物理化学解题指导诸论内容提要气体1．理想气体分子间无作用力，分子体积视为零的气体。在高温高压下，任何实际气体的行为都很接近于理想气体的行为。平衡状态的理想气体的p、V、T及n之间满足下列关系式：pV=nRT此式称为理想气体状态方程。式中R是气体常数，常用的与单位是8.314J?K-1?mol-1。对于混合的理想气体有：分压定律：混合气体的总压力等于各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下产生压力的总和，称道尔顿分压定律。数学式为：pB=yBp分体积定律：混合气体中任一组分B的分体积VB是所含nB的B单独存在于混合气体的温度、总压力条件下占有的体积，称阿马格分体积定律。数学式为：VB=yBV2．实际气体的范德华方程式实际气体分子是有一定的形状和大小并且分子间有作用力。实际气体状态方程形式很多，最著名的是范德华方程式：（p+n2a/V2）（V–nb）=nRT习题解答0-1气柜内贮有121.6kPa、27℃的氯乙烯(C2H3Cl)气体300m3，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：根据理想气体状态方程n=pV/RTn=m/M已知M=62.540-2273.15K、101.325kPa的温度、压力条件常称为气体的标准状况，可以用STP表示。试求甲烷在STP条件下的密度。解：因为1mol甲烷为16.04克，设其体积为Vm根据0-3两个体积均为V的玻璃泡之间用细管连接，泡内密封着STP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℃，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。解：设在STP条件下空气的总量为n，在100℃的球内空气的量为n1，0℃的球内为n2最终连通器内的压力为p，0-4今有20℃的乙烷-丁烷混合气体，充入一抽成真空的200ml容器中，直至压力达101.325kPa，测得容器中混合气体的质量为0.3897g。试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。解：设混合气体总物质的量为n，乙烷为组分A，丁烷为组分B，则有答：混合气体中乙烷的摩尔分数为0.401，分压力为40.63kPa，丁烷的摩尔分数为0.599，分压力为60.69kPa。0-5室温下一高压釜内有常压的空气。为进行实验时确保安全，采用同样温度的纯氮进行置换，步骤如下：向釜内通氮直到4倍于空气的压力，尔后将釜内混合气体排出直至恢复常压。这种操作步骤共重复三次。求釜内最后排气至恢复常压时其中气体含氧的摩尔分数。设空气中氧、氮摩尔分数之比为1∶4。解：第一次操作后，氧氮之比为第二次操作后，氧氮之比为第三次操作后，氧氮之比为故最后气体中含氧的摩尔分数为。0-6CO2气体在40℃时的摩尔体积为0.381dm3?mol-1。设CO2为范德华气体，试求其压力，并与实验值5066.3kPa作比较。解：查表得：CO2气体范德华常数a=3.64×10-1Pa?m6?mol-2，b=0.4267×10-4m3?mol-1，代入公式：0-7今有0℃、40530kPa的N2气体，分别用理想气体状态方程及范德华方程计算其摩尔体积。实验值为70.3cm?mol-1。解：（1）用理想气体状态方程计算（2）将范德华方程整理为查表得：N2气体的范德华常数a=0.1408Pa?m6?mol-2，b=0.3913×10-4m3?mol-1代入上式得其中Vm的单位用cm3即可，此三次方程用试差法求解，结果见表Vm717373.173.2A-11057-408150871从尝试结果可知，范德华方程求出最终结果为73.1cm3，与实际值更接近。第一章热力学第一定律与热化学第一节内容提要自然界中一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，能量可以从一种形式转化成另一种形式，但能量的总值不变，这就是著名的能量守恒原理。把它应用于宏观热力学体系，就形成了热力学第一定律。一、基本概念1．体系与环境自然界的物质被划分出来作为研究对象的那一部分就是体系，与体系密切相关的部分就是环境。体系可分为三类：（1）敞开体系：体系与环境之间既有物质交换又有能量交换。（2）封闭体系：体系与环境之间没有物质交换但有能量交换。（3）孤立体系：体系与环境之间既无物质也无能量交换。2．体系的性质和状态函数体系性质分为二类：（1）广延量（容量性质），其数值与体系中物质的数量成正比，如体积、热容量、质量、内能等。该性质在一定条件下具有加和性。（2）强度量（强度性质），其数值取决于体系自身性质，无加和性，如压力、温度、密度等。经验证