物理化学(李文斌)天津大学出版社 第一章 气体概念题 khdaw

2.由物质的量为nA的A气体与物质的量为nB的B气体组成的理想气体混合物,其总压力与总体积为p和V，温度为T。设该气体混合物中气体B的分压力与分体积为pB与VB，根据道尔顿定律pB=；根据阿马格定律VB=。应分别填入:pB=nBRT/V=yB·p；VB=nBRT/p=yB·V。第一章第一章第一章第一章气体气体气体气体概念题概念题概念题概念题1.1.1.1.在恒压下，某理想气体的体积随压力的变化率为ppppnRnRnRnRTTTTVVVVpppp====⎟⎟⎟⎟⎠⎠⎠⎠⎞⎞⎞⎞⎜⎜⎜⎜⎝⎝⎝⎝⎛⎛⎛⎛∂∂∂∂∂∂∂∂3.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VVVVBBBB====dmdmdmdm3333（填入具体数值）。分别填入:p:p:p:pBBBB=n=n=n=nBBBBRT/V=504.08kPaRT/V=504.08kPaRT/V=504.08kPaRT/V=504.08kPaVVVVBBBB====nnnnBBBBRT/p=yRT/p=yRT/p=yRT/p=yBBBB····V=4.0dmV=4.0dmV=4.0dmV=4.0dm33334.已知在温度T下,理想气体A的密度ρA为理想气体B的密度ρB的两倍,而A的摩尔质量MA却是B的摩尔质量MB的一半.现在温度T下,将相同质量的A和B放到体积为V的真空密闭容器中,此时两气体的分压力之比(pA/pB)=。(填入具体数值)应填入:4。因为:pA=ρART/MA,pB=ρBRT/MB而ρAAAA=2=2=2=2ρBBBBMMMMAAAA=M=M=M=MBBBB/2/2/2/25.在任何温度、压力条件下，压缩因子Z恒为一的气体为。若某条件下的真实气体的Z>1，则明该气体的Vm同样条件下理想气体的Vm,也就是该真实气体比同条件下的理想气体压缩。应分别填入:理想气体;大于;难以。6.液体的饱和蒸气压是指；液体的沸点是指。应分别填入:在一定温度下达气、液两相平衡时,饱和蒸气的压力;在一定的环境压力下,当液体饱和蒸气的压力等于环境的压力时对应的温度。7.一物质处在临界状态时，其表现为。应填入:气、液不分的乳浊状态。8.已知A、B两种气体临界温度关系为Tc(A)<Tc(B)，则两气体中相对易液化的气体为。应填入:B气体。9.已知耐压容器中某物质的温度为30℃，而它的对比温度Tr=9.12，则该容器中的物质应为，其临界温度为。应分别填入:气体；33.24K。10.气体A和气体B(两者均不为氢)的临界参数如下:物质pc/kPatc/℃A20.2656.8B4053.056.8已知气体A处在p(A)=2431.8kPa，t(A)=62.8℃时，其压缩因子ZA=0.75，则气体B在p(B)=kPa，t(B)=℃条件下，其压缩因子ZB亦为0.75。应分别填入:486.36；395.94。因为:只有两气体处在对应状态，即Tr和pr分别相等时，它们的压缩因子才能相等。11.已知100℃时水的饱和蒸气压为101325Pa，当暖水瓶完全灌满了100℃的沸水时（即无任何空间），该水的饱和蒸气压为。应填入:101325Pa。二.选择填空题(请从每题所附答案中选择一正确者填入横线上)1.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=。选择填入:(a)2p(b)4p(c)p/2(d)p应选择:(c)p/22.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。选择填入:(a)变大(b)变小(c)不变(d)无法判断应分别填入:(c)不变；(b)变小。因为：pA=nART/V；VB=nBRT/p3.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CO2状态。选择填入:(a)一定为液体(b)一定为气体(c)一定为气、液共存(d)数据不足，无法确定应选择填入:(d)数据不足，无法确定。因为不知道其压力。4.有一碳氢化合物气体(视作理想气体)、在25℃、1.333×104Pa时测得其密度为0.1617kg·m-3，已知C、H的相对原子量为12.0107及1.00794，则该化合物的分子式为。选择填入:(a)CH4(b)C2H6(c)C2H4(d)C2H2应选:(b)C2H6因为:M=ρRT/p5.在恒温100℃的带活塞气缸中，放有压力为101.325kPa的水蒸气。于恒温下压缩该水蒸气，直到其体积为原体积的1/3，此时水蒸气的压力。选择填入:(a)303.975kPa(b)33.775kPa(c)101.325kPa(d)数据不足，无法计算应填入:(c)101.325kPa因为温度未变，可有水蒸气冷凝，但压力不变。6.已知A、B两种气体临界温度关系为Tc(A)>Tc(B)，如两种气体处于同一温度时，则气体A的Tr(A)气体B的Tr(B)。选择填入:(a)大于(b)小于(c)等于(d)可能大于也可能小于应选择填入:(b)小于，Tr(A)<Tr(B)7.已知水在25℃时的饱和蒸气压p*(25℃)=3.67kPa。在25℃下的密封容器中存在有少量的水及被水蒸气所饱和的空气，容器的压力为100kPa，此时空气的摩尔分数y(空)=。若将容器升温100℃并保持恒定，达平衡后仍有水存在，则此时容器中空气的摩尔分数y’(空)=。选择填入:(a)0.903，0.963(b)0.936，0.970(c)0.963，0.543(d)0.983，0.770应填入:(c)0.963，0.543。因为:25℃y(空)=1-p(水)/p=1-3.67/100=0.963100℃时p2(空)=T2p(空)/T1=120.562kPay’(空)=p2(空)/p总=120.562/(120.562+101.325)=0.5431-1.在室温下，某盛氧气钢筒内氧气压力为537.02kPa，若提用160dm3(101.325kPa下的体积)的氧气后，筒内压力降为131.72kPa。设温度不变，试用理想气体状态方程估算钢筒体积。解：设钢筒体积为V，温度不变时提用氧气的物质量(压力差表示量与另一表示量相等关系)，为n(O2)=V△p/RT=p2V2/RTV=p2V2/△p=101.325kPa×160dm3/(537.02-131.72)kPa=40.0dm31-3.有一10dm3的钢瓶，内储压力为10130kPa的氧气。该钢瓶专用为体积0.4dm3的某一反应器充氧，每次充氧直到该反应器内氧气的压力为2026kPa为止，问该钢瓶内的氧可对反应器充氧多少次？(((())))(((())))次1001001001004444....0000202620262026202610101010202620262026202610130101301013010130333333331111111111110000====××××××××−−−−====−−−−====dmdmdmdmkPakPakPakPadmdmdmdmkPakPakPakPaVVVVppppVVVVppppppppNNNN当氧气压力降至pppp1111时就不能再对的反应器充氧，则由物质量相等：(p(p(p(p0000-p-p-p-p1111)V=Np)V=Np)V=Np)V=Np1111VVVV1111氧气钢瓶V=10dm3p0=10130kPa反应器V1=0.4dm3p1=2026kPa恒温每次放出氧气解：1-4.在一个2.8dm3的容器中，有0.174克的氢气与0.334克的氮气，求容器中各气体的摩尔分数及0℃时各气体的分压力。解：M(H2)=2.016g·mol-1;M(N2)=28.01g·mol-1n(总)={m(H2)/M(H2)}+{m(H2)/M(H2)}=0.1343moly(H2)=n(H2)/n(总)=0.643y(N2)=n(N2)/n(总)=1-y(H2)=0.357p(总)=n(总)RT/V=108.917kPap(H2)=y(H2)·p(总)=70.0kPap(N2)=y(N2)·p(总)=p(总)-p(H2)=38.9kPa1-11.在一个体积为在一个体积为在一个体积为在一个体积为0.50dm0.50dm0.50dm0.50dm3333耐压容器耐压容器耐压容器耐压容器中，放有中，放有中，放有中，放有16kg16kg16kg16kg温度为温度为温度为温度为500K500K500K500K的的的的CHCHCHCH4444气。用理气。用理气。用理气。用理想气体状态方程式与范德华方程式分别求算容想气体状态方程式与范德华方程式分别求算容想气体状态方程式与范德华方程式分别求算容想气体状态方程式与范德华方程式分别求算容器中气体的压力。器中气体的压力。器中气体的压力。器中气体的压力。解:M(CH4)=16.043×10-3kg·mol-1n(CH4)=997.32mol1)p=nRT/V=997.32×8.314×500Pa/0.5=8.29MPa2)范德华常数a=0.2283Pa·m6·mol-2b=0.42783m3·mol-1p={nRT/(V-nb)}-an2/V2=8.16MPa1-12.求C2H2在150℃、100kPa下的密度。(a)用理想气体状态方程求;(b)用双参数压缩因子图求。其实测值为442.06kg·m-3。解:M(C2H2)=28.054×10-3kg·mol-1a)ρ=pM/RT=797.4kg·m-3b)Tc=282.34K;pc=5.039MpaTr=1.50;pr=19.85由教材图1-4-2查得:Z≈1.87ρ(图)=pM/ZRT=426.4kg·m-3按双参数压缩因子图计算误差为:(426.4-442.06)/442.06=-0.0351-16.有一20℃、101.325kPa的干躁空气20dm3，通过保持在30℃的溴苯时，实验测得有0.950克的溴苯被带走，问溴苯在30℃时的饱和蒸气压是多少？设溴苯蒸气为理想气体。分析：总压仍为101325Pa101325Pa101325Pa101325Pa；空气带走溴苯的蒸气压应为30303030℃下溴苯的饱和蒸气压，解题思路：由所求pppp****BBBB=p=p=p=p····yyyyBBBB，而yyyyBBBB=n=n=n=nBBBB////∑nnnnBBBB，各物质量可由已知求出。nnnnBBBB=m=m=m=mBBBB/M/M/M/MBBBB=0.950g/157.1g=0.950g/157.1g=0.950g/157.1g=0.950g/157.1g····molmolmolmol-1-1-1-1=6.0471=6.0471=6.0471=6.0471×10101010-3-3-3-3molmolmolmol(((())))molmolmolmolKKKKmolmolmolmolKKKKJJJJdmdmdmdmPaPaPaPaRTRTRTRTpVpVpVpVnnnn8315831583158315....000015151515....293293293293314314314314....888810101010202020201013251013251013251013251111111133333333====××××⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅××××××××========−−−−−−−−−−−−空气解::::(((())))33333333333310101010220220220220....7777101010100471047104710471....66668315831583158315....0000101010100471047104710471....6666−−−−−−−−−−−−××××====××××++++××××====++++====BBBBBBBBBBBBnnnnnnnnnnnnyyyy空气PaPaPaPaPaPaPaPappppyyyyppppBBBBBBBB6666....73173173173110132510132510132510132510101010220220220220....77773333====××××××××====⋅⋅⋅⋅====−−−−∗∗∗∗1-17.1-17.1-17.1-17.用毛细管连接的体积相等的两个玻璃球中，放入0000℃、101.325kPa101.325kPa101.325kPa101.325kPa的空气后并加以密封。设将其中一个球加热至100100100100℃，另一个球仍保持0000℃，求容器内气体的压力。毛细管的体积可忽略不计。分析：终态球中压力为同一个（设为pppp2222）；抓住加热前后总的物质量不变。解题思路：2222222211112222111111112222RTRTRTRTVVVVppppRTRTRTRTVVVVppppRTRTRTRTVVVVppppnnnn++++========2222222211112222111111112222RTRTRTRTVVVVppppRTRTRTRTVVVVppppRTRTRTRTVVVVppppnnnn++++========解：kPakPakPakPaKKKKKKKKKKKKkPakPakPakPaTTTTTTTTTTTTpppppppp0000....11711711711715151515....37337337337315151515....27327327327315151515....373373373373325325325325....1011011011012222222222221111222211112222====++++××××××××====++++====1-18.1-18.1-18.1-18.一个密封钢性容器中充满了空气，并有少量的水。当容器于300K300K300K300K的条件下达到平衡时，容器内的压力为101.325kPa101.325kPa101.325kPa101.325kPa。若把容器移至373.15K373.15K373.15K373.15K的沸水中，试求达到新的平衡时应有的压力。设容器内始终有水存在，且可忽略水的任何体积的变化。已知300K300K300K300K时水的饱和蒸气压为3.567Pa3.567Pa3.567Pa3.567Pa。分析：始终有水，水的饱和蒸气压是温度的函数（量变）；空气量不变，只是压力随温度变，过程恒容。解题思路：pppp总====pppp空++++pppp水解：(1)300K(1)300K(1)300K(1)300K时pppp1111((((空气)=(101.325)=(101.325)=(101.325)=(101.325––––3.567)kPa=97.758kPa3.567)kPa=97.758kPa3.567)kPa=97.758kPa3.567)kPa=97.758kPa373.15K373.15K373.15K373.15K时pppp2222((((水)=101.325kPa)=101.325kPa)=101.325kPa)=101.325kPa(((())))(((())))kPakPakPakPakPakPakPakPaTTTTTTTTpppppppp59595959....121121121121300300300300758758758758....9797979715151515....3733733733731111222211112222====××××========空空气故：pppp总====pppp空++++pppp水=222.92kPa=222.92kPa=222.92kPa=222.92kPa