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1、BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY TEL：010- 64434903 1 第一章第一章 气体习题及参考答案气体习题及参考答案 1已知混合气体中各组分的摩尔分数分别为：氯乙烯 0.72、氯化氢 0.10、乙烯 0.18。 在保持压力 101.325kPa 不变的的条件下，用水洗去氯化氢，求剩余干气体（即不考虑其中 的水蒸气）中各组分的分压力。 解：取 1mol 混合气体为计算基准，用水洗去氯化氢后，还剩 0.72mol 氯乙烯和 0.18mol 乙烯，且p(总)=101.325kPa，所以 kPa06.81kPa325.101 9 . 0 72
2、. 0 )()()(= =总氯乙烯氯乙烯pyp p(乙烯)= p(总) p(氯乙烯)=20.265kPa 2在 2.6dm3真空容器中，装入 5.25gCl2和 4.82gSO2。190时 Cl2和 SO2部分反应为 SO2Cl2，假如容器压力变为 201.325kPa，求平衡时各气体的分压力。 解：V=2.6dm3，T=463.15K，p=201.325kPa mol07404 . 0 mol 905.70 25 . 5 )Cl( )Cl( )Cl( 2 2 2 = = M m n mol07524 . 0 mol 065.64 82 . 4 )SO( )SO( )SO( 2 2 2 = =
3、 M m n Cl2 + SO2 SO2Cl2 平衡时：0.07404mol- x 0.07524mol- x x mol1359 . 0 5 .463314 . 8 106 . 2201235 14928 . 0 )( 3 = = RT pV xn 总 mol1338 . 0 )ClSO( 22 = xn mol06066 . 0 )Cl( 2 =n mol06186 . 0 )SO( 2 =n 4464 . 0 )( )Cl( )Cl( 2 2 = 总n n y 4552 . 0 )( )SO( )SO( 2 2 = 总n n y 09845 . 0 )( )ClSO( )ClSO( 22
4、 22 = 总 n y 平衡时各气体分压： kPa83.894464. 0kPa325.201)(Cl)()Cl( 22 =ypp总 BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY TEL：010- 64434903 2 kPa60.914552. 0kPa325.201)(SO)()SO( 22 =ypp总 p(SO2Cl2)= p(总)-p(SO2)- p(Cl2)=19.81kPa 3 有 4dm3的湿空气， 压力为 101.325kPa， 其中水蒸气的分压力为 12.33kPa。 求水蒸气、 N2和 O2的分体积以及 N2和 O2在湿空气中的分压力（
5、设空气中的体积分数分别为 0.79 和 0.21） 。 解：1217 . 0 325.101/33.12 )( )OH( )OH( 2 2 = 总p p y 6939 . 0 79 . 0 )OH(1 )N( 22 =yy 1844 . 0 21 . 0 )OH(1 )O( 22 =yy 在一定T、p下，任一组分的分体积)()()(ByVBV总=，所以 V(H2O) = 0.1217 4 dm3 = 0.4868 dm3 V(N2) = 0.6939 4 dm3 = 2.7756 dm3 V(O2) = 0.1844 4 dm3 = 0.7376 dm3 在一定 T、V 下，任一组分的分压力
6、p(B) = p(总) y(B)，所以 p(N2) = 101.325kPa 0.6939 = 70.309kPa p(O2) = 101.325kPa 0.1844 = 18.684kPa 或 p(N2) = p(总) p(H2O) 0.79 = (101.325 12.33) 0.79 = 70.306kPa p(O2) = p(总) p(H2O) 0.21 = (101.325 12.33) 0.21 = 18.689kPa 前一方法由于摩尔分数只取 4 位有效数字而使分压产生偏差，后一计算结果更准些。 4在恒压下将 20，100kPa 的干燥空气 10dm3，使呈气泡通入 20的 CC
7、l4液体中， 气泡逸出时可完全达到饱和，今测得 CCl4液体减少了了 8.698g。求 CCl4的饱和蒸气压（干 燥空气可视为理想气体） 。 解：通前： RTnpV 干干 = mol404. 0mol 298314. 8 01. 0105 = = RT pV n 干 干 通后： RTnnpV)( 4 CCl += 干 33 6 CCl m01141. 0m 10 298314. 8 154 698. 8 404. 0 )( 4 = + = + = p RTnn V 干 RTnVp 44 CCl * CCl = Pa10264.12Pa 01141. 0 298314. 8 154 698. 8
8、 3* CCl4 = =Vp BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY TEL：010- 64434903 3 5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 条件下，用水吸收掉其中的氯化氢，所得混合气体中增加了分 压力为 20mmHg 的水蒸汽。试求洗涤后的混合气体中 C2H3Cl 及 C2H4的分压力。 解：考虑 100mol 混合气体，则 mol89)ClHC( 32 =n，mol9)HCl(=n，mol2)HC( 42 =n除去 HCl 气体后，各气体组成： 0
9、220. 0 760 20 892 2 O)H()ClHC()HC( )HC( )HC( 23242 42 42 = + = + = nnn n y 9527. 0)OH()HC(1)ClHC( 24232 =yyy kPa226. 2kPa325.101220. 0)HC()HC( 4242 =pyp Pa535.96kPa325.1019527. 0)ClHC()ClHC( 3232 kPyp= 625时饱和了水蒸气的乙炔气体（即该混合气体中水蒸气分压力为同温度下水的饱 和蒸气压）总压力为 138.7kPa，于恒定总压下冷却到 10，使部分水蒸气凝结为水。试求 每摩尔干乙炔气在该冷却过程中
10、凝结出水的物质的量。已在 25及 10时水的饱和蒸气压 分别为 3.17kPa 及 1.23kPa。 解：每摩尔干乙炔气含有水蒸气的物质的量： 进口处：02339. 0 17. 37 .138 17. 3 )HC( )OH( )HC( )OH( 22 2 22 2 = = = 进进 p p n n 出口处：008947. 0 23. 17 .138 17. 3 )HC( )OH( )HC( )OH( 22 2 22 2 = = = 出出 p p n n 除水量为：)OH( 2 n=(0.02339- 0.008974)mol=0.0144mol 7一密闭刚性容器中充满了空气，并有少量的水。当容
11、器于 300K 条件下达到平衡时， 器内压力为 101.325kPa。 若把该容器移至 373.15K 的沸水中， 试求容器中到达新的平衡时应 有的压力。设容器中始终有水存在，且可忽略水的体积变化。300K 时水的饱和蒸气压为 3567Pa。 解：300K 时，p(空气)=(101.325- 3.567)kPa=97.758kPa 373.15K 时，kPa534.121kPa758.97 15.300 15.373 )(= =空气p p(H2O) = p*(H2O)=101.325kPa p = p(空气) + p (H2O)=222.850kPa 8把 25的氧气充入 40dm3的氧气钢瓶
12、中，压力达 202.7102kPa。试用普遍化压缩 因子图求解钢瓶中氧气的质量。 解：氧的临界参数：KTC58.154=，kPa5043= C p 920. 1 8 .154 25.298 = C r T T T， BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY TEL：010- 64434903 4 019. 4 5043 20270 = C r p p p 由压缩因子图查出95 . 0 =Z ZnRTpV = 344.31molmol 15.298314. 895. 0 10401070.202 )O( 33 2 = = ZRT pV n kg11g)9
13、99.3131.344()()()O( 222 =OMOnm BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY TEL:010- 64434093 1 第二章第二章 热力学第一定律习题及参考答案热力学第一定律习题及参考答案 15mol 理想气体于始态 1 t=25、 1 p=101.325kPa、 1 V恒温膨胀至末态，已知末态体 积 12 2VV =，分别计算气体膨胀时反抗恒定外压 1 5 . 0)(pp=环及进行可逆膨胀时系统所作 的功，并在 p- V 图上给出两种不同途径的功所对应的面积。 解： (1)反抗恒定外压 1 5 . 0)(pp=环膨胀： 33
14、 1 1 1 dm3 .122dm 325.101 15.298314. 85 = = p nRT V kJ197. 6)32.122325.1015 . 0()( 121 =VVpW环 (2)可逆膨胀： J59. 8J 2 ln15.298314. 85ln 1 1 1 2 2 k V V V V nRTW= = 21mol 理想气体由 202.66kPa、10dm3恒温升温，使压力升到 2026.5kPa，再恒压缩至 体积为 1dm3。求整个过程的W、Q、U及H。 解：n=1mol，理想气体 = = 1 3 1 1 dm10 kPa65.202 T V p = = 2 3 2 2 dm10
15、 kPa5 .2026 T V p = = 3 3 3 3 dm1 kPa5 .2026 T V p 0 1 =W )dmkPa)(101 (5 .2026)( 3 2322 =VVpVpW 18.24kJ)dmkPa)(9(5 .2026 3 = kJ24.18 21 =+=WWW 理想气体 5mol 1 t=25 1 p=101.325kPa 1 V 理想气体 5mol 2 t 2 p 12 2VV = 恒容 W1 恒压 W2 BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY TEL:010- 64434093 2 1133 VpVp=Q， 13 TT = 故0=U，0=H kJ2 .18= WQ 3已知 100、101.325kPa 的恒温恒压下 1mol 水转变为水汽吸热 40.64kJ。试求 1mol 水由始态 100、 101.325kPa 转变为同样温度、 压力为 40.53kPa 的水汽末态时的U及H。 设水蒸气可视为理想气体，液体水的体积相对同样物质的量的水蒸气而言予忽略。 解：mol1=n 1 2 C,100 101.325kPa
