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1、1 第二章 物质的状态 习 题 2.1 什么是理想气体？实际气体在什么条件下可用理想气体模型处理？ 2.2 为什么家用加湿器都是在冬天使用，而不在夏天使用？ 2.3 常温常压下，以气体形式存在的单质、以液体形式存在的金属和以液体形式存在的 非金属单质各有哪些？ 2.4 平均动能相同而密度不同的两种气体，温度是否相同？压力是否相同？为什么？ 2.5 同温同压下，N2和 O2分子的平均速度是否相同？平均动能是否相同？ 2.6 试验测得 683K、100kPa 时气态单质磷的密度是 2.64gdm3。求单质磷的分子量。 2.7 1868 年 Soret 用气体扩散法测定了臭氧的分子式。测定结果显示，
2、臭氧对氯气的扩 散速度之比为 1.193。试推算臭氧的分子量和分 子式。 2.8 常压 298K 时，一敞口烧瓶盛满某种气体，若通过加热使其中的气体逸出二分之一， 则所需温度为多少？ 2.9 氟化氙的通式为 XeFx（x2、4、6） ，在 353K、1.56104Pa 时，实验测得某气态 氟化氙的密度为 0.899gdm3。试确定该氟化氙的分子式。 温度为 300K、压强为 3.01.01105Pa 时，某容器含，每升空气中水汽的质量。 （2）323K、空气的相对湿度为 80时，每升空气中水汽的质量。 已知 303K 时，水的饱和蒸气压为 4.23103Pa； 323K 时，水的饱和蒸气压为
3、1.23104Pa。 2.10 在 303K，1.01105Pa 时由排水集气法收集到氧气 1.00dm3。问有多少克氯酸钾按 下式分解？ 2KClO3 = 2KCl 3O2 已知 303K 时水的饱和蒸气压为 4.23103Pa。 2 2.11 298K，1.23105Pa 气压下，在体积为 0.50dm3的烧瓶中充满 NO 和 O2气。下列反 应进行一段时间后，瓶内总压变为 8.3104Pa，求生成 NO2的质量。 2NO O2 = 2NO2 2.12 一高压氧气钢瓶，容积为 45.0dm3，能承受压强为 3107Pa，问在 298K 时最多可 装入多少千克氧气而不致发生危险？ 2.13
4、将总压强为 101.3kPa 的氮气和水蒸气的混合物通入盛有足量 P2O5干燥剂的玻璃瓶 中，放置一段时间后，瓶内压强恒定为 99.3kPa。 （1）求原气体混合物中各组分的物质的量分数； （2）若温度为 298K，实验后干燥剂增重 1.50g，求瓶的体积。 （假设干燥剂的体积 可忽略且不吸附氮气） 2.14 水的“三相点”温度和压强各是多少？它与水的正常凝固点有何不同？ 2.15 国际单位制的热力学温标是以水的三相点为标准，而不用水的冰点或沸点，为什 么？ 2.16 已知苯的临界点为 289C，4.86Mpa，沸点为 80C；三相点为 5C，2.84kPa。在三 相点时液态苯的密度为 0.8
5、94gcm3，固态苯的密度为 1.005gcm3。根据上述数 据试画出 0300C 范围内苯的相图（参照水的相图，坐标可不按比例制作） 。 2.17 在下列各组物质中，哪一种最易溶于苯中？ H2，N2，CO2 CH4，C5H12，C31H64 NaCl，C2H5Cl，CCl4 2.18 由 C2H4和过量 H2组成的混合气体的总压为 6930Pa。使混合气体通过铂催化剂进 行下列反应： C2H4(g) H2(g) = C2H6(g) 待完全反应后，在相同温度和体积下，压强降为 4530Pa。求原混合气体中 C2H4的 物质的量分数。 2.19 某反应要求缓慢加入乙醇（C2H5OH） ，现采用将
6、空气通过液体乙醇带入乙醇气体 3 的方法进行。在 293K，1.01105Pa 时，为引入 2.3g 乙醇，求所需空气的体积。已 知 293K 时乙醇的饱和蒸气压为 5866.2Pa。 2.20 计算下列几种市售试剂的物质的量浓度 （1）浓盐酸，HCl 的质量分数为 37%，密度为 1.18gcm3； （2）浓硫酸，H2SO4的质量分数为 98%，密度为 1.84 gcm3； （3）浓硝酸，HNO3的质量分数为 69%，密度为 1.42 gcm3； （4）浓氨水，NH3的质量分数为 28%，密度为 0.90 gcm3。 2.21 303K 时，丙酮（C3H6O）的饱和蒸气压是 37330Pa，
7、当 6g 某非挥发性有机物溶于 120g 丙酮时，丙酮的饱和蒸气压下降至 35570Pa。试求此有机物的相对分子质量。 2.22 尿素（CON2H4）溶液可用作防冻液，欲使水的冰点下降 10K，问应在 5kg 水中溶 解多少千克尿素？已知水的凝固点下降常数 Kf 1.86 Kmol1kg。 2.23 298K 时，含 5.0g 聚苯乙烯的 1dm3苯溶液的渗透压为 1013Pa。求该聚苯乙烯的相 对分子质量。 2.24 人体血液的凝固点为0.56，求 36.5时人体血液的渗透压。已知水的凝固点下 降常数 Kf 1.86 Kmol1kg。 2.25 一密闭容器放有一杯纯水和一杯蔗糖水溶液，问经过
8、足够长的时间会有什么现象 发生？ 2.26 已知金(Au)的晶胞属面心立方，晶胞边长为 0.409nm，试求： （1）金的原子半径； （2）晶胞体积； （3）一个晶胞中金的原子个数； （4）金的密度。 2.27 下面说法是否正确，为什么？ （1）凡有规则外形的固体都是晶体； 4 （2）晶体一定具有各向异性； （3）晶胞就是晶格； （4）每个面心立方晶胞中有 14 个质点。 2.28 已知石墨为层状结构，每个碳原子与同一个平面的三个碳原子相连，相互间的键 角均为 120。试画出石墨的一个晶胞结构图，每个石墨晶胞中含有几个碳原子？ 习题解答 2.1 凡是在任何温度和压力下都严格遵守理想气体状态方程
9、的气体即为理想气体 在压力不太大、温度不太低的情况下，实际气体可视为理想气体 2.2 冬天天气干燥，空气中水蒸气含量低于相应温度下水蒸气的饱和蒸汽压，故可采用 加湿器调节室内湿度；而在夏天，空气中水蒸气含量与相应温度下水蒸气的饱和 蒸汽压相差不多，采用加湿器会使得空气中水汽过饱和，从而凝结成水，起不到 加湿效果。 2.3 常温常压下，以气体形式存在的单质：氢气、氮气、氧气、臭氧、氟、氯气、惰性 气体；以液体形式存在的金属：汞；以液体形式存在的非金属：溴 2.4 温度相同，因为；但压力不一定相同，由，已知kTum 2 3 )( 2 1 22 RT M P 不同，但M未知，故压力是否相等是不可判定
10、的。 2.5 平均速度不同，平均动能相同 2.6 由公式得，gmol- P RT M 150 100 683314. 864. 2 M 2.7 由公式得gmol-，分子式为 1 M 2 M 2 1 8 . 49 9 . 70) 193 . 1 1 ()( 2 Cl 2 Cl 2 2 M M O3 2.8 本题可理解为 T 温度时体积为 298K 时体积的 2 倍，根据 PV=nRT 得，此时VT 5 温度即 T=2982=596K 2.9 由公式得，gmol-,又，所以分 P RT M 169 6 . 15 353314. 8899 . 0 M2 19 131169 x 子式为 XeF2 2.
11、10 由公式得：，此质量为瓶中RT M m PV gm TP TP m160640 400 300 1001 . 1 0 . 3 1001 . 1 5 5 2 12 21 1 氧气所剩质量，所以放出的氧气质量为：640-160=480g 2.11 （1）303K 时空气中水汽分压为4.23103100%= 4.23103Pa OH2 P g0302 . 0 18 303314 . 8 1011023 . 4 33 M RT PV m （2）323K 时空气中水汽分压为1.2310480%= 9.84103Pa OH2 P g0660 . 0 18 323314 . 8 1011084 . 9
12、33 M RT PV m 2.12 P(O2)=10.1104-0.423104=9.7104(Pa) 由理想气体状态方程得：mol0385 . 0 303314 . 8 1000 . 1 107 . 9)O( )O( 34 2 2 RT Vp n 由反应式：2KClO33O2 分解的 KClO3的质量为：0.0385122.63.15g 3 2 2.13 反应前后总的物质的量的改变值为 0.0081mol 3 54 12 1050 . 0 298314 . 8 1023 . 1 103 . 8)( RT VPP n 2NO O2 = 2NO2 n 921 所以生成的 NO2的质量 m=g74
13、 . 0 92 1 0081 . 0 2.14 已知 P3107Pa，由理气状态方程得 g=17.4kg 4 37 1074 . 1 298314 . 8 0 . 3210 0 . 45103 RT PVM m 因此瓶内装入的氧气只要不超过 17.4kg 就不会发生危险 6 2.15 (1)混合气体中的水蒸气最后全部被干燥剂吸收，则混合气体中氮气的分压为 p(N2) =99.3kPa；混合气体中水蒸气的分压为 p(H2O)=101.3-99.3=2.0kPa 由公式 pi = xi p(总)得：x(N2)=，故 x(H2O)= 1-0.98=0.0298 . 0 3 . 101 3 . 99)
14、( 2 p Np (2)根据题意，混合气体中水蒸气的质量等于干燥剂增加的质量，则水蒸气中水的 物质的量为mol0833 . 0 18 50 . 1 由理想气体状态方程得到瓶的体积为 V(瓶)=V(H2O)= m3102 . 0 100 . 2 293314 . 8 0833 . 0 )OH( )OH( 3 2 2 p RTn 2.16 水的“三相点”温度和压强各是多少？它与水的正常凝固点有何不同？ 在水的“三相点”时，温度为 273.0098K、压强为 0.61kPa 三相点是对纯水而言的，是单组分体系，是指水在它的蒸汽压（0.61kPa）下的凝 固点；水的正常凝固点是指被空气饱和了的水在 1
15、01.3kPa 条件下结冰的温度。 2.17 水的三相点是一固定常数，不随任何条件的改变而改变；而水的冰点或沸点随外 界条件（如压力）的改变而改变的。 2.18 580289300 t/ C 0 2.84 10.1 486 P/kPa 2.19 组物质最易溶于苯：1、相似相溶原理 2、液态较气态、固态更溶于液态 2.20 反应前后温度与体积不变，由理想气体状态方程可得Pn C2H4(g) H2(g) = C2H6(g) n 1 -1 p(C2H4) 4530-6930=-2400Pa 7 p(C2H4)=2400Pa 可得 x(C2H4)=346 . 0 6930 2400 2.21 理想气体状态方程，2.3g 乙醇气体所占的体积为nRTPV (m3)0207 . 0 2 . 5866 293314 . 8 46 3 . 2 p nRT V 在 0.0207 m3气体中，空气的会压为 p(空)=1.013105-5866=9.54104(Pa) 通入 1.013105Pa 的空气的体积为 V(空)=m3020 . 0 10013 . 1 0207 . 0 1054 . 9 5
