物理化學(xué)核心教程第二版(沈文霞)課后習(xí)題答案

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1、第一章氣體一．基本要求1．了解低壓下氣體的幾個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律；2．掌握理想氣體的微觀(guān)模型，能熟練使用理想氣體的狀態(tài)方程；3．掌握理想氣體混合物組成的幾種表示方法，注意Dalton分壓定律和Amagat分體積定律的使用前提；4．了解真實(shí)氣體圖的一般形狀，了解臨界狀態(tài)的特點(diǎn)及超臨界流體的應(yīng)用；5．了解vanderWaals氣體方程中兩個(gè)修正項(xiàng)的意義，并能作簡(jiǎn)單計(jì)算。二．把握學(xué)習(xí)要點(diǎn)的建議本章是為今后用到氣體時(shí)作鋪墊的，幾個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律在先行課中已有介紹，這里僅是復(fù)習(xí)一下而已。重要的是要理解理想氣體的微觀(guān)模型，掌握理想氣體的狀態(tài)方程。因?yàn)榱私饬死硐霘怏w的微觀(guān)模型，就可以知道在什么

2、情況下，可以把實(shí)際氣體作為理想氣體處理而不致帶來(lái)太大的誤差。通過(guò)例題和習(xí)題，能熟練地使用理想氣體的狀態(tài)方程，掌握和物質(zhì)的量幾個(gè)物理量之間的運(yùn)算。物理量的運(yùn)算既要進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算，也要進(jìn)行單位運(yùn)算，一開(kāi)始就要規(guī)范解題方法，為今后能準(zhǔn)確、規(guī)范地解物理化學(xué)習(xí)題打下基礎(chǔ)。掌握Dalton分壓定律和Amagat分體積定律的使用前提，以免今后在不符合這種前提下使用而導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤。在教師使用與“物理化學(xué)核心教程”配套的多媒體講課軟件講課時(shí)，要認(rèn)真聽(tīng)講，注意在PowerPoint動(dòng)畫(huà)中真實(shí)氣體的圖，掌握實(shí)際氣體在什么條件下才能液化，臨界點(diǎn)是什么含義等，為以后學(xué)習(xí)相平衡打下基礎(chǔ)。三．思

3、考題參考答案1．如何使一個(gè)尚未破裂而被打癟的乒乓球恢復(fù)原狀？采用了什么原理？答：將打癟的乒乓球浸泡在熱水中，使球的壁變軟，球中空氣受熱膨脹，可使其恢復(fù)球狀。采用的是氣體熱脹冷縮的原理。2．在兩個(gè)密封、絕熱、體積相等的容器中，裝有壓力相等的某種理想氣體。試問(wèn)，這兩容器中氣體的溫度是否相等？答：不一定相等。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，若物質(zhì)的量相同，則溫度才會(huì)相等。3．兩個(gè)容積相同的玻璃球內(nèi)充滿(mǎn)氮?dú)猓瑑汕蛑虚g用一根玻管相通，管中間有一汞滴將兩邊的氣體分開(kāi)。當(dāng)左邊球的溫度為273K，右邊球的溫度為293K時(shí)，汞滴處在中間達(dá)成平衡。試問(wèn)：(1)若將左邊球的溫度升高10K，中間汞

4、滴向哪邊移動(dòng)？(2)若將兩個(gè)球的溫度同時(shí)都升高10K，中間汞滴向哪邊移動(dòng)？答：（1）左邊球的溫度升高，氣體體積膨脹，推動(dòng)汞滴向右邊移動(dòng)。（2）兩個(gè)球的溫度同時(shí)都升高10K，汞滴仍向右邊移動(dòng)。因?yàn)樽筮吳虻钠鹗紲囟鹊?，升?0K所占的比例比右邊的大，283/273大于303/293，所以膨脹的體積（或保持體積不變時(shí)增加的壓力）左邊的比右邊的大。4．在大氣壓力下，將沸騰的開(kāi)水迅速倒入保溫瓶中，達(dá)保溫瓶容積的0.7左右，迅速蓋上軟木塞，防止保溫瓶漏氣，并迅速放開(kāi)手。請(qǐng)估計(jì)會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？答：軟木塞會(huì)崩出。這是因?yàn)楸仄恐械氖Ｓ鄽怏w被熱水加熱后膨脹，當(dāng)與迅速蒸發(fā)的水汽的壓力

5、加在一起，大于外面壓力時(shí)，就會(huì)使軟木塞崩出。如果軟木塞蓋得太緊，甚至?xí)贡仄勘?。防止的方法是，在灌開(kāi)水時(shí)不要灌得太快，且要將保溫瓶灌滿(mǎn)。5．當(dāng)某個(gè)純的物質(zhì)的氣、液兩相處于平衡時(shí)，不斷升高平衡溫度，這時(shí)處于平衡狀態(tài)的氣-液兩相的摩爾體積將如何變化？答：升高平衡溫度，純物質(zhì)的飽和蒸汽壓也升高。但由于液體的可壓縮性較小，熱膨脹仍占主要地位，所以液體的摩爾體積會(huì)隨著溫度的升高而升高。而蒸汽易被壓縮，當(dāng)飽和蒸汽壓變大時(shí)，氣體的摩爾體積會(huì)變小。隨著平衡溫度的不斷升高，氣體與液體的摩爾體積逐漸接近。當(dāng)氣體的摩爾體積與液體的摩爾體積相等時(shí)，這時(shí)的溫度就是臨界溫度。6．Dalt

6、on分壓定律的適用條件是什么？Amagat分體積定律的使用前提是什么？答：這兩個(gè)定律原則上只適用于理想氣體。Dalton分壓定律要在混合氣體的溫度和體積不變的前提下，某個(gè)組分的分壓等于在該溫度和體積下單獨(dú)存在時(shí)的壓力。Amagat分體積定律要在混合氣體的溫度和總壓不變的前提下，某個(gè)組分的分體積等于在該溫度和壓力下單獨(dú)存在時(shí)所占有的體積。7．有一種氣體的狀態(tài)方程為（b為大于零的常數(shù)），試分析這種氣體與理想氣體有何不同？將這種氣體進(jìn)行真空膨脹，氣體的溫度會(huì)不會(huì)下降？答：將氣體的狀態(tài)方程改寫(xiě)為，與理想氣體的狀態(tài)方程相比，這個(gè)狀態(tài)方程只校正了體積項(xiàng)，未校正壓力項(xiàng)。說(shuō)明這種

7、氣體分子自身的體積不能忽略，而分子之間的相互作用力仍可以忽略不計(jì)。所以，將這種氣體進(jìn)行真空膨脹時(shí)，氣體的溫度不會(huì)下降，這一點(diǎn)與理想氣體相同。8．如何定義氣體的臨界溫度和臨界壓力？答：在真實(shí)氣體的圖上，當(dāng)氣-液兩相共存的線(xiàn)段縮成一個(gè)點(diǎn)時(shí)，稱(chēng)這點(diǎn)為臨界點(diǎn)。這時(shí)的溫度為臨界溫度，這時(shí)的壓力為臨界壓力。在臨界溫度以上，無(wú)論加多大壓力都不能使氣體液化。9．vanderWaals氣體的內(nèi)壓力與體積成反比，這樣說(shuō)是否正確？答：不正確。根據(jù)vanderWaals氣體的方程式，，其中被稱(chēng)為是內(nèi)壓力，而是常數(shù)，所以?xún)?nèi)壓力應(yīng)該與氣體體積的平方成反比。10．當(dāng)各種物質(zhì)都處于臨界點(diǎn)時(shí)，它們

8、有哪些共同