物理化學(xué)第三版答案

1、物理化學(xué)第三版答案（第二版學(xué)生版 ）】s=txt> 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(fù)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(fù)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(jù)理想氣體狀態(tài)方程，若物質(zhì)的量相同，則溫度才會相等。3. 兩個容積相同的玻璃球內(nèi)充滿氮?dú)?，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(dāng)左球的溫度為273 k ，右球的溫度為 293 k 時，汞滴處在中間達(dá)成

2、平衡。試問：（ 1 ）若將左球溫度升高10 k ，中間汞滴向哪邊移動？（ 2 ）若兩球溫度同時都升高10 k, 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10 k,汞滴仍向右邊移動。因?yàn)樽筮吰鹗紲囟鹊?，升?0 k 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(dá)保溫瓶容積的0.7 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(jì)會發(fā)生什么現(xiàn)象？答：軟木塞會崩出。這是因?yàn)楸仄恐械氖Ｓ鄽怏w被熱水加熱后膨脹，

3、當(dāng)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?xí)贡仄勘?。防止的方法是灌開水時不要太快，且要將保溫瓶灌滿。5. 當(dāng)某個純物質(zhì)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(dāng)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(dāng)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

4、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(shí)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pvm?rt?bp （ 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(jìn)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(xiàng)，未校正壓力項(xiàng)。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(jì)。所以，將這種氣體進(jìn)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

5、力？答：在真實(shí)氣體的p vm 圖上，當(dāng)氣-液兩相共存的線段縮成一個點(diǎn)時，稱這點(diǎn)為臨界點(diǎn)。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.van der waals 氣體的內(nèi)壓與體積成反比，這一說法是否正確？答：不正確。內(nèi)壓力與氣體摩爾體積的平方成反比。10. 當(dāng)各種物質(zhì)處于處于臨界點(diǎn)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1 . 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 pa和va。若在容器中再加入一定

6、量的理想 氣體c,問pa和va的變化為（）。（a） pa和va都變大 （b）pa 和 va 都變小 （ c）pa 不變， va 變小 （ d） pa 變小， va 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(zhì)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） pav?nart （ b） pvb?（na?nb）rt （ c） pava?nart （ d） pbvb?nbrt 答：（a）只有（a）符合d

7、alton分壓定律。3. 已知?dú)錃獾呐R界溫度和臨界壓力分別為tc?33.3 k , pc?1.297?10pa。有一氫氣鋼瓶，在 298 k時瓶內(nèi)壓力為98.0?10 pa ,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373 k 和壓力為101.325 kpa 的純水，不留一點(diǎn)空隙，這時水的飽和蒸汽壓為（）。（a）等于零 （b）大于 101.325 kpa（c）小于 101.325 kpa （d）等于101.325 kpa答:（d）飽和蒸汽壓是物質(zhì)的本性，與是否有空 間無關(guān)。5. 真實(shí)氣體在如下哪個條件

8、下，可以近似作為理想氣體處理（）。（a）高溫、高壓 （b）低溫、低壓 （c）高溫、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(jì)。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(nèi)的壓力為（）。（ 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. 真實(shí)氣體液化的必要條件是（）。（a）壓力

9、大于 pc （b）溫度低于tc （c）體積等于 vm,c （d）同時升高溫度和壓力答：（b） tc 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 100 kpa , 2 dm3 的 n2 （g）和 200 kpa , 1 dm3 的 ar （g）, 設(shè)兩者形成理想氣體混合物，則容器中的總壓力為（）。（ a）100 kpa （b） 150 kpa （c） 200 kpa （d） 300 kpa 答：（c）等溫條件下，200 kpa ， 1 dm3 氣體等于100 kpa ， 2 dm3 氣體，總壓為kp

10、a=200 kpa 。9. 在 298 k 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(dāng)達(dá)到平衡時，兩容器中p?pa?pb=100 kpa+100的水蒸汽壓力分別為pa 和 pb ，則兩者的關(guān)系為（）。（a） papb （b） papb （c） pa=pb （d）無法確定 答：（c）飽和蒸汽壓是物質(zhì)的特性，只與溫度有關(guān)。10. 在 273 k ， 101.325 kpa時，摩爾質(zhì)量為154g?mol 則氣體的密度為（）。（單位為g?dm ）（a）6.87 （b）4.52 （c）3.70 （d）3.44 答：（a）?3?1的ccl4 （l）的蒸氣可以近似看作為理想

11、氣體， mv?154 g22.4 dm3?6.87 g?dm ?311. 某體積恒定的容器中裝有一定量溫度為300 k 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） 350 k （ b） 250 k （ c） 300 k （ d） 360 k 答：（ d） v， p 不變， n2?56 n1,t2?65t1?360 k12.實(shí)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（b） p、v都發(fā)生負(fù)偏差 （ c ） p 正偏差，v 負(fù)偏差（d ） p 負(fù)偏差，v 正偏差 答：（ b ）內(nèi)壓力和可壓縮性的存在

12、。三、習(xí)題1.在兩個容積均為v的燒杯中裝有氮?dú)?，燒瓶之間有細(xì)管相通，細(xì)管的體積可以忽略不計(jì)。若將兩燒杯均浸入373 k 的開水中，測得氣體壓力為60 kpa 。若一只燒瓶浸在273 k 的冰水中，另外一只仍然浸在 373 k 的開水中，達(dá)到平衡后，求這時氣體的壓力。設(shè)氣體可以視為理想氣體。解： n?n1?n2 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程p12vrt1?p2v?rt1t2pv2r2t化簡得：2p1t1?p2(1t1?1t2)p2?2p1?t2?t1?2?60 kpa?273273?373?50.7 kpa3解： 放入貯氣瓶中的氣體物質(zhì)的量為nn?p3v3rt?100 kpa?20?10 m8.314

13、j?mol?1?33?k?1?300 k?0.80 mol設(shè)鋼瓶的體積為V,原有氣體為n1,剩余氣體為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?，F(xiàn)將在298 k 條件下制得的飽和了水氣的氫氣通入283 k 、壓力恒定為128.5 kpa 的冷凝器中，試計(jì)算：冷凝前后混合氣體中水氣的摩爾分?jǐn)?shù)。已知在298 k 和 283 k 時，水的

14、飽和蒸汽壓分別為3.167 kpa 和 1.227 kpa 。混合氣體近似作為理想氣體。解：水氣所占的摩爾分?jǐn)?shù)近似等于水氣壓力與冷凝操作的總壓之比在冷凝器進(jìn)口處，t=298 kx(h2o,gp(h2o)3.167 kpa?0. 025p128.5 kpa在冷凝器出口處，t=283 kx(h2o,gp(h2o)1.227 kpa09?0.0p128.5 kpa可見這樣處理以后，含水量下降了很多。4. 某氣柜內(nèi)貯存氯乙烯ch2=chcl ( g) 300m ，壓力為122 kpa ，溫度為 300 k 。求氣柜內(nèi)氯乙烯氣體的密度和質(zhì)量。若提用其中的100m ，相當(dāng)于氯乙烯的物質(zhì)的量為多少？已知其摩

15、爾質(zhì)量為5. .5g?mol ，設(shè)氣體為理想氣體。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：第五版物理化學(xué)第三章習(xí)題答案】>3.1 卡諾熱機(jī)在（ 1 ） 熱機(jī)效率；（ 2） 當(dāng)向環(huán)境作功。解：卡諾熱機(jī)的效率為時，系統(tǒng)從高溫?zé)嵩次盏臒峒跋虻蜏責(zé)嵩捶懦龅臒岬母邷責(zé)嵩春偷牡蜏責(zé)嵩撮g工作。求根據(jù)定義3 2 卡諾熱機(jī)在（1 ） 熱機(jī)效率； （ 2）當(dāng)

16、從高溫?zé)嵩次鼰峤猓?（1） 由卡諾循環(huán)的熱機(jī)效率得出時，系統(tǒng)對環(huán)境作的功的高溫?zé)嵩春偷牡蜏責(zé)嵩撮g工作，求：及向低溫?zé)嵩捶懦龅臒幔?2）3 3 卡諾熱機(jī)在（1 ）熱機(jī)效率 ；（2）當(dāng)向低溫?zé)嵩捶艧峤猓?（ 1 ）時，系統(tǒng)從高溫?zé)嵩次鼰峒皩Νh(huán)境所作的功。的高溫?zé)嵩春偷牡蜏責(zé)嵩撮g工作，求2 2）3 4 試說明：在高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩撮g工作的不可逆熱機(jī)與卡諾機(jī)聯(lián)合操作時，若令卡諾熱機(jī)得到的功wr 等于不可逆熱機(jī)作出的功w。假設(shè)不可逆熱機(jī)的熱機(jī)效率大于卡諾熱機(jī)效率不可逆熱機(jī)從高溫?zé)嵩次鼰釀t，向低溫?zé)嵩捶艧?，對環(huán)境作功，其結(jié)果必然是有熱量從低溫?zé)嵩戳飨蚋邷責(zé)嵩?，而違反勢熱力學(xué)第二定律的克勞修斯說法。逆向卡諾

17、熱機(jī)從環(huán)境得功則從低溫?zé)嵩次鼰嵯蚋邷責(zé)嵩捶艧崛羰鼓嫦蚩ㄖZ熱機(jī)向高溫?zé)嵩捶懦龅臒岵豢赡鏌釞C(jī)從高溫?zé)嵩次盏臒嵯嗟?，即總的結(jié)果是：得自單一低溫?zé)嵩吹臒?，變成了環(huán)境作功，違背了熱力學(xué)第二定律的開爾文說法，同樣也就違背了克勞修斯說法。3 5 高溫?zé)嵩礈囟鹊蜏責(zé)嵩?，求此過程。，低溫?zé)嵩礈囟龋裼?20kj 的熱直接從高溫?zé)嵩磦鹘o解：將熱源看作無限大，因此，傳熱過程對熱源來說是可逆過程3.6不同的熱機(jī)中作于況下，當(dāng)熱機(jī)從高溫?zé)嵩次鼰幔?1 ） 可逆熱機(jī)效率（2） 不可逆熱機(jī)效率（3）不可逆熱機(jī)效率解：設(shè)熱機(jī)向低溫?zé)嵩捶艧帷?，根?jù)熱機(jī)效率的定義的高溫?zé)嵩醇暗牡蜏責(zé)嵩粗g。求下列三種情。時，兩熱源的總熵變因此

18、，上面三種過程的總熵變分別為3.7已知水的比定壓熱容成100的水，求過程的。今有 1 kg ， 10的水經(jīng)下列三種不同過程加熱。（ 1 ）系統(tǒng)與100的熱源接觸。（ 2）系統(tǒng)先與55的熱源接觸至熱平衡，再與100的熱源接觸。（ 3）系統(tǒng)先與40，70的熱源接觸至熱平衡，再與100的熱源接觸。解：熵為狀態(tài)函數(shù)，在三種情況下系統(tǒng)的熵變相同在過程中系統(tǒng)所得到的熱為熱源所放出的熱，因此3.8 已知氮（n2, g ）的摩爾定壓熱容與溫度的函數(shù)關(guān)系為恒壓過程；（2）經(jīng)恒容過程達(dá)到平衡態(tài)時的解：（1 ）在恒壓的情況下。將始態(tài)為300 k ， 100 kpa 下 1 mol 的 n2（g） 置于 1000 k

19、 的熱源中，求下列過程（1 ）經(jīng)（ 2）在恒容情況下，將氮（n2, g ）看作理想氣體將代替上面各式中的，即可求得所需各量的某雙原子理想氣體1 mol ，經(jīng)下列不同途徑變化到3.9 始態(tài)為，的末態(tài)。求各步驟及途徑的3.10 1 ） 恒溫可逆膨脹；（ 2）先恒容冷卻至使壓力降至100 kpa ，再恒壓加熱至；（ 3） 先絕熱可逆膨脹到使壓力降至100 kpa ，再恒壓加熱至。3.11 1 ）對理想氣體恒溫可逆膨脹，3.12 u = 0 ，因此（ 2）先計(jì)算恒容冷卻至使壓力降至100 kpa ，系統(tǒng)的溫度t:根據(jù)理想氣體絕熱過程狀態(tài)方程，（ 3）同理，先絕熱可逆膨脹到使壓力降至100 kpa 時系

20、統(tǒng)的溫度t:各熱力學(xué)量計(jì)算如下【篇三：物理化學(xué)上冊的答案,第五版上冊】t>1-1 物質(zhì)的體膨脹系數(shù)?v 與等溫壓縮系數(shù)?t 的定義如下：?v?1?v?1?v? ? ?t? ?v?t?pv?p?t試導(dǎo)出理想氣體的?v、 ?t 與壓力、溫度的關(guān)系？解：對于理想氣體，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 氣柜內(nèi)有121.6kpa 、 27的氯乙烯（c2h3cl ）氣體 300m3 ，若以每小時90kg 的流量輸往使用車間，試問貯存的

21、氣體能用多少小時？解：設(shè)氯乙烯為理想氣體，氣柜內(nèi)氯乙烯的物質(zhì)的量為pv121.6?103?300n?14618.623mol rt8.314?300.15每小時 90kg 的流量折合p3390?1090?10 摩爾數(shù)為v?1441.153mol?h?1 mc2h3cl62.451-3 0、101.325kpa 的條件常稱為氣體的標(biāo)準(zhǔn)狀況。試求甲烷在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度。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，質(zhì)量為25.0000g 。充以4水之后，總質(zhì)量為125.0000g 。若改用充以

22、25、13.33kpa 的某碳?xì)浠衔餁怏w，則總質(zhì)量為25.0163g 。試估算該氣體的摩爾質(zhì)量。解：先求容器的容積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 兩個體積均為v 的玻璃球泡之間用細(xì)管連接，泡內(nèi)密封著標(biāo)準(zhǔn)狀況條件下的空氣。若將其中一個球加熱到100 ，另一個球則維持0，忽略連接管中氣體體積，試求該容器內(nèi)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(shè)玻璃泡的體積不隨

23、溫度而變化，則始態(tài)為n?n1,i?n2,i?2piv/(rti) 終態(tài)(f)時 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：將數(shù)據(jù)處理如下：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-丁烷混合氣體，充入一抽真空的200 cm3 容器中，直至壓力達(dá)101.325kpa ，測得容器中混合氣體的質(zhì)量為0.3879g 。試求該混合氣體中兩種組分的摩爾分?jǐn)?shù)及分壓力。解：設(shè)a 為乙烷，b 為丁烷。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）聯(lián)立方程（1 ）與（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、氯化氫及乙烯構(gòu)成的混合氣體中，各組分的摩爾分?jǐn)?shù)分別為 0.89、 0.09 和 0.02。于恒定壓力101.325kpa 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2.670 kpa的水蒸氣。試求洗滌后的混合氣體中c2h3cl 及 c2h4 的分壓力。解：洗滌后的總壓為101.325kpa ，所以有pc2h3cl?pc2h4?101.325?2.670?98.655kpapc2h3cl/pc2h4?yc2h3cl/yc2h4?nc2h3cl/nc2h4?0.89/0.02聯(lián)立式（1 ）與式（2）求解得pc2h3cl?96.49kpa;pc2h4?2.168kpa1-10 室溫下一高壓釜內(nèi)有常壓的空氣。為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時確保安全，采用同樣溫度的純氮進(jìn)行路換，步驟如下向釜內(nèi)通氮直到4倍于空氣的壓力，爾后將釜內(nèi)混合氣體排出直至恢復(fù)常壓。這種步驟共重復(fù)三次。求釜內(nèi)最后排氣至年恢復(fù)常壓時其