合肥工業(yè)大學-物理化學習題-第一章、氣體的PVT關系-合并

00-7-1511當真實氣體分子間引力起主要作用時,壓縮因子______A.Z>0B.Z<0C.Z>1D.Z<1D2下列幾種條件下的真實氣體,最接近理想氣體行為的是___A.高溫高壓B.高溫低壓C.低溫低壓D.低溫高壓B3下列對基本物質(zhì)臨界點性質(zhì)的描述,錯誤的是______A.液相摩爾體積與氣相摩爾體積相等

B.液相與氣相的相界面消失

C.氣化熱為零

D.氣,液,固三相共存D00-7-1524物質(zhì)臨界點的性質(zhì)與什么有關?______A.與外界溫度有關B.與外界壓力有關

C.與外界物質(zhì)D.是物質(zhì)本身的特性D5范德華氣體方程式中的常數(shù)a和b應取何值?____A.都大于零B.都小于零C.a小于零D.b小于零A6空氣組成的體積分數(shù)為:N278%,O221%,Ar1%,在20℃和98.6kPa下空氣的密度為______g

L－1

A.0.87B.1.17C.1.23D.0.97B00-7-1537某真空體系在27℃時抽至壓力為1.33

10－3Pa,問該容器中每毫升內(nèi)尚存______個氣體分子.A.6.3

10－14B.4.6

107

C.3.2

106D.2.5

1015C8CO2空鋼瓶在工廠車間充氣時(車間溫度15℃)會發(fā)現(xiàn),當充氣壓力表到達一定數(shù)值后就不再升高,而鋼瓶的總重量卻還在增加,其原因是____A.鋼瓶容積增加B.鋼瓶中出現(xiàn)干冰

C.鋼瓶中出現(xiàn)液態(tài)CO2D.B+CC9上述現(xiàn)象在炎熱的夏季(室溫高于31℃)____A.也會出現(xiàn)B.不會出現(xiàn)

C.不一定出現(xiàn)D.視車間內(nèi)大氣壓而定B00-7-15411由理想氣體分子運動論得出的結果,每一氣體分子的平均平動能是____A.(1/2)kTB.kT

C.(3/2)kTD.(1/2)RT

C12兩瓶理想氣體,如果它們的分子平均平動能相同,而它們的密度不同,則它們的壓力______.A.相同B.不相同C.不一定相同C10一只充滿氫氣的氣球飛到一定高度即會爆炸,這要取決于一定高度上的______.A.外壓B.溫度C.濕度D.外壓和溫度D本章完00-7-1551A,B兩氣體的臨界參數(shù)大小相差明顯,其中Tc(A)>Tc(B),pc(A)<pc(B),試問(1)氣體____的臨界體積Vc較大,這是因為_________________.(2)同溫同壓下氣體____的壓縮因子更接近1,這是因為_______________________________________________________________________________AB2上題中氣體____的范德華常數(shù)a較大,原因是__________;氣體____的范德華常數(shù)b較大,這是因為___________;Aa

Tc2/pcAb

Tc/pcVc=3b=

3RTc/(8pc)一般說來,臨界溫度愈低的氣體,偏離理想氣體行為的程度愈小,其壓縮因子愈接近于1.3上題中氣體____更易于液化,這是因為_________________________________________.A一般說來,臨界溫度愈高的氣體愈易于液化00-7-1564范德華氣體方程式相對于理想氣體方程式作了如下修正:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(1)每摩爾氣體分子占有一定體積b,故理想氣體方程中的氣體活動空間Vm就應改為(Vm－b);(2)氣體分子之間存在引力(稱為內(nèi)壓),故理想氣體方程中的壓力p(對壓力計探頭的壓力)就應改為(p+a/Vm2).5在同溫同壓下,某實際氣體的摩爾體積大于理想氣體的摩爾體積,該實際氣體的壓縮因子Z必然__________1,這是因為_____________________________________________________________________________由式pVm(實)=ZRT及pVm(理)=RT可知,當Vm(實)>Vm(理)時,壓縮因子必然是大于1.大于6高壓混合氣體分壓p的定義式為pB=yBp

,對該式求和則得

pB=(

yB)p=p

,這與道爾頓分壓定律在形式上一致,但二者在本質(zhì)上有如下差別:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________道爾頓分壓定律是理想氣體行為的必然結果,式中pB是B氣體在混合氣體的T,V下單獨存在時的壓力;高壓混合氣體任一組分B偏離理想行為,pB不等于在實際氣體的T,V下單獨存在時的壓力,而是按上述定義式人為規(guī)定的.00-7-1577純物質(zhì)A處于氣液兩相平衡,隨著兩相平衡溫度T升高,A液體的飽和蒸氣壓pA*將______,這使得飽和蒸氣的摩爾體積Vm(g)變__,同時液相摩爾體積Vm(l)由于________________________________________而變____.液體難于被壓縮,因而主要受熱膨脹的影響8理想氣體所具有的本質(zhì)特征包括:(1)__________________,(2)___________________分子間無相互作用力.分子本身不占有體積9如圖所示的真實氣體的pVm-p曲線上,pVm=RT在a點成立的原因是_________________________________.而在b點成立的原因是________________________________________________________________________________________當p

0時任何氣體都具有理想氣體行為增大小大在該壓力時分子間引力引起的實際氣體的較易壓縮性與分子熱運動造成的較難壓縮性恰好完全相互抵消.pVmp真實氣體pVm-p圖abRT本章完00-7-98關于理想氣體的證明提示:放映時按鼠標右鍵,從快捷菜單中選擇“定位”

“按標題”

“？”，便可選擇例題.將狀態(tài)方程寫成V=f(p,T,n)式中的三個變化率可依次由題給三個定律求出:代入上式得取微分得:例試由波義爾定律,蓋呂薩克定律和阿伏加德羅定律導出理想氣體狀態(tài)方程.00-7-99關于理想氣體的證明提示:放映時按鼠標右鍵,從快捷菜單中選擇“定位”

“按標題”

“？”(題號),便可調(diào)出所需要的習題.

例物質(zhì)熱膨脹系數(shù)

與壓縮系數(shù)

的定義如下:試用文字敘述兩式的意義,并得出理想氣體的

,與壓力,溫度的關系.

的物理意義:每單位體積的物質(zhì)在恒壓條件下,溫度每升高1℃所引起系統(tǒng)體積V的增量,單位為K－1;

的物理意義:每單位體積的物質(zhì)在恒溫條件下,每增加單位壓力所引起系統(tǒng)體積V增量的負值,單位為Pa－1.對于理想氣體,V=nRT/p,得00-7-910證明波義爾溫度

例根據(jù)實驗測定,實際氣體有一個特定的溫度TB,在此溫度下氣體在低壓范圍內(nèi)的(pV)等于或非常接近(nRT),數(shù)學上可表示為p

0時[

(pV)/

p]T=0,溫度TB稱為波義耳溫度.試證明范德華氣體的TB=a/(bR),式中a,b為范德華常數(shù).TBT<TBT>TBpVpnRT理想氣體某氣體在不同溫度下的pV-p

曲線00-7-91100-7-912利用理想氣體狀態(tài)方程的計算例某空氣壓縮機每分鐘吸入101.325kPa,30.0℃的空氣41.2m3.經(jīng)壓縮后,排出空氣的壓力192.5kPa,溫度升高至90.0℃.試求每分鐘排出空氣的體積.壓縮機穩(wěn)定工作時單位時間吸入和排出的空氣量相等:00-7-913利用理想氣體狀態(tài)方程的計算

例氣柜內(nèi)貯有121.6kPa,27℃的氯乙烯(C2H6Cl)氣體300m3,若以每小時90kg的流量輸往使用車間,試問貯存的氣體能用多少小時?貯存氣體的總量00-7-914利用理想氣體狀態(tài)方程的計算例兩個體積均為V的玻璃球泡之間用細管連接,泡內(nèi)密封著STP條件下的空氣.若將其中一個球加熱到100℃,另一個球則維持0℃,忽略連接細管中氣體體積,試求該容器內(nèi)空氣的壓力.始態(tài)VSTPVSTP終態(tài)VT1=273.15Kp2VT2=373.15Kp2系統(tǒng)內(nèi)空氣總量保持不變,故00-7-915外推法求分子量例0℃時氯甲烷(CH3Cl)氣體的密度

隨壓力的變化如下:p/kPa101.32567.55050.66333.77525.331

/(g

dm－3)2.30741.52631.14010.757130.56660試用作圖外推法求氯甲烷的相對分子量.理想氣體:p=mRT/(VM)=

RT/M,故M=RT

/p實際氣體:p/kPa101.32567.55050.66333.77525.33122.77222.59522.50422.41722.368將表中數(shù)據(jù)作圖,可得一直線.00-7-916將直線外推至p=0,得截距=22.237說明:用p/

對p

作圖也可以.即當p趨于零時,22.822.722.622.522.422.322.2020406080100p/kPa00-7-917外推法求分子量例25℃時實驗測得某有機氣體的密度

隨壓力的變化如下表所示,試求該有機氣體的相對分子量.p/mmHg91.74188.9277.3452.8639.3760.0

/(kg

m－3)0.22760.46950.68981.12911.59831.9029理想氣體:p=mRT/(VM)=

RT/M,故M=RT

/p實際氣體:p/mmHg91.74188.9277.3452.8639.3760.02.4812.4852.4882.4942.5002.504將表中數(shù)據(jù)作圖,可得一直線.00-7-918將直線外推至p=0,得截距=2.478說明:用p/

對p

作圖也可以.即當p趨于零時,02004006008002.512.502.492.482.47p/kPa00-7-919分壓力例氯乙烯,氯化氫和乙烯構成的混合氣體中,各組分的摩爾分數(shù)分別為0.89,0.09和0.02.于恒定壓力101.325kPa下,用水吸收掉其中的氯化氫,所得混合氣體中增加了分壓力為20mmHg的水蒸氣.試求洗滌后的混合氣體中C2H3Cl及C2H4的分壓力.洗滌后混合氣體中各組分的分壓力為:p(H2O)=(20101.325/760)kPa=2.666kPap(C2H3Cl)={p(總)－p(H2O)}0.89/0.91=(101.325－2.666)0.89/0.91kPa=96.49kPap(C2H4)={p(總)－p(H2O)}0.02/0.91=(101.325－2.666)0.02/0.91kPa=2.168kPa00-7-920有關分壓力例今有300K,104365Pa的濕烴類混合氣體(含水蒸氣),其中水蒸氣的分壓力是25.5mmHg.欲得到1000mol脫除水以后的干烴類混合氣體,試求應從濕混合氣體中除去H2O的物質(zhì)的量n(H2O)以及所需濕烴類混合氣體的初始體積V.所需濕烴類混合氣體中水的摩爾分數(shù)y水為將混合氣體看作理想氣體,則有00-7-921有關分壓力例一密閉剛性容器中充滿了空氣,并有少量水.于300K條件下達平衡時,容器內(nèi)壓力為101.325kPa.若把該容器移至373.15K的沸水中,試求容器中到達新的平衡時應有的壓力.設容器中始終有水存在,且可忽略水的任何體積變化.300K時水的飽和蒸氣壓為3.567kPa.p1(H2O)=3.567kPaT1=300K時p1(空氣)=p1－

p1(H2O)=(101.325－3.567)kPa=97.758kPap2(H2O)=101.325kPaT2=373.15K時p2(空氣)=p1(空氣)T2/T1

=97.758kPa373.15K/300K=121.595kPa故在新的平衡下,容器內(nèi)總壓為p2=p2(H2O)+p2(空氣)=(101.325+121.595)kPa=222.92

kPa00-7-922有關摩爾分數(shù)例室溫下一高壓釜內(nèi)有常壓的空氣.為進行實驗時確保安全,采用同樣溫度的純氮進行置換,步驟如下:向釜內(nèi)通氮直到4倍于空氣的壓力,爾后將釜內(nèi)混合氣體排出直到恢復常壓.這種操作步驟共重復三次.求釜內(nèi)最后排氣至恢復常壓時其中氣體含氧的摩爾分數(shù).設空氣中氧,氮摩爾分數(shù)之比為1:4.設在置換前釜內(nèi)原有空氣的壓力為p0,p0(O2)=0.2p0,每次通氮后釜內(nèi)混合氣體的總壓力4p0.第一次置換后,y1(O2)=y0(O2)p0/4p0=

y0(O2)

/4第二次置換后,y2(O2)=y1(O2)p0/4p0=

y1(O2)

/4第三次置換后,y3(O2)=y2(O2)p0/4p0=

y2(O2)

/4=y0(O2)

/43=0.3125%00-7-923有關分體積例某待分析的混合氣體中僅含CO2一種酸性組分.在常溫常壓下取樣100.00cm3,以NaOH溶液充分洗滌除去其中所含CO2后,于同樣溫度壓力下測得剩余氣體的體積為90.50cm3.試求混合氣體中的摩爾分數(shù)y(CO2).常溫常壓下的混合氣體看成理想氣體.混合氣體中的除CO2外其它組分的分體積之和V=90.50cm3;故CO2的分體積V(CO2)=(100.00－90.50)cm3=9.50cm3此例反映了在混合氣體組成分析中常用的奧氏(Orsat)氣體分析器的基本原理.00-7-924范德華方程例CO2氣體在40℃時的摩爾體積為0.381dm3

mol－1.設CO2為范德華氣體,試求其壓力,并與實驗值5066.3kPa作比較.CO2的范德華常數(shù)a=0.3640Pa

m6

mol－2,b=0.4267

10－4m3

mol－1表明在題給條件下CO2比范德華氣體更易于被壓縮.00-7-925范德華方程例若甲烷在2533.1kPa,203K條件下服從范德華方程,試求其摩爾體積.將范德華方程整理成查得甲烷的范德華常數(shù)為a

=2.283

10－1Pa

m6

mol－2;b=0.4278

m3

mol－1與T,p一起代入上式,可整理得解得Vm=5.606

10－4m3

mol－1

00-7-926N2的范德華常數(shù)a=0.1408Pa

m6

mol－2,b=3.913

10－5m3

mol－1范德華方程與理想氣體方程比較例今有0℃,40530kPa的氮氣,分別用理想氣體狀態(tài)方程及范德華方程計算其摩爾體積.實驗值為70.3cm3

mol－1.以實驗值Vm=7.03

10－5m3

mol－1為初始值,用逐步逼近法求解,得Vm,1=7.203

10－5m3

mol－1;Vm,2=7.291

10－5m3

mol－1,……,反復逼近7次,可得Vm=7.308

10－5m3

mol－