol-l解：n彳 心 片 =().31xl()()g=1.11 mol2 M 28 g-mol-1n(CH)=(1-0-3 1)x l0 0 g=4.31 mol4 16g mol-1nRT(1.11+4.3 1)mol x8.314 J-m ol-l*K-lx420 1=一 -i V 9.95 xio-3ffi3p(N)=x p=1-1 1 xl902 kPa=389.5kPa2 n(N)+n(CH)1.1 1+4.312 4p(CH)=(1

16、 902-389.5)kPa=1512.5 kPa6 在 3 0 0 K 时，某一容器中含有H (9)利 N|9|两种气体的混 物，压 力 为 15 2k P a,温度为。将 N (g)分离后，只留下H (S),保持温度不变，压力降为5 0.7 k P a,气体质量减少14 g。试计算：(I)容器的体积;(2)S器 中 H仃)的质量：(J)*触 最初的气体混合物中，H (g)和N(g)的摩尔分数解：(t)p(N)=p-p(H)=(1 52-50.7)kPa=101.3 kPa(N)=、(N=14 g 0,5 mol2 M(N8 a o 1.1n(N_)RT 0.5 molx8.314 J-mo

17、l-1 K-l x300 _V=2=斤2,3(1 1 1 1 3p(N)101.3 kPa2(2)p(N)=101.3kPa pl 日A 5 0 J kPa22在 T ,V 不变的情况下n(HJ p(H_)50.7 kPa生_=2=0.5n(N)p(N)101.3kPa2 2n(H)=0.5 n(N)=0.5x 0.5 mol=0.25 mol,2 2m(Hg=n(呼(H)20.25 molx 2.0 g-m ol-1 =0.5 g x(N)=n(N 2 n(H)+n(N)2 2O.Smol 八 一=0.67(0.5+0.25)molx(H)=1-0.67=0.3327.设 某 水 煤 气 中

18、 各 组 分 的 质 量 分 数 分 别 为：w(HJ=0.064,w(CO)=0.678,2w(N)=0.1 0 7,w(CQ)=0.1 4 0,w(CB)=0.011。试计算：2.2(I)混 合气中各气体的摩尔分数；(2)当混合气在670 K和152 kPa时的密度；解：设 水 煤 气 的 总 质 量 为100g,则各物质的质量分数乘以总质量即为各物质的质量，所以:(3)各 气 体 在上述条件下的分压.(D n(H 6.4 g _H3.20 mol2M(H)2.0 g-m ol-ln(CO)=&=2.42 moln(N)=7g=0.3 8 mol同理有：28 g-m ol-1228 g-m

19、 ol-ln(C O)=14.0g=n0.32 m oln(C H)=1 1 gn=0.07 mol244 g-m ol-141 6 g-mol-1则有：n(总)包(/总)=L n-=(3.20+2.42+0.38+0.32+O.O7)mol=6.39 molBx(CO)=n(CO)=2.42 mol _ 0 3791总)6.39 m ol同 理 有：X(HJ=0.500,X(NJ=0.059,x(COJ=0.050?x(CH.)=0.01122 2 4(2)因为 pV=H总)RTn(，总 RT 6.39 m olx8.314J-m ol-l-K-lx67OV=.=234.2 dm3Pm 100gp 二一 二V 234.2 dm3152 kPa=0.427 g-d m-3(3)根据Dalton分压定律 p_=px,所以B Bp(H)=x(H)p=0.5 xl52 kPa=76.0 kPa2 2同理p(CO)=57.6 kPa,p(N)=8.97 kPa,p(CO)=7.60 kPa2p(CH)=1.67kPa4