化学原理2习题答案1

第一章习题解答化学原理2习题答案11.CH4在25℃、95.9kPa时所占的体积为2L，求在标准状况下的体积（0℃、100kPa)。假设符合理想气体状态定律。已知：p1=95.9kPa，t1=25℃，V1=2p2=100kPa，t2=0℃

求：V2＝？解：按照理想气体定律

pV=nRT

p1V1/T1=p2V2/T2

V2=p1V1T2/(T1p2)=95.9kPa×

2L×(25℃/℃+273.2)K/[(0℃/℃+273.2)K×100kPa]=1.76L化学原理2习题答案12.0.016kgN2在273.15K、50.6kPa时的体积。假设符合理想气体状态定律。已知：T＝273.15K，p=50.6kPa，m=0.016kg

求：V＝？解：按照理想气体定律

pV=nRT

V＝nRT/p=0.016kg/0.028(kg/mol)×273.15K×8.315J·mol-1·K-1/50.6×103Pa

＝25.6×10－3m3

＝25.6L化学原理2习题答案13.用理想气体状态方程求5.07MPa、－40℃时甲烷的密度。已知：p=5.07×106Pa，T＝(－40℃/℃＋273.15)K=233.15K

求：密度＝？解：由理想气体状态方程

pV=nRT=m/MRT

=m/V=pM/RT=5.07×106Pa×0.016kg/mol/[8.315J/(mol·K)×233.15K]=41.84kg/m3化学原理2习题答案14.已知：T＝（0℃/℃+273.15)K

解：=m/V=pM/RT

M＝RT/p

p/kPa101.367.5350.6533.77

/(gL-1)1.97681.31490.98510.6560

M(g/mol)44.321744.224144.173744.1200

用线性回归方法得到，p=0，M=44.02206

绘得下图：化学原理2习题答案1化学原理2习题答案15.解：由Amagat分体积定律得

x(CO2)=0.015

由Dalton分压定律得

p(CO2)=p×x(CO2)=101.3kPa×0.015=1.52kPa化学原理2习题答案16.已知：V(O2)＝0.5L，p(O2)＝100kPa

V(N2)＝1.6L，p(N2)＝50kPa

t＝25℃

求：（1）p＝？（2）混合后，p(O2)，p(N2)

解：n(O2)＝p(O2)V(O2)/RT

n(N2)＝p(N2)V(N2)/RT

由于气体服从理想气体状态定律

n＝n(O2)＋n(N2)＝pV/RT

（1）pV＝p(O2)V(O2)＋p(N2)V(N2)

p＝(100kPa×0.5L＋50kPa×1.6L)/2.1L＝61.9kPa

（2）混合后

p(O2)＝p×n(O2)/n＝p×p(O2)V(O2)/pV＝p(O2)V(O2)/V

＝100kPa×0.5L/2.1L＝23.8kPa

p(N2)＝p－p(O2)＝61.9kPa-23.8kPa=38.1kPa化学原理2习题答案1

7.解：（1）体积分数＝摩尔分数体积分数不等于质量分数

p(O2)＝21kPa，p(N2)=79kPaV(O2)＝0.21L，V(N2)=0.79L

（2）升高温度，分压力都增加，而分体积和质量分数都不变（3）等温下，将体积增加1倍，则分压力皆减少一半，p(O2)＝10.5kPa，p(N2)=39.5kPa，而分体积增加一倍，V(O2)＝0.42L，V(N2)=1.58L

（4）充入N2，使总压达到150kPa，则p(O2)不变，p(N2)＝129kPa，V(O2)＝21kPa/150kPa×1L=0.14L，V(N2)＝0.86L

（5）维持温度、压力不变充入N2，则O2分压减少，分体积不变，N2分压与分体积皆增加。化学原理2习题答案18.证明：由Dalton分压定律得

p(N2)＝0.3p

p(O2)＝0.5p

p(CO2)＝0.2p

p(N2):p(O2):p(CO2)＝3：5：2化学原理2习题答案19.已知：p(A)＝100kPa，T(A)＝300K，V(A)＝1L

p(B)＝200kPa，T(B)＝300K，V(B)＝4.5L

T＝T(A)，p＝100kPa

求：V、体积分数及物质的量分数解：ni＝piVi/RT

n＝ini＝ipiVi/RT＝pV/RTxi＝ni/n＝piVi/pV

pV=pAVA+pBVB

V＝(pAVA+pBVB)/p

＝(100kPa×1L＋200kPa×4.5L)/100kPa

＝10L

xA＝nA/n＝pAVA/pV=0.1

xB＝0.9

体积分数分别为10%、90%。化学原理2习题答案110.已知：m=1kg，M＝0.016kg/mol，p=40MPa，T＝273.15Ka=2.29×1011Pa·cm6·mol-2=0.229Pa·m6·mol-2b=42.8cm3·mol-1=42.8×10-6m3·mol-1

求：V

解：此题用迭代法求解

(p+n2a/V2)(V-nb)=nRT

V=nRT/(p+n2a/V2)+nb(*)

n=1kg/0.016kg·mol-1=62.5mol

迭代初始值用理想气体状态定律计算

V0＝nRT/p=62.5mol×8.315J·mol-1·K-1×273.15K/40×106kPa

＝3.55×10-3m3

代入(*)式

V1＝62.5×8.315×273.15/(40×106＋62.5×62.5×0.229/(3.55×10-3)2)+62.5×42.8×10－6

＝3.95×10－3m3

V2=4.13×10－3m3

V3=4.21×10－3m3

V4=4.24×10－3m3

V5=4.26×10－3m3

V6=4.26×10－3m3

化学原理2习题答案111.解：若为一定量的理想气体，pV/RT=常数，故不为理想气体

化学原理2习题答案112.解：n=1mol，

T＝(100℃/℃+273.15)K=373.15K，

V＝10L＝0.010m3a=2.29×1011Pa·cm6·mol-2

=0.229Pa·m6·mol-2b=42.8cm3·mol-1=42.8×10-6m3·mol-1

按理想气体计算：

p＝RT/V＝8.315×373.15/0.010

＝3.103×105Pa

按范德华方程计算：

p＝RT/(Vm-b)-a/Vm2

＝8.315×373.15/(0.010-42.8×10-6)－0.229/0.0102

＝3.093×105Pa化学原理2习题答案113.解：T=(-88℃/℃+273.15)K=185.15K，

p=4.53MPa,n=1mol

Tc=(-118.4℃/℃+273.15)K=154.75K，

pc=5.04Mpa

Tr=T/Tc=1.20，pr=p/pc=0.90

查图得到，Z=0.84

V=ZRT/p=0.84×8.315×185.15/4.53×106=2.85×10-4m3

化学原理2习题答案114.解：T＝298.15K，

V=40L=0.040m3

，

p=20MPa

Tc=(-118.4℃/℃+273.15)K=154.75K，

pc=5.04Mpa

Tr=T/Tc=1.93，

pr=p/pc=3.97

查图得到，Z=0.98n=ZpV/RT=0.98×20×106×0.040/(8.315×298.15)=316.24mol

m=316.24×0.032=10.12kg化学原理2习题答案115.解：p=14.0MPa，=9.63×10-2kg·L-1=96.3kg/m3

Tc=(-82.1℃/℃+273.15)K=191.05K，pc=4.64Mpa

Pr=3.02

pM＝ZRT

ZT＝pM/R=14.0×106×0.016/(96.3×8.315)=279.74K

Z=279.74/T=279.74/TcTr=279.74/(191.05·Tr)=1.464/Tr

Tr0.91.01.11.21.41.61.71.82.0

Z1.631.461.331.221.050.9150.860.810.732

查图得：

Tr1.01.11.21.31.41.61.82.0

Z0.420.470.560.660.720.840.910.95

由两条曲线交点得到：

Tr=1.72

T=Tr×Tc=191.05×1.72=328.61K=55.46℃

化学原理2习题答案1化学原理2习题答案116.解：n=348/48=6mol，V=10L=0.010m3，T=373.15Ka=13.9×1011Pa·cm6·mol-2=1.39Pa·m6·mol-2b=116.4cm3·mol-1=116.4×10-6m3·mol-1

Tc=(152.01℃/℃+273.15)K=425.16K