发布时间 : 星期日 文章物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后习题答案更新完毕开始阅读9fec2189bdd126fff705cc1755270722182e595f
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为0.31。在420 K和一定压力下，混合气体的体积为9.95 dm3。求混合气体的总压力和各组分的分压。假定混合气体遵守Dalton分压定律。已知氮气和甲烷的摩尔质量分别为28 g?mol?1和16 g?mol?1。
解： 混合气体中，含氮气和甲烷气的物质的量分别为
nN2?m0.31?100 g??1.11 mol ?1M28 g?mol(1?0.31)?100 g?4.31 mol
16 g?mol?1nCH4?混合气体的总压力为
p?nRT V(1.11?4.31) mol?8.314 J?mol?1?K?1?420 K ? ?339.95?10 m?1 902 kPa
混合气体中，氮气和甲烷气的分压分别为
pN2?xN2p总? ?nN2nN2?nCH4?p总
5 kPa389.1.11?1 902 kP?a1.1?14.31pCH4?(1902?389.5) kPa?1 512.5 kPa
6．在300 K时，某一容器中含有H2(g)和N2(g)两种气体的混合物，压力为152 kPa。将N2(g)分离后，只留下H2(g)，保持温度不变，压力降为50.7 kPa，气体质量减少了14 g。已知N2(g)和H2(g)的摩尔质量分别为28 g?mol?1和
2.0 g?mol?1。试计算：
（1）容器的体积 （2）容器中H2(g)的质量
（3）容器中最初的气体混合物中，H2(g)和N2(g)的摩尔分数
解： （1）这是一个等温、等容的过程，可以使用Dalton分压定律，利用N2(g)
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分离后，容器中压力和质量的下降，计算N2(g)的物质的量，借此来计算容器的体积。
pN2?p?pH2
?(152?50.7) ?kPa nN2? 110m(N14 g2)??0.5 m ol?1MN228 ?gmolnN2RT V?
pN20.5 mol?8.314 J?mol?1?K?1?300 K?12.3 dm3 ?101.3 kPa （2） pN2?101.3 k P a pH2?50.7 k Pa在T ，V 不变的情况下，根据Dalton分压定律，有
nH2nN2?pH2pN2?50.7 kPa?0.5
101.3 kPa nH2?0.5 nN2?0.5?0.5 mol?0.25 mol m(H2)?nH2MH2?0.25 mol?2.0 g?mol?1?0.5 g （3） xN2?nN2nH2?nN2?0.5 mol?0.67
(0.5?0.25) mol?0 .33 xH2?1?0.677．设在一个水煤气的样品中，各组分的质量分数分别为：w(H2)?0.064，
w(CO)?0.678，w(N2)?0.107，w(CO2)?0.140，w(CH4)?0.011。试计算：
（1）混合气中各气体的摩尔分数
（2）当混合气在670 K和152 kPa时的密度 （3）各气体在上述条件下的分压
解： 设水煤气的总质量为100g，则各物质的质量分数乘以总质量即为各物质的质量，所以，在水煤气样品中各物的物质的量分别为（各物质的摩尔质量自己查阅）：
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（1）n(H2)?m(H2)w(H2)?100g6.4 g???3.20 mol
M(H2)M(H2)2.0 g?mol?1同理有：n(CO)?67.8 g?2.42 mol
28 g?mol?1n(N2)?10.7 g?0.38 mol ?128 g?mol14.0 g??144 ?gmol0.32 mo l
) n(CO2? n(CH4)?1.1 g?0.07 mol ?116 g?moln总??nB
?(3.20?2.42?0.38?0.32?0.07)mol?6.39 mol
x(CO)?n(CO)2.42 mol??0.379 n总6.39 mol同理有：x(H2)?0.500，x(N2)?0.059，x(CO2)?0.050 ，x(CH4)?0.011 （2）因为 pV?n总RT
V?n总RT p6.39 mol?8.314 J?mol?1?K?1?670 K?234.2 dm3 ?152 kPa ??m100 g m??0.427 ?g?3d3V234.2 dm （3）根据Dalton分压定律 pB?pxB，所以 p(H2)?x(H2)p?0.5?152 kPa?76.0 kPa
)同理 p(CO?57.6， kp(N2)?8.97 kPa， p(CO2)?7.60 kPa
p(CH4)?1.67 kPa
8．在288 K时，容积为20 dm3的氧气钢瓶上压力表的读数为10.13 MPa，
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氧气被使用一段时间以后，压力表的读数降为2.55 MPa，试计算使用掉的氧气的质量。设近似可以使用理想气体的状态方程。已知M(O2)?32 g?mol-1。
解： 在氧气被使用前，钢瓶中含氧气的质量m1为
m1?nM?p1V?M RT10.13?106 Pa?20?10?3 m3?32 g?mol?1?2.71 kg ??1?18.314 J?mol?K?288 K氧气被使用后，钢瓶中剩余氧气的质量m2为 m2?p2V?M RT2.55?106 Pa?20?10?3 m3?32 g?mol?1?0.68 kg ??1?18.314 J?mol?K?288 K则使用掉的氧气的质量为
m?m1?m2?(2.71?0.68) kg?2.03 kg 使用掉的氧气的质量也可以从压力下降来计算 m??pV?M RT(10.13?2.55)?106 Pa?20?10?3 m3?1?32 g?mol ? ?1?18.314 J?mol?K?288 K ?2.03 kg9．由氯乙烯（C2H3Cl），氯化氢（HCl）和乙烯（C2H4）构成的理想气体混合物，各组分的摩尔分数分别为x(C2H3Cl)?0.89，x(HCl)?0.09和
x(C2H4)?0.02。在恒定温度和压力为101.325 kPa的条件下，用水淋洗混合气以
去除氯化氢，但是留下的水气分压为2.666 kPa。试计算洗涤后的混合气中氯乙烯和乙烯的分压。
解：将氯化氢去除以后，在留下的混合气中，氯乙烯和乙烯所具有的压力为
25 p?(101.3?2.666?) kPa9 8根据在原来混合物中，氯乙烯和乙烯所占的摩尔分数，分别来计算它们的分压，