【正文】 ???????????????????? 16 0℃時(shí)氯甲烷（ CH3Cl）氣體的密度ρ隨壓力的變化如下。試估算該氣體的摩爾質(zhì)量。試求甲烷在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度。 ） = 13 0℃、 的條件常稱(chēng)為氣體的標(biāo)準(zhǔn)狀況。若改用充以 25℃、 的某碳?xì)浠衔餁怏w，則總質(zhì)量為 。 解：方法一：在題目所給出的條件下，氣體的量不變。 dm3） 解：將數(shù)據(jù)處理如下： P/kPa (ρ /p)/（ g 解：設(shè) A 為乙烷， B 為丁烷。 pdm RTnpdmRTnp NNHH ???? 33 13 2222 （ 1） 得：22 3 NH nn ? 而抽去隔板后，體積為 4dm3，溫度為，所以壓力為 333 1444)3( 2222 dm RTndm RTndmRTnnVnR Tp NNNN ????? （ 2） 比較式（ 1）、（ 2），可見(jiàn)抽去隔板后兩種氣體混合后的壓力仍為 p。于恒定壓力 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 kPa的水蒸氣。為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)確保安全，采用同樣溫度的純氮進(jìn)行置換，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。 解 : 高壓釜內(nèi)有常壓的空氣的壓力為 p 常 ，氧的分壓為 常ppO ? 每次通氮直到 4 倍于空氣的壓力，即總壓為 p=4p 常 ， 第一次置換后釜內(nèi)氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)及分壓為 常常常常pyppppppyOOOO????????1,1,1,2222 第二次置換后釜內(nèi)氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)及分壓為 常常常常pyppppppyOOOO???????4442,2,1,2,2222 所以第三次置換后釜內(nèi)氧氣的摩爾分?jǐn)?shù) % )4/(2,3, 22 ????? 常 常p pppy OO 111 25℃時(shí)飽和了水蒸汽的乙炔氣體（即該混合氣體中水蒸汽分壓力為同溫度下水的飽和蒸氣壓）總壓力為 ，于恒定總壓下泠卻到 10℃，使部分水蒸氣凝結(jié)成水。設(shè)空氣中 O2和 N2的體積分?jǐn)?shù)分別為 和 ，求水蒸氣、 O2 和 N2 的分體積。設(shè)容器中始終有水存在，且可忽略水的體積變化。設(shè) CO2為范德華氣體，試求其壓力，并與實(shí)驗(yàn)值 作比較。 mol1 5 1 8 7 . 7 k P a 5 1 8 7 6 7 52 5 0 7 5 6 17 6 9 5 2 3 62 5 0 7 5 6 1100 . 3 3 8 3 32 6 0 3 . 5 2 9 1 )103 8 (3 6 4 104 2 6 8 1 33 1 )(323432????????????????? ???PaVabVRTpmm 相對(duì)誤差 E= 115 今有 0℃、 40530kPa 的氮?dú)怏w，分別用理想氣體狀態(tài)方程及范德華方程計(jì)算其摩爾體積。 m6 解：先將范德華方程整理成22)( VannbVnR Tp ??? 將上式兩邊同乘以 V 得 VannbVnR T VpV 2)( ??? 求導(dǎo)數(shù) 22222222 )( )( )( )()( nbV RTbnVanVannbV n R T Vn R TnbVVannbVn R T VpppVTT ???????????????? ????????????? ?? 當(dāng) p→ 0 時(shí) 0]/)([ ??? TppV ，于是有 0)( 2222 ??? nbV RTbnVan 22)( bRV anbVT ?? 當(dāng) p→ 0 時(shí) V→∞，（ Vnb） 2≈ V2，所以有 TB= a/（ bR） 118 把 25℃的氧氣充入 40dm3 的氧氣鋼瓶中，壓力達(dá) 102kPa。 解：乙烯的臨界參數(shù)為 TC= pC=5039kPa 乙烯的相對(duì)溫度和相對(duì)壓力 0 6 8 2/ 0 0/ ??? Cr TTT 9 1 4 0 3 9/ 4 6/ 2 ???? Cr ppp 由壓縮因子圖查出： Z= )( 2 0 03 1 4 6 332 m o lm o lZ R TpVn ??? ?????? ? 因?yàn)樘岢龊蟮臍怏w為低壓，所提用氣體的物質(zhì)的量，可按理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算如下： mo lmo lRTpVn 121 0 1 3 2 5 ?? ???提 剩余氣體的物質(zhì)的量 n1=nn 提 == 剩余氣體的壓力 k P aZPaZV RTnZp 13 1111 2 2 5 21040 0 03 1 ?? ???? ? 剩余氣體的對(duì)比壓力 111 ??? 上式說(shuō)明剩余氣體的對(duì)比壓力與壓縮因子成直線關(guān)系。 解： JTnRn R Tn R TpVpVVVpW a m b 3 1 )( 121212 ?????????????? 22 1mol 水蒸氣（ H2O， g）在 100℃， kPa 下全部凝結(jié)成液態(tài)水。若途徑 a 的Qa=， Wa= ；而途徑 b的 Qb= 。途徑 b 為恒壓加熱過(guò)程。 m3。今有該氣體 5 mol 在恒容下溫度升高50℃，求過(guò)程的 W， Q，△ H 和△ U。由始態(tài) 100 kPa， 50 dm3，先恒容加熱使壓力升高至 200 kPa，再恒壓泠卻使體積縮小至 25 dm3。0 2121 ????? 0H 0,U 。 解：過(guò)程為 33032311 5 01 5 041 5 01 0 041 0 01 0 0421dmk P aTm o ldmk P aTm o ldmk P aTm o lWW ?? ??? ?? ? KnRVpT 0 03 1 4 101 0 0101 0 0 33111 ?? ????? ?； KnRVpT 5 13 1 4 101 5 0101 0 0 33222 ?? ????? ? KnRVpT 1 4 1015010150 33333 ?? ????? ? kJJVVpW 0 0 010)1 0 01 5 0(101 0 0)( 331311 ?????????????? ? kJWkJWW W。 K1 求：（ 1） 300K 至 800K 間 CO2（ g）的 mpC, ； （ 2） 1kg 常壓下的 CO2（ g）從 300K 恒壓加熱至 800K 的 Q。求 20℃，液態(tài)乙醇的 mVC, 。 cm3） =已知空氣的 11, ?? ??? Km o lJC mV 。 已知： Ar（ g）和 Cu（ s）的摩爾定壓熱容 Cp， m分別為 11 ?? ?? KmolJ及 11 ?? ?? KmolJ ，且假設(shè)均不隨溫度而變。若每小時(shí)有 300kg 水煤氣有 1100℃泠卻到 100℃，并用所回收的熱來(lái)加熱水，使水溫有 25℃升高到 75℃。今該混合氣體絕熱反抗恒外壓 p=100 kPa 膨脹到平衡態(tài)。 今將容器內(nèi)的絕熱隔板撤去，使兩種氣體混合達(dá)到平衡態(tài)。 解：過(guò)程絕熱， Q=0，△ U=W，又因?qū)岣舭迨枪潭ǖ模p原子理想氣體 B體積始終恒定，所以雙原子理想氣體 B不作膨脹功，僅將熱量傳給單原子理想氣體 A，使 A 氣體得 熱膨脹作體積功，因此， W=WA，故有 △ U=W=WA 得 ? ?KTKTKTpKRpRTpKTRKTRVVpKTBCBnKTACAna m ba m ba m bAAa m bmVmV 7 322) 7 3(15) 7 3(3/ 7 32()/2( ) 7 3(256) 7 3(232)() 7 3)(()() 7 3)(()( 1,2,???????????????????????? 得 20 T=6963K 故 T= 332,2 0 5 7 8 0 0 0 0 1 4 ?? ?????? mmpn R TV abmA 331,1 0 4 5 4 0 0 0 0 7 33 1 4 ?? ?????? mmpn R TV abmA JJVVpWU AAa m b 1 2 4 7)0 4 5 4 5 7 8 (101 0 0)( 3,1,2 ???????????? 220 已知水（ H2O， l）在 100℃的飽和蒸氣壓 ps= kPa，在此溫度、壓力下水的摩爾蒸發(fā)焓 16 6 ???? m o lkJH mv a p 。若在與環(huán)境絕熱條件下，等質(zhì)量的 A 和 B 接觸，熱平衡后的溫度為 57℃；等質(zhì)量的 A 與 C 接觸，熱平衡后的溫度為 36℃。 解：（ 1）假設(shè) N2（ g）為理想氣體 ,則恒溫可逆膨脹功為 )/ln ( 12 VVn R TW r ?? = 1 300 ln（ 40247。求末態(tài)溫度 T 及整個(gè)過(guò)程的 Q， W，△ U及△ H。兩氣體均為 0℃、 100kPa。始態(tài)溫度 T1=400 K，壓力 p1=200 。水的均比定壓熱容 ?? ??? KgJc p 。水和冰的均比定壓熱容 pc 分別為 ?? ?? KgJ 及 ?? ?? KgJ 。 （ 2） 設(shè) 0℃冰量為 m，則 0℃水量為（ 500 – m） g，其狀態(tài)示意如下 KlOHg KsOmHlOgHmKlOHg KsOHg pQ ),( ,1000 ),( ),()800( ),( ,1000 ),(,800 2 22022 ??? ?? ? 800 g 2. J g1 解：據(jù)題意畫(huà)出下列方框圖： Qp=△ H △ H1 △ H2 △ vapHkg（ ） △ H1 = JJttCmmplOH 3 4)201 0 0( 0 0 0)( 12,)(2 ?????? kJkJKdTKTKTdTnCH KKTT gOHp}/)/102. 002 /(1810 00{2263)(,2 21 2??????? ?? ? 所以每生產(chǎn) 1kg 飽和蒸氣所需的熱 H2O（ l）， 1kg 20℃， H2O（ g）， 1kg 180℃， H2O（ l）， 1kg 100℃， H2O（ g）， 1kg 100℃， kJkJ 2 2 5 96 6 0 0 0 ??Qp=△ H=△ H1+△ vapHkg（ ） +△ H2= =（ +2257+） kJ = 103kJ 231 100kPa 下，冰（ H2O， s）的熔點(diǎn)為 0℃，在此條件下冰的摩爾熔化焓 10 1 ???? m o lkJH mfu s 。求在 25℃時(shí)水的摩爾蒸發(fā)焓。 解：（ 1）反應(yīng)進(jìn)度： mmo lmo lnnn 0 1 7 8 0 1 1 7 2 8101// ????????? ?? （ 2） C10H8（ s）的 ?mCU? ： M 萘 = 每摩爾萘的恒容恒溫燃燒熱為 115 1 4 9 )7 2 0 1(10 1 7 2 8) 9 8() 9 8(????????????m o lkJm o lkJKUKU mrmc ? （ 3）所以本題所給反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓為 113m o l 5 1 5 4 k J }102 9 8 . 1 58 . 3 1 4( 2 ){ 5 1 4 9 k J )()()(???????????????m o lkJRTgKUKH Bmrmr ??? 1m o l 5 1 5 4 k J????? ?? mrmC HH 234 應(yīng)用附錄中有關(guān)物質(zhì)在 25℃的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的數(shù)據(jù)，計(jì)算下列反應(yīng)的 )( KHmr ?? )( KUmr ?? 。 mol1 = kJ （ 2）若 25℃下環(huán)丙烷 CH2 CH2 CH2 mol1 = kJ mol1 mol1 mol1 mol1= K1+ 103J K3 CO： ?mpC, = 106J K1+ 103J K3 CH4（ g）： ?mpC, = 106J K1。 mol1