第2章气体
（一）思考题
1．现行国际单位制的R是多少？过去常用的R有哪几种表达方式？
答：（1）现行国际单位制的R＝8.314J·mol－1·K－1。

（2）过去常用的R的几种表达方式为
2．联系习题2.20和2.21，讨论理想气体状态方程适用的范围。

答：理想气体状态方程适用于理想气体，即
（1）气体分子的自身体积可忽略；
（2）分子间没有相互吸引和排斥；
（3）分子之间及分子与器壁间发生的碰撞是完全弹性的，不造成动能损失。

完全理想的气体不存在，但高温低压下的真实气体以及常温常压下不易液化的气体的性质近似于理想气体，因而理想气体状态方程也适用于这些实际气体。

3．简述Avogadro假说的历史作用。

答：Avogadro假说的历史作用为：Avogadro假说提出气体分子可由几个原子组成，使气体化合体积定律得到了圆满的解释，解决了气体化合体积定律与原子论间的矛盾，并促使了原子分子学说的形成。

4．现在公认的Avogadro 常数等于多少？查阅参考书，列举它的测定方法。

答：（1）目前公认的Avogadro 常数为
（2）Avogadro 常数的测定方法如下： ①电量分析法； ②电子质量测量； ③晶体密度法。

5．在混合气体中，气体A 的分压对吗？为什么？p A V 总＝p 总V A ，对吗？
为什么？
答：（1）在混合气体中，气体A 的分压
不对，A A p n RT
V
＝
，其中V 为混合气体的总体积，而不是气体A 单独存在时所占的体积V A 。

（2）p A V 总＝p 总V A 正确，根据气体分压定律可知，在温度和体积恒定时，气体A 的分压等于总压力乘该气体的体积分数。

6．一个密闭容器中含1mol H 2和2mol O 2，哪种气体的分压大？
答：O 2的分压大。

因为根据气体分压定律，温度与体积恒定时，某气体分压等于总压力乘该气体摩尔分数，O 2的摩尔分数大，故O 2的分压大。

7．一个密闭容器中若有1mol Ne 和2mol N 2，哪种分子碰撞器壁次数多？ 答：N 2分子碰撞器壁次数多。

因为单位时间碰撞的次数由单位体积的粒子数和粒子速
率共同决定，温度相同，分子的平均动能相同。

N2的摩尔数多，则单位体积的粒子数多，所以N2的碰撞次数多。

8．N2和O2在相同的温度与压力下，分子平均动能是否相同？平均速率是否相同？
答：（1）N2和O2在相同的温度与压力下，分子平均动能相同。

因为分子平均动能只是关于温度的函数，温度相同，则分子平均动能相同。

（2）平均速率不同。

由可知，分子平均动能一定时，质量越大，分子的平均速率越小，而相同温度和压力下的O2的质量大于N2，故O2平均速率小于N2。

9．平均动能相同、密度不同的两种气体，它们的温度是否相同？压力是否相同？为什么？
答：（1）平均动能相同、密度不同的两种气体，它们的温度相同。

因为平均动能只与温度相关，平均动能相同，则这两种气体温度相同。

（2）平均动能相同、密度不同的两种气体，它们的压力不同。

因为密度不同的气体，单位时间分子和器壁碰撞的次数就不同，气体的压强也不相同，则相同面积上的压力也不相同。

10．用外延法求相对分子质量，为什么比较精确？
答：p＝0的状态虽然是一种实际不存在的状态，通过外延法作图，可以外延到一个极限状态来处理，将其作为理想状态，从而比较精确的求得相对分子质量。

（二）习题
2.1 在25℃时，若电视机用显像管的真空度为4.0×10－7Pa ，体积为2.0dm 3，试求管中气体的分子数（N ）。

解：由理想气体状态方程可知
10134.010 2.0
3.2310mol 8.31298
PV n RT --⨯⨯⨯⨯＝（＝＝）
N ＝3.23×10－13mol ×6.02×1023mol －1＝1.94×1011
故管中气体的分子数为1.94×1011。

2.2 一个体积为40.0dm 3的氮气钢瓶（黑色），在22.5℃时，使用前压力为12.6MPa ，使用后压力降为10.1MPa ，估计总共用了多少千克氮气。

解：由理想气体状态方程可知
1212p V p V
n n RT RT
，＝
＝ 则
()3121
2
(12.610.1)1040.041mol 8.31295.5
p p V n n n RT ⨯⨯⨯（－－＝－＝＝＝）
故总共用的氮气为
2.3 标准参考温度计都是气体体积温度计，借气体体积膨胀划分刻度，优质的水银温度计常用气体体积温度计校准。

某定压氢气温度计在25.0℃、101kPa 时体积为150cm 3，在沸腾的液氨中体积降为121cm 3，求液氨的沸点。

解：根据理想气体状态方程pV＝nRT知，压强与物质的量恒定时，温度与体积成反比。

则液氨的沸点为－33℃。

2.4 实验测定在310℃、101kPa时单质气态磷的密度是2.64g·dm－3，求磷的分子式。

解：磷的相对原子质量为
则磷的原子数为
所以磷的分子式为P4。

2.5 辛烷（C8H18）是汽油的主要成分，100g辛烷完全燃烧需要多少立方分米的空气（22.5℃，101kPa）？
解：辛烷的相对原子质量为114g/mol，辛烷燃烧的方程式为
则需要氧气的物质的量为
则需要空气的物质的量为
根据理想气体状态方程pV＝nRT，得
2.6 在标准状态下1.00m3 CO2通过炽热的炭层后，完全转变为CO，这时温度为900℃、压力为101kPa，求CO的体积。

解：化学反应方程式为CO2＋C→2CO,则生成的CO为2.00m3。

根据理想气体状态方程pV＝nRT，得。

则
2.7 在20℃、99.0kPa时要用排水集气法收集1.50dm3氧气，至少要取多少克KClO3（用MnO2作催化剂）进行热分解？已知：在20℃，p（H2O）＝2.34kPa。

解：根据理想气体状态方程pV＝nRT，得氧气的物质的量为
则需要KClO3质量为
2.8 在恒温条件下，将下列3种气体装入250cm3的真空瓶中，混合气体的分压力、总压力各是多少？
（1）250Pa的N2 50cm3；
（2）350Pa的O2 75cm3；。