东华大学物理化学复习

1、第1章第零定律与物态方程一、基本要点公式及其适用条件系统的状态和状态函数及其性质系统的状态就是系统物理性质和化学性质的综合表现，它采用系统的宏观性质来描述系统的状态，系统的宏观性质，也称为系统的状态函数。系统的宏观性质(状态函数)就是由大量(摩尔级)的分子、原子、离子等微观粒子组成的宏观集合体所表现出的集团行为，简称热力学性质或“热力学函数”如p、V、T、U、H、S、A、G等。Z=f(x,y)表示一定量、组成不变的均相系统，其任意宏观性质(Z)是另两个独立宏观性质(x,y)的函数。状态函数Z具有五个数学特征：应二乙-状态函数改变量只决定于始终态，与变化过程途径无关。=-=0，状态函数循环积分为

2、零，这是判断Z是否状态函数的准则之一。dzdz，系Z的全微分表达式J32_J严)(5)系Z、x、y满足循环式，。(办5；/，系Z的Euler规则，即微分次序不影响微分结果。亦称循环规则。热力学第零定律即热平衡定律：当两个物态A和B分别与第三个物体C处于热平衡，则A和B之间也必定彼此处于热平衡。T=t+273.15,T是理想气体绝对温标，以K为单位。t是理想气体摄氏温标，以C为单位。绝对温标与摄氏温标在每一度大小是一样的，只是绝对温标的零度取在摄氏温标的-273.15C处，可以看出，有了绝对温标的概念后，只需确定一个固定参考点(pV)P=o,依国际计量大会决定，这个参考点选取在纯水三相点，并人为

3、规定其温度正好等于273.16K。理想气态方程及其衍生式为:RTnRTmpP=RT=RT入FM；式中P、V、T、n单位分别为Pa、m3、K、mol；R=8.314Jmol-iK-i，V为气体摩尔体积，单位为m3mol-i，p为密度单位mkgm-3,M为分子量。此式适用于理想气或近似地适用于低压气。理想混合气基本公式平均摩尔质量；式中M和y分别为混合气中任一组份BBB的摩尔质量与摩尔分数。此式既适用于各种混和气，也适用于液态或固态等均相系统的平均摩尔质量计算。道尔顿定律；这里p只作为组份B单独存在时产生的压B力。此式适用混合理想气或近似适用于低压混和气。分压力定义叨皿与刁“戸；作为数学定义可适用

4、各种混和气卩二E卩占=S叫阿马格定律；适用以混合理想气体或近似适用于低压混和气分体积定义%=九卩与H比；可适用于混合理想气或近似适用于低压真实混和气范德华方程，范氏常数与临界参数关系，范氏对比态方程9+挣b)=RT9+哮炉一斶=罰范德华方程为：or式中a和b系与气体种类有关的常数，皆称范德华常数。a的单位为Pam6mol-2,b的单位为m3mol-i；该方程适用于几个MPa(几十个atm)的中压范围内实际气体的p、V、n的计算cmcc=站，,歼屜；式中V,P、T分别为各种气体的临界摩尔体积、临界压力、临界温度，简称临界参数9式中P、T、V分别为对比压力、对比温度、rrr对比体积，简称对比参数，

5、意指物质离开临界点的远近伉+2)(观-1)=辽；系普遍化范氏对比态方程，其适用范围同范德华方程，并无改善。对应态原理与压缩因子图的应用仔J殆三0；意指不同气体，若有两个对比状态参数彼此相等，则第三个对比状态参数大体上具有相同的值，并称为处于对应状态。处对应态时不同物质间的物理性质具有简单关系，此经验规律，即对应态原理。应T挖R7；为压缩因子Z的定义式，它表示实际气与理想气的偏差，完全由试验测定，是无量纲的纯数。Z与气体T、p及性质有关，规定T可实r验绘制Z=f(p)函数图。故Z=f(T、p)称压缩因子图，不受任何限制，可用rrr于高压下实际气的P、V、T及物质逸度、热容、焓等热力学函数计算。力

6、学响应函数定义及其应用体积膨胀系数V贴;等温压缩系数万奇;压力系数;魯A、K、0一般是T、p的函数，均为强度量，但他们彼此关联，且与物态方程可互为转换。他们是研究物质热性质、晶体结构及相变的重要数据。练习1.两个体积相同的密闭容器，用一根细管相连（细管体积可略）。问a.当两边温度相同时，两容器中的压力和气体的物质的量是否相同？提示答案：（两者均相同）b当两边温度不同时，两容器中的压力和气体的物质的量是否相同？为什么？提示答案：（压力相同，物质的量不同）在常压下，将沸腾的开水迅速倒入保温瓶中，若水未加满便迅速塞紧塞子往往会使瓶塞崩开，请解释这种现象。提示答案：（塞上瓶塞，气相体积不变，随着水气化

7、，压力增大，瓶塞崩开）若有人试图将波义耳定律和盖吕萨克定律结合在一起而得到一个通用公式，即W,%以，%二常数，因此，戸仏厂厂%=槪，即去八常数，问此结论对否？为什么？提示答案：（要使k/k1为常数，必须保证p，T恒定，但上述两个公式均只有一个量恒定。）1某一气球驾驶员计划设计一氢气球，设气球运行周围的压力和温度为105Pa和20C,气球携带的总质量为100kg,空气分子量为29gmol-i。设所有气体均为理想气体。问气球的半径应为多少？提示答案：(2.78m)用气体微量天平来测量新合成的一种碳氟化物气体的相对摩尔质量，天平横梁的一个终端有一个玻璃泡，整个装置放入密闭的容器中，这就构成了上述天平

8、。横梁支在支点上，借增加密闭容器中的压力，从而增加了封闭玻璃泡的浮力，使达到平衡。设实验中，当碳氟化物压力为293.22mmHg时，天平达平衡。在支点位置相同时，往密闭容器中引入三氟甲烷至压力为427.22mmHg时，也达到了平衡。求该碳氟化物的相对摩尔质量，并写出分子式。提示答案：(M=102.0gmol-iCHF)224有一耐压5X105Pa的反应釜，为了确保实验安全，要求釜内氧的摩尔分数不能超过1.25%。现采用同样温度的纯氮进行置换，设每次通氮直到4倍于空气的压力后将混合气体排出直至恢复常压。问要达到上述实验要求需重复通气几次？设空气中氧、氮摩尔分数比为1:4。提示答案：(0.313%

9、)一气球中装有10g氢气，为使气球浮力恰好等于零(即：气球中气体的密度等于周围空气的密度)，应再向气球中加入多少克的氩气(M=40.0)?提示Ar答案：(490g)干空气中含N79%、O21%，计算在相对湿度为60%,温度为25C和压22力为101.325kPa下湿空气的密度。已知水在25C的饱和蒸气压为3.168kPa。提示答案：(1.17gdm-3)9.(1)对理想气体，压缩因子Z=1。能否说当气体的Z=1时，该气体必定是理想气体。提示答案：(不能，=1)因为在实际气体的等温线与理想气体的等温线交点处，Z(2)当温度足够低时，任何实际气体的ZP曲线与理想气体的ZP曲线均交于两点。试解释这种

10、现象。提示答案：(这是因为当温度足够低时，气体的玻义耳温度高于体系温度，Zp曲线出现极小值。)在ldm3的钢制容器中，装有131gXe(g)，温度和压力为25C和2X106Pa,问Xe(g)能视为理想气体吗？提示答案：(不能，若为理想气体，P=2.48X106Pa)以下说法对吗？为什么？a.临界温度是气体可以被液化的最高温度。提示答案：(对)b当气体的温度降到临界温度以下时，气体就一定会液化。提示答案：(不对，必须同时加压)从范德华方程出发并结合玻义耳温度定义，证明(1)在足够高的温度，实际气体的压缩因子Z1。提示答案：筹=恙-語十為-等十和爭当忆(2)在低温，低压下，ZT)BA氮气在273.

11、2K时的摩尔体积为70.3X10-6m3，试计算其压力。用理想气体状态方程式。用范德华方程式。(3)用压缩因子图法。提示答案：(32.3Mpa,44.3Mpa,41MPa)将上述结果与实验值比较。(实验值为40530kPa)。17.300K时40dm3钢瓶中贮存乙烯气体的压力为146.9X102kPa。欲从中提用300K、101.325kPa的乙烯气体12m3，试用压缩因子图求解钢瓶中剩余乙烯气体的压力。提示答案：(1986kPa)18.试用压缩因子法求10mol乙烯在10234kPa和334K时所占的体积。提示答案：(1.41dm3)测试选择题(共10小题,每题2分)1.两个球中分别装有理想

12、气体A和B,已知气体A的密度为B的两倍，而气体A的分子量为B的一半，若两种气体的温度相同，则气体A与气体B的压力之比为：A.1/2D.1/42.温度为17C的空调室内有一充满105PaH的气球，设气球能承受的极2限压力为1.05X105Pa，问将气球移至温度为37C的室外时，气球内压力为：厂A.105PaB.1.05X105PaC.1.07X105PaCD.无法确定3.将2g气体A充入抽空的，温度为25C的烧瓶中，测得其压力为105Pa。接着又加入3g气体B,此时烧瓶内压力为1.5X105Pa。假设这两种气体均为理想气体，则气体A与气体B的摩尔质量比为：厂A.3CB.1/3厂C.3/2厂D.2

13、/34.设N(g)在血液中的溶解度与其分压成正比且比例系数与压力无关。问2一处于40m深的潜水员，其血液中N(g)的溶解度是他在海平面时的多2少倍？厂A.1倍rB.2倍厂C.4倍厂D.5倍5.25C时，A、B两个抽空的容器中分别装入10g和20g水。当达到气液平衡时，两个容器中的水蒸气压力分别为P和P，那么二者的关系是AB厂A.ppCB.ppPC.p=pPD.不能确定ABABAB6.当实际气体处于波义耳温度时，只要压力较低，则有厂A.pVnRT厂C.pV=nRT厂D.pVO7.下列说法何者正确？临界压力是气体可被液化的最低压力。气体被液化的必要条件是气体温度小于波义耳温度在临界点，饱和液体与饱和蒸气的密度相同。气体的临界状态与气体的性质无关。厂A.(4)rB.(3)rC.(2)rD.(1)8.理想气体状态方程和范德华状态方程均可适用于D.所有实际气体丄A.极低压力下的厂B.理