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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上窗體底端第1章 氣體的PVT習(xí)題（二） 1.試由波義爾定律, 蓋呂薩克定律和阿伏加德羅定律導(dǎo)出理想氣體狀態(tài)方程. 解： 將狀態(tài)方程寫成 V = f ( p, T, n) 式中的三個變化率可依次由題給三個定律求出: 2.某空氣壓縮機每分鐘吸入101.325kPa, 30.0 的空氣41.2 m3. 經(jīng)壓縮后, 排出空氣的壓力192.5kPa, 溫度升高至90.0 . 試求每分鐘排出空氣的體積.解：壓縮機穩(wěn)定工作時單位時間吸入和排出的空氣量相等:3.今有300K, Pa的濕烴類混合氣體(含水蒸氣的), 其中水蒸氣的分壓力是25.5mmHg. 欲得到1000mol脫除水以后

2、的干烴類混合氣體, 試求應(yīng)從濕混合氣體中除去H2O的物質(zhì)的量n(H2O)以及所需濕烴類混合氣體的初始體積V. 解：所需濕烴類混合氣體中水的摩爾分數(shù)y(H2O) 為4某待分析的混合氣體中僅含CO2一種酸性組分. 在常溫常壓下取樣100.00cm3, 以NaOH溶液充分洗滌除去其中所含CO2后, 于同樣溫度壓力下測得剩余氣體的體積為90.50cm3. 試求混合氣體中的摩爾分數(shù)y(CO2).解： 常溫常壓下的混合氣體看成理想氣體. 混合氣體中的除CO2外其它組分的分體積之和V = 90.50cm3; 故CO2的分體積V(CO2) = (100.00 90.50)cm3 = 9.50 cm3此例反映了

3、在混合氣體組成分析中常用的奧氏(Orsat)氣體分析器的基本原理.5若甲烷在2533.1kPa, 203K條件下服從范德華方程, 試求其摩爾體積. 解：6.已知二氟二氯甲烷的臨界參數(shù)為Tc = 385.0K和 pc = 4123.9 kPa, 試用壓縮因子圖計算T = 366.5K, p = 2067 kPa條件下該氣體的摩爾體積Vm. 文獻值為1.109 dm3mol1. 解：計算值與文獻值的相對誤差E為E = (1.061.109) /1.109 = 4.41%第2章 熱力學(xué)第一定律習(xí)題（一） 1.5mol的理想氣體于始態(tài) t1 = 25, p1 = 101.325kPa, V1恒溫膨脹至

4、末態(tài), 已知末態(tài)體積V2= 2V1, 分別計算氣體膨脹時反抗恒定外壓 p(環(huán)) = 0.5p1及進行可逆膨脹時系統(tǒng)所作的功, 并在p -V圖上繪出兩種不同途徑的功所對應(yīng)的面積. 解： 2. 1mol理想氣體由202.65kPa, 10dm3 恒容升溫, 使壓力升高到2026.5kPa, 再恒壓壓縮至體積為1dm3. 求整個過程的W, Q, D U, 及D H.解：答3. 1mol理想氣體由27, 101.325kPa受某恒定外壓恒溫壓縮到平衡, 再恒容升溫至97, 則壓力升至1013.25kPa. 求整個過程的W, Q, DU, 及DH. 已知該氣體的CV,m恒定為20.92Jmol1 K1.

5、 解：4已知CO2的Cp,m=26.75+42.258 103T/K-14.25 106(T/K)2 Jmol1K1. 試求100kg常壓, 27的CO2恒壓升溫至527的DH, 并按定義求算該溫度范圍內(nèi)的平均定壓摩爾熱容.解：5水煤氣發(fā)生爐出口的水煤氣的溫度是1100, 其中CO及H2的體積分數(shù)各為0.50. 若每小時有300kg水煤氣由1100冷卻到100, 并用所回收的熱加熱水, 使水溫由25升高到75. 試求每小時生產(chǎn)的熱水量.解：6.已知25水的飽和蒸氣壓為3.167kPa, 它的DvapHm(298.15K) = 44.01kJmol1. 今有1mol 25水在相對濕度為30%的1

6、01kPa大氣中蒸發(fā), 試求所需的熱, 并由此題的計算過程體會到: 只要蒸發(fā)過程中液相的焓隨壓力變化可以忽略, 氣體可被視為理想氣體, 則摩爾蒸發(fā)焓與壓力無關(guān). 解：n = 1mol, 恒溫298.15K7.壓力恒定下單位質(zhì)量物質(zhì)升溫1K所需的熱稱為定壓熱容, 以Cp表示, 常用單位是Jg1. 今有15, 212g的合金塊置于量熱計中,于恒壓101.325kPa下通過一定量100的水蒸氣. 當金屬塊溫度上升到97.6時, 表面上有3.91g水凝出. 已知100時水的摩爾蒸發(fā)焓為40.64kJmol1, 水的定壓熱容為4.184 Jg11, 設(shè)量熱計絕熱良好, 試求該金屬的定壓熱容. 解：8.水

7、在180溫度下飽和蒸氣壓為1000.2kPa. 試求生產(chǎn)180飽和蒸氣的鍋爐中注入水溫為20時, 每生產(chǎn)1kg 180的飽和蒸氣所需的熱. 水（L)的平均熱容可取75.37Jmol1K1, DvapHm(373.15K) = 40.64kJmol1. 解：9. 已知25時反應(yīng) CH3COOH(l) + C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l) + H2O(l)的標準摩爾反應(yīng)焓為9.20kJmol1, C2H5OH(l)的標準燃燒焓為1366.8kJmol1, CH3COOH(l)則為874.54kJmol1. 試求CH3COOC2H5(l)的標準摩爾生成焓DfHym(298.15K).

8、解：先求出298.15K下 CH3COOC2H5(l)的標準燃燒焓DcHym(酯, l).(1) CH3COOH(l) + C2H5OH(l)? CH3COOC2H5(l) + H2O(l) 再求298.15K下 CH3COOC2H5(l)的標準生成焓DfHym(酯, l).10. 計算1000K溫度下,下列反應(yīng)的標準摩爾焓2MgO(s) + Si(s) SiO2(s) + 2Mg(g)已知MgO(s)及SiO2(s)的DfHym(291.15K)分別為611.282kJmol -1及85.077kJmol1, 金屬Mg的升華焓近似取151.126kJmol1, 各物質(zhì)的定壓摩爾熱容分別為 解

9、：第2章 熱力學(xué)第一定律習(xí)題（二） 1.甲烷與過量50%的空氣混合, 為使恒壓燃燒的最高溫度能達2000, 則混合氣體燃燒前應(yīng)預(yù)熱至多少度? 計算中N2, O2, H2O(g), CH4(g), CO2的平均定壓摩爾熱容分別為33.47, 33.47, 41.84, 75.31及54.39Jmol1K1, 所需其它數(shù)據(jù)見附錄. 解： 取 n(CH4) = 1mol, 則n(O2) = 2(1+50%)mol = 3mol, n(N2) = n(O2) 79/21 = 3 79/21 mol = 11.3 molDH1 = S (nBCp,m)(25t1) = 553.45(25t1/) Jmo

10、l12. 1molH2與過量50%的空氣的混合物的始態(tài)為25, 101.325 kPa. 若該混合氣體于容器中發(fā)生爆炸, 試求所能達到的最高爆炸溫度與壓力. 設(shè)所有氣體均可按理想氣體處理, H2O(g), O2及N2的平均定容摩爾熱容分別為37.66, 25.1及25.1Jmol1K1. 解：取 n(H2) = 1mol, 則n(O2) = (1+50%)/2 mol = 0.75mol, n(N2) = n(O2) 79/21 = 0.75 79/21 mol = 2.82 mol3. 18時反應(yīng) CO(g) + (1/2)O2 CO2(g) 的DrHym = Jmol1. 今將CO與N2的

11、摩爾分數(shù)均為50%的可燃氣體與過量100%的空氣混合燃燒, 若起始溫度為18, 則燃燒所能達到的最高溫度是多少? 所需熱數(shù)據(jù)見附錄. 解： 取 n(CO) = 1mol, 則n(O2) = (1+100%)/2 mol = 1mol, n(N2) = n(CO) + n(O2) 79/21 = 1+179/21 mol = 4.76 mol4某理想氣體自25, 5dm3可逆絕熱膨脹至6dm3, 溫度則降為5, 求該氣體的Cp,m與CV,m . 解：5 一水平放置的絕熱圓筒中裝有無摩擦的絕熱理想活塞, 左, 右兩側(cè)各有0, 101.325kPa的理想氣體54dm3. 左側(cè)內(nèi)部有一體積及熱容均可忽

12、略的電熱絲, 經(jīng)通電緩慢加熱左側(cè)氣體, 推動活塞壓縮右側(cè)氣體使壓力最終到達202.650kPa. 已知氣體的CV,m = 12.47Jmol1K1, 試求:(1)右側(cè)氣體的最終溫度;(2)右側(cè)氣體得到的功;(3)左側(cè)氣體的最終溫度; (4)左側(cè)氣體從電熱絲得到的熱.解：6.一容器中貯有25, 910mmHg的某氣體, 容器上有一旋塞. 打開旋塞使該氣體從容器中噴出, 使器內(nèi)壓力降至760mmHg即將旋塞關(guān)閉. 然后把容器內(nèi)氣體加熱恢復(fù)到25, 器內(nèi)壓力升高至780mmHg. 設(shè)該氣體為理想氣體, 其定壓摩爾熱容可視為常數(shù), 試求該氣體的Cp,m . 解：容器中放氣是一個很迅速的過程, 容器內(nèi)放

13、出的氣體與剩余氣體之間假設(shè)存在一個隔膜, 膜(無厚度)兩側(cè)的壓力僅相差dp, 故在放氣時剩余氣體的膨脹可視為理想氣體絕熱可逆膨脹, 題給過程可表示為7. 1molH2由 p1 = 101.325kPa, t1 = 0,分別經(jīng)(a)向真空膨脹; (b)反抗恒定外壓 p(環(huán)) = 50.663kPa, 恒溫膨脹至p2 = 50.663kPa, 試求兩種不同途徑中系統(tǒng)與環(huán)境交換的體積功W(a)及W(b). 解：結(jié)果表明: 系統(tǒng)在相同的始態(tài), 末態(tài)的條件下, 不同具體途徑中氣體反抗的環(huán)境壓力不同,使得W(a) W(b) , 反映出功并非狀態(tài)函數(shù)的增量, 而是途徑函數(shù).8. 3mol理想氣體于恒溫298

14、.15K條件下由始態(tài) V1 = 20.0dm3可逆膨脹到末態(tài)V2 = 50.0dm3 . 求始, 末態(tài)氣體的壓力p1 , p2 以及膨脹過程的可逆功Wr . 解：答9. 298 K時, 將0.05 kg的N2由0.1 MPa恒溫可逆壓縮到 2MPa, 試計算此過程的功. 若壓縮后的氣體再反抗0.1MPa的外壓力 進行恒溫膨脹回到始態(tài), 問此過程的功又是多少? 解：10.理想氣體恒溫可逆膨脹, 從V1至10V1, 對外作功41.85 kJ, p1 = 202.6 kPa, 求V1; 又若氣體為2 mol時, 溫度為多少? 解： 由 W = - nRTln(V2 / V1) = - nRTln(10V1 /V1) = - 2.303nRT = - 41850 J求得 nT = 2185.7 molK 故 V1 = nRT / p1 = (8.3142185.7 / )m3 = 0.0897 m3 = 89.7dm3因 n = 2 mol 則 T = (2185.7 / 2)K = 1092.85 K第3章 熱力學(xué)第二定律習(xí)題 1.如果 1000cm3 水中加入1mol 的 H2SO4，溶液的體積