物理化学第三版答案
物理化学第三版答案
【篇一：物理化学核心教程课后答案完整版(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，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dalton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?10 pa。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 kpa
6
6
答：（c）p2?
p1d1t2d2t1
2
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kpa=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气体，
mv
?
154 g22.4 dm
3
?6.87 g?dm
?3
11. 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?
65
t1?360 k
12. 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。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
?rt1
t2
pv2r2t
化简得：
2p1t1
?p2(
1t1
?
1t2
)
p2?2p1?
t2?t1
?2?60 kpa?
273273?373
?50.7 kpa
3
解：放入贮气瓶中的气体物质的量为 n
n?
p3v3rt
?
100 kpa?20?10 m8.314 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n2
p1v?n1rt p2v?n2rtn1?n2?nn?n1?n2?
p1vrt
?
p2vrt
?1
v?
nrtp1?p2
?
0.80 mol?8.314 j?mol?k
?1
?300 k
(1800?1600) kpa
?9.98 dm
3
3. 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 k
x(h2o,gp(h2o)3.167 kpa
??0. 025p128.5 kpa
在冷凝器出口处，t=283 k
x(h2o,gp(h2o)1.227 kpa
09??0.0
p128.5 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？已知其摩尔质量为
62.5g?mol，设气体为理想气体。解：?=
-1
3
3
mv
,m?nm, n?
pvrt
代入，得：
3
?=
mprt
?
62.5?10 kg?mol
8.314 j?mol
-3
?3?1
?122?10 pa
?1
?1
?k?300 k
3
?3.06 kg?m
-3
?3.06 g?dm
?3
m???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)
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，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
（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。
解：（1）对理想气体恒温可逆膨胀，
△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??pv p?tvp
1-2 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?300
n???14618.623mol rt8.314?300.15
每小时90kg的流量折合p
33
90?1090?10摩尔数为 v???1441.153mol?h?1 mc2h3cl62.45
1-3 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：?ch
4
pn101325?16?10?3
??mch4??mch4??0.714kg?m?3 vrt8.314?273.15
1-4 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)
2
1
n=m/m=pv/rt
m?
)rtm8.314?298.15?(25.0163?25.0000
??30.31g?mol ?4
pv13330?10
1-5 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
泡的体积不随温度而变化，则始态为 n?n1,i?n2,i?2piv/(rti) 终态（f）时 n?n1,f
t1,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??117.00kpa
273.15(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）
-3
101.325 67.550 50.663 33.775 25.331
m???/p?p?0rt?0.02225?8.314?273.15?50.529g?mol?1
1-7 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?6
n???0.008315mol rt8.314?293.15
m0.3897
?yama?ybmb??46.867g?mol?1（1）
n0.008315 ?30.0694ya?58.123ybm?
ya?yb?1（2）
联立方程（1）与（2）求解得yb?0.599,yb?0.401
pa?yap?0.401?101.325?40.63kpapb?ybp?0.599?101.325?60.69 kpa
1-8
1-9 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?98.655kpa
pc2h3cl/pc2h4?yc2h3cl/yc2h4?nc2h3cl/nc2h4?0.89/0.02
联立式（1）与式（2）求解得
pc2h3cl?96.49kpa;pc2h4?2.168kpa
1-10 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臵换，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中气体含氧的摩尔分数。设空气中氧、氮摩尔分数之比为1∶4。
解: 高压釜内有常压的空气的压力为p常，氧的分压为
po2?0.2p常
每次通氮直到4倍于空气的压力，即总压为
p=4p常，
第一次臵换后釜内氧气的摩尔分数及分压为
yo2,1?
po2
p
?
0.2p常4p常
?
0.2
?0.054
po2,1?p常?yo2,1?0.05?p常
第二次臵换后釜内氧气的摩尔分数及分压为
yo2,2?
po2,1p?0.05p常4p常
?0.054
po2,2?p常?yo2,2?
0.05
?p常4
所以第三次臵换后釜内氧气的摩尔分数
yo2,3?
po2,2p
?
(0.05/4)p常
4p常
?
0.05
?0.00313?0.313% 16
1-11 25℃时饱和了水蒸汽的乙炔气体（即该混合气体中水蒸汽分压力为同温度下水的饱和蒸气压）总压力为138.7kpa，于恒定总压下
泠却到10℃，使部分水蒸气凝结成水。试求每摩尔干乙炔气在该泠却过程中凝结出水的物质的量。已知25℃及10℃时水的饱和蒸气压分别为3.17kpa和1.23kpa。
解：pb?ybp，故有pb/pa?yb/ya?nb/na?pb/(p?pb) 所以，每摩尔干乙炔气含有水蒸气的物质的量为进口处：?
?nh2o?nch?22?nh2o?nch?22
??p???h2o??
?进?pc2h2??p???h2o??
?出?pc2h2
?3.17???0.02339(mol) ?138.7?3.17?进
?123???0.008947(mol) ?
?出138.7?123
出口处：?
每摩尔干乙炔气在该泠却过程中凝结出的水的物质的量为0.02339-0.008974=0.01444（mol）
1-12 有某温度下的2dm3湿空气，其压力为101.325kpa，相对湿度为60％。设空气中o2和n2的体积分数分别为0.21和0.79，求水蒸气、o2和n2的分体积。已知该温度下水的饱和蒸气压为
20.55kpa（相对湿度即该温度下水蒸气分压与水的饱和蒸气压之比）。