物理化学(简明版)作者天津大学物理化学教研室习题答案
《物理化学》课后习题答案(天津大学第四版)
青 海 民 族 学 院 （ 化 学 系
）
物 理 化 学
（第四版）
习题及答案
天津大学物理化学教研组 编 王正烈 周亚平 李松林 刘俊吉 修订
高等教育出版社
第二章 热力学第一定律
2.5 始态为25°C，200kPa的5mol某理想气体，经途径a，b两不同 途径到达相同的末态。途经a先经绝热膨胀到 -28.47°C，100 kPa，步骤的功Wa=-5.57KJ,再恒容加热到压力200 kPa的末态，步 骤的热Qa=25.42KJ。途径b为恒压加热过程。求途径b的Wb及Qb。 解：先确定系统的始、末态
同上题，先求功
同样，由于汽缸绝热，根据热力学第一定律
2.23 5 mol双原子气体从始态300 K，200 kPa，先恒温可逆膨胀到压 力为50 kPa，在绝热可逆压缩到末态压力200 kPa。求末态温度T及整 个过程的及 。 解：过程图示如下
要确定
，只需对第二步应用绝热状态方程 对双原子气体
因此 由于理想气体的U和H只是温度的函数，
g的
系统冰和水的质量分别为
2.30 蒸汽锅炉中连续不断地注入 20 °C的水，将其加热并蒸发成 180 °C，饱和蒸汽压为 1.003 MPa 的水蒸气。求生产 1 kg 水蒸气所需要 的热量。 已知：水 在 100 °C的摩尔蒸发焓 ， 水的平均摩尔定压热容 ，水蒸气 的摩 尔定压热容与温度的函数关系见附录。 解：将过程看作是恒压过程（ ），系统的初态和末态分 别为 和 。插入平衡相变点 ，并将蒸汽看作理想气体，则过程的焓变为 注：压力对凝聚相焓变的影响可忽略，而理想气体的焓变与压力无关 查表知 因此，
利用附录中各物质的数据求上述反应在25利用附录中各物质的数据计算上述反应在2525c若始态chg的分压均为150kpa末态cog和hg的分压均为50kpa求反应的3设立以下途径341已知化学反应中各物质的摩尔定压热容与温度间的函数关系为这反应的标准摩尔反应熵与温度的关系为试用热力学基本方程推导出该反应的标准摩尔反应吉布斯函数与温度t的函数关系式
物理化学天津大学版答案解析
4.恒温下的理想气体,其摩尔体积随压力的变化率 Vm / =( - RT / p2 )。
理想气体满足理想气体状态方程，pVm RT, 所以
pVm / p Vm 0,即Vm / p Vm / p RT / p2
5.一定量的范德华气体,在恒容条件下,其压力随温度的变化率 / T V =( nR /V nb)。
8、一定量理想气体,恒压下体积功随温度的变化率 W nR 。
T p
对比温度Tr =( T / Tc )。
1、2、2 单项选择题
1.在任意T , p 下,理想气体的压缩因子 Z (C)。
（a）>1
(b)<1
(c)=1
(d)无一定变化规律
因为理想气体在任意条件下均满足理想气体状态方程 pVm RT ,由定义式 Z pVm /RT
知,在任意温度、压力下 Z 1。
6、真实气体在(d)的条件下,其行为与理想气体相近。
(a)高温高压
物理化学天津大学版答案解析
(b)低温低压
(c)低温高压
(d)高温低压
7、当真实气体的 T 与其波义耳温度 TB 为:
V p
lim (1)T﹤TB 时,
p0
P
m
T(b)
V p
lim (2)T＝TB 时,
p0
P
m
=8 28.314 400 /2Pa 0.8 13.302 kPa
2.在 300K,100 kPa下,某理想气体的密度 80.8275 10-3 kg m3 。则该气体的摩尔质量 M=( 2、01610-3 kg mol 1 )。
pV nRT m / M RT V / M RT
2.在一定的T , p 下,某真实气体的Vm,真实 大于理想气体的Vm,理想 ,则该气体的压缩因子 Z (a)。
物理化学天津大学版答案解析
1.2.1 填空题1.温度为400K,体积为23m 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B p =（13。
302）kPa .()a k P V RT n p B B P 302.13a 2/400314.88/=⨯⨯==或 ()[]B B A B B y V RT n n py p /+===()}{kPa Pa 302.138.02/400314.828=⨯⨯⨯+2.在300K ，100kPa 下，某理想气体的密度33-108275.80-⋅⨯=m kg ρ.则该气体的摩尔质量M=（ 2。
01613-10-⋅⨯mol kg )。
()()pRT M RT M V RT M m nRT pV ///ρρ=====()Pa K K mol J m kg 31133-10100/300314.8108275.80⨯⨯⋅⋅⨯⋅⨯---=13-10016.2-⋅⨯mol kg3.恒温100C ︒下，在一带有活塞的气缸中装有3。
5mol 的水蒸气()g O H 2，当缓慢地压缩到压力=p （101。
325)kPa 时才可能有水滴()l O H 2出现。
()出现。
时才会有水滴，故当压缩至时的水的饱和蒸气压为l O H p kPa C 2kPa 325.101325.101100=︒4.恒温下的理想气体，其摩尔体积随压力的变化率()γρ∂∂/m V =（ 2/-p RT ).()()2///,0/,p RT p V p V V p V p RT pV m m m m m -=-=∂∂=+∂∂=γγ即所以状态方程，理想气体满足理想气体5.一定量的范德华气体，在恒容条件下,其压力随温度的变化率()V T ∂∂/ρ=（()nb V nR -/）。
将范德华状态方程改写为如下形式：22Van 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）。
天津大学物理化学教研室《物理化学》(下册)章节题库(化学动力学)
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C．30min
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D．40min
【答案】C
1
【解析】由二级反应的积分式
cA
1 cA,0
kt ，由 t=10, cA =2/3 cA,0 ．求得当 cA
=1/3 cA,0 是 t 的值。
8．一均相复合反应的历程是（ ）。
A．K=K1K3K5/(K2K4)
[首都师范大学 2010 研]
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B．K=K2K4K5/(K#1K3) C．K=K2K4/(K#1K3K5) D．K=K#1K5/(K2K3K4) 【答案】A 【解析】利用稳态近似法可推得反应的速率常数 k = k1k3k5/(k2k4)。
10．基元反应一定是：(西安电子科技大学 2000 年) A．简单反应 B．单分子反应 C．双分子反应 D．三分子反应
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【答案】A
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【解析】基元反应为“由反应物一步生成产物的反应”，基元反应一定是简单反应，而
反过来丌成立。
3．对于基元反应 I·+H2→HI+H·，已知键能 DHI=297kJ·mol-1，DHH=435kJ·mol-1，该 反应正斱向的活化能大约是（ ）。[中国科学技术大学 2010 研]
A．435kJ·mol-1 B．24kJ·mol-1 C．162 kJ·mol-1 D．154kJ·mol-1 【答案】B 【解析】对于有自由基参加的基元反应，Ea=DHH×L×5．5%=435×0．055=24kJ·mol-1
(完整word版)物理化学天津大学版答案解析
5.一定量的范德华气体，在恒容条件下，其压力随温度的变化率 =（ ）。
将范德华状态方程改写为如下形式：
所以
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）。
1.2.1填空题
1.温度为400K，体积为2 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 =（13.302） 。
或
=
2.在300K，100 下，某理想气体的密度 。则该气体的摩尔质量M=（2.016 ）。
=
=
3.恒温100 下，在一带有活塞的气缸中装有3.5mol的水蒸气 ，当缓慢地压缩到压力 （101.325） 时才可能有水滴 出现。
由压缩因子 的定义知：
3.在以下临界点的描述中，哪条是错误的？（c）
（a） =0， =0
（b）临界参数是pc、Vm c、Tc的统称
（c）在pc、Vm c、Tc三个参数中，临界摩尔体积最容易测定
（d）在临界点处，液体与气体的密度相同、摩尔体积相同
4.已知H2的临界温度tc=-239.9℃，临界压力pc=1.297*103kPa。有一氢气钢瓶，在-50℃时瓶中H2的压力为12.16*103kPa，则H2一定是（a）态。
（a）>0；（b）=0；（c）<0；（d）无法确定。
在温度一定条件下，一定量某物质由液体变为蒸气，分子间势能减小，则
5.真实气体经历自有膨胀过程，系统的 （c），系统的温度变化 （）
（a）=0，=0；（b） 0，=0；（c）=0， 0；（d） 0， 0。
自由膨胀过程 ，则 ，但 ，当 时，
物理化学课后习题及答案天津大学
第七章电化学7.1用铂电极电解溶液。
通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的?(2) 在的27 ØC，100 kPa下的？解：电极反应为电极反应的反应进度为因此：7.2在电路中串联着两个电量计，一为氢电量计，另一为银电量计。
当电路中通电1 h后，在氢电量计中收集到19 ØC、99.19 kPa的；在银电量计中沉积。
用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。
解：两个电量计的阴极反应分别为电量计中电极反应的反应进度为对银电量计对氢电量计7.3用银电极电解溶液。
通电一定时间后，测知在阴极上析出的，并知阴极区溶液中的总量减少了。
求溶液中的和。
解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。
显然阴极区溶液中的总量的改变等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量之差：7.4用银电极电解水溶液。
电解前每溶液中含。
阳极溶解下来的银与溶液中的反应生成，其反应可表示为总反应为通电一定时间后，测得银电量计中沉积了，并测知阳极区溶液重，其中含。
试计算溶液中的和。
解：先计算是方便的。
注意到电解前后阳极区中水的量不变，量的改变为该量由两部分组成（1）与阳极溶解的生成，（2）从阴极迁移到阳极7.5用铜电极电解水溶液。
电解前每溶液中含。
通电一定时间后，测得银电量计中析出，并测知阳极区溶液重，其中含。
试计算溶液中的和。
解：同7.4。
电解前后量的改变从铜电极溶解的的量为从阳极区迁移出去的的量为因此，7.6在一个细管中，于的溶液的上面放入的溶液，使它们之间有一个明显的界面。
令的电流直上而下通过该管，界面不断向下移动，并且一直是很清晰的。
以后，界面在管内向下移动的距离相当于的溶液在管中所占的长度。
计算在实验温度25 ØC下，溶液中的和。
解：此为用界面移动法测量离子迁移数7.7已知25 ØC时溶液的电导率为。
一电导池中充以此溶液，在25 ØC时测得其电阻为。
物理化学肖衍繁答案
物理化学肖衍繁答案【篇一：物理化学复习题】程名称：物理化学教材：《物理化学》，肖衍繁李文斌主编，天津大学出版社辅导教师：史春辉联系电话：4153173第一章气体一、填空题1、物质的量为5mol的理想气体混合物，其中组分b的物质的量为2mol，已知在30℃下该混合气体的体积为10dm3,则组分b的分压力pb=_________kpa,分体积vb=________dm3。
(填入具体数值) 3、在任何温度、压力条件下，压缩因子恒为1的气体为________________。
若某条件下的真实气体的z1，则说明该气体的vm___________同样条件下的理想气体的vm，也就是该真实气体比同条件下的理想气体___________压缩。
4、一物质处在临界状态时，其表现为____________________________。
5、已知a、b两种气体临界温度关系为tc(a)tc(b)，则两种气体相对易液化的气体为_________。
6、已知耐压容器中某物质的温度为30℃，而且它的对比温度tr=9.12，则该容器中的物质为_________体，而该物质的临界温度tc=__________k。
二、选择题1、如左图所示，被隔板分隔成体积相等的两容器中，在温度t下，分别放有物质的量各为1mol的理想气体a和b，它们的压力皆为p。
若将隔板抽掉后，两气体则进行混合，平衡后气体b的分压力pb=_________。
a、2pb、4pc、p/2d、p2、在温度为t、体积恒定为v的容器中，内含a、b两组分的理想气体混合物，它们的分压力与分体积分别为pa、pb、va、vb。
若又往容器中再加入物质的量为nc的理想气体c，则组分a的分压力pa___________，组分b的分体积vb____________。
a、变大b、变小c、不变d、无法判断3、已知co2的临界参数tc=30.98℃，pc=7.375mpa。
有一钢瓶中贮存着29℃的co2，则该co2_________状态。
物理化学(简明版)作者天津大学物理化学教研室习题答案
。重复上面的过程，第 n 次充氮气后，系统的摩尔分数
设系统为理想气体混合物， 则
1.11 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 与 N2 的体积分数 分别为 0.21 与 0.79，求水蒸气、O2 与 N2 的分体积。已知该温度下水的饱和蒸汽压为 20.55kPa（相对湿 度即该温度下水蒸气的分压与水的饱和蒸汽压之比）。
3
n = 5mol
CV,m = 3/2R
QV =ΔU = n CV,mΔT = 5×1.5R×50 = 3.118kJ
却使体积缩小至 25dm 。求整个过程的 W，Q，ΔH 和 ΔU。 解：过程图示如下
由于
，则
，对有理想气体
和
只是温度的函数
该途径只涉及恒容和恒压过程，因此计算功是方便的
根据热力学第一定律
1.7 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） （3）
隔板抽取前后，H2 及 N2 的摩尔体积是否相同？ 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？
也可以用直接迭代法，
，取初值
，迭代十次结果 1.15 试由波义尔温度 TB 的定义式，证明范德华气体的 TB 可表示为 TB=a/(bR)
式中 a,b 为范德华常数。
1.16 把 25℃的氧气充入 40dm3 的氧气钢瓶中，压力达 202.7×102kPa。试用普遍化压缩因子图求钢瓶中 氧气的质量。 解：氧气的 TC=-118.57℃,PC=5.043MPa 氧气的 Tr=298.15/(273.15-118.57)=1.93, Pr=20.27/5.043=4.02 Z=0.95 PV=ZnRT n=PV/ZRT=202.7×105×40×10-3/(8.314×298.15)/0.95=344.3(mol) 氧气的质量 m=344.3×32/1000=11(kg)
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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
1.2 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：将甲烷(Mw=16.042g/mol)看成理想气体： PV=nRT , PV =mRT/ Mw
1.12 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。
甲烷在标准状况下的密度为=m/V= PMw/RT
=101
16.042/8.3145
=0.716 kg/m3
15(kg/m3)
1.3 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。若改充以 25℃， 13.33 kPa 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。水的密度 1g·cm3 计算。 解：球形容器的体积为 V=（125-25）g/1 g.cm-3=100 cm3
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， 为
。重复上面的过程，第 n 次充氮气后，系统的摩尔分数
， 因此
。
1.10 25℃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℃，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℃及 10℃时水的饱和蒸气压分别为 3.17 kPa 及 1.23 kPa。
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，
1.5 0℃时氯甲烷（CH3Cl）气体的密度ρ随压力的变化如下。试作 p 图，用外推法求氯甲烷的相 p
对分子质量。
1.6 今有 20℃的乙烷－丁烷混合气体，充入一抽成真空的 200 cm3 容器中，直至压力达 101.325 kPa， 测得容器中混合气体的质量为 0.3897 g。试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。
，取初值
，迭代十次结果 1.15 试由波义尔温度 TB 的定义式，证明范德华气体的 TB 可表示为 TB=a/(bR)
式中 a,b 为范德华常数。
1.16 把 25℃的氧气充入 40dm3 的氧气钢瓶中，压力达 202.7×102kPa。试用普遍化压缩因子图求钢瓶中 氧气的质量。 解：氧气的 TC=-118.57℃,PC=5.043MPa
解：将乙烷(Mw=30g/mol,y1),丁烷(Mw=58g/mol,y2)看成是理想气体: PV=nRT n=PV/RT=8.314710-3mol (y130+(1-y1) 58)8.314710-3=0.3897 y1=0.401 P1=40.63kPa y2=0.599 P2=60.69kPa
将某碳氢化合物看成理想气体：PV=nRT , PV =mRT/ Mw Mw= mRT/ PV=(25.0163-25.0000)×8.314×298.15/(13330×100×10-6)
Mw =30.31(g/mol) 1.4 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℃，另一个球则维持 0℃，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。
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
1.8
1.9 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：该过程图示如下
设系统为理想气体混合物， 则
1.11 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 与 N2 的体积分数 分别为 0.21 与 0.79，求水蒸气、O2 与 N2 的分体积。已知该温度下水的饱和蒸汽压为 20.55kPa（相对湿 度即该温度下水蒸气的分压与水的饱和蒸汽压之比）。
1.14 今有 0℃，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
用 van der Waals 计算，查表得知，对于 N2 气（附录七）
，用 MatLab fzero 函数求得该方程的解为
也可以用直接迭代法，
解：将气相看作理想气体，在 300 K 时气的分压为
由于体积不变（忽略水的任何体积变化），373.15 K 时空气的分压为
由于容器中始终有水存在，在 373.15 K 时，水的饱和蒸气压为 101.325 kPa，系统中水 蒸气的分压为 101.325 kPa，所以系统的总压
1.13 CO2 气体在 40℃时的摩尔体积为 0.381 dm3·mol-1。设 CO2 为范德华气体，试求其压力，并比较 与实验值 5066.3 kPa 的相对误差。
1.7 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？