天津大學第五版-劉俊吉-物理化學課后習題答案(全)

物理化學上冊習題解（天津大學第五版） 1第一章第一章氣體的氣體的 pVTpVT 關系關系 1-11-1 物質的體膨脹系數物質的體膨脹系數與等溫壓縮系數與等溫壓縮系數的定義如下的定義如下V?T?11TT pVpV VTV V?? ?? ?? ?? ????? ????? ?????試導出理想氣體的試導出理想氣體的、、與壓力、溫度的關系與壓力、溫度的關系V?T?解對于理想氣體，解對于理想氣體，pVnRTpVnRT111/11???????????? ????????? ???TTV VpnR VTpnRT VTV VppV?1 211/11???????? ?? ?? ?? ?????? ?? ?? ?? ????ppV VpnRT VppnRT VpV VTTT?1-21-2 氣柜內有氣柜內有 121.6kPa121.6kPa、、27℃27℃的氯乙烯（的氯乙烯（C C2 2H H3 3ClCl）氣體）氣體 300m300m3 3，，若以每小時若以每小時 90kg90kg 的流量輸往使用車間，試問貯存的氣體能用多少小的流量輸往使用車間，試問貯存的氣體能用多少小時時解設氯乙烯為理想氣體，氣柜內氯乙烯的物質的量為解設氯乙烯為理想氣體，氣柜內氯乙烯的物質的量為molRTpVn623.1461815.300314. 8300106 .1213 ??????每小時每小時 90kg90kg 的流量折合的流量折合 p p 摩爾數為摩爾數為 133 153.144145.621090109032???????hmolMvClHCn/vn/v（（14618.623÷1441.15314618.623÷1441.153））10.14410.144 小時小時1-31-3 0℃0℃、、101.325kPa101.325kPa 的條件常稱為氣體的標準狀況。試求甲的條件常稱為氣體的標準狀況。試求甲烷在標準狀況下的密度。烷在標準狀況下的密度。解解33 714. 015.273314. 81016101325444?? ??????????mkgMRTpMVnCHCHCH?1-41-4 一抽成真空的球形容器，質量為一抽成真空的球形容器，質量為 25.0000g25.0000g。充以。充以 4℃4℃水之后，水之后，物理化學上冊習題解（天津大學第五版） 2總質量為總質量為 125.0000g125.0000g。若改用充以。若改用充以 25℃25℃、、13.33kPa13.33kPa 的某碳氫化合物的某碳氫化合物氣體，則總質量為氣體，則總質量為 25.0163g25.0163g。試估算該氣體的摩爾質量。。試估算該氣體的摩爾質量。解先求容器的容積解先求容器的容積330000.10010000.100000.250000.1252cmcmVlOH?????nm/MpV/RTnm/MpV/RTmolgpVRTmM?????????31.3010133300000.250163.2515.298314. 841-51-5 兩個體積均為兩個體積均為 V V 的玻璃球泡之間用細管連接，泡內密封著標的玻璃球泡之間用細管連接，泡內密封著標準狀況條件下的空氣。若將其中一個球加熱到準狀況條件下的空氣。若將其中一個球加熱到 100℃100℃，另一個球則，另一個球則維持維持 0℃0℃，忽略連接管中氣體體積，試求該容器內空氣的壓力。，忽略連接管中氣體體積，試求該容器內空氣的壓力。解方法一在題目所給出的條件下，氣體的量不變。并且設玻解方法一在題目所給出的條件下，氣體的量不變。并且設玻璃泡的體積不隨溫度而變化，則始態為璃泡的體積不隨溫度而變化，則始態為 /2, 2, 1iiiiRTVpnnn???終態（終態（f f）時）時 ?? ?? ?? ?????? ?? ?? ??????ffffffff ffTTTTRVpTV TV Rpnnn, 2, 1, 1, 2, 2, 1 , 2, 1kPaTTTTTp TTTTVRnpffffiiffff f00.11715.27315.37315.27315.27315.373325.10122, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2, 1???????? ?? ?? ?????? ?? ?? ????1-61-6 0℃0℃時氯甲烷（時氯甲烷（CHCH3 3ClCl）氣體的密度）氣體的密度 ρρ 隨壓力的變化如下。隨壓力的變化如下。試作試作 ρ/pρ/pp p 圖，用外推法求氯甲烷的相對分子質量。圖，用外推法求氯甲烷的相對分子質量。P/kPaP/kPa101.325101.32567.55067.55050.66350.66333.77533.77525.33125.331ρ/ρ/（（g·dg·dm m-3-3））2.30742.30741.52631.52631.14011.14010.757130.757130.566600.56660解將數據處理如下解將數據處理如下物理化學上冊習題解（天津大學第五版） 3P/kPaP/kPa101.32101.325 567.55067.55050.6650.663 333.77533.77525.33125.331ρ/p/ρ/p/（（g·dmg·dm- -3 3·kPa·kPa））0.02270.02277 70.02260.02260 00.0220.02250500.022420.022420.022370.02237作作ρ/pρ/p對對 p p 圖圖0.02220.02230.02240.02250.02260.02270.02280.0229020406080100120pρ/pρ/p 線性 ρ/p當當 p→0p→0 時，時，ρ/p0.02225ρ/p0.02225，則氯甲烷的相對分子質量為，則氯甲烷的相對分子質量為 ??1 0529.5015.273314. 802225. 0/? ???????molgRTpMp?1-71-7 今有今有 20℃20℃的乙烷的乙烷- -丁烷混合氣體，充入一抽真空的丁烷混合氣體，充入一抽真空的 200200 cmcm3 3容器中，直至壓力達容器中，直至壓力達 101.325kPa101.325kPa，測得容器中混合氣體的質量為，測得容器中混合氣體的質量為0.3879g0.3879g。試求該混合氣體中兩種組分的摩爾分數及分壓力。。試求該混合氣體中兩種組分的摩爾分數及分壓力。解設解設 A A 為乙烷，為乙烷，B B 為丁烷。為丁烷。molRTpVn008315. 015.293314. 8102001013256 ???????（（1 1））BABBAAyymolgMyMynmM123.580694.30 867.46008315. 03897. 01?????????（（2 2））1??BAyy聯立方程（聯立方程（1 1）與（）與（2 2）求解得）求解得401. 0,599. 0??BByykPapypkPapypBBAA 69.60325.101599. 063.40325.101401. 0????????1-81-8 如圖所示一帶隔板的容器中，兩側分別有同溫同壓的氫氣與如圖所示一帶隔板的容器中，兩側分別有同溫同壓的氫氣與物理化學上冊習題解（天津大學第五版） 4氮氣，二者均克視為理想氣體。氮氣，二者均克視為理想氣體。H H2 2 3dm3dm3 3p p T TN N2 2 1dm1dm3 3p p T T（（1 1）保持容器內溫度恒定時抽去隔板，且隔板本身的體積可忽）保持容器內溫度恒定時抽去隔板，且隔板本身的體積可忽略不計，試求兩種氣體混合后的壓力。略不計，試求兩種氣體混合后的壓力。（（2 2）隔板抽去前后，）隔板抽去前后，H H2 2及及 N N2 2的摩爾體積是否相同的摩爾體積是否相同（（3 3）隔板抽去后，混合氣體中）隔板抽去后，混合氣體中 H H2 2及及 N N2 2的分壓力之比以及它們的的分壓力之比以及它們的分體積各為若干分體積各為若干解（解（1 1）抽隔板前兩側壓力均為）抽隔板前兩側壓力均為 p p，溫度均為，溫度均為 T T。。（（1 1））pdmRTnpdmRTnpN NH H????33132222得得 223NHnn?而抽去隔板后，體積為而抽去隔板后，體積為 4dm4dm3 3，溫度為，所以壓力為，溫度為，所以壓力為（（2 2））333144432222dmRTndmRTndmRTnnVnRTpNN NN?????比較式（比較式（1 1）） 、、 （（2 2）） ，可見抽去隔板后兩種氣體混合后的壓力仍為，可見抽去隔板后兩種氣體混合后的壓力仍為p p。。（（2 2）抽隔板前，）抽隔板前，H H2 2的摩爾體積為的摩爾體積為，，N N2 2的摩爾體積的摩爾體積pRTVHm/ 2,?pRTVNm/ 2,?抽去隔板后抽去隔板后22222222223n 3/3/H,,NNNNNNmNHmHnpRTnpRTnpRTnnpnRTVnVnV????????Q總物理化學上冊習題解（天津大學第五版） 5所以有所以有 ，，pRTVHm/ 2,?pRTVNm/ 2,?可見，隔板抽去前后，可見，隔板抽去前后，H H2 2及及 N N2 2的摩爾體積相同。的摩爾體積相同。（（3 3）） 41,43 3322222????N NNN HynnnyppypppypNNHH41;432222????所以有所以有 134143 22??ppppNH33144134432222dmVyVdmVyVNNHH????????1-91-9 氯乙烯、氯化氫及乙烯構成的混合氣體中，各組分的摩爾分氯乙烯、氯化氫及乙烯構成的混合氣體中，各組分的摩爾分數分別為數分別為 0.890.89、、0.090.09 和和 0.020.02。于恒定壓力。于恒定壓力 101.325kPa101.325kPa 條件下，用條件下，用水吸收掉其中的氯化氫，所得混合氣體中增加了分壓力為水吸收掉其中的氯化氫，所得混合氣體中增加了分壓力為 2.6702.670 kPakPa 的水蒸氣。試求洗滌后的混合氣體中的水蒸氣。試求洗滌后的混合氣體中 C C2 2H H3 3ClCl 及及 C C2 2H H4 4的分壓力。的分壓力。解洗滌后的總壓為解洗滌后的總壓為 101.325kPa101.325kPa，所以有，所以有（（1 1））kPappHCClHC655.98670. 2325.101 4232????（（2 2））02. 0/89. 0/// 423242324232???HCClHCHCClHCHCClHCnnyypp聯立式（聯立式（1 1）與式（）與式（2 2）求解得）求解得kPapkPapHCClHC168. 2;49.96 4232??1-101-10 室溫下一高壓釜內有常壓的空氣。為進行實驗時確保安全，室溫下一高壓釜內有常壓的空氣。為進行實驗時確保安全，采用同樣溫度的純氮進行置換，步驟如下向釜內通氮直到采用同樣溫度的純氮進行置換，步驟如下向釜內通氮直到 4 4 倍于空倍于空氣的壓力，爾后將釜內混合氣體排出直至