物理化学核心教程(第二版)课后答案完整版(沈文霞编-科学出版社出版) 下载本文

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物理化学核心教程(第二版)参考答案

第 一 章 气 体

一、思考题

1. 如何使一个尚未破裂而被打瘪的乒乓球恢复原状?采用了什么原理?

答:将打瘪的乒乓球浸泡在热水中,使球壁变软,球中空气受热膨胀,可使其恢复球状。采用的是气

体热胀冷缩的原理。

2. 在两个密封、绝热、体积相等的容器中,装有压力相等的某种理想气体。试问,这两容器中气体的温度是否相等?

答:不一定相等。根据理想气体状态方程,若物质的量相同,则温度才会相等。

3. 两个容积相同的玻璃球内充满氮气,两球中间用一玻管相通,管中间有一汞滴将两边的气体分开。当左球的温度为273 K,右球的温度为293 K时,汞滴处在中间达成平衡。试问:

(1)若将左球温度升高10 K,中间汞滴向哪边移动? (2)若两球温度同时都升高10 K, 中间汞滴向哪边移动? 答:(1)左球温度升高,气体体积膨胀,推动汞滴向右边移动。

(2)两球温度同时都升高10 K,汞滴仍向右边移动。因为左边起始温度低,升高10 K所占比例比右边大,283/273大于303/293,所以膨胀的体积(或保持体积不变时增加的压力)左边比右边大。 4. 在大气压力下,将沸腾的开水迅速倒入保温瓶中,达保温瓶容积的0.7左右,迅速盖上软木塞,防止保温瓶漏气,并迅速放开手。请估计会发生什么现象?

答:软木塞会崩出。这是因为保温瓶中的剩余气体被热水加热后膨胀,当与迅速蒸发的水汽的压力加在一起,大于外面压力时,就会使软木塞崩出。如果软木塞盖得太紧,甚至会使保温瓶爆炸。防止的方法是灌开水时不要太快,且要将保温瓶灌满。

5. 当某个纯物质的气、液两相处于平衡时,不断升高平衡温度,这时处于平衡状态的气-液两相的摩尔体积将如何变化?

答:升高平衡温度,纯物的饱和蒸汽压也升高。但由于液体的可压缩性较小,热膨胀仍占主要地位,所以液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。而蒸汽易被压缩,当饱和蒸汽压变大时,气体的摩尔体积会变小。随着平衡温度的不断升高,气体与液体的摩尔体积逐渐接近。当气体的摩尔体积与液体的摩尔体积相等时,这时的温度就是临界温度。

6. Dalton分压定律的适用条件是什么?Amagat分体积定律的使用前提是什么?

答:实际气体混合物(压力不太高)和理想气体混合物。与混合气体有相同温度和相同压力下才能使用,原则是适用理想气体混合物。

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7. 有一种气体的状态方程为

pVm?RT?bp (b为大于零的常数),试分析这种气体与理想气体有何

不同?将这种气体进行真空膨胀,气体的温度会不会下降?

答:将气体的状态方程改写为p(Vm-b)= RT,与理想气体的状态方程相比,只校正了体积项,未校正压力项。说明这种气体分子自身的体积不能忽略,而分子之间的相互作用力可以忽略不计。所以,将这种气体进行真空膨胀时,温度不会下降。 8. 如何定义气体的临界温度和临界压力?

答:在真实气体的p—Vm图上,当气-液两相共存的线段缩成一个点时,称这点为临界点。这时的温度为临界温度,这时的压力为临界压力。临界压力是指在该临界温度时能使气体液化的最低压力。 9. van der Waals气体的内压与体积成反比,这一说法是否正确?

答:不正确。内压力与气体摩尔体积的平方成反比。 10. 当各种物质处于处于临界点时,它们有哪些共同特性?

答:这时气-液界面消失,液体和气体的摩尔体积相等,成为一种既不同于液相、又不同于气相的特殊流体,称为超流体。 二、概念题 题号 选项 题号 选项 1 C 9 C 2 A 10 A 3 B 11 D 4 D 12 B 5 C 6 C 7 B 8 C 1. 在温度、容积恒定的容器中,含有A和B两种理想气体,这时A的分压和分体积分别是在容器中再加入一定量的理想气体C,问

(A)

pA和VA。若

pA和VA的变化为( )。

pA和VA都变大 (B) pA和VA都变小 pA不变,VA变小 (D) pA变小,VA不变

(C)

答:(C)这种情况符合Dalton分压定律,而不符合Amagat分体积定律。

2. 在温度T、容积V都恒定的容器中,含有A和B两种理想气体,它们的物质的量、分压和分体积分别为

nA,pA,VA和nB,pB,VB容器中的总压为p。试判断下列公式中哪个是正确的( )。

(A)(C)

pAV?nART (B)

pVB?(nA?nB)RT

pAVA?nART (D)pBVB?nBRT

答:(A)只有(A)符合Dalton分压定律。

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3. 已知氢气的临界温度和临界压力分别为TC298 K时瓶内压力为98.0?106?33.3 K , pC?1.297?106 Pa。有一氢气钢瓶,在

。 Pa,这时氢气的状态为( )

(A)液态 (B)气态 (C)气-液两相平衡 (D)无法确定 答:(B) 仍处在气态区。

4. 在一个绝热的真空容器中,灌满373 K和压力为101.325 kPa的纯水,不留一点空隙,这时水的饱和蒸汽压为( )。

(A)等于零 (B)大于101.325 kPa (C)小于101.325 kPa (D)等于101.325 kPa 答:(D)饱和蒸汽压是物质的本性,与是否有空间无关。

5. 真实气体在如下哪个条件下,可以近似作为理想气体处理( )。

(A)高温、高压 (B)低温、低压 (C)高温、低压 (D)低温、高压 答:(C) 这时分子间距离很大,分子间的作用力可以忽略不计。

6. 在298K时,地面上有一个直径为1m的充了空气的球,其压力为100kPa,将球带至高空,温度降为253K,球的直径胀大到3m,此时球内的压力为( )。

(A)33.3 kPa (B)9.43 kPa (C)3.14 kPa (D)28.3 kPa

答:(C)

p2?p1D12T22D2T1?100?253?12298?32?3.14 kPa。

7. 真实气体液化的必要条件是( )。 (A)压力大于

pC (B)温度低于TC

(C)体积等于Vm,C (D)同时升高温度和压力

答:(B)TC是能使气体液化的最高温度,温度再高无论加多大压力都无法使气体液化。

8. 在一个恒温,容积为2dm的真空容器中,依次充入温度相同、始态为100 kPa,2 dm的N2(g)和200 kPa,1 dm的Ar(g),设两者形成理想气体混合物,则容器中的总压力为( )。 (A)100 kPa (B)150 kPa (C)200 kPa (D)300 kPa 答:(C)等温条件下,200 kPa,1 dm气体等于100 kPa,2 dm气体,总压为kPa=200 kPa 。

9. 在298 K时,往容积相等的A、B两个抽空容器中分别灌入100g和200g水,当达到平衡时,两容器中

3

3

3

3

3

p?pA?pB=100 kPa+100

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的水蒸汽压力分别为 (A)

pA和pB,则两者的关系为( )。

pApB (C)pA=pB (D)无法确定

答:(C)饱和蒸汽压是物质的特性,只与温度有关。 10. 在273 K,101.325 kPa时,摩尔质量为154g?mol则气体的密度为( )。(单位为g?dm?3?1的CCl4(l)的蒸气可以近似看作为理想气体,

(A)6.87 (B)4.52 (C)3.70 (D)3.44 答:(A)??m154 g?3 ??6.87 g?dm3V22.4 dm11. 某体积恒定的容器中装有一定量温度为300 K的气体,现在保持压力不变,要将气体赶出1/6,需要将容器加热到的温度为( )。

(A)350 K (B)250 K (C)300 K (D)360 K 答:(D)V,p不变,n256?n1,T2?T1?360 K 6512. 实际气体的压力(p)和体积(V)与理想气体相比,分别会发生的偏差为( )。

(A)p、V都发生正偏差 (B)p、V都发生负偏差 (C)p正偏差,V负偏差 (D)p负偏差,V正偏差 答:(B)内压力和可压缩性的存在。 三、习题

1. 在两个容积均为V的烧杯中装有氮气,烧瓶之间有细管相通,细管的体积可以忽略不计。若将两烧杯均浸入373 K的开水中,测得气体压力为60 kPa。若一只烧瓶浸在273 K的冰水中,另外一只仍然浸在373 K的开水中,达到平衡后,求这时气体的压力。设气体可以视为理想气体。 解: n?n1?n2 根据理想气体状态方程 p12Vp2Vp2V??RT1RT1RT2p2?2p1? 化简得:

2p111?p2(?) T1T1T2T2273?2?60 kPa??50.7 kPa

T2?T1273?37332. 将温度为300 K,压力为1800 kPa的钢瓶中的氮气,放入体积为20dm的贮气瓶中,使贮气瓶压力在300 K时为100 kPa,这时原来钢瓶中的压力降为1600 kPa(假设温度未变)。试求原钢瓶的体积。仍假设气体可作为理想气体处理。

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