第一章氣體pvt性質
1-1物質的體膨脹係數與等溫壓縮係數的定義如下：
試匯出理想氣體的、與壓力、溫度的關係？
解：對於理想氣體，pv=nrt
1-2 氣櫃內有121.6kpa、27℃的氯乙烯（c2h3cl）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？
解：設氯乙烯為理想氣體，氣櫃內氯乙烯的物質的量為
每小時90kg的流量折合p摩爾數為
n/v=（14618.623÷1441.153）=10.144小時
1-3 0℃、101.325kpa的條件常稱為氣體的標準狀況。試求甲烷在標準狀況下的密度。
解：1-4 一抽成真空的球形容器，質量為25.0000g。
充以4℃水之後，總質量為125.0000g。若改用充以25℃、13.
33kpa的某碳氫化合物氣體，則總質量為25.0163g。試估算該氣體的摩爾質量。
解：先求容器的容積
n=m/m=pv/rt
1-5 兩個體積均為v的玻璃球泡之間用細管連線，泡內密封著標準狀況條件下的空氣。若將其中乙個球加熱到100℃，另乙個球則維持0℃，忽略連線管中氣體體積，試求該容器內空氣的壓力。
解：方法一：在題目所給出的條件下，氣體的量不變。並且設玻璃泡的體積不隨溫度而變化，則始態為
終態（f）時
1-6 0℃時氯甲烷（ch3cl）氣體的密度ρ隨壓力的變化如下。試作ρ/p—p圖，用外推法求氯甲烷的相對分子質量。
解：將資料處理如下：
作(ρ/p)對p圖
當p→0時，(ρ/p)=0.02225，則氯甲烷的相對分子質量為
1-7 今有20℃的乙烷-丁烷混合氣體，充入一抽真空的200 cm3容器中，直至壓力達101.325kpa，測得容器中混合氣體的質量為0.3879g。
試求該混合氣體中兩種組分的摩爾分數及分壓力。
解：設a為乙烷，b為丁烷。
（1）2）聯立方程（1）與（2）求解得
1-8 如圖所示一帶隔板的容器中，兩側分別有同溫同壓的氫氣與氮氣，二者均克視為理想氣體。
（1）保持容器內溫度恆定時抽去隔板，且隔板本身的體積可忽略不計，試求兩種氣體混合後的壓力。
（2）隔板抽去前後，h2及n2的摩爾體積是否相同？
（3）隔板抽去後，混合氣體中h2及n2的分壓力之比以及它們的分體積各為若干？
解：（1）抽隔板前兩側壓力均為p，溫度均為t。
1）得：
而抽去隔板後，體積為4dm3，溫度為，所以壓力為
（2）比較式（1）、（2），可見抽去隔板後兩種氣體混合後的壓力仍為p。
（2）抽隔板前，h2的摩爾體積為，n2的摩爾體積
抽去隔板後
所以有 ，
可見，隔板抽去前後，h2及n2的摩爾體積相同。
（3）所以有
1-9 氯乙烯、***及乙烯構成的混合氣體中，各組分的摩爾分數分別為0.89、0.09和0.
02。於恆定壓力101.325kpa條件下，用水吸收掉其中的***，所得混合氣體中增加了分壓力為2.
670 kpa的水蒸氣。試求洗滌後的混合氣體中c2h3cl及c2h4的分壓力。
解：洗滌後的總壓為101.325kpa，所以有
1） （2）
聯立式（1）與式（2）求解得
1-10 室溫下一高壓釜內有常壓的空氣。為進行實驗時確保安全，採用同樣溫度的純氮進行置換，步驟如下向釜內通氮直到4倍於空氣的壓力，爾後將釜內混合氣體排出直至恢復常壓。這種步驟共重複三次。
求釜內最後排氣至年恢復常壓時其中氣體含氧的摩爾分數。設空氣中氧、氮摩爾分數之比為1∶4。
解: 高壓釜內有常壓的空氣的壓力為p常，氧的分壓為
每次通氮直到4倍於空氣的壓力，即總壓為
p=4p常，
第一次置換後釜內氧氣的摩爾分數及分壓為
第二次置換後釜內氧氣的摩爾分數及分壓為
所以第三次置換後釜內氧氣的摩爾分數
1-11 25℃時飽和了水蒸汽的乙炔氣體（即該混合氣體中水蒸汽分壓力為同溫度下水的飽和蒸氣壓）總壓力為138.7kpa，於恆定總壓下泠卻到10℃，使部分水蒸氣凝結成水。試求每摩爾幹乙炔氣在該泠卻過程中凝結出水的物質的量。
已知25℃及10℃時水的飽和蒸氣壓分別為3.17kpa和1.23kpa。
解：，故有
所以，每摩爾幹乙炔氣含有水蒸氣的物質的量為
進口處：
出口處：
每摩爾幹乙炔氣在該泠卻過程中凝結出的水的物質的量為
0.02339-0.008974=0.01444（mol）
1-12 有某溫度下的2dm3濕空氣，其壓力為101.325kpa，相對濕度為60％。設空氣中o2和n2的體積分數分別為0.
21和0.79，求水蒸氣、o2和n2的分體積。已知該溫度下水的飽和蒸氣壓為20.
55kpa（相對濕度即該溫度下水蒸氣分壓與水的飽和蒸氣壓之比）。
解：水蒸氣分壓＝水的飽和蒸氣壓×0.60＝20.55kpa×0.60＝12.33 kpa
o2分壓＝（101.325-12.33 ）×0.21＝18.69kpa
n2分壓＝（101.325-12.33 ）×0.79＝70.31kpa
1-13 一密閉剛性容器中充滿了空氣，並有少量的水，當容器於300k條件下達到平衡時，器內壓力為101.325kpa。若把該容器移至373.
15k的沸水中，試求容器中達到新的平衡時應有的壓力。設容器中始終有水存在，且可忽略水的體積變化。300k時水的飽和蒸氣壓為3.
567kpa。
解：300k時容器中空氣的分壓為
373.15k時容器中空氣的分壓為
373.15k時容器中水的分壓為 101.325kpa
所以373.15k時容器內的總壓為
p=+121.534+101.325=222.859（kpa）
1-14 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，並與實驗值5066.3kpa作比較。
解：查表附錄七得co2氣體的范德華常數為
a=0.3640pa·m6·mol-2；b=0.4267×10-4m3·mol-1
相對誤差e=5187.7-5066.3/5066.3=2.4%
1-15今有0℃、40530kpa的氮氣體，分別用理想氣體狀態方程及范德華方程計算其摩爾體積。其實驗值為70.3cm3·mol-1。
解：用理想氣體狀態方程計算如下：
將范德華方程整理成
(a)查附錄七，得a=1.408×10-1pa·m6·mol-2，b=0.3913×10-4m3·mol-1
這些資料代入式（a），可整理得
解此三次方程得 vm=73.1 cm3·mol-1
1-16 函式1/（1-x）在-1＜x＜1區間內可用下述冪級數表示：
1/（1-x）=1+x+x2+x3+…
先將范德華方程整理成
再用述冪級數展開式來求證范德華氣體的第
二、第三維里係數分別為
b（t）=b-a（rt） c=（t）=b2
解：1/（1-b/ vm）=1+ b/ vm+（b/ vm）2+…
將上式取前三項代入范德華方程得
而維裡方程（1.4.4）也可以整理成
根據左邊壓力相等，右邊對應項也相等，得
b（t）=b – a/（rtc（t）=b2
*1-17 試由波義爾溫度tb的定義式，試證范德華氣體的tb可表示為
tb=a/（br）
式中a、b為范德華常數。
解：先將范德華方程整理成
將上式兩邊同乘以v得
求導數當p→0時，於是有
當p→0時v→∞，（v-nb）2≈v2，所以有 tb= a/（br）
1-18 把25℃的氧氣充入40dm3的氧氣鋼瓶中，壓力達202.7×102kpa。試用普遍化壓縮因子圖求解鋼瓶中氧氣的質量。
解：氧氣的臨界引數為 tc=154.58k pc=5043kpa
氧氣的相對溫度和相對壓力
由壓縮因子圖查出：z=0.95
鋼瓶中氧氣的質量
1-19
1-20
1-21 在300k時40dm3鋼瓶中貯存乙烯的壓力為146.9×102kpa。欲從中提用300k、101.
325kpa的乙烯氣體12m3，試用壓縮因子圖求解鋼瓶中剩餘乙烯氣體的壓力。
解：乙烯的臨界引數為 tc=282.34k pc=5039kpa
乙烯的相對溫度和相對壓力
由壓縮因子圖查出：z=0.45
因為提出後的氣體為低壓，所提用氣體的物質的量，可按理想氣體狀態方程計算如下：
剩餘氣體的物質的量
n1=n-n提=523.3mol-487.2mol=36.1mol
剩餘氣體的壓力
剩餘氣體的對比壓力
上式說明剩餘氣體的對比壓力與壓縮因子成直線關係。另一方面，tr=1.063。
要同時滿足這兩個條件，只有在壓縮因子圖上作出的直線，並使該直線與tr=1.063的等溫線相交，此交點相當於剩餘氣體的對比狀態。此交點處的壓縮因子為
z1=0.88
所以，剩餘氣體的壓力
第二章熱力學第一定律
2-1 1mol理想氣體於恆定壓力下公升溫1℃，試求過程中氣體與環境交換的功w。
解：2-2 1mol水蒸氣（h2o，g）在100℃，101.325 kpa下全部凝結成液態水。求過程的功。
解： ≈
2-3 在25℃及恆定壓力下，電解1mol水（h2o，l），求過程的體積功。
解：1mol水（h2o，l）完全電解為1mol h2（g）和0.50 mol o2（g），即氣體混合物的總的物質的量為1.50 mol，則有
≈2-4 系統由相同的始態經過不同途徑達到相同的末態。若途徑a的qa=2.078kj，wa= -4.157kj；而途徑b的qb= -0.692kj。求wb。
物理化學習題
一 選擇題 每題只有乙個正確答案，每題1.0分，共20分 1 在乙個密閉恆容的容器中盛有a b c三種理想氣體，恆溫下再注入一定量d氣體 理想氣體 則 a a的分體積不變 b a的分體積增大 c a的分壓不變 d a的分壓增大 2 若實際氣體較理想氣體易壓縮，則壓縮因子z a 1 b 1 c 1 d...
物理化學考綱
天津大學碩士研究生入學考試業務課考試大綱 課程編號 839 課程名稱 物理化學 含物理化學實驗 一 考試的總體要求 1.對本門課程中重要的基本概念與基本原理掌握其含義及適用範圍 2.掌握物理化學公式應用及公式應用條件。計算題要求思路正確。步驟簡明 3.掌握物理化學實驗中常用物理量的測量 包括原理 計...
物理化學實現報告
姓名 劉珍 學號 24102701902 序號 24 系別 南湖工程 班級 10製藥 指導老師 張建策 實驗日期 3月7日 實驗一 恆溫槽效能測試 一 實驗目的 1.了解恆溫槽的構造及恆溫原理，初步掌握其裝配和除錯的基本技術。2.繪製恆溫槽靈敏度曲線，學會分析恆溫槽的效能。3.掌握水銀接點溫度計，繼...