第一章气体.docx

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第一章气体

第一章气体、液体和溶液的性质

1.敞口烧瓶在7℃所盛的气体，必须加热到什么温度，才能使1/3气体逸出烧瓶？

2.已知一气筒在27℃，30.0atm时，含480g的氧气。

若此筒被加热到100℃，然后启开阀门（温度保持在100℃），一直到气体压力降到1.00atm时，共放出多少克氧气？

3.在30℃时，把8.0gCO2、6.0gO2和未知量的N2放入10dm3的容器中，总压力达800mmHg。

试求：

（1）容器中气体的总摩尔数为多少？

（2）每种气体的摩尔分数为多少？

（3）每种气体的分压为多少？

（4）容器中氮气为多少克？

3.CO和CO2的混合密度为1.82gdm－3（在STP下）。

问CO的重量百分数为多少？

4.已知某混合气体组成为：

20份氦气，20份氮气，50份一氧化氮，50份二氧化氮。

问：

在0℃，760mmHg下200dm3此混合气体中，氮气为多少克？

5.S2F10的沸点为29℃，问：

在此温度和1atm下，该气体的密度为多少？

7.体积为8.2dm3的长颈瓶中，含有4.0g氢气，0.50mol氧气和分压为2atm的氩气。

这时的温度为127℃。

问：

（1）此长颈瓶中混合气体的混合密度为多少？

（2）此长颈瓶内的总压多大？

（3）氢的摩尔分数为多少？

（4）假设在长颈瓶中点火花，使之发生如下反应，直到反应完全：

2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）

当温度仍然保持在127℃时，此长颈瓶中的总压又为多大？

8.在通常的条件下，二氧化氮实际上是二氧化氮和四氧化二氮的两种混合气体。

在45℃，总压为1atm时，混合气体的密度为2.56gdm－3。

计算：

（1）这两种气体的分压。

（2）这两种气体的重量百分比。

9.在1.00atm和100℃时，混合300cm3H2和100cm3O2，并使之反应。

反应后温度和压力回到原来的状态。

问此时混合气体的体积为多少毫升？

若反应完成后把温度降低到27℃，压力仍为1.00atm，则混合气体的体积为多少毫升？

（已知27℃时水的饱和蒸汽压为26.7mmHg）

10.当0.75mol的“A4”固体与2mol的气态O2在一密闭的容器中加热，若反应物完全消耗仅能生成一种化合物，已知当温度降回到初温时，容器内所施的压力等于原来的一半，从这些数据，你对反应生成物如何下结论？

11.有两个容器A和B，各装有氧气和氮气。

在25℃时：

容器A：

O2体积500cm3，压力1atm。

容器B：

N2体积500cm3，压力0.5atm。

现将A和B容器相连，让气体互相混合，计算：

（1）混合后的总压。

（2）每一种气体的分压。

（3）在此混合物中氧气所占的摩尔分数。

12.在1dm3的玻璃瓶中，装有100cm3含HCl10%的盐酸溶液（1.19gcm－3），在温度为27℃时，加入0.327g锌（原子量为65.4）并立即用塞子塞紧。

反应完全后，如瓶内温度和反应前相同，问：

瓶中的压力是多少？

（假设反应前瓶中的压力为1atm，包括空气、水蒸气和氯化氢三种气体的分压，并假设反应前后此三种分压相同。

）

13.将未知量的氩气和氦气相混合，其混合物的重量为5.00g，并且知道此混合气体在25℃，1atm时占有10dm3体积，求此混合气体各组分的重量百分组成？

14.现有5.00gFeCl3（固体），放入事先抽空的1dm3容器中气化成在427℃时，该气体的压力为0.89atm。

试证明气体的分子组成是Fe2Cl6，而不是FeCl3。

15.一气态化合物的分子式为CxHyClz，它与足量的氧气完全燃烧，燃烧8体积该化合物，产生16体积的CO2，16体积的H2O蒸汽和8体积的Cl2（反应前后都在相同的温度和压力下）。

问：

此化合物的分子式如何？

16.100cm3的O2加入50cm3的CO和C2H6的混合气体中，点燃后，CO和C2H6完全变成CO2和H2O，然后再回到原来的温度和压力（此时水已不算体积了）。

剩下的气体体积为85cm3，求原来混合物中，CO和C2H6的体积百分数。

17.在臭氧的分析中，把2.0104dm3的空气（在STP下）通入NaI的溶液中，发生如下反应：

O3+2I－+H2O＝O2+I2+2OH－

生成的I2用0.0106moldm－3的硫代硫酸钠溶液滴定，反应如下：

I2+2Na2S2O3＝2NaI+Na2S4O6

为了使所有的I2和Na2S2O3完全反应，必须用此硫代硫酸钠溶液4.2dm3，试计算：

（1）与Na2S2O3完全反应的I2的摩尔数？

（2）在20000dm3空气中，含有多少摩尔O3？

（3）在STP下，这些O3占多大体积？

（4）空气中O3占的体积为空气的百分之几？

18.某两种气态混合烃，在常温下体积为20cm3，与足量的氧气反应，产生的气体被浓硫酸吸收后，体积减少了30cm3；被石灰水吸收后，体积减少了40cm3（这些体积都已换算成与初始状态在相同的温度和压力下）。

问此混合物有几种？

每种可能情况下，各烃的体积百分数为多少？

19.有一种未知气体，测得它的扩散速度是NH3扩散速度的2.92倍，求这种未知气体的近似分子量？

20.在第二次世界大战期间，发明了分离铀同位素的方法。

把六氟化铀（UF6，分子量为352）通过几千层多孔的障碍，利用扩散速度的不同来分离。

试比较氟甲烷（氘碳－14甲基）（CD3F，分子量为39）和UF6的扩散速率比。

21.在50atm和50℃时，10.0gCO2的体积为85cm3。

试求：

此实际气体与理想气体定律的体积百分偏差为多少？

22.在18℃和760mmHg气压下，将含饱和水蒸汽的空气2.70dm3通过CaCl2干燥管。

吸去水汽后，称重得3.21g，求：

18℃时饱和水蒸汽压。

（已知空气的平均分子量为29.0）。

23.在16℃和747mmHg气压力下，在水面上收集1dm3CO2气体，经干燥后，还有多少立方分米CO2？

重多少克？

24.液体A和B形成理想溶液。

纯A和纯B的蒸汽压（在100℃时）分别为300mmHg和100mmHg。

假设100℃时此溶液是由1molA和1molB组成。

收集此液体上方的蒸汽，然后冷凝，再把此冷凝液体加热到100℃，然后再使此冷凝液体上方的蒸汽冷凝，形成液体X，问在液体X中，A的摩尔分数为多少？

25.在80℃时苯的蒸汽压为753mmHg，甲苯的蒸汽压为290mmHg。

若有1/3mol的苯和2/3mol的甲苯混合溶液，问：

（假设此溶液中的两个成分都服从拉乌尔定律）

（1）此溶液的蒸汽压为多少？

（2）溶液上面蒸汽的组成如何？

26.在25℃时，某液体上方的氧气体积为4dm3，压强为750mmHg。

用适当的方法除去氧气中的某液体蒸汽。

再测量氧气的体积（在STP下）为3dm3，计算此液体的蒸汽压。

（假设开始时氧气的液态蒸汽是饱和的）。

27.4g某物质溶于156g的苯中，苯的蒸汽压从200mmHg减到196.4mmHg。

计算：

（1）此物质的摩尔分数。

（2）此物质的分子量。

28.在25℃时3%的阿拉伯胶水溶液（最简单的化学式为C6H10O5）的渗透压为0.0272atm。

求此阿拉伯胶的分子量和聚合度？

29.在30℃时，在水面上收集N2，此温度下水的蒸汽压为32mmHg。

水上方气体的总压力为656mmHg，体积为606cm3。

问：

此混合气体中，氮气的摩尔数为多少？

30.某酚的正常沸点为455.1K，蒸发热为48.139kJmol－1。

欲使沸点为400K，问真空度应为多少kPa？

31.三氯甲烷在40℃时蒸汽压为370mmHg，在此温度和740mmHg气压下，有4.00dm3干燥空气缓缓通过三氯甲烷（即每个气泡都为三氯甲烷所饱和），求：

（1）空气和三氯甲烷混合气体的体积是多少？

（2）被空气带走的三氯甲烷质量是多少克？

32.在青藏高原某山地,测得水的沸点为93℃，估计该地大气压是多少？

（Hevap=43kJmol－1）

33.向某液态有机物（分子量为148.4）缓慢通人5dm3，1atmN2。

当温度为110℃时，失重32g，140℃时失重1215g。

试求此有机物在110℃及140℃的饱和蒸汽压、摩尔汽化热和正常沸点。

34.10g非挥发性未知样品溶解在100g苯中，然后将空气在此溶液内鼓泡，流出的空气被苯的蒸汽所饱和，这时溶液重量损失了1.205g（溶液的浓度在此过程中假定为不变）；在同样的温度下，空气通过纯苯鼓泡，流出的气体体积与前者相同时，苯的蒸汽也达到了饱和，引起的重量损失为1.273g，求未知样品的分子量。

35.在25℃时，固体碘的蒸汽压为0.31mmHg，氯仿（液态）的蒸汽压为199.1mmHg，碘的氯仿饱和溶液中碘的摩尔分数为0.0147，计算：

（1）在这样的饱和溶液中，平衡时碘的分压，

（2）此溶液的蒸汽压（假定服从拉乌尔定律）。

36.在0℃时,1大气压下，水溶解纯N2为23.54cm3dm－3，溶解O2为48.89cm3dm－3，空气中含N279%和O221%（体积百分数），问溶解空气时，水中空气的N2和O2的体积百分数为多少？

37.当20℃、氮气的压力为730mmHg时，1000g水中可溶解9.3cm3氮气，试求氮气的亨利常数？

38.氧在1atm下，20℃时的溶解度是3.1cm3/100cm3水，问100dm3雨水中最多含多少溶解了的氧气？

39.由0.550g樟脑和0.045g有机溶质所组成的溶液的凝固点为157.0℃。

若溶质中含93.46%的碳及6.54%的氢（重量百分比），试求溶质的分子式。

（已知樟脑的熔点为178.4℃）

40.现有25mg的未知有机物溶在1.00g的樟脑中，樟脑的熔点下降2.0K，问此未知有机物的分子量为多少？

（樟脑C10H16O的Kf=40）

41.今有两种溶液：

一种为1.5g尿素溶在200g水内，另一种为42.72g未知物溶在1000g水内。

这两种溶液在同一温度时结冰。

问这个未知物的分子量为多少？

42.某6g溶质，溶解于100g水中，冰点降低了1.02K，计算此溶质的分子量。

43.用0.244g的苯甲酸溶在20g苯中，冰点为5.232℃，纯苯的冰点为5.478℃，计算在此溶液中苯甲酸的分子量。

写出在此溶液中苯甲酸的分子式。

44.在0℃时，1大气压的氮气在水中的溶解度为23.54cm3dm－3，1大气压的氧气在水中的溶解度为48.89cm3dm－3，空气中的水和无空气水的冰点差为多少？

45.在100cm3含有2.30g甘油，这时冰点为－0.465℃。

计算：

溶解在水中的甘油的近似分子量。

46.当CO2的压力为760mmHg，每100g水中能溶解335mg的CO2（0℃），试计算：

当CO2的压力为5atm，温度为0℃时，1kg水能溶解多少毫克CO2？

此溶质的冰点是多少？

47.水溶液中含5%尿素（M=60.05）和10%的葡萄糖（M=180.02）。

试求此溶液的凝固点。

48.乙二醇（CH2OHCH2OH）通常与水混合，在汽车水箱中作为抗冻液体。

（1）如果要求溶液在－20℃才能结冻，问此水溶液的质量摩尔浓度为多少？

（2）需多大体积的乙二醇（密度为1.11gcm－3）加到30dm3水中，才能配成

（1）中所要求的浓度？

（3）在1atm下，此溶液的沸点为多少？

49.把5g未知有机物溶解在100g的苯中，苯的沸点升高了0.65K。

求此未知有机物的分子量？

（Kb=2.64）

50.把5.12g萘（C10H8）溶在100g的CCl4中，CCl4的沸点升高了2.00K。

求CCl4的摩尔沸点升高常数是多少？

51.一水溶液，凝固点为－1.50℃，试求：

（1）该溶液的沸点，

（2）25℃时的蒸汽压，（3）25℃时的渗透压。

52.在40℃下人类的血液的渗透压为7.7atm，试求：

（1）人类血液的浓度，

（2）若c=m，求血液的凝固点。

53.马的血红素是血液中红细胞的一种蛋白质。

分析此血红素的无水化合物，发现有0.328%的铁。

问此马的血红素的最小分子量为多少？

有人在一个实验中发现每升含80g血红素的溶液，在4℃，渗透压为0.026atm。

问：

（1）此血红素的正确分子量为多少？

（2）比较两个结果，可以得到一个血红素分子中有几个铁原子？

54.在100ml水中含有1.35g的蛋白质溶液，在25℃时它的渗透压为9.910－3atm。

问：

此蛋白质的分子量为多少？

55.在25℃时，5.0g聚苯乙烯溶于1dm3苯中，其渗透压为7.6mmHg，求：

聚苯乙烯的分子量。

56.试求17℃、含17.5g蔗糖的150cm3蔗糖水溶液的渗透压。

57.计算冰点为－0.035℃的水溶液，在25℃时它的渗透压是多少？

58.葡萄糖（C6H12O6）、蔗糖（C12H22O11）和氯化钠三种溶液,它们的浓度都是1%（gcm－3），试比较三者渗透压的大小。

59.在0℃时每升溶液含有45.0g蔗糖的水溶液的渗透压为2.97atm，试求气体常数。

60.近年来，在超临界CO2（临界温度Tc=304.3K；临界压力pc=72.8·105Pa）中的反应引起广泛关注。

该流体的密度在临界点附近很容易调制，可认为是一种替代有机溶剂的绿色溶剂。

该溶剂早已用于萃取咖啡因。

然而，利用超临界CO2的缺点之一是二氧化碳必须压缩。

（1）计算将二氧化碳从1bar压缩到50bar所需的能量，其最终体积为50ml，温度为298K，设为理想气体。

实际气体用范德瓦尔斯方程描述（尽管仍是近似的）：

对于CO2：

a=3.59·105Pa·dm6·mol2b=0.0427dm3·mol1

（2）分别计算在温度为305K和350K下为达到密度220g·dm3，330g·dm3，and440g·dm3所需的压力。

超临界流体的性质，如二氧化碳的溶解能力和反应物的扩散性与液体的密度关系密切。

上问的计算表明，通过改变压力可调制密度。

（3）在哪一区域——近临界点还是在较高压力/温度下更容易调制流体的密度（利用临界常数和5.2问的计算结果）?

在超临界二氧化碳中氧化醇类，如将苄醇氧化为苯甲醛，是一种超临界工艺。

反应在催化选择性效率为95％的Pd/Al2O3催化剂作用下进行。

（4）（a）写出主要反应过程的配平的反应式。

（b）除完全氧化外，进一步氧化时还发生哪些反应？

在另一超流体工艺——合成有机碳酸酯和甲酰胺的例子中，二氧化碳既是溶剂，又可作为反应物替代光气或一氧化碳。

（5）（a）写出甲醇和二氧化碳反应得到碳酸二甲酯的配平的方程式。

如以光气为反应物如何得到碳酸二甲酯？

（b）用适当的催化剂可用吗啉和二氧化碳合成甲酰基吗啉。

该反应还需添加什么反应物？

写出反应式。

若用一氧化碳替代，反应式将如何改变？

（6）用绿色化学的观念给出用CO2代替一氧化碳和光气的2个理由。

与以CO或COCl2为反应物对比，再给出用CO2为反应物的1个主要障碍（除必须对二氧化碳进行压缩外）。