天津大学第五版物理化学上册习题答案
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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：
1 V 1 V V
T
V T V p
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 V
T
p 1
V (nRT
T / p)
p 1
V nR
p 1
V V
T T 1
T 1
V V
p
T 1
V ( nRT
p / p)
T 1
V nRT
2
p 1
V V
p p 1
1-2 气柜内有 121.6kPa 、27℃的氯乙烯（ C2H3Cl）气体 300m
3，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
3
pV 121.6 10 300
n 14618.623mol
RT 8.314 300.15
3 3
90 10 90 10
每小时 90kg 的流量折合 p 摩尔数为 1
v 1441 .153mol h
M 62.45
C H Cl
2 3
n/v= （14618.623 ÷ 1441.153 ）=10.144 小时
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：
CH 3
n p 101325 16 10
4 M M 0.714kg m
4 4
CH CH
V RT 8.314 273.15 3
1-4 一抽成真空的球形容器，质量为 25.0000g 。充以 4℃水之后，总质量为 125.0000g 。若改
用充以 25℃、13.33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为 25.0163g 。试估算该气体的摩尔质量。
125.0 25.000 100.0000
解：先求容器的容积 3 3
V cm 100.0000cm
1 H O( l )
2
n=m/M=pV/RT
RTm 8 .314 298.15 (25.0163 25.0000)
M 30. 31g
4
pV 13330 10 mol
1-5 两个体积均为 V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。若将其
中一个球加热到 100℃，另一个球则维持 0℃，忽略连接管中气体体积，试求该容器内空气的压力。
解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。并且设玻璃泡的体积不随温度而变化， 则始态为 n 1 i n i 2piV /( RTi )
n
, 2,
终态（ f ）时 n n
1, p p V T T V V f f 2, f 1,
n
f f T T
2,
R T T R
1,f 2, f 1,f 2,f f
1物理化学上册习题解（天津大学第五版）
p f n
VR T
1,
T
1,f f T
2,
f
T
2,
f 2
p
i
T
i T
1,f
T
1, f T
2,
f
T
2,
f
2 101.325 373.15 273.15
(373.15 273.15) 117.0kPa
1-6 0℃时氯甲烷（ CH3Cl ）气体的密度ρ随压力的变化如下。试作ρ /p —p 图，用外推法求氯甲
烷的相对分子质量。
P/kPa 101.325 67.550 50.663 33.775 25.331
ρ/ （g· dm
-3） 2.3074 1.5263 1.1401 0.75713 0.56660
解：将数据处理如下：
P/kPa 101.325 67.550 50.663 33.775 25.331
-3
( ρ/p)/ （g· dm · kPa） 0.02277 0.02260 0.02250 0.02242 0.02237
作( ρ/p) 对 p 图
0.229
0.228
p
/ 0.227
0.226
ρ/p
ρ 0.0225
线性 ( ρ/p)
0.224
0.223
0.222
0 20 40 60 80 100 120
p
当 p→0 时， ( ρ/p)=0.02225 ，则氯甲烷的相对分子质量为
M / p 0 RT 0.02225 8.314 273.15 50.529g mol
p 1
3
1-7 今有 20℃的乙烷 - 丁烷混合气体， 充入一抽真空的 200 cm 容器中，直至压力达 101.325kPa ，
测得容器中混合气体的质量为 0.3879g 。试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。
解：设 A 为乙烷， B 为丁烷。
6 pV 101325 200 10
n 0.008315mol
RT 8.314 293.15
M m
n y M y M
A A B B 0.3897 1 46 .867 g mol 0.8315
（1）
30.694 y
A 58.123 y
B
yA y （2）
1 B
联立方程（ 1）与（ 2）求解得 B 0. 599, y 0. 401
y
B
p
A y
A p 0.401 101.325 40.63kPa
p
B y
B p 0.599 101.325 60.69 kPa 1-8 如图所示一带隔板的容器中， 两侧分别有同温同压的氢气与氮气， 二者均克视为理想气体。
3 3
H2 3dm N2 1dm
p T p T
2物理化学上册习题解（天津大学第五版）
（1）保持容器内温度恒定时抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，试求两种气体混合后的
压力。
（2）隔板抽去前后， H2 及 N2 的摩尔体积是否相同？
（3）隔板抽去后，混合气体中 H2 及 N2 的分压力之比以及它们的分体积各为若干？
解：（1）抽隔板前两侧压力均为 p，温度均为 T。
n RT n RT
H N
p p
2 2
H 3 3 1 3
N
2 dm dm
2 p （1）
得： n H2 3nN
2
3
而抽去隔板后，体积为 4dm
，温度为，所以压力为
p nRT
V 4n RT n RT RT N N
(n 3n )
2 2
N N
2 2 4dm dm dm
4dm dm
3 4 3 1 3 （2）
比较式（ 1）、（2），可见抽去隔板后两种气体混合后的压力仍为 p。
（2）抽隔板前， H2 的摩尔体积为 V RT p
m, / ，N2 的摩尔体积 Vm N RT / p
2 2
H ,
抽去隔板后
V总 n
H
2 V
m,H
2 n V
N m,
2
N
2 nRT / p (3n n )RT N N 2 2 / p
3n
N
2 RT n
N
2 RT
p p
n
H
2 3n
N
2
所以有 Vm , RT / p，Vm N RT / p
H ,
2 2
可见，隔板抽去前后， H2 及 N2 的摩尔体积相同。
（3） 3n
N
3
yH , y
2
2 N
n 3
n 4 2
N N
2 2 1
4
3
pH yH p p; pN yN
2 2 2 2
4 p 1
4 p
3 1
所以有 3 :1
p : :
2 p p p H
N
2
4 4 V
H
2
y
H V
2 3
4 4 3dm 3
V N
2
y N
2
V 1
4 4 3
1dm
1-9 氯乙烯、氯化氢及乙烯构成的混合气体中，各组分的摩尔分数分别为 0.89 、0.09 和 0.02 。
于恒定压力 101.325kPa 条件下，用水吸收掉其中的氯化氢，所得混合气体中增加了分压力为 2.670
kPa 的水蒸气。试求洗涤后的混合气体中 C2H3Cl 及 C2H4 的分压力。
解：洗涤后的总压为 101.325kPa ，所以有
pC2 101 .325 2.670 98.655 （1）
p kPa H Cl
C H
3 2 4
p （2）
C / p y / y n / n 0.89 / 0 .02
3 2 4 2 3 2 4 2 3 2 4
2H Cl C H C H Cl C H C H Cl C H
联立式（ 1）与式（ 2）求解得
3
