第 一 章 气 体
解： 放入贮气瓶中的气体物质的量为
n
p3V3100 kPa?20?10?3 m3n???0.80 mol
RT8.314 J?mol?1?K?1?300 K 设钢瓶的体积为V，原有气体为n1，剩余气体为n2
p1V?n1RT
p2V?n2RT n1?n2?n
n?n1?n2?p1Vp2V?RTRTnRT0.80 mol?8.314 J?mol?1?K?1?300 KV???9.98 dm3
p1?p2(1800?1600) kPa3. 用电解水的方法制备氢气时，氢气总是被水蒸气饱和，现在用降温的方法去除部分水蒸气。现将在298 K条件下制得的饱和了水气的氢气通入283 K、压力恒定为128.5 kPa的冷凝器中，试计算： 冷凝前后混合气体中水气的摩尔分数。已知在298 K和283 K时，水的饱和蒸汽压分别为3.167 kPa和1.227 kPa。混合气体近似作为理想气体。
解：水气所占的摩尔分数近似等于水气压力与冷凝操作的总压之比 在冷凝器进口处，T=298 K
x(H2O,g)=p(H2O)3.167 kPa??0.025 p128.5 kPa 在冷凝器出口处，T=283 K
x(H2O,g)=p(H2O)1.227 kPa??0.009 p128.5 kPa可见这样处理以后，含水量下降了很多。
4. 某气柜内贮存氯乙烯CH2=CHCl（g）300m，压力为122 kPa，温度为300 K。求气柜内氯乙烯气体的密度和质量。若提用其中的100m，相当于氯乙烯的物质的量为多少？已知其摩尔质量为62.5g?mol，设气体为理想气体。 解：?=-133mpV , m?nM, n?VRT 代入，得：
Mp62.5?10?3 kg?mol?1?122?103 Pa-3?3?=??3.06 kg?m?3.06 g?dm ?1?1RT8.314 J?mol?K?300 Km???V?3.06 kg?m-3?300 m3?918 kg
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第 一 章 气 体
11918 kg1?4896 mol n?n（总）=n?n(总)???3?13362.5?10 kg?mol35. 有氮气和甲烷（均为气体）的气体混合物100 g，已知含氮气的质量分数为0.31。在420 K和一定压力下，混合气体的体积为9.95dm。求混合气体的总压力和各组分的分压。假定混合气体遵守Dalton分压定律。已知氮气和甲烷的摩尔质量分别为28g?mol?13和16g?mol?1。
解：n?N2??m0.31?100 g??1.11 mol M28 g?mol?1(1?0.31)?100 g?4.31 mol ?116 g?moln(CH4)?nRT(1.11+4.31) mol?8.314 J?mol?1?K?1?420 Kp???1902 kPa
V9.95?10?3 m3p(N2)?n(N2)1.11?p??1902 kPa=389.5 kPa
n(N2)?n(CH4)1.11?4.31p(CH4)?(1902?389.5) kPa=1512.5 kPa
6. 在300 K时，某一容器中含有H2（g）和N2（g）两种气体的混合物，压力为152 kPa，温度为。将N2（g）分离后，只留下H2（g），保持温度不变，压力降为50.7 kPa，气体质量减少14 g。试计算：
（1）容器的体积；
（2）容器中H2（g）的质量；
（3）容器中最初的气体混合物中，H2（g）和N2（g）的摩尔分数 解：（1）
p?N2??p?p(H2)?(152?50.7) kPa=101.3 kPa n?N2??m?N2?14 g??0.5 mol ?1M?N2?28 g?mol
n(N2)RT0.5 mol?8.314 J?mol?1?K?1?300K V???12.3 dm3
p(N2)101.3 kPa （2）
p?N2??101.3 kPa p?H2??50.7 kPa
在T ，V 不变的情况下
n(H2)p(H2)50.7 kPa???0.5
n(N2)p(N2)101.3 kPa第 6 页 共 135 页 2020-05-27（余训爽）
第 一 章 气 体
n(H2)?0.5 n(N2)?0.5?0.5 mol=0.25 mol
m(H2)?n(H2)M(H2)?0.25 mol?2.0 g?mol?1?0.5 g
（3）
x(N2)?n(N2)0.5 mol??0.67
n(H2)?n(N2)(0.5+0.25) mol
x(H2)?1?0.67?0.33
w(H2)?0.064，
7. 设某水煤气中各组分的质量分数分别为：
w(CO)?0.678，
w(N2)?0.107，w(CO2)?0.140，w(CH4)?0.011。试计算：
（1）混合气中各气体的摩尔分数；
（2）当混合气在670 K和152 kPa时的密度； （3）各气体在上述条件下的分压。
解：设水煤气的总质量为100g，则各物质的质量分数乘以总质量即为各物质的质量，所以： （1）n(H2)?m(H2)6.4 g??3.20 mol ?1M(H2)2.0 g?mol同理有：n(CO)?67.8 g10.7 g?2.42 moln(N)??0.38 mol 228 g?mol?128 g?mol?114.0 g1.1 g?0.32 moln(CH)??0.07 mol 4?1?144 g?mol16 g?mol
n(CO2)?则有：
n（总）=n(总)??nB?(3.20?2.42?0.38?0.32?0.07)mol=6.39 mol
x(CO)=n(CO)2.42 mol??0.379
n(总)6.39 mol同理有：x(H2)?0.500，x(N2)?0.059，x(CO2)?0.050 ，x(CH4)?0.011 （2）因为
pV?n(总)RT
n(总)RT6.39 mol?8.314 J?mol?1?K?1?670 KV???234.2 dm3
p152 kPa
??m100 g??0.427 g?dm?3 3V234.2 dmpB?pxB，所以
（3）根据Dalton分压定律
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第 一 章 气 体
同理 p(H2)?x(H2)p?0.5?152 kPa?76.0 kPa
p(CO)?57.6 kPa，p(N2)?8.97 kPa， p(CO2)?7.60 kPa p(CH4)?1.67 kPa
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