物理化學第一章課后答案

物理化學核心教程（第二版）參考答案第一章氣體一、思考題1.如何使一個尚未破裂而被打癟的乒乓球恢復原狀采用了什么原理答：將打癟的乒乓球浸泡在熱水中，使球壁變軟，球中空氣受熱膨脹，可使其恢復球狀。采用的是氣體熱脹冷縮的原理。2.在兩個密封、絕熱、體積相等的容器中，裝有壓力相等的某種理想氣體。試問，這兩容器中氣體的溫度是否相等答：不一定相等。根據理想氣體狀態(tài)方程，若物質的量相同，則溫度才會相等。3.兩個容積相同的玻璃球內充滿氮氣，兩球中間用一玻管相通，管中間有一汞滴將兩邊的氣體分開。當左球的溫度為273K，右球的溫度為293K時，汞滴處在中間達成平衡。試問：（1）若將左球溫度升高10K，中間汞滴向哪邊移動（2）若兩球溫度同時都升高10K,中間汞滴向哪邊移動答：（1）左球溫度升高，氣體體積膨脹，推動汞滴向右邊移動。（2）兩球溫度同時都升高10K，汞滴仍向右邊移動。因為左邊起始溫度低，升高10K所占比例比右邊大，283/273大于303/293，所以膨脹的體積（或保持體積不變時增加的壓力）左邊比右邊大。4.在大氣壓力下，將沸騰的開水迅速倒入保溫瓶中，達保溫瓶容積的左右，迅速蓋上軟木塞，防止保溫瓶漏氣，并迅速放開手。請估計會發(fā)生什么現(xiàn)象答：軟木塞會崩出。這是因為保溫瓶中的剩余氣體被熱水加熱后膨脹，當與迅速蒸發(fā)的水汽的壓力加在一起，大于外面壓力時，就會使軟木塞崩出。如果軟木塞蓋得太緊，甚至會使保溫瓶爆炸。防止的方法是灌開水時不要太快，且要將保溫瓶灌滿。5.當某個純物質的氣、液兩相處于平衡時，不斷升高平衡溫度，這時處于平衡狀態(tài)的氣-液兩相的摩爾體積將如何變化答：升高平衡溫度，純物的飽和蒸汽壓也升高。但由于液體的可壓縮性較小，熱膨脹仍占主要地位，所以液體的摩爾體積會隨著溫度的升高而升高。而蒸汽易被壓縮，當飽和蒸汽壓變大時，氣體的摩爾體積會變小。隨著平衡溫度的不斷升高，氣體與液體的摩爾體積逐漸接近。當氣體的摩爾體積與液體的摩爾體積相等時，這時的溫度就是臨界溫度。6.Dalton分壓定律的適用條件是什么Amagat分體積定律的使用前提是什么答：實際氣體混合物（壓力不太高）和理想氣體混合物。與混合氣體有相同溫度和相同壓力下才能使用，原則是適用理想氣體混合物。7.有一種氣體的狀態(tài)方程為（b為大于零的常數(shù)），試分析這種氣體與理想氣體有何不同將這種氣體進行真空膨脹，氣體的溫度會不會下降答：將氣體的狀態(tài)方程改寫為p（Vm-b）=RT，與理想氣體的狀態(tài)方程相比，只校正了體積項，未校正壓力項。說明這種氣體分子自身的體積不能忽略，而分子之間的相互作用力可以忽略不計。所以，將這種氣體進行真空膨脹時，溫度不會下降。8.如何定義氣體的臨界溫度和臨界壓力答：在真實氣體的p—Vm圖上，當氣-液兩相共存的線段縮成一個點時，稱這點為臨界點。這時的溫度為臨界溫度，這時的壓力為臨界壓力。臨界壓力是指在該臨界溫度時能使氣體液化的最低壓力。9.vanderWaals氣體的內壓與體積成反比，這一說法是否正確答：不正確。內壓力與氣體摩爾體積的平方成反比。10.當各種物質處于處于臨界點時，它們有哪些共同特性答：這時氣-液界面消失，液體和氣體的摩爾體積相等，成為一種既不同于液相、又不同于氣相的特殊流體，稱為超流體。二、概念題題號選項題號選項1C92A3B4D12B5678CCBC10A11DC1.在溫度、容積恒定的容器中，含有A和B兩種理想氣體，這時A的分壓和分體積分別是和。若在容器中再加入一定量的理想氣體C，問和的變化為（）。（A）（C）和都變大（B）（D）和都變小不變，變小變小，不變答：（C）這種情況符合Dalton分壓定律，而不符合Amagat分體積定律。2.在溫度T、容積V都恒定的容器中，含有A和B兩種理想氣體，它們的物質的量、分壓和分體積分別為nA，pA，VA和nB，pB，VB容器中的總壓為p。試判斷下列公式中哪個是正確的（）。（A）（C）（B）（D）答：（A）只有（A）符合Dalton分壓定律。3.已知氫氣的臨界溫度和臨界壓力分別為。有一氫氣鋼瓶，在298K時瓶內壓力為，這時氫氣的狀態(tài)為（）。（A）液態(tài)（B）氣態(tài)（C）氣-液兩相平衡（D）無法確定答：（B）仍處在氣態(tài)區(qū)。4.在一個絕熱的真空容器中，灌滿373K和壓力為kPa的純水，不留一點空隙，這時水的飽和蒸汽壓為（）。（A）等于零（B）大于kPa（D）等于kPa（C）小于kPa答：（D）飽和蒸汽壓是物質的本性，與是否有空間無關。5.真實氣體在如下哪個條件下，可以近似作為理想氣體處理（）。（A）高溫、高壓（C）高溫、低壓（B）低溫、低壓（D）低溫、高壓答：（C）這時分子間距離很大，分子間的作用力可以忽略不計。6.在298K時，地面上有一個直徑為1m的充了空氣的球，其壓力為100kPa，將球帶至高空，溫度降為253K，球的直徑脹大到3m，此時球內的壓力為（）。（A）kPa（B）kPa（C）kPa（D）kPa答：（C）kPa。7.真實氣體液化的必要條件是（）。（A）壓力大于（C）體積等于（B）溫度低于（D）同時升高溫度和壓力答：（B）是能使氣體液化的最高溫度，溫度再高無論加多大壓力都無法使氣體液化。8.在一個恒溫，容積為2dm3的真空容器中，依次充入溫度相同、始態(tài)為100kPa，2dm3的N2（g）和200kPa，1dm3的Ar（g），設兩者形成理想氣體混合物，則容器中的總壓力為（）。（A）100kPa（B）150kPa（C）200kPa（D）300kPa答：（C）等溫條件下，200kPa，1dm3氣體等于100kPa，2dm3氣體，總壓為kPa+100kPa=200kPa。=1009.在298K時，往容積相等的A、B兩個抽空容器中分別灌入100g和200g水，當達到平衡時，兩容器中的，則兩者的關系為（）。水蒸汽壓力分別為和（A）答：（C）飽和蒸汽壓是物質的特性，只與溫度有關。10.在273K，kPa時，摩爾質量為154的CCl4（l）的蒸氣可以近似看作為理想氣體，則氣體<（B）>（C）=（D）無法確定的密度為（）。（單位為）（A）（B）（C）（D）答：（A）11.某體積恒定的容器中裝有一定量溫度為300K的氣體，現(xiàn)在保持壓力不變，要將氣體趕出1/6，需要將容器加熱到的溫度為（）。（A）350K（B）250K（C）300K（D）360K答：（D）V，p不變，12.實際氣體的壓力（p）和體積（V）與理想氣體相比，分別會發(fā)生的偏差為（）。（A）p、V都發(fā)生正偏差（C）p正偏差，V負偏差（B）p、V都發(fā)生負偏差（D）p負偏差，V正偏差答：（B）內壓力和可壓縮性的存在。三、習題1.在兩個容積均為V的燒杯中裝有氮氣，燒瓶之間有細管相通，細管的體積可以忽略不計。若將兩燒杯均浸入373K的開水中，測得氣體壓力為60kPa。若一只燒瓶浸在273K的冰水中，另外一只仍然浸在373K的開水中，達到平衡后，求這時氣體的壓力。設氣體可以視為理想氣體。解：根據理想氣體狀態(tài)方程化簡得：2.將溫度為300K，壓力為1800kPa的鋼瓶中的氮氣，放入體積為20的貯氣瓶中，使貯氣瓶壓力在300K時為100kPa，這時原來鋼瓶中的壓力降為1600kPa（假設溫度未變）。試求原鋼瓶的體積。仍假設氣體可作為理想氣體處理。解：放入貯氣瓶中的氣體物質的量為設鋼瓶的體積為V，原有氣體為，剩余氣體為3.用電解水的方法制備氫氣時，氫氣總是被水蒸氣飽和，現(xiàn)在用降溫的方法去除部分水蒸氣。現(xiàn)將在298K條件下制得的飽和了水氣的氫氣通入283K、壓力恒定為kPa的冷凝器中，試計算：冷凝前后混合氣體中水氣的摩爾分數(shù)。已知在298K和283K時，水的飽和蒸汽壓分別為kPa和kPa?；旌蠚怏w近似作為理想氣體。解：水氣所占的摩爾分數(shù)近似等于水氣壓力與冷凝操作的總壓之比在冷凝器進口處，T=298K在冷凝器出口處，T=283K可見這樣處理以后，含水量下降了很多。4.某氣柜內貯存氯乙烯CH2=CHCl（g）300，壓力為122kPa，溫度為300K。求氣柜內氯乙烯氣體的密度和質量。若提用其中的100，相當于氯乙烯的物質的量為多少已知其摩爾質量為，設氣體為理想氣體。解：代入，得：（總）=5.有氮氣和甲烷（均為氣體）的氣體混合物100g，已知含氮氣的質量分數(shù)為。在420K和一定壓力下，混合氣體的體積為。求混合氣體的總壓力和各組分的分壓。假定混合氣體遵守Dalton分壓定律。已知氮氣和甲烷的摩爾質量分別為28和16。解：6.在300K時，某一容器中含有H2（g）和N2（g）兩種氣體的混合物，壓力為152kPa，溫度為。將N2（g）分離后，只留下H2（g），保持溫度不變，壓力降為kPa，氣體質量減少14g。試計算：（1）容器的體積；（2）容器中H2（g）的質量；（3）容器中最初的氣體混合物中，H2（g）和N2（g）的摩爾分數(shù)