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1、名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -物理化学习题集诸论习题解答1装氧的钢筒体积为20升，温度在 15时压力为 100kPa，经使用后，压力降低到25kPa；问共使用了多少千克氧？pVnRTmRT解：Mm p1p 2 V M10025203220.05g2.00510 2 kgRT8.314288287mg 抱负气体样品在60.8kPa压力下，体积增至二倍，肯定温度增至三倍，求最终压力；解：由于pmRT MVp2故 p1T2 V1 V2 T121pT2 V1 p所以V2 T1360.8291.2kPa3干燥空气中主要成分体积百分数 为：氮 1
2、78.03% ；氧 220.99% ；氩 30.93% ；二氧化碳40.03% ；假如总压力为101.3kPa，求各气体的分压；解： 用抱负气体方程可以知道，在温度相同时，气体的体积分数即为压力分数和摩尔分数， 所以依据分压定律有：22pNyNp0.7803101.379.04kPa同理： O2、Ar 、CO2的分压分别为21.26kPa、0.9421kPa、0.03039kPa 4某化合物具有以下的重量百分组成：C 14.3% ，H 1.2% ，Cl 84.5% ，将1克该物质在 120及100 kPa压力下，完全气化为蒸气，体积为0.194L ；通过运算写出该化合物的分子式；npV1000
3、.1945.93710 3 mol解：RTM8.31413931168.4gmol 1碳原子数为氢原子数为nNC168.4NH168.40.0059370.143/ 1220.012/12氯原子数为NC l168.40.845/ 35.54所以分子式为 C2H 2Cl 45 CO 2气体在 40时的摩尔体积为0.381dm3 mol -1；设 CO2 为范德瓦尔斯气体，试求其压力，并与试验值5066.3kPa作比较；解：由表中查得，CO2气体的 a、b值分别为 0.3640、4.267 10-5 代入其方程：n 2 a p2VVnbnRT p0.3640 0.38110 34.26710 5
4、8.314313 0.38110 3 2故p5184.0k P a 第 1 页，共 50 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -5184.05.66.3100%2.32%相对误差5066.36用一根可忽视体积的管子把两个等体积的球连起来，两球内充以氮气，当两球浸入沸水中时，球内气体的压力为500 kPa；然后，将一球浸入冰水混合物中，另一球仍保持在沸水中， 求体系的压力为多少？npV解：RT5008.3142V3730.3225VnpVpVpV 11 p VT2T1 RT1RT2RT1T2RT1T2pnR
5、 T1T20.32258.314273373423kPa故VT1T22733737一个 15升的氧气瓶中装有1.20kg氧，如钢瓶能经受的最大压力是1.5 104 kPa，问此瓶能热至多少度 用范德瓦尔斯方程运算？如用抱负气体公式运算，误差多大？解：查得氧气的范德瓦尔斯常数a=0.1378Pa m6 mol -2， b=0.3183 10-4m 3 mol -1 3n1.201037.5 mol由于32由范德瓦尔斯方程得：n2 a p2TVVnb1.5107nR37.520.137831510 337.50.318310 4 由抱负气体方程得：1510237.58.314702KpV1.510
6、415T722KnR37.58.314相对误差为= 722-702/702=2.85% 第 2 页，共 50 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -第一章热力学第肯定律习题解答1设有一电炉丝，浸于绝热箱内的水中；以未通电为始态，通电一段时间后为终态；如将以下情形作为体系，试问U 、Q及 W为正、为负仍是为零？(1) 以电炉丝为体系；(2) 以电炉丝及水为体系；(3) 以电炉丝、水、电源及其他一切有影响的部分为体系；解： 1 此时水、电源等为环境，通电一段时间达到平稳后，电炉丝将从电源（环境）得到的电能转化
7、为热能又有部分传递给水（环境），Q0 而本身状态转变， 温度上升， 故U0 ；从环境得到电功，故W0 ；(2) 此时电源为环境，故为一绝热过程；即：Q0 ，体系从环境得到电功，故W0 ；依据热力学第肯定律可知：UQW ，所以UW0 ；(3) 这是一个孤立体系，故U QW0 ；2体系状态如发生以下变化，试问各变化过程的Q、W、U 和H为正、为负仍是为零？(1) 抱负气体自由膨胀；(2) 抱负气体定压膨胀（V 0）；(3) 抱负气体定温可逆膨胀；(4) 在布满氧气的定容绝热反应器中，石墨猛烈燃烧，以反应器及其中全部物质为体系；7水蒸气通过蒸气机对外做肯定量的功后复原原状，以水蒸气为体系；解：1 依
8、据焦耳试验可知，抱负气体自由膨胀时T 0 ，故 Q0 ；又因该过程为向真空膨胀，pe0，故 W0 ；抱负气体的内能与焓只与温度有关，该过程温度未变，故U H0；(2) 该过程的 WpV0 ；依据 pVnRT 可知：该过程的T0 ，即该过程为吸热过程，故：Q0 ；由抱负气体的性质可知，抱负气体的内能与焓只是温度的函数；该过程为升温过程，故U0 ，H0 ；(3) 因该过程为定温过程，故U H0 ；且为膨胀过程，V 0 ，故 W0 ；由热力学第肯定律得：QW0；(4) 因该过程为定容过程，有：V 0 故 W0 ；该过程亦为绝热过程，有：Q0 ，故UQW0； 第 3 页，共 50 页 - - - -
9、- - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -由焓的定义式可得：HU pV ，该反应为放热反应，因是定容绝热体系，故随着反应的进行体系的温度上升，压力增大，体积不变；对于上式有：HUVp ，因p0 、U0 ，所以H0 ；(5) 因该过程为循环过程，故状态函数U与H均复原原值；即：UH0因在该过程中水蒸气通过蒸气机对外做功，故W0m由热力学第肯定律知：QUW ，故 Q0 ；3运算 1mol 抱负气体在以下过程中所做的功；已知气体的始态体积为0.20 m3 ，始态和终态的温度均为100；(1) 向真空膨胀；(2) 在外压恒定为气体终态的
10、压力下膨胀；0.50 3 ，终态为(3) 开头膨胀时，在外压恒定为气体体积等于0.10 m3的平稳压力下膨胀，当膨胀至0.10 m3后（此时温度仍为100），再在外压减小至气体体积等于0.20m3时的平稳压力下膨胀；(4) 定温可逆膨胀；6试将上述过程所做的功加以比较，结果说明什么问题？解：依据题意有：1因pe=0 ，故WW1peV02pVpVVnRT2VV2e2因pe=p2，故2212113 分步膨胀 i pe=p，就8.3140.23730.20.052326 JWip V V1nRT V V V 18.3140.13730.10.051550.6 J分步膨胀 ii pe=p2，就Wiip
11、2 V2V nRT2V2V V 218.3140.23730.20.11550.6 J此过程的总功为：W3WiWii1550.61550.63101 J1V 第 4 页，共 50 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -4由定温可逆膨胀功的运算式得：4WnRT ln V2 V118.314373ln0.20.054299 J5由运算结果可知，功与过程有关，而且可逆膨胀过程体系做最大功； 41mol 单原子抱负气体，经由右图所示的（a）、（ b）及（ c）三个可逆过程组成一个循环；（已知：状态 1为405.3kPa、11.2L 、273；状态 2为202.65kPa、11.2L 、0；状态 3为202.65kPa、22.4L 、273）；试求：(1) 每一过程的 Q、W和U；(2) 整个循环过程的Q、 W和 U ；解： 1 由图可知过程（a）为恒容过程，即：V0 ，
