第一章 气体

第一章气体、液体和溶液的性质

1.敞口烧瓶在7℃所盛的气体,必须加热到什么温度,才能使1/3气体逸出烧瓶?

2.已知一气筒在27℃,30.0atm时,含480g的氧气。若此筒被加热到100℃,然后启开

阀门(温度保持在100℃),一直到气体压力降到1.00atm时,共放出多少克氧气?

3. 在30℃时,把8.0gCO2、6.0gO2和未知量的N2放入10dm3的容器中,总压力达800 mmHg。试求:

(1) 容器中气体的总摩尔数为多少?

(2) 每种气体的摩尔分数为多少?

(3) 每种气体的分压为多少?

(4) 容器中氮气为多少克?

3.CO和CO2的混合密度为1.82g dm-3(在STP下)。问CO的重量百分数为多少?

4.已知某混合气体组成为:20份氦气,20份氮气,50份一氧化氮,50份二氧化氮。问:

在0℃,760mmHg下200dm3此混合气体中,氮气为多少克?

5.S2F10的沸点为29℃,问:在此温度和1atm下,该气体的密度为多少?

7. 体积为8.2dm3的长颈瓶中,含有4.0g氢气,0.50mol氧气和分压为2atm 的氩气。这

时的温度为127℃。问:

(1) 此长颈瓶中混合气体的混合密度为多少?

(2) 此长颈瓶内的总压多大?

(3) 氢的摩尔分数为多少?

(4) 假设在长颈瓶中点火花,使之发生如下反应,直到反应完全:

2H2(g) + O2(g) =2H2O(g)

当温度仍然保持在127℃时,此长颈瓶中的总压又为多大?

8. 在通常的条件下,二氧化氮实际上是二氧化氮和四氧化二氮的两种混合气体。在45℃,总压为1atm时,混合气体的密度为2.56g dm-3。计算:

(1) 这两种气体的分压。

(2) 这两种气体的重量百分比。

9. 在1.00atm和100℃时,混合300cm3H2和100 cm3O2,并使之反应。反应后温度和压力回到原来的状态。问此时混合气体的体积为多少毫升?若反应完成后把温度降低到27℃,压力仍为1.00atm,则混合气体的体积为多少毫升?

(已知27℃时水的饱和蒸汽压为26.7mmHg)

10. 当0.75mol的“A4”固体与2mol的气态O2在一密闭的容器中加热,若反应物完全消耗仅能生成一种化合物,已知当温度降回到初温时,容器内所施的压力等于原来的一半,从这些数据,你对反应生成物如何下结论?

11. 有两个容器A和B,各装有氧气和氮气。在25℃时:

容器A:O2 体积500 cm3,压力1atm。

容器B:N2 体积500 cm3,压力0.5atm。

现将A和B容器相连,让气体互相混合,计算:

(1) 混合后的总压。

(2) 每一种气体的分压。

(3) 在此混合物中氧气所占的摩尔分数。

12. 在1dm3的玻璃瓶中,装有100 cm3含HCl 10%的盐酸溶液(1.19g?cm-3),在温度为27℃时,加入0.327g锌(原子量为65.4)并立即用塞子塞紧。反应完全后,如瓶内温度和反应前相同,问:瓶中的压力是多少?(假设反应前瓶中的压力为1atm,包括空气、水蒸气和氯化氢三种气体的分压,并假设反应前后此三种分压相同。)

13. 将未知量的氩气和氦气相混合,其混合物的重量为5.00g,并且知道此混合气体在25℃,1atm时占有10dm3体积,求此混合气体各组分的重量百分组成?

14. 现有5.00gFeCl3(固体),放入事先抽空的1dm3容器中气化成在427℃时,该气体的压力为0.89atm。试证明气体的分子组成是Fe2Cl6,而不是FeCl3。

15. 一气态化合物的分子式为C x H y Cl z,它与足量的氧气完全燃烧,燃烧8体积该化合物,产生16体积的CO2,16体积的H2O蒸汽和8体积的Cl2(反应前后都在相同的温度和压力下)。问:此化合物的分子式如何?

16. 100cm3的O2加入50cm3的CO和C2H6的混合气体中,点燃后,CO和C2H6完全变成CO2和H2O,然后再回到原来的温度和压力(此时水已不算体积了)。剩下的气体体积为85cm3,求原来混合物中,CO和C2H6的体积百分数。

17. 在臭氧的分析中,把2.0?104dm3的空气(在STP下)通入NaI的溶液中,发生如下反应:

O3 + 2I-+ H2O =O2 + I2 + 2OH-

生成的I2用0.0106mol?dm-3的硫代硫酸钠溶液滴定,反应如下:

I2 + 2Na2S2O3 =2NaI + Na2S4O6

为了使所有的I2和Na2S2O3完全反应,必须用此硫代硫酸钠溶液4.2dm3,试计算:

(1)与Na2S2O3完全反应的I2的摩尔数?

(2)在20000dm3空气中,含有多少摩尔O3?

(3)在STP下,这些O3占多大体积?

(4)空气中O3占的体积为空气的百分之几?

18. 某两种气态混合烃,在常温下体积为20cm3,与足量的氧气反应,产生的气体被浓硫酸吸收后,体积减少了30 cm3;被石灰水吸收后,体积减少了40 cm3(这些体积都已换算成与初始状态在相同的温度和压力下)。问此混合物有几种?每种可能情况下,各烃的体积百分数为多少?

19. 有一种未知气体,测得它的扩散速度是NH3扩散速度的2.92倍,求这种未知气体的近似分子量?

20. 在第二次世界大战期间,发明了分离铀同位素的方法。把六氟化铀(UF6,分子量为352)通过几千层多孔的障碍,利用扩散速度的不同来分离。试比较氟甲烷(氘碳-14甲基) (CD3F,分子量为39)和UF6的扩散速率比。

21. 在50atm和50℃时,10.0gCO2的体积为85cm3。试求:此实际气体与理想气体定律的体积百分偏差为多少?

22. 在18℃和760mmHg气压下,将含饱和水蒸汽的空气2.70dm3通过CaCl2干燥管。吸去水汽后,称重得3.21g,求:18℃时饱和水蒸汽压。(已知空气的平均分子量为29.0)。

23. 在16℃和747mmHg气压力下,在水面上收集1dm3CO2气体,经干燥后,还有多少立方分米CO2?重多少克?

24. 液体A和B形成理想溶液。纯A和纯B的蒸汽压(在100℃时)分别为300mmHg和100mmHg。假设100℃时此溶液是由1molA和1molB组成。收集此液体上方的蒸汽,然后冷凝,再把此冷凝液体加热到100℃,然后再使此冷凝液体上方的蒸汽冷凝,形成液体X,问在液体X中,A的摩尔分数为多少?

25. 在80℃时苯的蒸汽压为753mmHg,甲苯的蒸汽压为290mmHg。若有1/3 mol的苯和2/3mol的甲苯混合溶液,问:(假设此溶液中的两个成分都服从拉乌尔定律)

(1) 此溶液的蒸汽压为多少?

(2) 溶液上面蒸汽的组成如何?

26. 在25℃时,某液体上方的氧气体积为4dm3,压强为750mmHg。用适当的方法除去氧气中的某液体蒸汽。再测量氧气的体积(在STP下)为3dm3,计算此液体的蒸汽压。(假设开始时氧气的液态蒸汽是饱和的)。

27. 4g某物质溶于156g的苯中,苯的蒸汽压从200mmHg减到196.4mmHg。计算:

(1) 此物质的摩尔分数。

(2) 此物质的分子量。

28. 在25℃时3%的阿拉伯胶水溶液(最简单的化学式为C6H10O5)的渗透压为0.0272atm。求此阿拉伯胶的分子量和聚合度?

29. 在30℃时,在水面上收集N2,此温度下水的蒸汽压为32mmHg。水上方气体的总压力为656mmHg,体积为606cm3。问:此混合气体中,氮气的摩尔数为多少?

30. 某酚的正常沸点为455.1K,蒸发热为48.139kJ mol-1。欲使沸点为400K,问真空度应为多少kPa?

31. 三氯甲烷在40℃时蒸汽压为370mmHg,在此温度和740mmHg气压下,有4.00dm3

干燥空气缓缓通过三氯甲烷(即每个气泡都为三氯甲烷所饱和),求:

(1) 空气和三氯甲烷混合气体的体积是多少?

(2) 被空气带走的三氯甲烷质量是多少克?

32. 在青藏高原某山地,测得水的沸点为93℃,估计该地大气压是多少?(?H evap=43kJ?mol-1)

33. 向某液态有机物(分子量为148.4)缓慢通人5dm3,1atmN2。当温度为110℃时,失重

32g,140℃时失重1215g。试求此有机物在110℃及140℃的饱和蒸汽压、摩尔汽化热和正

常沸点。

34. 10g非挥发性未知样品溶解在100g苯中,然后将空气在此溶液内鼓泡,流出的空气被

苯的蒸汽所饱和,这时溶液重量损失了1.205g(溶液的浓度在此过程中假定为不变);在同样

的温度下,空气通过纯苯鼓泡,流出的气体体积与前者相同时,苯的蒸汽也达到了饱和,引

起的重量损失为1.273g,求未知样品的分子量。

35. 在25℃时,固体碘的蒸汽压为0.31mmHg,氯仿(液态)的蒸汽压为199.1mmHg,碘的

氯仿饱和溶液中碘的摩尔分数为0.0147,计算:

(1) 在这样的饱和溶液中,平衡时碘的分压,

(2) 此溶液的蒸汽压(假定服从拉乌尔定律)。

36. 在0℃时, 1大气压下,水溶解纯N2为23.54cm3?dm-3,溶解O2为48.89cm3?dm-3,空

气中含N279%和O2 21%(体积百分数),问溶解空气时,水中空气的N2和O2的体积百分数

为多少?

37. 当20℃、氮气的压力为730mmHg时,1000g水中可溶解9.3cm3氮气,试求氮气的亨

利常数?

38. 氧在1atm下,20℃时的溶解度是3.1cm3/100cm3水,问100dm3雨水中最多含多少溶解了的氧气?

39. 由0.550g樟脑和0.045g有机溶质所组成的溶液的凝固点为157.0℃。若溶质中含93.46%的碳及6.54%的氢(重量百分比),试求溶质的分子式。(已知樟脑的熔点为178.4℃)

40. 现有25mg的未知有机物溶在1.00g的樟脑中,樟脑的熔点下降2.0K,问此未知有机物的分子量为多少?(樟脑C10H16O的K f =40)

41. 今有两种溶液:一种为1.5g尿素溶在200g水内,另一种为42.72g未知物溶在1000g 水内。这两种溶液在同一温度时结冰。问这个未知物的分子量为多少?

42. 某6g溶质,溶解于100g水中,冰点降低了1.02K,计算此溶质的分子量。

43. 用0.244g的苯甲酸溶在20g苯中,冰点为5.232℃,纯苯的冰点为5.478℃,计算在此溶液中苯甲酸的分子量。写出在此溶液中苯甲酸的分子式。

44. 在0℃时,1大气压的氮气在水中的溶解度为23.54cm3?dm-3,1大气压的氧气在水中的溶解度为48.89cm3?dm-3,空气中的水和无空气水的冰点差为多少?

45. 在100cm3含有2.30g甘油,这时冰点为-0.465℃。计算:溶解在水中的甘油的近似

分子量。

46. 当CO2的压力为760mmHg,每100g水中能溶解335mg的CO2(0℃),试计算:当CO2的压力为5atm,温度为0℃时,1kg水能溶解多少毫克CO2?此溶质的冰点是多少?

47. 水溶液中含5%尿素(M=60.05)和10%的葡萄糖(M=180.02)。试求此溶液的凝固点。

48. 乙二醇(CH2OHCH2OH)通常与水混合,在汽车水箱中作为抗冻液体。

(1) 如果要求溶液在-20℃才能结冻,问此水溶液的质量摩尔浓度为多少?

(2) 需多大体积的乙二醇(密度为1.11g cm-3 )加到30dm3水中,才能配成(1)中所要求的浓度?

(3) 在1atm下,此溶液的沸点为多少?

49. 把5g未知有机物溶解在100g的苯中,苯的沸点升高了0.65K。求此未知有机物的分子量?(K b=2.64)

50. 把5.12g萘(C10H8)溶在100g的CCl4中,CCl4的沸点升高了2.00K。求CCl4的摩尔沸点升高常数是多少?

51. 一水溶液,凝固点为-1.50℃,试求:

(1) 该溶液的沸点,(2) 25℃时的蒸汽压,(3) 25℃时的渗透压。

52. 在40℃下人类的血液的渗透压为7.7atm,试求:

(1) 人类血液的浓度,(2) 若c = m,求血液的凝固点。

53. 马的血红素是血液中红细胞的一种蛋白质。分析此血红素的无水化合物,发现有0.328%的铁。问此马的血红素的最小分子量为多少?有人在一个实验中发现每升含80g血红素的溶

液,在4℃,渗透压为0.026atm。问:

(1) 此血红素的正确分子量为多少?

(2) 比较两个结果,可以得到一个血红素分子中有几个铁原子?

54. 在100ml水中含有1.35g的蛋白质溶液,在25℃时它的渗透压为9.9?10-3atm。问:此蛋白质的分子量为多少?

55. 在25℃时,5.0g聚苯乙烯溶于1dm3苯中,其渗透压为7.6mmHg,求:聚苯乙烯的分子量。

56. 试求17℃、含17.5g蔗糖的150cm3蔗糖水溶液的渗透压。

57. 计算冰点为-0.035℃的水溶液,在25℃时它的渗透压是多少?

58. 葡萄糖(C6H12O6)、蔗糖(C12H22O11)和氯化钠三种溶液,它们的浓度都是1%(g?cm-3),试比较三者渗透压的大小。

59. 在0℃时每升溶液含有45.0g蔗糖的水溶液的渗透压为2.97atm,试求气体常数。

60. 近年来,在超临界CO2(临界温度T c= 304.3K;临界压力p c = 72.8·105Pa)中的反应引起广泛关注。该流体的密度在临界点附近很容易调制,可认为是一种替代有机溶剂的绿色溶剂。该溶剂早已用于萃取咖啡因。然而,利用超临界CO2的缺点之一是二氧化碳必须压缩。

(1) 计算将二氧化碳从1bar压缩到50bar所需的能量,其最终体积为50ml,温度为298K,设为理想气体。实际气体用范德瓦尔斯方程描述(尽管仍是近似的):

22n p a

V nb nRT V +-()()= 对于CO 2: a = 3.59·105Pa·dm 6·mol -2 b = 0.0427 dm 3· mol -1

(2) 分别计算在温度为305K 和350K 下为达到密度220g·dm -3,330 g·dm -3,and 440 g·dm -3所需的压力。超临界流体的性质,如二氧化碳的溶解能力和反应物的扩散性与液体的密度关系密切。上问的计算表明,通过改变压力可调制密度。

(3) 在哪一区域——近临界点还是在较高压力/温度下更容易调制流体的密度(利用临界常数和5.2问的计算结果)? 在超临界二氧化碳中氧化醇类,如将苄醇氧化为苯甲醛,是一种超临界工艺。反应在催化选择性效率为95%的Pd/Al 2O 3催化剂作用下进行。

(4) (a) 写出主要反应过程的配平的反应式。 (b) 除完全氧化外,进一步氧化时还发生哪些反应? 在另一超流体工艺——合成有机碳酸酯和甲酰胺的例子中,二氧化碳既是溶剂,又可作为反应物替代光气或一氧化碳。

(5) ( a) 写出甲醇和二氧化碳反应得到碳酸二甲酯的配平的方程式。如以光气为反应物

如何得到碳酸二甲酯? (b) 用适当的催化剂可用吗啉和二氧化碳合成甲酰基吗啉。该反应还需添加什么反应物?写出反应式。若用一氧化碳替代,反应式将如何改变?

(6) 用绿色化学的观念给出用CO 2代替一氧化碳和光气的2个理由。与以CO 或COCl 2为反应物对比,再给出用CO 2为反应物的1个主要障碍(除必须对二氧化碳进行压缩外)。

相关推荐
相关主题
热门推荐