物理化学中药版答案

例1-1 在25℃ 时，2mol气体的体积为15dm3，在等温下此气体：（1）反抗外压为105 Pa，膨胀到体积为50dm3；（2）可逆膨胀到体积为50dm3。试计算各膨胀过程的功。 解（1）等温反抗恒外压的不可逆膨胀过程

W??pe(V2?V1)???105?10?3?(50?15)?J??3500J

(2)等温可逆膨胀过程

W???pdV??nRTlnV1V2V2???2?8.314?298.2ln(5015)?J??5970J V1

例1-2 在等温100℃时，1mol理想气体分别经历下列四个过程，从始态体积V1=25dm3变化到体积V2=100dm3：（1）向真空膨胀；（2）在外压恒定为气体终态压力下膨胀至终态；（3）先在外压恒定的气体体积50dm3时的气体平衡压力下膨胀至中间态，然后再在外压恒定的气体体积等于100dm3时的气体平衡压力下膨胀至终态；（4）等温可逆膨胀。试计算上述各过程的功。

解 (1) 向真空膨胀 pe=0 ，所以 W1?0

(2) 在外压恒定为气体终态压力下膨胀至终态

pe?nRT?1?8.314?(100?273.15)????kPa?31.02kPa V100??W2??pe(V2?V1)???

物理化学上册习题解（天津大学第五版）

第一章 气体的pVT关系

1-1物质的体膨胀系数?V与等温压缩系数?T的定义如下：

?V?1??V?1??V ?T????? V??T?pV???p? ?? ?T试导出理想气体的?V、?T与压力、温度的关系？

解：对于理想气体，pV=nRT

?V?1??V?1??(nRT/p)?1nR1V???T?1 ? ??????V??T?pV??T?pVpVT1??V?V???p?1??(nRT/p)?1nRT1V????? ??2???p?1 ???V??pVp?T?TVp3

?T??1-2 气柜内有121.6kPa、27℃的氯乙烯（C2H3Cl）气体300m，若以每小时90kg的流量输往使

用车间，试问贮存的气体能用多少小时？

解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为

pV121.6?103?300n???14618.623mol

RT8.314?300.1590?10390?103每小时90kg的流量折合p摩尔数为 v???1441.153mol?h?1

MC2H3Cl62.45n/v=

第一章

试导出理想气体的

、

习题解答

1.1 物质的体膨胀系数αV与等温压缩率κT的定义如下：

与压力、温度的关系

解：对于理想气体： PV=nRT , V= nRT/P

求偏导：

1.2 气柜储存有121.6kPa，27℃的氯乙烯（C2H3Cl）气体300m3，若以每小时90kg的流量输往使用车间，试问储存的气体能用多少小时？

解：将氯乙烯(Mw=62.5g/mol)看成理想气体： PV=nRT , n= PV/RT n=121600?300/8.314?300.13 (mol)=14618.6mol m=14618.6?62.5/1000(kg)=913.66 kg t=972.138/90(hr)=10.15hr

1.3 0℃，101.325kPa的条件常称为气体的标准状况，试求甲烷在标准状况下的密度？

解：将甲烷(Mw=16g/mol)看成理想气体： PV=nRT , PV =mRT/ Mw

甲烷在标准状况下的密度为=m/V= PMw/RT

=101.325?16/8.314?273.15(kg/m3)

《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？

mRTM 解：

(p?p2)V(100?25)?20m?1M??32?20.05g?2.005?10?2kgRT8.314?288

pV?nRT?p2T2V1mRT?p?pMV 故1V2T1 解：因为

TV3p2?21p1??60.8?91.2kPaV2T12 所以

2．87mg理想气体样品在60.8kPa压力下，体积增至二倍，绝对温度增至三倍，求最终压力。

3．干燥空气中主要成分(体积百分数)为：氮(1)78.03%；氧(2)20.99%；氩(3)0.93%；二氧化

碳(4)0.03%。如果总压力为101.3kPa，求各气体的分压。

解：用理想气体方程可以知道，在温度相同时，气体的体积分数即为压力分数和摩尔分数，所以根据分压定律有：

同理：O2、Ar、CO2的分压分别为21.26kPa、0.9421kPa、0.03039kPa

4．某化合物具有下列的重量百分组成：C 14.3%，H 1.2%，Cl 84

《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？

mRTM 解：

(p?p2)V(100?25)?20m?1M??32?20.05g?2.005?10?2kgRT8.314?288

pV?nRT?p2T2V1mRT?p?pMV 故1V2T1 解：因为

TV3p2?21p1??60.8?91.2kPaV2T12 所以

2．87mg理想气体样品在60.8kPa压力下，体积增至二倍，绝对温度增至三倍，求最终压力。

3．干燥空气中主要成分(体积百分数)为：氮(1)78.03%；氧(2)20.99%；氩(3)0.93%；二氧化

碳(4)0.03%。如果总压力为101.3kPa，求各气体的分压。

解：用理想气体方程可以知道，在温度相同时，气体的体积分数即为压力分数和摩尔分数，所以根据分压定律有：

同理：O2、Ar、CO2的分压分别为21.26kPa、0.9421kPa、0.03039kPa

4．某化合物具有下列的重量百分组成：C 14.3%，H 1.2%，Cl 84

《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？

mRTM 解：

(p?p2)V(100?25)?20m?1M??32?20.05g?2.005?10?2kgRT8.314?288

pV?nRT?p2T2V1mRT?p?pMV 故1V2T1 解：因为

TV3p2?21p1??60.8?91.2kPaV2T12 所以

2．87mg理想气体样品在60.8kPa压力下，体积增至二倍，绝对温度增至三倍，求最终压力。

3．干燥空气中主要成分(体积百分数)为：氮(1)78.03%；氧(2)20.99%；氩(3)0.93%；二氧化

碳(4)0.03%。如果总压力为101.3kPa，求各气体的分压。

解：用理想气体方程可以知道，在温度相同时，气体的体积分数即为压力分数和摩尔分数，所以根据分压定律有：

同理：O2、Ar、CO2的分压分别为21.26kPa、0.9421kPa、0.03039kPa

4．某化合物具有下列的重量百分组成：C 14.3%，H 1.2%，Cl 84

《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？

mRTM 解：

(p?p2)V(100?25)?20m?1M??32?20.05g?2.005?10?2kgRT8.314?288

pV?nRT?p2T2V1mRT?p?pMV 故1V2T1 解：因为

TV3p2?21p1??60.8?91.2kPaV2T12 所以

2．87mg理想气体样品在60.8kPa压力下，体积增至二倍，绝对温度增至三倍，求最终压力。

3．干燥空气中主要成分(体积百分数)为：氮(1)78.03%；氧(2)20.99%；氩(3)0.93%；二氧化

碳(4)0.03%。如果总压力为101.3kPa，求各气体的分压。

解：用理想气体方程可以知道，在温度相同时，气体的体积分数即为压力分数和摩尔分数，所以根据分压定律有：

同理：O2、Ar、CO2的分压分别为21.26kPa、0.9421kPa、0.03039kPa

4．某化合物具有下列的重量百分组成：C 14.3%，H 1.2%，Cl 84

一、解释下列概念（每题5分，共20分）

1、扩散脱氧：在炼钢过程中，根据分配定律钢液中的[O]向熔渣中扩散，而与加入渣相中的脱氧元素进行的脱氧反应称为扩散脱氧。

2、炉渣：炉渣是火法冶金中以氧化物为主要成分形成的多组分熔体，是金属提炼和精炼过程中除金属熔体以外的另一产物。

3、硫容量：炉渣容纳或溶解硫的能力，即CS?(%S)?(PO2/PS2)1/2。

4、偏摩尔量：在恒温、恒压及其他组分的物质的量保持不变的条件下，溶液的广度性质X（X代表U、H、V、S、G）对其组分摩尔量的偏微商值。

二、简答题（共60分）

1、简述热力学计算中活度标准态之间的转换关系。

答：（1）纯物质标准态活度与假想纯物质标准态活度之间的转换：

aB[R]aB[H]?pB/pBpB/KH(x)*?KH(x)p*B?rB0故aB[R]?rBaB[H]

0（2）纯物质标准态活度与质量1%溶液标准态活度之间的转换：

aB[R]aB[%]?pB/pBpB/KH(%)*?KH(%)pB*?MAB100M?KH(x)pB*?MAB100M?rB

0（3）假想纯物质标准态活度与质量1%溶液标准态活度之间的转换：

aB[H]aB[%]?pB/KH(x)pB/KH(%)?KH(%)KH

物理化学试卷

班级 姓名 分数

一、选择题 ( 共 8题 15分 ) 1. 2 分 (5553) 5553

1???? 1-1 级对峙反应 A????B 由纯 A 开始反应，当进行到 A 和 B 浓度相等的时k2k间为： (正、逆向反应速率常数分别为 k1 ，k2) ( ) (A) t = ln

k1 k2 (B) t =

1kln1

k1?k2k212k1ln

k1?k2k1?k2 (C) t =

(D) t?1k1ln

k1?k2k1?k2

2.

《物理化学》教学大纲

课程名称： 物理化学 英文名称： Physical Chemistry 课程编号： 课程类别： 专业必修课

学时/学分：119学时/7学分；理论学时：119学时 开设学期：四、五 开设单位：化学化工学院 适用专业： 化学、应用化学

说 明

一、课程性质与说明 1．课程性质 专业基础课 2．课程说明

物理化学是高等院校化工专业的一门基础理论课。本课程的目的是在已学过的一些先行课程的基础上，从化学现象与物理现象的联系寻找化学变化规律，运用物理和数学的有关理论和方法进一步研究物理化学运动形式的普遍规律。

在教学大纲中贯彻理论联系实际和少而精的原则，使学生了解并掌握物理化学的基本理论，以提高分析和解决实际问题的能力。

本课程主要讲述化学热力学、电化学、化学动力学、表面化学等。胶体化学由教师讲授重点内容，学生自学完成。讲授内容应分清主次，在注意系统性的原则下，着重讲解教材的重点与难点。通过多种现代教学手段的应用，增强学生对物理化学理论的理解，更好地培养学生独立解决问题能力。

二、教学目标

物理化学是化学学科的一个重要分支，是高等师范院校化学类专业本科生的一门主干基础课。本课程的目的是在已学过一