物理化学习题答案第一章 气体的 pVT 性质
天津大学第五版物理化学习题参考解答1
天津大学第五版《物理化学》第一章“气体的pVT 关系” P31-34习题参考解答：1-1．由理想气体状态方程 nRTV p=得 p V nR T p ∂⎛⎫=⎪∂⎝⎭， 2TV nRT p p ⎛⎫∂=- ⎪∂⎝⎭ 111V p V nR V T V p T α∂⎛⎫==⋅= ⎪∂⎝⎭ 2111T T V nRTV p V p pκ⎛⎫∂=-=⋅= ⎪∂⎝⎭1-2．假设气体为理想气体。
由理想气体状态方程 mpV nRT RT M==得 33121.61030062.5010914 kg 8.3145300.15pV m M RT -⨯⨯=⋅=⨯⨯=⨯ 91410.16 h 90t ==1-3．假设气体为理想气体。
由理想气体状态方程 mpV nRT RT M==得 33-3101.3251016.043100.71576 kg m 8.3145273.15m pM V RT ρ-⨯⨯⨯====⋅⨯1-4．容器体积 3125.000025.0000100.0000 cm 1m V ρ-===水水假设气体为理想气体。
由理想气体状态方程 mpV nRT RT M== 得 ()-13625.016325.00008.3145298.1530.31 g mol 13.3310100.000010mRT M pV --⨯⨯===⋅⨯⨯⨯1-5．假设气体为理想气体。
由理想气体状态方程 pVn RT= 加热前后容器内气体的物质的量保持不变，即101.3252273.15373.15273.15V pV pVR R R ⨯=+⨯⨯⨯ 得 117.00kPa p =1-6．由理想气体状态方程 mpV nRT RT M== 得m M ppV RTρ== 对实际气体，则有 0p Mp RT ρ→⎛⎫=⎪⎝⎭ 题给数据整理列表如下：用Excel 作 ( ρ / p ) — p 图如下：由图得 00.022236p Mp RTρ→⎛⎫==⎪⎝⎭ 得 -10.0222360.0222368.3145273.1550.500g mol M RT ==⨯⨯=⋅1-7．假设气体为理想气体。
物理化学上册习题答案
第一章 气体的pVT 关系1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下：1 1T T pV p V V T V V⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系解：对于理想气体，pV=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3，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mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯==每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H Cn/v=（÷）=小时1-3 0℃、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：33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1-4 一抽成真空的球形容器，质量为。
充以4℃水之后，总质量为。
若改用充以25℃、的某碳氢化合物气体，则总质量为。
试估算该气体的摩尔质量。
解：先求容器的容积33)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 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。
物化第一章 气体的pVT性质-含答案
第一章 气体的pVT 性质——习题一、填空题1．温度为400K ，体积为2m 3的容器中装有2mol 的理想气体A 和8mol 的理想气体B ，则该混合气体中B 的分压力p B =（ ）KPa 。
13.302V RT n p /B B ==（8×8.314×400/2）Pa =13.302 kPa或()[]B B A B B /y V RT n n py p +==(){}kPa 13.3020.8Pa 2/400314.828=⨯⨯⨯+= 2．在300K ，100KPa 下，某理想气体的密度ρ=80.8275×10-3kg ·m -3。
则该气体的摩尔质量M=（ ）。
1-3mol kg 10016.2⋅⨯-()()RT M V RT M m nRT pV //ρ===()Pa 10100/K 300K m ol J 314.8m kg 10827.80/31-1-3-3-⨯⨯⋅⋅⨯⋅⨯==p RT M ρ 1-3m ol kg 10016.2⋅⨯=-3．恒温100°C 下，在一带有活塞的气缸中装有3.5mol 的水蒸气H 2O （g ），当缓慢地压缩到压力p=（ ）KPa 是才可能有水滴H 2O （l ）出现。
101.325因为100℃时水的饱和蒸汽压为101.325kPa ，故当压缩至p=101.325kPa 时才会有水滴H 2O （l ）出现。
4．恒温下的理想气体，其摩尔体积随压力的变化率Tm p V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ =（ ）。
2/-p RT 理想气体满足理想气体状态方程RT pV =m 所以 ()0/m m =+∂∂V p V p T ，即()2m m ///p RT p V p V T -=-=∂∂5，一定的范德华气体，在恒容条件下，其压力随温度的变化率()=∂∂V T /p . ()nb V nR -/将范德华状态方程改写为如下形式：22V an nb V nRT p --=所以()()nb V nR T p V -=∂∂// 6．理想气体的微观特征是：（ ）理想气体的分子间无作用力，分子本身不占有体积7. 在临界状态下，任何真实气体的宏观特征为：（ ）气相、液相不分8. 在n,T 在一定的条件下，任何种类的气体当压力趋近于零时均满足：()=→pV p lim 0（ ）.nRT9.实际气体的压缩因子定义为Z=（ ）。
物理化学期末复习(第五版上)
9. 对任意均相封闭系统，下面的偏微分小于零的是哪一个？（ ）
H A. T p ；
B.
G p
T
；
A C. V T ；
S D. T p
答案
答案
10.
克拉佩隆-克劳修斯方程
d
ln p dT
vap Hm RT 2
对于下述情况适用的是（
）：
A. 水在 25℃、101.325 kPa 下在空气中的蒸发； B. 水在其沸点时的液-气平衡； C. 水在其冰点时的固-液相平衡； D. 水在三相点处的三相平衡
答案
1
1
7.在 298K 时，对于反应 2 H2 (g)+ 2 Cl2 (g)=HCl(g) 的 r Hm 为-92.5 kJ mol-1 ，则此
时反应的 rU m （ ）
A.等于 r Hm B.小于 r Hm C.大于 r Hm D.无法判断
答案Βιβλιοθήκη 8.对于节流膨胀过程，下列表述中正确的有（ ） A.节流膨胀过程中，系统的焓值不变 B.节流膨胀是绝热可逆过程 C.节流膨胀中系统的热力学能不变 D.节流膨胀中多孔塞两侧压力分别保持恒定
第二章
第一组
1.热力学第一定律表达式为： U Q W ，其只适用于（ ） A.单纯的 pVT 变化 B.相变化 C.化学变化 D.封闭系统的任何变化
2.（ ）组成的封闭系统的热力学能和焓仅仅是温度的函数。 A.理想溶液 B.所有气体 C.稀溶液 D.理想气体
答案
答案
3 公式 dHm Cp,mdT 的适用条件应该是（ ） A.等压过程 B.恒外压过程 C.无相变、无化学变化的恒压变温过程 D.组成不变的均相系统的恒压过程
答案
9.对于非理想气体进行绝热自由膨胀时，下述表达式中不正确的是（ ）
物理化学上册习题答案
第一章 气体的pVT 关系1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下：1 1T T pV p V V T V V⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系解：对于理想气体，pV=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3，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mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯==每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H Cn/v=（÷）=小时1-3 0℃、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：33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ1-4 一抽成真空的球形容器，质量为。
充以4℃水之后，总质量为。
若改用充以25℃、的某碳氢化合物气体，则总质量为。
试估算该气体的摩尔质量。
解：先求容器的容积33)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 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。
工业分析技术专业《气体的PVT性质习题及答案》
气体的PVT性质习题一、简答题1、物质的聚集状态分为哪三种，用符号怎么表示？2、名词解释：气体的压强、体积、温度3、理想气体存在吗？真实气体的pVT行为在何种条件下可用pV=nRT来描述？4、理想气体的微观模型是什么?5、分压和分体积定律只适用于理想气体混合物吗？能否适用于真实气体？6、范德华方程式是根据哪两个因素来修正理想气体状态方程的？7、实际气体与理想气体的差异是什么？8、不同气体的压缩因子z值在定温下随压力P是如何变化的？二、计算题1、混合气体中各组分的物质的量分数分别为：氯乙烯0.72、氯化氢0.10和乙烯0.18。
在保持压力101.325kPa不变的条件下，用水洗去氯化氢枯燥，求剩余干气体中各组分的分压力。
2、30℃时，在一个10.0L的容器中，O2，N2和CO2混合物的总压为93.3kPa。
分析结果得p(O2)=26.7kPa,CO2的含量为5.00g，求容器中：a. p(CO2)；b.p(N2)；c.O2的摩尔分数。
3、 10.0 mol C2H6气体在300K充入4.86×10－3m3的容器中，测得其压力为3.445 MPa。
分别用〔1〕理气状态方程〔2〕范德华方程计算容器内气体的压力〔a=0.5562 Pa·m3/mol2;b=6.380×10－3 m3/mol〕。
气体的PVT性质习题参考答案一、简答题1、物质的聚集状态分为哪三种，用符号怎么表示？答：物质的聚集状态分为气体、液体和固体，分别用符号g，l，s表示。
2、名词解释：气体的压强、体积、温度答：由于分子的热运动，气体分子不断地与容器壁碰撞，对器壁产生作用力。
单位面积器壁上所受的力称为压强，用符号p表示，法定计量单位是Pa(帕斯卡)。
气体的体积即它们所占空间的大小，用符号V 表示。
由于气体能充满整个容器，所以气体的体积就是气体容器的容积，单位是m3(立方米)。
气体的温度是定量反映气体冷热程度的物理量。
物理化学课后答案第一章气体的pVT性质
第一章气体的pVT性质1.1物质的体膨胀系数与等温压缩率的定义如下试推出理想气体的，与压力、温度的关系。
解：根据理想气体方程1.5两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。
若将其中的一个球加热到100 ︒C，另一个球则维持0 ︒C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。
解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。
标准状态：因此，1.9 如图所示，一带隔板的容器内，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均可视为理想气体。
（1）保持容器内温度恒定时抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，试求两种气体混合后的压力。
（2）隔板抽取前后，H2及N2的摩尔体积是否相同？（3）隔板抽取后，混合气体中H2及N2的分压立之比以及它们的分体积各为若干？解：（1）等温混合后即在上述条件下混合，系统的压力认为。
（2）混合气体中某组分的摩尔体积怎样定义？（3）根据分体积的定义对于分压1.11 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置换，步骤如下：向釜内通氮气直到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。
重复三次。
求釜内最后排气至恢复常压时其中气体含氧的摩尔分数。
解：分析：每次通氮气后至排气恢复至常压p，混合气体的摩尔分数不变。
设第一次充氮气前，系统中氧的摩尔分数为，充氮气后，系统中氧的摩尔分数为，则，。
重复上面的过程，第n次充氮气后，系统的摩尔分数为，因此。
1.13 今有0 ︒C，40.530 kPa的N2气体，分别用理想气体状态方程及van der Waals 方程计算其摩尔体积。
实验值为。
解：用理想气体状态方程计算气（附录七）用van der Waals计算，查表得知，对于N2，用MatLab fzero函数求得该方程的解为也可以用直接迭代法，，取初值，迭代十次结果1.16 25 ︒C时饱和了水蒸气的湿乙炔气体（即该混合气体中水蒸气分压力为同温度下水的饱和蒸气压）总压力为138.7 kPa，于恒定总压下冷却到10 ︒C，使部分水蒸气凝结为水。
物理化学习题集
练习题第一章气体的PVT性质选择题1. 理想气体模型的基本特征是(A) 分子不断地作无规则运动、它们均匀分布在整个容器中(B) 各种分子间的作用相等,各种分子的体积大小相等(C) 所有分子都可看作一个质点, 并且它们具有相等的能量(D) 分子间无作用力, 分子本身无体积答案：D2. 关于物质临界状态的下列描述中, 不正确的是(A) 在临界状态, 液体和蒸气的密度相同, 液体与气体无区别(B) 每种气体物质都有一组特定的临界参数(C) 在以ｐ、Ｖ为坐标的等温线上, 临界点对应的压力就是临界压力(D) 临界温度越低的物质, 其气体越易液化答案：D3. 对于实际气体, 下面的陈述中正确的是(A) 不是任何实际气体都能在一定条件下液化(B) 处于相同对比状态的各种气体,不一定有相同的压缩因子(C) 对于实际气体, 范德华方程应用最广, 并不是因为它比其它状态方程更精确(D) 临界温度越高的实际气体越不易液化答案：C4. 理想气体状态方程pV=nRT表明了气体的p、V、T、n、这几个参数之间的定量关系，与气体种类无关。
该方程实际上包括了三个气体定律，这三个气体定律是(A) 波义尔定律、盖－吕萨克定律和分压定律(B) 波义尔定律、阿伏加德罗定律和分体积定律(C) 阿伏加德罗定律、盖－吕萨克定律和波义尔定律(D) 分压定律、分体积定律和波义尔定律答案：C问答题1. 什么在真实气体的恒温PV－P曲线中当温度足够低时会出现PV值先随P的增加而降低，然后随P的增加而上升，即图中T1线，当温度足够高时，PV值总随P的增加而增加，即图中T2线？答：理想气体分子本身无体积，分子间无作用力。
恒温时pV=RT，所以pV-p线为一直线。
真实气体由于分子有体积且分子间有相互作用力，此两因素在不同条件下的影响大小不同时，其pV-p曲线就会出现极小值。
真实气体分子间存在的吸引力使分子更靠近，因此在一定压力下比理想气体的体积要小，使得pV＜RT。
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第一章气体的pVT性质
1.1物质的体膨胀系数与等温压缩率的定义如下
试推出理想气体的，与压力、温度的关系。
解：根据理想气体方程
1.5两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。
若将其中的一个球加热到100 ︒C，另一个球则维持0 ︒C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。
解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。
标准状态：
因此，
1.9 如图所示，一带隔板的容器内，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均可视为理想气体。
（1）保持容器内温度恒定时抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，试求两种气体混合后的压力。
（2）隔板抽取前后，H2及N2的摩尔体积是否相同？
（3）隔板抽取后，混合气体中H2及N2的分压立之比以及它们的分体积各为若干？
解：（1）等温混合后
即在上述条件下混合，系统的压力认为。
（2）混合气体中某组分的摩尔体积怎样定义？
（3）根据分体积的定义
对于分压
1.11 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置换，步骤如下：向釜内通氮气直到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。
重复三次。
求釜内最后排气至恢复常压时其中气体含氧的摩尔分数。
解：分析：每次通氮气后至排气恢复至常压p，混合气体的摩尔分数不变。
设第一次充氮气前，系统中氧的摩尔分数为，充氮气后，系统中氧的摩尔分数为，则，。
重复上面的过程，第n次充氮气后，系统的摩尔分数为
，
因此
1.13 今有0 ︒C，40.530 kPa的N2气体，分别用理想气体状态方程及van der Waals 方程计算其摩尔体积。
实验值为。
解：用理想气体状态方程计算
气（附录七）
用van der Waals计算，查表得知，对于N
2
，用MatLab fzero函数求得该方程的解为
也可以用直接迭代法，，取初值
，迭代十次结果
1.16 25 ︒C时饱和了水蒸气的湿乙炔气体（即该混合气体中水蒸气分压力为同温度下水的饱和蒸气压）总压力为138.7 kPa，于恒定总压下冷却到10 ︒C，使部分水蒸气凝结为水。
试求每摩尔干乙炔气在该冷却过程中凝结出水的物质的量。
已知25 ︒C及10 ︒C时水的饱和蒸气压分别为3.17 kPa及1.23 kPa。
解：该过程图示如下
设系统为理想气体混合物，
则
1.17 一密闭刚性容器中充满了空气，并有少量的水。
但容器于300 K条件下大平衡时，容器内压力为101.325 kPa。
若把该容器移至373.15 K的沸水中，试求容器中到达新的平衡时应有的压力。
设容器中始终有水存在，且可忽略水的任何体积变化。
300 K时水的饱和蒸气压为3.567 kPa。
解：将气相看作理想气体，在300 K时空气的分压为。