物理化学第三版答案

1、物理化学第三版答案（第二版学生版 ）】s=txt> 第 一 章 气 体一、思考题1. 如何使一个尚未破裂而被打瘪的乒乓球恢复原状？采用了什么原理？答：将打瘪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，管中间有一汞滴将两边的气体分开。当左球的温度为273 k ，右球的温度为 293 k 时，汞滴处在中间达成

2、平衡。试问：（ 1 ）若将左球温度升高10 k ，中间汞滴向哪边移动？（ 2 ）若两球温度同时都升高10 k, 中间汞滴向哪边移动？答：（1 ）左球温度升高，气体体积膨胀，推动汞滴向右边移动。（2）两球温度同时都升高10 k,汞滴仍向右边移动。因为左边起始温度低，升高10 k 所占比例比右边大，283/273 大于 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，达保温瓶容积的0.7 左右，迅速盖上软木塞，防止保温瓶漏气，并迅速放开手。请估计会发生什么现象？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，

3、当与迅速蒸发的水汽的压力加在一起，大于外面压力时，就会使软木塞崩出。如果软木塞盖得太紧，甚至会使保温瓶爆炸。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、液两相处于平衡时，不断升高平衡温度，这时处于平衡状态的气-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。但由于液体的可压缩性较小，热膨胀仍占主要地位，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，气体与液体的摩尔体积逐渐接近。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. dalton 分压定

4、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. 有一种气体的状态方程为pvm?rt?bp （ b 为大于零的常数），试分析这种气体与理想气体有何不同？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p （vm-b ） = rt,与理想气体的状态方程相比，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计。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

5、力？答：在真实气体的p vm 图上，当气-液两相共存的线段缩成一个点时，称这点为临界点。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 waals 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。10. 当各种物质处于处于临界点时，它们有哪些共同特性？答：这时气-液界面消失，液体和气体的摩尔体积相等，成为一种既不同于液相、又不同于气相的特殊流体，称为超流体。二、概念题1 . 在温度、容积恒定的容器中，含有a 和 b 两种理想气体，这时a的分压和分体积分别是 pa和va。若在容器中再加入一定

6、量的理想 气体c,问pa和va的变化为（）。（a） pa和va都变大 （b）pa 和 va 都变小 （ c）pa 不变， va 变小 （ d） pa 变小， va 不变答：（c）这种情况符合dalton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，它们的物质的量、分压和分体积分别为na , pa , va和nb , pb , vb容器中的总压为p。试判断下列公式中哪个是正确的（）。（ a） pav?nart （ b） pvb?（na?nb）rt （ c） pava?nart （ d） pbvb?nbrt 答：（a）只有（a）符合d

7、alton分压定律。3. 已知氢气的临界温度和临界压力分别为tc?33.3 k , pc?1.297?10pa。有一氢气钢瓶，在 298 k时瓶内压力为98.0?10 pa ,这时氢气的状态为（）。（a）液态（b）气态（c）气-液两相平衡（d）无法确定答：（b）仍处在气态区。4. 在一个绝热的真空容器中，灌满373 k 和压力为101.325 kpa 的纯水，不留一点空隙，这时水的饱和蒸汽压为（）。（a）等于零 （b）大于 101.325 kpa（c）小于 101.325 kpa （d）等于101.325 kpa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

8、下，可以近似作为理想气体处理（）。（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 298k 时，地面上有一个直径为1m 的充了空气的球，其压力为 100kpa ，将球带至高空，温度降为253k ，球的直径胀大到3m ，此时球内的压力为（）。（ a） 33.3 kpa （ b） 9.43 kpa （ c） 3.14 kpa （ d） 28.3 kpa66答：（ c） p2?p1d1t2d2t12 2 ?100?253?1298?3 22?3.14 kpa 。7. 真实气体液化的必要条件是（）。（a）压力

9、大于 pc （b）温度低于tc （c）体积等于 vm,c （d）同时升高温度和压力答：（b） tc 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2dm3 的真空容器中，依次充入温度相同、始态为 100 kpa , 2 dm3 的 n2 （g）和 200 kpa , 1 dm3 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）100 kpa （b） 150 kpa （c） 200 kpa （d） 300 kpa 答：（c）等温条件下，200 kpa ， 1 dm3 气体等于100 kpa ， 2 dm3 气体，总压为kp

10、a=200 kpa 。9. 在 298 k 时，往容积相等的a、 b 两个抽空容器中分别灌入100g和 200g 水，当达到平衡时，两容器中p?pa?pb=100 kpa+100的水蒸汽压力分别为pa 和 pb ，则两者的关系为（）。（a） papb （b） papb （c） pa=pb （d）无法确定 答：（c）饱和蒸汽压是物质的特性，只与温度有关。10. 在 273 k ， 101.325 kpa时，摩尔质量为154g?mol 则气体的密度为（）。（单位为g?dm ）（a）6.87 （b）4.52 （c）3.70 （d）3.44 答：（a）?3?1的ccl4 （l）的蒸气可以近似看作为理想

11、气体， mv?154 g22.4 dm3?6.87 g?dm ?311. 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 k 答：（ d） v， p 不变， n2?56 n1,t2?65t1?360 k12.实际气体的压力（p）和体积（v）与理想气体相比，分别会发 生的偏差为（）。（a） p、v都发生正偏差（b） p、v都发生负偏差 （ 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

12、。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 kpa 。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?n1?n2 根据理想气体状态方程p12vrt1?p2v?rt1t2pv2r2t化简得：2p1t1?p2(1t1?1t2)p2?2p1?t2?t1?2?60 kpa?273273?373?50.7 kpa3解： 放入贮气瓶中的气体物质的量为nn?p3v3rt?100 kpa?20?10 m8.314

13、j?mol?1?33?k?1?300 k?0.80 mol设钢瓶的体积为V,原有气体为n1,剩余气体为n2p1v?n1rt p2v?n2rtn1?n2?nn?n1?n2?p1vrtp2vrt?1v?nrtp1?p2?0.80 mol?8.314 j?mol?k?1?300 k(1800?1600) kpa?9.98 dm33. 用电解水的方法制备氢气时，氢气总是被水蒸气饱和，现在用降温的方法去除部分水蒸气。现将在298 k 条件下制得的饱和了水气的氢气通入283 k 、压力恒定为128.5 kpa 的冷凝器中，试计算：冷凝前后混合气体中水气的摩尔分数。已知在298 k 和 283 k 时，水的

14、饱和蒸汽压分别为3.167 kpa 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于水气压力与冷凝操作的总压之比在冷凝器进口处，t=298 kx(h2o,gp(h2o)3.167 kpa?0. 025p128.5 kpa在冷凝器出口处，t=283 kx(h2o,gp(h2o)1.227 kpa09?0.0p128.5 kpa可见这样处理以后，含水量下降了很多。4. 某气柜内贮存氯乙烯ch2=chcl ( g) 300m ，压力为122 kpa ，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100m ，相当于氯乙烯的物质的量为多少？已知其摩

15、尔质量为5. .5g?mol ，设气体为理想气体。解： ?=-133mv,m?nm, n?pvrt代入，得：?=mprt?62.5 ?10 kg?mol62.6 4 j?mol-3?3?1?122?10 pa?1?1?k?300 k3?3.06 kg?m-3?3.06 g?dm?3m?v?3.06 kg?m?300 m?918 kg【篇二：第五版物理化学第三章习题答案】>3.1 卡诺热机在（ 1 ） 热机效率；（ 2） 当向环境作功。解：卡诺热机的效率为时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热的高温热源和的低温热源间工作。求根据定义3 2 卡诺热机在（1 ） 热机效率； （ 2）当

16、从高温热源吸热解： （1） 由卡诺循环的热机效率得出时，系统对环境作的功的高温热源和的低温热源间工作，求：及向低温热源放出的热（ 2）3 3 卡诺热机在（1 ）热机效率 ；（2）当向低温热源放热解： （ 1 ）时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。的高温热源和的低温热源间工作，求2 2）3 4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺热机得到的功wr 等于不可逆热机作出的功w。假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率不可逆热机从高温热源吸热则，向低温热源放热，对环境作功，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修斯说法。逆向卡诺

17、热机从环境得功则从低温热源吸热向高温热源放热若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热不可逆热机从高温热源吸收的热相等，即总的结果是：得自单一低温热源的热，变成了环境作功，违背了热力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。3 5 高温热源温度低温热源，求此过程。，低温热源温度，今有120kj 的热直接从高温热源传给解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程3.6不同的热机中作于况下，当热机从高温热源吸热（ 1 ） 可逆热机效率（2） 不可逆热机效率（3）不可逆热机效率解：设热机向低温热源放热。，根据热机效率的定义的高温热源及的低温热源之间。求下列三种情。时，两热源的总熵变因此

18、，上面三种过程的总熵变分别为3.7已知水的比定压热容成100的水，求过程的。今有 1 kg ， 10的水经下列三种不同过程加热。（ 1 ）系统与100的热源接触。（ 2）系统先与55的热源接触至热平衡，再与100的热源接触。（ 3）系统先与40，70的热源接触至热平衡，再与100的热源接触。解：熵为状态函数，在三种情况下系统的熵变相同在过程中系统所得到的热为热源所放出的热，因此3.8 已知氮（n2, g ）的摩尔定压热容与温度的函数关系为恒压过程；（2）经恒容过程达到平衡态时的解：（1 ）在恒压的情况下。将始态为300 k ， 100 kpa 下 1 mol 的 n2（g） 置于 1000 k

19、 的热源中，求下列过程（1 ）经（ 2）在恒容情况下，将氮（n2, g ）看作理想气体将代替上面各式中的，即可求得所需各量的某双原子理想气体1 mol ，经下列不同途径变化到3.9 始态为，的末态。求各步骤及途径的3.10 1 ） 恒温可逆膨胀；（ 2）先恒容冷却至使压力降至100 kpa ，再恒压加热至；（ 3） 先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kpa ，再恒压加热至。3.11 1 ）对理想气体恒温可逆膨胀，3.12 u = 0 ，因此（ 2）先计算恒容冷却至使压力降至100 kpa ，系统的温度t:根据理想气体绝热过程状态方程，（ 3）同理，先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kpa 时系

20、统的温度t:各热力学量计算如下【篇三：物理化学上册的答案,第五版上册】t>1-1 物质的体膨胀系数?v 与等温压缩系数?t 的定义如下：?v?1?v?1?v? ? ?t? ?v?t?pv?p?t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，pv=nrt?v?1?v?1?（nrt/p）?1nr1v?t?1 ? ?v?t?pv?t?pvpvt?t?1?v?1?（nrt/p）?1nrt1v? ?2?p?1 ?v?p?tv?pvp?tvp1-2 气柜内有121.6kpa 、 27的氯乙烯（c2h3cl ）气体 300m3 ，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的

21、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pv121.6?103?300n?14618.623mol rt8.314?300.15每小时 90kg 的流量折合p3390?1090?10 摩尔数为v?1441.153mol?h?1 mc2h3cl62.451-3 0、101.325kpa 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： ?ch4pn101325?16?10?3?mch4?mch4?0.714kg?m?3 vrt8.314?273.151-4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。充以4水之后，总质量为125.0000g 。若改用充以

22、25、13.33kpa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g 。试估算该气体的摩尔质量。解：先求容器的容积v?125.0000?25.000?100.0000cm3?100.0000cm3?ho(l)21n=m/m=pv/rtm?)rtm8.314?298.15?(25.0163?25.0000?30.31g?mol ?4pv13330?101-5 两个体积均为v 的玻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100 ，另一个球则维持0，忽略连接管中气体体积，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

23、温度而变化，则始态为n?n1,i?n2,i?2piv/(rti) 终态(f)时 n?n1,ft1,ft2,fn?pf?vr?t1,f?t2,f?n2,f?pf?vv?r?t1,ft2,f?pfv?r?t2,f?t1,f?tt?1,f2,f? ?2pi?t1,ft2,f?t?t?t?i?1,f2,f?2?101.325?373.15?273.15?117.00kpa273.15（373.15?273.15）解：将数据处理如下：0.02277 0.02260 0.02250 0.02242 0.02237（ g dm kpa ）-3101.325 67.550 50.663 33.775 25.3

24、31m?/p?p?0rt?0.02225?8.314?273.15?50.529g?mol?11-7 今有 20的乙烷-丁烷混合气体，充入一抽真空的200 cm3 容器中，直至压力达101.325kpa ，测得容器中混合气体的质量为0.3879g 。试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。解：设a 为乙烷，b 为丁烷。pv101325?200?10?6n?0.008315mol rt8.314?293.15m0.3897?yama?ybmb?46.867g?mol?1（ 1 ）n0.008315 ?30.0694ya?58.123ybm?ya?yb?1 （ 2）联立方程（1 ）与（2）求解

25、得yb?0.599,yb?0.401pa?yap?0.401?101.325?40.63kpapb?ybp?0.599?101.325?60.69kpa1-81-9 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 0.02。于恒定压力101.325kpa 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 kpa的水蒸气。试求洗涤后的混合气体中c2h3cl 及 c2h4 的分压力。解：洗涤后的总压为101.325kpa ，所以有pc2h3cl?pc2h4?101.325?2.670?98.655kpapc2h3cl/pc2h4?yc2h3cl/yc2h4?nc2h3cl/nc2h4?0.89/0.02联立式（1 ）与式（2）求解得pc2h3cl?96.49kpa;pc2h4?2.168kpa1-10 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路换，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至恢复常压。这种步骤共重复三次。求釜内最后排气至年恢复常压时其