文档介绍：物理化学核心教程(第二版)参考答案
第一章气体
一、思考题
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?
答: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,两球中间用一玻管相通,管中间有一***滴将两边的气体分开。当左球的温度为273 K,右球的温度为293 K时,***滴处在中间达成平衡。试问:
(1)若将左球温度升高10 K,中间***滴向哪边移动?
(2)若两球温度同时都升高10 K, 中间***滴向哪边移动?
答:(1)左球温度升高,气体体积膨胀,推动***滴向右边移动。
(2)两球温度同时都升高10 K,***滴仍向右边移动。因为左边起始温度低,升高10 K所占比例比右边大,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)左边比右边大。
4. 在大气压力下,将沸腾的开水迅速倒入保温瓶中,,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?
答: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。防止的方法是灌开水时不要太快,且要将保温瓶灌满。
5. 当某个纯物质的气、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?
答:升高平衡温度,纯物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?
答:实际气体混合物(压力不太高)和理想气体混合物。与混合气体有相同温度和
相同压力下才能使用,原则是适用理想气体混合物。
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?
答:将气体的状态方程改写为p(Vm-b)= RT,与理想气体的状态方程相比,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可以忽略不计。所以,将这种气体进行真空膨胀时,温度不会下降。
8. 如何定义气体的临界温度和临界压力?
答:在真实气体的p—Vm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。临界压力是指在该临界温度时能使气体液化的最低压力。
9. van der Waals气体的内压与体积成反比,这一说法是否正确?
答:不正确。内压力与气体摩尔体积的平方成反比。
10. 当各种物质处于处于临界点时,它们有哪些共同特性?
答:这时气-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。
二、概念题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
选项
C
A
B
D
C
B
B
C
题号
9
10
11
12
选项
C
A
D
B
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
答:(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T、容积V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nA,pA,VA和nB,pB,VB容器中的总压为p。试判断下列公式中哪个是正确的( )。
(A) (B)
(C) (D)
答:(A)只有(A)符合Dalton分压定律。
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298 K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
答:(B) 仍处在气态区。
4. 在一个绝热的真空容器中,灌满373 kPa的纯水,不留一点空隙,这时水的饱和蒸汽压为( )。
(A)等于零(B