【正文】 丁烷。 天津大學(xué)物理化學(xué)第五版 (上、下 )答案 H2 3dm3 p T N2 1dm3 p T （ 1）保持容器內(nèi)溫度恒定時(shí)抽去隔板，且隔板本身的體積可忽略不計(jì)，試求兩種氣體混合后的壓力。 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），可見抽去隔板后兩種氣體混合后的壓力仍為 p。 天津大學(xué)物理化學(xué)第五版 (上、下 )答案 （ 3）41 ,4333 222 22 ???? NNN NH ynn ny ppypppyp NNHH 41 。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。 解：洗滌后的總壓為 ，所以有 k P app HCClHC ???? （ 1） ??? HCClHCHCClHCHCClHC nnyypp （ 2） 聯(lián)立式（ 1）與式（ 2）求解得 k Papk Pap HCClHC 。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。求釜內(nèi)最后排氣至年恢復(fù)常壓時(shí)其中氣體含氧的摩爾分?jǐn)?shù)。 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 天津大學(xué)物理化學(xué)第五版 (上、下 )答案 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。已知 25℃及 10℃時(shí)水的飽和蒸氣壓分別為 和 。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。 解：水蒸氣分壓＝水的飽和蒸氣壓 ＝ ＝ kPa O2 分壓＝（ ） ＝ N2 分壓＝（ ） ＝ dmVppVyV OOO ????? 22 dmVppVyV NNN ????? 32 4 3 2 0 1 22 dmVppVyV OHOHOH ????? 113 一密閉剛性容器中充滿了空氣，并有少量的水，當(dāng)容器于 300K條件下達(dá)到平衡時(shí)，器內(nèi)壓力為 。設(shè)容器中始終有水存在，且可忽略水的體積變化。 解： 300K 時(shí)容器中空氣的分壓為 k P ak P ak P ap 7 5 6 2 0 1 ????空 時(shí)容器中空氣的分壓為 )( k P app ????? 空空 時(shí)容器中水的分壓為 ?OHp2 天津大學(xué)物理化學(xué)第五版 (上、下 )答案 所以 時(shí)容器內(nèi)的總壓為 p= 空p + ?OHp2+=（ kPa） 114 CO2氣體在 40℃時(shí)的摩爾體積為 設(shè) CO2為范德華氣體，試求其壓力，并與實(shí)驗(yàn)值 作比較。 m6 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。 mol1。 m6 mol1 這些數(shù)據(jù)代入式（ a），可整理得 )}/({ )}/({109 5 1 )}/({ 131392134133?????? ???? ??????mo lmV mo lmVmo lmV m mm 解此三次方程得 Vm= cm3 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 天津大學(xué)物理化學(xué)第五版 (上、下 )答案 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：氧氣的臨界參數(shù)為 TC= pC=5043kPa 氧氣的相對(duì)溫度和相對(duì)壓力 ??? Cr TTT 0 4 3/???? Cr ppp 由壓縮因子圖查出： Z= m o lm o lZ R TpVn 4 9 83 1 0 2 32 ??? ????? ? 鋼瓶中氧氣的質(zhì)量 kgkgnMm OO 9 4 4 322 ????? ? 119 120 121 在 300k 時(shí) 40dm3鋼瓶中貯存乙烯的壓力為 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= 天津大學(xué)物理化學(xué)第五版 (上、下 )答案 )( 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 ??? 上式說明剩余氣體的對(duì)比壓力與壓縮因子成直線關(guān)系。要同時(shí)滿足這兩個(gè)條件，只有在壓縮因子圖上作出 Zpr ? 的直線，并使該直線與 Tr= 的等溫線相交，此交點(diǎn)相當(dāng)于剩余氣體的對(duì)比狀態(tài)。 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。 解： )( glamb VVpW ??? ≈ kJRTpn RTpVp ga m b 1 0 7 33 1 4 )/( ????? 23 在 25℃及恒定壓力下，電解 1mol水（ H2O， l），求過程的體積功。若途徑 a 的Qa=， Wa= ；而途徑 b的 Qb= 。 解：因兩條途徑的始末態(tài)相同，故有△ Ua=△ Ub，則 bbaa WQWQ ??? 所以有， kJQWQW baab 3 8 9 5 7 ???????? 25 始態(tài)為 25℃， 200kPa 的 5 mol 某理想氣體，經(jīng) a， b 兩不同途徑到達(dá)相同的末態(tài)。途徑 b 為恒壓加熱過程。 天津大學(xué)物理化學(xué)第五版 (上、下 )答案 解：過程為： 200,200,102 0 051 0 052 0 0255Vk P aCtmo lVk P aCmo lVk P aCmo laaaa WkJkJW ????? ???????? ?? ??????????? 途徑 b 33111 )10200( 1 4 ??????? 33222 1 0 )101 0 0() 7 (3 1 4 ????????? kJJVVpW a m bb 0 0 0)0 6 0 (102 0 0)( 312 ???????????? kJWWW aaa ?????????? kJQ aaa ???????? 因兩條途徑的始末態(tài)相同，故有△ Ua=△ Ub，則 bbaa WQWQ ??? kJWW baab ??????? 26 4mol 某理想氣體，溫度升高 20℃，求△ H △ U 的值。 m3。 假設(shè)水的密度不隨壓力改變，在此壓力范圍內(nèi)水的摩爾熱力學(xué)能近似認(rèn)為與壓力無關(guān)。今有該氣體 5 mol 在恒容下溫度升高50℃，求過程的 W， Q，△ H 和△ U。今有該氣體 5 mol 在恒壓下溫度降低50℃，求過程的 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。 解：整個(gè)過程示意如下： 333203125200250200250100221dmk P aTmoldmk P aTmoldmk P aTmolWW ? ???? ?? ? KnRVpT 105010100 33111 ?? ????? ? KnRVpT 0 13 1 4 1050102 0 0 33222 ?? ????? ? KnRVpT 0 03 1 4 1025102 0 0 33333 ?? ????? ? kJJVVpW 0 0 010)5025(102 0 0)( 331322 ???????????? ? kJWkJWW W。0 2121 ????? 0H 0,U 。由始態(tài) 100 kPa， 100 dm3，先恒壓加熱使體積升增大到 150 dm3，再恒容加熱使壓力增大到 150kPa。 解：過程為 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 ?????????????? ? 天津大學(xué)物理化學(xué)第五版 (上、下 )答案 kJWkJWW W。0 2112 ??????? )(23)( 13, 3131 TTRndTRCndTnCU TT mpTT mV ???????? ?? kJJ 8 7 4 9)(234 ??????? )(25 13,31 TTRndTnCH TT mP ?????? ? kJJ )( ??????? kJkJkJWUQ 23 . 75)( ??????? 212 已知 CO2（ g）的 Cp， m ={+ 103（ T/K） 106（ T/K） 2} J 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。 kJ =516 kJ 213 已知 20 ℃液態(tài)乙醇（ C2H5OH ， l ）