物理化学核心教程(沈文霞)课后习题答案文档格式.doc

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因为了解了理想气体的微观模型，就可以知道在什么情况下，可以把实际气体作为理想气体处理而不致带来太大的误差。

通过例题和习题，能熟练地使用理想气体的状态方程，掌握和物质的量几个物理量之间的运算。

物理量的运算既要进行数字运算，也要进行单位运算，一开始就要规范解题方法，为今后能准确、规范地解物理化学习题打下基础。

掌握Dalton分压定律和Amagat分体积定律的使用前提，以免今后在不符合这种前提下使用而导致计算错误。

在教师使用与“物理化学核心教程”配套的多媒体讲课软件讲课时，要认真听讲，注意在PowerPoint动画中真实气体的图，掌握实际气体在什么条件下才能液化，临界点是什么含义等，为以后学习相平衡打下基础。

三．思考题参考答案

1．如何使一个尚未破裂而被打瘪的乒乓球恢复原状？

采用了什么原理？

答：

将打瘪的乒乓球浸泡在热水中，使球的壁变软，球中空气受热膨胀，可使其恢复球状。

采用的是气体热胀冷缩的原理。

2．在两个密封、绝热、体积相等的容器中，装有压力相等的某种理想气体。

试问，这两容器中气体的温度是否相等？

不一定相等。

根据理想气体状态方程，若物质的量相同，则温度才会相等。

3．两个容积相同的玻璃球内充满氮气，两球中间用一根玻管相通，管中间有一汞滴将两边的气体分开。

当左边球的温度为273K，右边球的温度为293K时，汞滴处在中间达成平衡。

试问：

（1）若将左边球的温度升高10K，中间汞滴向哪边移动？

（2）若将两个球的温度同时都升高10K，中间汞滴向哪边移动？

（1）左边球的温度升高，气体体积膨胀，推动汞滴向右边移动。

（2）两个球的温度同时都升高10K，汞滴仍向右边移动。

因为左边球的起始温度低，升高10K所占的比例比右边的大，283/273大于303/293，所以膨胀的体积（或保持体积不变时增加的压力）左边的比右边的大。

4．在大气压力下，将沸腾的开水迅速倒入保温瓶中，达保温瓶容积的0.7左右，迅速盖上软木塞，防止保温瓶漏气，并迅速放开手。

请估计会发生什么现象？

软木塞会崩出。

这是因为保温瓶中的剩余气体被热水加热后膨胀，当与迅速蒸发的水汽的压力加在一起，大于外面压力时，就会使软木塞崩出。

如果软木塞盖得太紧，甚至会使保温瓶爆炸。

防止的方法是，在灌开水时不要灌得太快，且要将保温瓶灌满。

5．当某个纯的物质的气、液两相处于平衡时，不断升高平衡温度，这时处于平衡状态的气-液两相的摩尔体积将如何变化？

升高平衡温度，纯物质的饱和蒸汽压也升高。

但由于液体的可压缩性较小，热膨胀仍占主要地位，所以液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。

而蒸汽易被压缩，当饱和蒸汽压变大时，气体的摩尔体积会变小。

随着平衡温度的不断升高，气体与液体的摩尔体积逐渐接近。

当气体的摩尔体积与液体的摩尔体积相等时，这时的温度就是临界温度。

6．Dalton分压定律的适用条件是什么？

Amagat分体积定律的使用前提是什么？

这两个定律原则上只适用于理想气体。

Dalton分压定律要在混合气体的温度和体积不变的前提下，某个组分的分压等于在该温度和体积下单独存在时的压力。

Amagat分体积定律要在混合气体的温度和总压不变的前提下，某个组分的分体积等于在该温度和压力下单独存在时所占有的体积。

7．有一种气体的状态方程为（b为大于零的常数），试分析这种气体与理想气体有何不同？

将这种气体进行真空膨胀，气体的温度会不会下降？

将气体的状态方程改写为，与理想气体的状态方程相比，这个状态方程只校正了体积项，未校正压力项。

说明这种气体分子自身的体积不能忽略，而分子之间的相互作用力仍可以忽略不计。

所以，将这种气体进行真空膨胀时，气体的温度不会下降，这一点与理想气体相同。

8．如何定义气体的临界温度和临界压力？

在真实气体的图上，当气-液两相共存的线段缩成一个点时，称这点为临界点。

这时的温度为临界温度，这时的压力为临界压力。

在临界温度以上，无论加多大压力都不能使气体液化。

9．vanderWaals气体的内压力与体积成反比，这样说是否正确？

不正确。

根据vanderWaals气体的方程式，，其中被称为是内压力，而是常数，所以内压力应该与气体体积的平方成反比。

10．当各种物质都处于临界点时，它们有哪些共同特性？

在临界点时，物质的气-液界面消失，液体和气体的摩尔体积相等，成为一种既不同于液相、又不同于气相的特殊流体，称为超流体。

高于临界点温度时，无论用多大压力都无法使气体液化，这时的气体就是超临界流体。

四．概念题参考答案

1．在温度、容积恒定的容器中，含有A和B两种理想气体，这时A的分压和分体积分别是和。

若在容器中再加入一定量的理想气体C，问和的变化为（）

（A）和都变大（B）和都变小

（C）不变，变小（D）变小，不变

（C）。

这种情况符合Dalton分压定律，而不符合Amagat分体积定律。

2．在温度、容积都恒定的容器中，含有A和B两种理想气体，它们的物质的量、分压和分体积分别为和，容器中的总压为。

试判断下列公式中哪个是正确的？

（）

（A）（B）

（C）（D）

（A）。

题目所给的等温、等容的条件是Dalton分压定律的适用条件，所以只有（A）的计算式是正确的。

其余的之间的关系不匹配。

3．已知氢气的临界温度和临界压力分别为。

有一氢气钢瓶，在298K时瓶内压力为，这时氢气的状态为（）

（A）液态（B）气态

（C）气-液两相平衡（D）无法确定

（B）。

仍处在气态。

因为温度和压力都高于临界值，所以是处在超临界区域，这时仍为气相，或称为超临界流体。

在这样高的温度下，无论加多大压力，都不能使氢气液化。

4．在一个绝热的真空容器中，灌满373K和压力为101.325kPa的纯水，不留一点空隙，这时水的饱和蒸汽压（）

（A）等于零（B）大于101.325kPa

（C）小于101.325kPa（D）等于101.325kPa

（D）。

饱和蒸气压是物质的本性，与是否留有空间无关，只要温度定了，其饱和蒸气压就有定值，查化学数据表就能得到，与水所处的环境没有关系。

5．真实气体在如下哪个条件下，可以近似作为理想气体处理？

（）

（A）高温、高压（B）低温、低压

（C）高温、低压（D）低温、高压

这时分子之间的距离很大，体积很大，分子间的作用力和分子自身所占的体积都可以忽略不计。

6．在298K时，地面上有一个直径为1m的充了空气的球，其中压力为100kPa。

将球带至高空，温度降为253K，球的直径胀大到3m，此时球内的压力为（）

（A）33.3kPa（B）9.43kPa

（C）3.14kPa（D）28.3kPa

升高过程中，球内气体的物质的量没有改变，利用理想气体的状态方程，可以计算在高空中球内的压力。

7．使真实气体液化的必要条件是（）

（A）压力大于（B）温度低于

（C）体积等于（D）同时升高温度和压力

是能使气体液化的最高温度，若高于临界温度，无论加多大压力都无法使气体液化。

8．在一个恒温、容积为2的真空容器中，依次充入温度相同、始态为100kPa，2的（g）和200kPa，1的，设两者形成理想气体混合物，则容器中的总压力为（）

（A）100kPa（B）150kPa

（C）200kPa（D）300kPa

等温条件下，200kPa，1气体等于100kPa，2气体，总压为=100kPa+100kPa=200kPa。

9．在298K时，往容积都等于并预先抽空的容器A、B中，分别灌入100g和200g水，当达到平衡时，两容器中的压力分别为和，两者的关系为（）

（A）（B）

（C）=（D）无法确定

饱和蒸气压是物质的特性，只与温度有关。

在这样的容器中，水不可能全部蒸发为气体，在气-液两相共存时，只要温度相同，它们的饱和蒸气压也应该相等。

10．在273K，101.325kPa时，的蒸气可以近似看作为理想气体。

已知的摩尔质量为154的，则在该条件下，气体的密度为（）

（A）（B）

（C）（D）

通常将273K，101.325kPa称为标准状态，在该状态下，1mol任意物质的气体的体积等于。

根据密度的定义，

11．在某体积恒定的容器中，装有一定量温度为300K的气体，现在保持压力不变，要将气体赶出1/6，需要将容器加热到的温度为（）

（A）350K（B）250K

（C）300K（D）360K

保持V，p不变，，

12．实际气体的压力（p）和体积（V）与理想相比，分别会发生的偏差为（）

（A）p，V都发生正偏差（B）p，V都发生负偏差

（C）p正偏差，V负偏差（D）p负偏差，V正偏差

由于实际气体的分子间有相互作用力，所以实际的压力要比理想气体的小。

由于实际气体分子自身的体积不能忽略，所以能运用的体积比理想气体的小。

五．习题解析

1．在两个容积均为V的烧瓶中装有氮气，烧瓶之间有细管相通，细管的体积可以忽略不计。

若将两烧瓶均浸入373K的开水中，测得气体压力为60