物理化学答案(天津大学)

1第一章习题解答1.1 物质的体膨胀系数αV与等温压缩率κT的定义如下：试导出理想气体的、与压力、温度的关系解：对于理想气体：PV=nRT , V= nRT/P求偏导：1.2 气柜储存有 121.6kPa，27℃的氯乙烯（C2H3Cl）气体 300m3，若以每小时 90kg的流量输往使用车间，试问储存的气体能用多少小时？解：将氯乙烯(Mw =62.5g/mol)看成理想气体： PV=nRT , n= PV/RTn=121600×300/8.314×300.13 (mol)=14618.6molm=14618.6×62.5/1000(kg)=913.66 kgt=972.138/90(hr)=10.15hr1.3 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 =16g/mol)看成理想气体： PV=nRT , PV =mRT/ Mw甲烷在标准状况下的密度为 =m/V= PMw /RT=101.325×16/8.314×273.15(kg/m3)=0.714 kg/m31.4 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℃，13.33kPa 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。水的密度按 1 g.cm -3 计算。解：球形容器的体积为 V=（125-25）g/1 g.cm -3=100 cm3将某碳氢化合物看成理想气体：PV=nRT , PV =mRT/ MwMw = mRT/ PV=(25.0163-25.0000) ×8.314×300.15/(13330×100×10-6)2Mw =30.51(g/mol)1.5 两个容器均为 V 的玻璃球之间用细管连接，泡内密封着标准状况下的空气。若将其中一个球加热到 100℃，另一个球则维持 0℃，忽略连接细管中的气体体积，试求该容器内空气的压力。解：因加热前后气体的摩尔数不变：加热前： n=2 P1V/RT1加热后： n=P1V/RT1+ PV/RT2列方程：2 P1V/RT1=P1V/RT1+ PV/RT2+P=2 T2 P1/( T1+ T2)=2×373.15×100.325/(373.15+273.15)kPa=115.47kPa1.6 0℃时氯甲烷（CH3Cl）气体的密度ρ随压力的变化如下。试作ρ/p～p 图，用外推法求氯甲烷的相对分子质量。解：氯甲烷(Mw=50.5g/mol),作ρ/p～p 图：截距ρ/p=0.02224p→0 时可以看成是理想气体ρ/p=m/PV=Mw/RTMw=0.02224×RT=50.5g/mol1.7 今有 20℃的乙烷～丁烷混合气体，充入一抽成真空的 200cm3 容器中，直到压力达到 101.325kPa，测得容器中混合气体的质量为 0.3897g。试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。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=8.3147×10-3mol(y1×30+(1-y1) ×58)×8.3147×10-3=0.3897y1=0.401P1=40.63kPay2=0.599P2=...