第一张
1.4 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/ Mw Mw=
PV=(25.0163-25.0000)?8.314?300.15/(13330?100?10-6)
Mw =30.51(g/mol)
1.7 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=0.3897 y1=0.401 P1=40.63kPa y2=0.599 P2=60.69kPa
1.9 氯乙烯、氯化氢及乙烯构成的混合气体中，各组分的摩尔分数分别为0.89，0.09及0.02。于恒定压力101.325kPa下，用水
mRT/
吸收其中的氯化氢，所得混合气体中增加了分压力为2.670kPa的水蒸汽。试求洗涤后的混合气体中C2H3Cl及C2H4的分压力。 解：根据道尔顿定律分压力 吸收后
1.13 一密闭刚性容器中充满了空气，并有少量的水。当容器于300K条件下达平衡时，容器内压力为101.325kPa。若把该容器移至373.15K的沸水中，试求容器中达到新平衡时应有的压力。设容器中始终有水存在，且可忽略水的任何体积变化。300K时水的饱和蒸气压为3.567kPa。
解：300K空气的分压力为：101.325kPa-3.567kPa=97.758kPa
373.15K
该气体的分压力为：97.758kPa×
373.15K/300K=121.58kPa
373.15K水的饱和蒸气压为101.325kPa，故分压力为101.325kPa
容器中达到新平衡时应有的压力为：101.325kPa+121.58kPa=222.92kPa
1.18 把25℃的氧气充入40dm3的氧气钢瓶中，压力达202.7×102kPa。试用普遍化压缩因子图求钢瓶中氧气的质量。 解：氧气的TC=-118.57℃,PC=5.043MPa
氧
气
的
Tr=298.15/(273.15-118.57)=1.93,
Pr=20.27/5.043=4.02
Z=0.95 PV=ZnRT n=PV/ZRT=202.7
×
105
×
40
×
10-3/(8.314
×
298.15)/0.95=344.3(mol)
氧气的质量m=344.3×32/1000=11(kg)
第二章
2.2 1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,101.325kPa下全部凝结成液态水。求过程的功。假
设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。
解: n = 1mol
100℃,101.325kPa
H2O(g) H2O(l)
恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3）
W =－pambΔV =－p(Vl-Vg ) ≈ pVg = nRT = 3.102kJ
2.4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Qa=2.078kJ,Wa=－4.157kJ；而途径b的Qb=－0.692kJ。求Wb.
解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故 ΔUa = ΔUb
由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Qb + Wb
∴ Wb = Qa + Wa －Qb = －1.387kJ
2.8 某理想气体Cv,m=3/2R。今有该气体5mol在恒容下温度升高 50℃。求过程的W，Q，ΔH和ΔU。
解: 理想气体恒容升温过程 n = 5mol CV,m = 3/2R
QV =ΔU = n CV,mΔT = 5×1.5R×50 = 3.118kJ W = 0
ΔH = ΔU + nRΔT = n Cp,mΔT
= n (CV,m+ R)ΔT = 5×2.5R×50 = 5.196kJ
2.10 2mol某理想气体，Cp,m=7/2R。由始态100kPa,50dm3，先恒容加热使压力升高
至200kPa，再恒压冷却使体积缩小至25dm。求整个过程的W，Q，ΔH和ΔU。
3
解: 理想气体连续pVT变化过程. 题给过程为 n = 5mol CV,m = 5/2R Cp,m = 7/2R
恒压 (2)
恒容 (1)
p1
200kPa p3 = p2
=100kPa p2 =
V1 = 50dm3 V2 = V1 V3=25dm3
T1 T2 T3 始态 末态 ∵ p3V3 = p1V1 ∴ T3 = T1
1) ΔH 和 ΔU 只取决于始末态,与中间过程无关 ∴ ΔH = 0 ΔU = 0 2) W1 = 0
W2=－pambΔV=－p(V3－V2)
=200kPa×(25－50)×10-3m3= 5.00kJ ∴ W = W1 + W2 = 5.00kJ
3) 由热力学第一定律 Q = ΔU－W = －5.00kJ
2.21 已知水(H2O,l)在100℃的饱和蒸气压ps=101.325kPa，在此温度、压力下水的摩尔
蒸发焓
。
求在100℃,101.325kPa下使1kg水蒸气全部凝结成液体水时的W，Q，ΔUΔH和ΔH。设水蒸气适用理想气体状态方程式。 解: 题给过程的始末态和过程特性如下：
n = m/M = 1kg/18.015g·mol-1 = 55.509mol
恒温恒压