物理化学第1章课后答案(傅献彩_第五版)

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1、第一章气体在X及101.325kPaf，纯干空气的密度为1.293X1Wrm）rl，试求空气的表观摩尔质址,（2）在室温下桨畝气飼瓶内的压力为53&kPm若放出压力为100kPa的氮气160dm1，钢瓶内的压力降为132kPa.试估卄钢瓶的体设气体近似作为理想气体处理.解:按理想气体方程pV=rtRT.则pV=RT整理方程疔.得M=匚弊*P=匚2災畑m二X8IK匕赵二K上仝公KoxlO-kg.mol-l.OBXlOPac（/w阻nwi利用诛法可近似求出空气的表规雄尔质壇为29.0X10-3kgmoL.帳据Delton分伍定律在相同体税相同压力条件r.taftll-1|卩叫回|P.，ST1-1P

2、r=z+pw角（=pgpg=538kP在一132kPa=406kPa按理想气体方程相剧温度条件下，得Q匕g处S別S=誉工毗霊（0卯=39.4dm因此钢瓶体积为3S.4dm52.两个体积相同的烧瓶申闾用玻管相通通人0.7n）ol氮气后使整个系统密封,开始时两瓶的湃岌相同都是300K压力为50k!5今若将一个烧瓶没入W0K的油浴内另-代瓶的温度保持不变试计算两械中各有匏T的韌质的虽和温度为400K的烧瓶中气体的压力.解:在斯体枳相同的烧原中保证温展为顽K压力为50kPa的压力条件下通入0.7mol氮刻两烧瓶中均有0.74-2=0.35（mol）的氨气.根据理想气体方程pV-nRT则烧艇的体稅为書羽

3、關耳&刃絃黑丁.忙n倔JS.17.5Kl（）7mpTvLJpTvmETOQKIIdxTjTMK当将一个烧瓶浸人400K油浴中另-烧瓶为300K-当博烧瓶平衡后俩烧瓶的压力相竿如阳12对因为两边烧瓶侔积也相等V=VTj=nTj又因为充人氮气的总貳为0.7mol”因此”2=0.7冷代人上式得.jTj=(O.7i)Tsm400K=0.7moln)300K刑=0t3nwoLnj=0.4mol在400Ktt瓶中的压力为力_型妙一a3X&3L4JmoL:X400K1Q1卩Pvn.sxiorn所以得岀400K烧械中凰气含fit为0.3molJk力为57kPji烧精中有氮气0.4moL3.在293K和i00I

4、cPa时将He（g）充人体积为LdmJ的气球内.当T球放飞后上升至某一离度，这时的压力为28kP越温度为230K,试求这时代球的体枳是原体积的多少借乡鮮:崔气球可裁受他内将H武Q充入此时代球体内压力詛度与外界相零则PLlgkPa,T.=293KM=】dn?当上升至莱一高償则4=28kPa赛=230KM根据理想气休方程严=伙丁则傅=警所以由上可知此时气理的体积足原体枳的2.借.(.有2.0dn?爛巔空气压力为101.325kPa.Jt中水气的分压为12.33kF*.设空气中Q(g)和的体积分數分别为S21和0.79,试求H：Og,Q(g)N2的分体积，(2)Q(gg(g)在潮屋空气中的分压力.解

5、因为在潮涅空代申水气的分压为12.33kPa.根据Dslton分压定律PH.012.33kP1017325Wa0.122又根Amagat分体积定律Vk:oV(=2.0dm1XO.122-0.244dm1VVh2o=2.0dm，0.244dm=1.756dm=V”叫=1*756dm3X0.21=0.369dm*Vg牛=1.7%dni1X0.79=1.387dm1.(2)粮堀Dalts分压定律叫码=88.995kPaKO.2118.689kPfi皿=/*%=88.995kPaKO.79=70.306kPaT=P.-Ph2o=101.325kPa-12.33kPa=88.995kPa.5.3.45g

6、H2g)jft在LOdm1的密闭容器中从273K恤恰到373K冋需要提供多少施ift?H；(g)的根均方速率是原来的多少倍？已Ha1,224空亜亘176.OOm.s我们可斷化计算过程为松2xlo*nkg*mol1U=1.128tu=L128X1761.00m7=1986.41ms*1MN.224g=l.224X1761.00m:T*=2155.46m7. 计算分子动能大于10kJ的分子在总分子中所占的比例一NEf8si=广2(若在298K的条件下10X103!N)Qf*(体的jfilffr能fit介于1.98X105J到2.O2X1CJFJ之間的分子在总分子中所占的分JJU由于这个医间的间距根

7、小，故用Maxwell公式的議分式)H：(i)由题中可段每一个分子的魅負为zoxiofjWJ.1mol分子的平均动能5=6.02X10inorX2.0X10-,J1204Jmor1又因为Eg=RT丁_%空1204Jmor1器k_3R_3X&3HJ-mor1.炉一弧”由于各分子的能虽E专归，所以松=“代入希哙儘)呵謗)皿咖譬咗(書)、缸加18314JrpoLIxqf-K6.02X10mor1X96.54KL*X丁53X(1.98X10-*1)tX0(MX0T.28X10Y9. 粮据理率分布公式”十算分子速事往聂柩然速率以及大于最旣然速卒】，1fgCHUdtu=O.1臥)的分子庄总分子中所占的分效

8、(由于这个区间的阿距很小，可用傲分式).MdjVv4zm1硕卢、轧百斥(莎对exp(fTFdv代表速率介于k-卄dv之钊的分子占总分子数的分数.题中要求分子連那衣最概俵速半弋乂容以及十0.1*的分子在总分子中的所占分数_2kfdNu4(m7T石(阪T)expZkT1m10X0.3679X需=0.除10.Ifc293K和100kPa时.N,(g)分子的有效直径约为0.3nm试求l)Nt(g)分子的平均自由程3“)毎一个分子与其他分子的盛撞麹車,(3)在1.0卅的体积内分子的互鱼龈率.為Ng分珊平均自由程只有-个分档动4头若平均说器=嗥又因为理想气体方程式pg=RTV-51-8.314Jmol-.

9、-K-X293KQ24m，p100X103Pa*4R为单位休积内的分子个歌X6t02X10=2.47Xion3.14X(0.3X10-X2,47XIO2510L3皿ZX3.14X(0.3X1CT*诃】X*警农勰加打.器泸=5.74X1中.订在一个容积为0.5mJ的钢精内，放有16kg温度为500K的CH4g),试计算容器内的压力.(D用理想气体状态方程I(2)由vandrWaIIs方程.已知CHU0Yii?moP1一_SdUeUVra-12,已知COig的临界温度屜界压力和箱界澤尔体积分别为;丁严43K*=738X9P.Vwr-0.0957如试叶算(1) CQ(e的vanderWalk常数a.

10、b的值(2) 315K吋,在容积为0.005mJ的容囂内含有0.1kgCQ(g),用krWalk方程计算气体的压力！曲与相同的条件厂用理想气体状态方程计算气体的压力.27册64A=0.366Pamamol227X(8.314八mo匚，K灯(3g3K)：64X73.RE一&314JmoLK1X3CA=73.8X105Pa_5J7X10!LPa_7=_J?L1L=2304.3K根培压端肉子图得2=0.88又因为pV.MZRTP_0朋X&314JmoLKTX373K5.07X10*Pa=5.38X10-4mx丈IcHmoLX5-38X1旷佃-0.012m17.4t273K时1molNg)的体枳为7-

11、03X10”*,试用下述几种方法计算其压力并比较所得故值的大小.(1用理想气体状态方程式I用vanderWa怡气体状态方程式：(3)用压缩因子图实溉值为435XlkPG解:根堀理想吒体状态方程式PVI出T=1世01X&314Jino厂：L栉3j7.OJXlOm3=3.2X10?Pa.(Z)根据vanderWftBh气体状态方程(p+总)(一力=代丁刪Q=dWipV.bw査表可知NMQ=0.1368Pammo*b=U86X1(TmoL8.314Jmo|7KYX273K(M3G8丹mmd?P(7.03Xl-0.3XlCn3-moK17.03X10smJ-mol-4.39XlFPa.(3)査表可知N

12、2tg)A=33.9；l1K1X273K7.03丈KF%moL=4,32X10rPa.IM.348K时0.3kgH.Xg）的压力为1.61Xl（PkPD试用F述两种方注i|算其体积试比较哪冲方法计算出来的体枳勺丈测值更接近（已知实测值为2B.5dm）.已知庄该亲件下NH3g）的临界罢数为：讥=405.6K“r=L.13XIO4kPakgX3%12kgX10mol=25X10mol则抿据C4QCQ2C+Q2CO若碾完全燃侥1/5生成CO.4/5牛成C（）则抿据C4QCQ2C+Q2CO則需要心1=JX25X1O*X25XIO3X；lSXKfmol由于在容气中ro,=0.21型=住令耳网X10Amo

13、l0.Z15.7SX10：4n)Jy=nJ?r=714Xl(ymo】X&314JrwlK只(273十27)K一plocxicm待靈l78XL3m的空气才能満足站要.(2皿Z=ZOKKmol=沙“81*4X*叫_5XlWmol-0.06.-neo一叫一(8.4205M10】tnol_c“叫一“-布荷一，9应*jo=105PaX0.25=0.25X10Pa也uPJZq10BPaX0.6=0.06X10sPa叫rp空lOPaXO.69=0.69X101Pa.20制硫战时需只制备SCMg).在一定的提作情况下每炉毎小时加入M30kg逋人过址的空气(使硫忠烧完全)，所产出的气休混合期中含氢的带尔分数为0

14、.M.试问每小时要通人力：，100kPa的空气的体稅？解:S(s)+S9桦302消耗1molQ财生成1molSQg)性飞4顽讐md-ZXWmol若混合气休中-r(g)霜要】nx)lQ,则通人与产出的总的气体总St不变所消耗的Q则为生成的S(g)的*.21.发生炉煤气(producer尺旳)系以干空气通过红热的焦炭而获得设若有92%的氧变为CO(g).其余的奴变为gcnH温同压下,试求毎通过一单位体积的空P可产生发生炉煤气的体枳，(2求所得气体中N,(g.Ar(ft),C(的摩尔分数.(空气中各气体的摩尔分数为|兀=021=0.78.jr&=Q0094=00003)每ftI蚯的碟甘算可再旳CM3

15、kb卩肘健半,炉煤的体机解;门假设空气甲6的犀尔分数为62】则一单位空弋W中含有Q.21前的厲心西的其他吒2C+Q亠2CO20.21VX0.92Vft)劇V(x=O,38fi4VOfc通过红热第嶺分别尘威CO.CJA0.SiVX0+08讥也帖ISVEC+Q亠ECOC+Q丄5%、卷+畑+心I同覘+同圧条件厂箒坪机定制0.79V+0.3864V-hO4016V=1.1&32V所在風温诃压下.忻通过谭位怵积的窒弋町垠产主炭生炉煤气杓侔横旻I.1332*皑检体風.mol.JQ叫三瞬jcaZin比21XXO.S2I0.ZlSb)所能产生的蒸气的物质的触.假定磔議气中仅有SU和SU两种分子，试求各诅度下.

16、两种蒸气的摩尔分敷.解=d%=12.43X29X10-8moP1-360.47X10akgmoi根据质就守矩定律M=恥1moix121.8X10弦mop1naX360.47X10_Jkgmol-1a工034mo!同理在1640时=25XZ9X10-3kgmo=326.25kgmoLwa=037mol.设Sb的障尔分数为工,则SU的摩尔分数为一工则在1572P条件下工+M會C1)=360.47243.6卄487.2CLx)-350.470.52由上碍出蒸气弘的障尔分数为0.52蒸气Sh.的暉尔分散为048同理在1640t条件下Ms.(1工=M2X121.8x4-4X121.8X(1-t)=326

17、.25r*0.66所以，蒸气SU的廊尔分散为0.66,灘气Sb,的摩尔分数为03423.设在垂克的柱体中充満理想气体当高度为0和人时，气体的压力分别为化和仪试根据理想气体宦律以及淤(静力学原理(hydrostaticpnneipJc).HJ:任-密度为/的流体，当高度增加dA时其压力的诚小值一dp竽于单位横蔵闻上该瀝体的車銀(以力的单位农示之.试还91对干理想气休其表示式与Boltzmann公式栩同：求髙子海平而2000m处的气压，假定在悔平面的压力为100kPa,且把空气看作是摩尔质It为29.Oft/mol的单一物种.：CL)设在為度为A处的压力为p砒/4dA处的压力为p-dp.又因为已知

18、其压力的减少值一dp芽于位横載面上據流体的运址则d/mgdh性体符合厦想*体公式忘=需代人上式后得对上式积分J:_奢赠血假设在0人的髙度范国内温度不变.闰p=,g)(一疇)戒示式与Boluiiuuin公式相局.(2)根据Ihltznnn公式.假设温度不变T=213Kp=4哪（i歸）在Z73K的温度下，高于海平面2000m处的气压为77.8X101Pa.24.在地球表面千空吒的组成用摩尔分数枝示为:叫=Q2I,比讪亦皿=0.009；工佗=0.0003.因空气农对流现象故可假定由电球表面毛11km的高空，空代的组时不变:庄此高度处的淵度为一55.今假定在此高厦以上空代的為度恒为一55C,fl无对流

19、貝象.试求(1)庄髙歹地球表面60S处气体Q(mm.Ar(g)以及CU(g)的摩尔分散*(2】谨再度处的总压力.解汎】因为在同一翻度下某种V悴的密度与每单位体枳内该种分子敷成正比与压力也我正比则根I假设地表面的空代为ninol.!M4=0-Zlfmd心g-0.78m*molIw.v=0*0094nfmol.na=0,K）03nmol在60km处g=心ap（络翠）32X105kgmto!1X9.8ms2X60xlbm.314JmorrK_-rXC273-55）K6.5X10hmol同理阻=&85X10frnol(0)=0.4365.引琴鞘社鍾鍾糜缶比为，餌为門民*护讨由丁錠转的原凶的助能;2S由

20、于离也力的作用t拦團心力场巾淮含汽体的期痕将就先蛋乜今宵艮为報】rm的按昔管内瓷有箒井子草的氢乞*HH吒的混舍弋体将长和啟量在一忙水平直上的中榔面定在盘中垂直的中心抽上*令且褂仆钟300）转的速度便盘注水申囱上能转畀设用凋环境能龍度保持W.*于擬啊的匪岡査肯之崗爛+命一个霰分于以民毎-牛觐气分芳的渤AL林杵达粥平脅启.试帳据Bbhanann&J?分别讣算两种气诛在管端和倉中兜处的诙度也.ffiftfem在管之中心澤位宴咒和氧气的孤度比为I*1屜蛋办Jri閃皿彳例如在昔的申郵阳庶荊轴中心人战廈比为】*I的莓气JCEIS合气萍几试计薜平壽话花管瑞壮亂气祁枢气的澤尔比-t辭心力0网亦裤为破点的師鼻J尼中心耳骨翎的护薦赴陌瞪的角雀席）m_lUrnxil则耳JW=2K10_;kfi-nwjh-1-(Hs)=0.949&鶴=专鼻7叶为厲分子和比井子的质尉.向赴力为mFhML类似于亶力场可以植用Boilznirtnii企式jm（/（*tAf/-nrn=ntjexpJ丽）=ntt?xp（府-）=Q占m呵=2血=F=293K