无机化学习题答案

§1 物质的状态和稀溶液

习题

1. 制10dm 3 0.2mol ?dm -3的H 2,需要100kpa ,300K 的H 2气体体积为多少?(49.88dm 3)

2. 氮气钢瓶的容积为20.0L ,压力104

kpa ,温度25℃时,计算钢瓶中氮气的质量?(2.58kg ) 3. 某气体在293K 和9.97×104 Pa 时占有体积0.19dm 3

,质量为0.132g 。试求该气体的相对分子质量,并指出它可能是何种气体。 (17g ?mol -1,NH 3)

4. 已知1dm 3某气体在标准状态下,质量为2.86g ,试计算(1)该气体的平均相对分子量;(2)计算在17℃和207kpa 时该气体的密度。 (64,

5.49g ?dm -3

5. 可以用亚硝酸铵受热分解的方法制取纯氮气。反应如下:

NH 4NO 2(s) 2H 2O(g) +N 2(g)如果在20℃、97.8kPa 下,以排水集气法在水面上收集到的氮气体积为4.16L ,计算消耗掉的亚硝酸铵的质量。 (10.69g )

6. 在体积为0.50 dm 3的烧瓶中充满NO 和O 2混合气体,温度为298.15K ,压强为1.23×105 Pa 。反应一段时间后,瓶内总压变为8.3×104

Pa 。求生成NO 2的质量。 (0.74g )

7. 有一容积为60.0L 的容器,容器中充满150g 的氮气和30g 的氢气,温度为300K ,计算(1)氮气和氢气的分压各是多少?(2)混合气体的总压是多少?(2

N p =222.7kpa ,2

H p =623.55kpa ;846.25kpa )

8. 一容器中有4.4 g CO 2,14 g N 2和12.8 g O 2,气体总压为2.026×105 pa ,求各组分的分压。 (2

C O p =2.026×104 pa ,2

N p =1.013×105 pa ,2

O p =8.1×104 pa )

9. 在273K 时,将相同初压的4.0 dm 3 N 2和1.0 dm 3 O 2压缩到一个容积为2.0 dm 3的真空容器中,混合气体的总压为3.26×105 pa 。求:

(1) 两种气体的初压。

(2) 混合气体中各组分气体的分压。

(3) 各气体的物质的量。

(1.304×105 pa ;2

O p =6.52×104 pa ,2

N p =2.608×105 pa ;2

O n =0.057mol ,2

N n =0.23mol )

10. 分别按理想气体状态方程式和范德华方程式计算2.50mol SO 2在30℃占有20.0L 体积时的压力,并比较两者的相对误差。如果体积减少为2.00L ,其相对误差又如何?

(p 理想=3.15×105pa ,p 真实=3.07×105 pa ,d r =2.6%; p ’理想=31.5×105

pa ,p ’真实=23.26×105

pa ,d ’=35.4%)

11. 10.00 cm 3

NaCl 饱和溶液的质量为12.00g ,将其蒸干后得NaCl 3.17g ,计算: (1)NaCl 的溶解度; (2)溶液的质量分数;

(3)溶液的物质的量浓度; (4)溶液的质量摩尔浓度;

(5)溶液中盐的物质的量分数和水的物质的量分数。

(35.9g/100g 水,26.4%,5.42mol/l ,6.53mol/kg ,NaCl =0.0995x ,2H

O

=0.9005

x )

12. 在303K 时,丙酮(C 3H 6O )的蒸气压是3.73×104 pa ,当6 g 某非挥发性有机物溶于120 g 丙酮时,其蒸气压下降至3.56×104

pa 。试求此有机物的相对分子质量。

(M=60.67g ?mol -1)

13. 在293 K 时,蔗糖(C 12H 22O 11)水溶液的蒸气压是2.11×103

pa ,纯水的蒸气压是2.33×103

pa 。试计算1kg 水中含蔗糖的质量。已知蔗糖的摩尔质量为342 g·mol -1

(1.98kg )

14. 常压下将2.0 g 尿素(CON 2H 4)溶入75g 水中,求该溶液的凝固点。已知水的K f =1.86 K·mol -1·kg 。 (T= -0.83℃或272.32K )

15. 在298 K 时,若1dm 3苯溶液中含聚苯乙烯5.0g ,其渗透压为1.013×103pa ,求聚苯乙烯的相对分子质量。 (M=12228.9g/mol )

16. 人的血浆凝固点为-0.56℃,求37℃时人血浆的渗透压。已知水的K f = 1.86 K·mol-1·kg 。 (776pa )

17. 计算质量分数为5%的蔗糖(C 12H 22O 11)溶液的凝固点。已知水的K f =1.86 K·mol -1·kg 。 (-0.286℃或372.81K )

18. 在26.6 g 氯仿(CHCl 3)中溶解0.402 g 萘(C 10H 8),其沸点比氯仿的沸点高0.455 K ,求氯仿的沸点升高常数。 (K b =3.58 K·mol -1

·kg )

19. 与人体血液具有相等渗透压的葡萄糖溶液,其凝固点降低值为0.543 K 。求此葡萄糖溶液的质量分数和血液的渗透压?(葡萄糖的相对分子质量为180g ?mol -1)

(49.9%;661.8pa )

20. 将10g 葡萄糖和甘油分别溶于100g 水中,问(1)所得的各溶液的凝固点为多少?(2)各溶液的沸点为多少?(甘油的相对分子质量为92 g ?mol -1)

(271.97K ,270.98K ;373.47K ,373.75K )

第二

化学热力学

【习题】

一、是非题

1. 在标准压力和反应进行的温度时,由最稳定的单质合成1mol 某化合物的反应热,叫做该化合物的标推生成热。( ) 错

2. 碳的稳定单质是金刚石。( )错

3. Fe (s)和Cl 2 (l)的f m H ?

都为零。( )错

4. 系统与环境无热量交换的变化为绝热过程。( )对

5. 赫斯定律认为化学反应的热效应与途径无关,是因为反应处在可逆条件下进行的缘故。( )错

6. 反应的ΔH 就是反应的热效应。( )错

7. 功和热是系统和环境之间的两种能量传递方式,在系统内部不讨论功和热。( )对 8. 反应进度总是取正值。( ) 对 9. 放热反应均是自发反应。( )错

10. 内能和焓都是状态函数。( )对

二、简答题

1、判断下列各过程中,哪个的△U 最大:

(1) 体系放出了60kJ 热,并对环境做了40kJ 功。 (2) 体系吸收了60kJ 热,环境对体系做了40kJ 功。 (3) 体系吸收了40kJ 热,并对环境做了60kJ 功。 (4) 体系放出了40kJ 热,环境对体系做了60kJ 功。

(2)过程的△U 最大

2、下列纯物质中,哪些物质的标准摩尔生成焓不等于零。

(1)金刚石 (2)O 3(g) (3)Br 2(L ) (4)Fe(S) (5)Hg(g) (6)石墨

(1)、(2)、(5)

3、指出下列各关系式成立的条件

(1) ?U =Q v (2) ?H =Q p (3) ?G =?H —T ?S

(1)等温等容,系统不做非体积功 (W 非=0);(2)等温等压,系统不做非体积功(W 非=0);(3)等温,且系统无非体积功。

4、在标准下CO 2(g)的

f m

H ?

为下列哪个反应的

f m

H ?

值? (3)

(1) C (金刚石)+ O 2(g )→CO 2(g) (2) C O(g)+1/2 O 2(g )→CO 2(g) (3) C (石墨) + O 2(g )→CO 2(g)

5、假设把一台冰箱放在一间密闭的房间里,把冰箱门打开,插上电源让冰箱工作。室内温度会怎样变化?为什么?(上升。因为冰箱内外温度相同,冰箱仅做少量功就可以把冰箱内的大量热量传递到冰箱外。)

6、预测下列过程的熵变:

(1)NaCl 熔融; (2)建筑物坍塌;

(3)把空气分为温度、压力相同的氧气、氮气和氩气。

((1)熵增加 (2)熵增加 (3)熵减少)

三、计算题

1、 一热力学系统在等温定容的条件下发生一变化时,放热15kJ ,同时做电功35kJ .假若系统在发生变化时,不做非体积功(其他条件不变),计算系统能放出多少热。

(-50 kJ )

2、 生物体内有机物的分解氧化对菌体的生长、营养的消耗十分重要。例如醋酸杆菌可通过乙醇氧化反应而获得生产所需要的能量,其过程分两步完成:

CH 3CH 2OH → CH 3CHO → CH 3COOH

请根据下列反应及其反应热计算生物体内乙醇被氧化成乙醛及乙醛被进一步氧化成乙酸的反应热。 (1) CH 3CH 2OH (l )+3O 2(g)=2CO 2(g)+3H 2O(l) r m

H ?

=-1371 kJ·mol -1

(2) CH 3CHO (l )+5/2O 2(g)=2CO 2(g)+2H 2O(l) r m H ? =-1168 kJ·mol -1

(3) CH 3COOH (l )+2O 2(g)=2CO 2(g)+2H 2O(l)

r m

H ?

=-876 kJ·mol -1

(-292 kJ ?mol -1)

3、已知甲醇的标准燃烧热为-726.6 kJ·mol -1

,即[CH 3OH(l)+3/2O 2(g)→CO 2(g)+2H 2O(l)], H 2O(l)的

f m

H ?

=-285.8kJ·mol-1,CO 2(g)的

f m

H ?

=-393.5 kJ·mol -1

,求甲醇的

f m

H ?

(-238.5 kJ ?mol -1)

4、设有10molN 2(g)和20molH 2(g)在合成氨装置中混合,反应后有5molNH 3(g)生成,试分别按下列反应方程式中各物质的化学计数量(νB )和物质的量的变化(Δn B ),计算反应进度并作出结论。 (1) 1/2N 2(g) + 3/2H 2(g) → NH 3(g) (ξ = 5.0mol )

(2) N 2(g) + 3H 2(g) → 2NH 3(g) (ξ = 2.5mol )

5、 某气缸中有气体1.20L ,从环境吸收了800J 热量后,在恒压(97.3kPa)下体积膨胀到1.50L,试计算系统热力学能变化(ΔU)。

(0.771 kJ )

6、 2.00mol 理想气体在350K 和152kPa 条件下,经恒压冷却至体积为35.0L,此过程放出了1260J 热。试计算:(1)起始体积; (2)终态温度; (3)体系做功; (4)热力学能变化

((1)38.3×10-3m 3 = 38.3L ;(2) 320K ;(3) 502J ;(4) -758J )

7、 在一敞口试管内加热氯酸钾晶体时发生下列反应:2KClO 3(s) → 2KCl(s) + 3O 2(g),并放出热89.5kJ(298.15K)。求: 298.15K 下该反应的r m H ?和ΔU 。

(-89.5kJ ; -96.9kJ )

8、在高炉炼铁,主要反应有: C(s) + O 2(g) → CO 2(g) 1/2CO 2(g) + 1/2C(s) → CO(g)

CO(g) + 1/3Fe 2O 3(s) → 2/3Fe(s) + CO 2(g) (1)分别计算298.15K 时各反应的

r m

H ?

和各反应

r m

H ?

值之和;

(2)将上列反应方程式和并成一个总反应方程式,应用各物质的

f m

H ?

(298.15K)值计算总反应的

r m

H ?

并与(1)计算结果比较做出结论。

(总反应r m H ?

=-315.5 kJ/mol -1;)

9、 已知298.15K 时反应: 3H 2(g) + N 2(g) → 2NH 3(g);(

r m

H ?

)1 = -92.22kJ·mol -1

2H 2(g) + O 2(g) → 2H 2O(g);(r m H ? )2 = -483.636kJ·mol -1 试计算下列反应的(

r m

H ?

)3:4NH 3(g) + 3O 2(g) → 2N 2(g) + 6H 2O(g)

(-1266.47kJ ?mol -1

10、 铝热法反应如下:

8Al + 3Fe 3O 4 → 4Al 2O 3 + 9Fe (1)利用

r m

H ?

数据计算恒压反应热;

(2)在此反应中若用去267.0g 铝,问能放出多少热量?

((1) -3347.6 kJ ;(2)-4141 kJ )

11、 利用r m H ?

数据,试计算下列反应的恒压反应热: (1)Fe 3O 4 + 4H 2(g) → 3Fe(s) + 4H 2O(g)

(2)4NH 3(g) + 5O 2(g) → 4NO(g) + 6H 2O(g) (3)3NO 2(g) + H 2O(l) → 3HNO 3(l) + NO(g)

((1)151.1 kJ ?mol -1;(2)-905.47 kJ ?mol -1;(3)-71.7 kJ ?mol -1)

12、 已知Ag 2O(s) + 2HCl(g) → 2AgCl(s) + H 2O(l)

r m

H ?

= -324.9kJ·mol -1及f m H ? (Ag 2O ,s)= -30.57kJ·mol -1,

试求:AgCl 的标准摩尔生成焓。

(-127.3 kJ ?mol -1 )

13、 某天然气中CH 4占85.0%,C2H6占10.0%, 其余为不可燃部分。若已知 C 2H 6(g)+7/2O 2(g) 298.15,

K p

?????→2CO 2(g)+3H 2O(l)

r m

H ?

= -30.57kJ·mol -1

试计算完全燃烧1.00m 3这种天然气的恒压反应热。

(-36805.9 kJ )

14、 应用公式r m G ?

()r m T H =? ()r m T T S -?

()

T , 计算下列反应的值,并判断反应在298.15K 及标准态下能

自发向右进行。

8Al(s) + 3Fe 3O 4(s) → 4Al 2O 3(s)+ 9Fe(s)

(r m G ? = -3283.0 kJ·mol -1

< 0 )

15、 通过计算说明下列反应: 2CuO(s) → Cu 2O(s) + 1/2O 2(g) (1) 在常温(298K)、标准态下能自发进行? (2) 在700K 时、标准态下能否自发进行?

((1)

r m

G ?

=113.4 kJ·mol -1

(2)

r m

G ?

= 68.7 kJ·mol -1

16、 碘钨灯可提高白炽灯的发光效率并延长其使用寿命。其原理是由于灯管内所含少量碘发生了如下可逆反应, 即W(s) + I 2(g) WI 2(g) 当生成的WI 2(g)扩散到灯丝附近的高温区时,又会立即分解出W 而重新

沉积至灯管上。

已知298.15K 时: W(s) WI 2(g)

r m G ?

/(kJ·mol -1) 0 -8.37

m

S

/(J·mol -1·K -1) 33.5 251

(1) 若灯管壁温度为623K ,计算上式反应的r m G ? (623K) (2) 求WI 2(g)在灯丝上发生分解所需的最低温度。

((1)

r m

G ?

= -43.9 kJ·mol -1

;(2) T ≥1639 K )

17、 试判断下列反应 N 2(g) + 3H 2(g)

2NH 3(g), 在298.15K 、标准态下能否自发进行? 18、 求下列反

应的r m H ? 、r m G ? 、r m S ? ,并用这些数据分析利用该反应净化汽车尾气中NO 和CO 的可能性。

CO(g) + NO(g) → CO 2(g) + 1/2N 2(g)

(r m G ? = -343.94 kJ·mol -1

< 0)

19、 设汽车内燃机内温度因燃料燃烧反应达到1300℃, 试估算此温度时下列反应 1/2N 2(g) + 1/2O 2(g) → NO(g)的r m G ? 值。

(r m G ? =70.76k J ·mol -1)

20、 在298.15K 下,以下两个化学反应:

(1) H 2O(l) + 1/2O 2(g) → H 2O 2(aq), (r m G ? )1 = 105.3mol·L -1 > 0 (2) Zn(s) + 1/2O 2(g) → ZnO(s), (r m G ? )2 = -318.3mol·L -1

< 0 可知前者不能自发进行。若把两个反应耦合起来:

Zn(s) + H 2O(l) + O 2(g) → ZnO + H 2O(aq)

不查热力学数据,请问此耦合反应在298.15K 能否自发进行? 为什么?

(r m G ? = -213.0 kJ·mol -1 <0;)

§3 化学反应速率与化学平衡

习题

1.反应A 2B C +→是基元反应,试计算A c =0.15 mol ?L -1,B c =0.03 mol ?L -1,k =0.005 (mol ?L -1)-2?s -1时的反应速率。 (6.75×10-6

mol ?L -1?s -1

) 2.某温度下反应22N O (g)O (g)2N O (g)

+ 的速率常数k =8.8×10-2 (mol ?L -1)-2?s -1,已知反应对O 2来说是一

级反应。求NO 的反应级数及反应的速率方程,当反应物的浓度都为0.05 mol ?L -1时,计算反应的速率。

(1.1×10-4 mol ?L -1?s -1 )

3.CO(CH 2COOH)2在水溶液中分解成丙酮和二氧化碳。在283K 时分解反应速率常数为1.08×10-4 mol ?L -1?s -1,333K 时为5.48×10-2 mol ?L -1?s -1

。求303K 时分解反应的速率常数。

(k 3=1.67×10-3 mol .L -1.s -1)

4.已知反应3

4C H

C HO(g)C H (g)C O(g)→+的活化能

E a =188.3 kJ ?.mol -1;如果以碘蒸气为催化剂,反应的活化

能为E a =138.1 kJ ?.mol -1。计算温度为800K 时,加入碘催化剂,反应速率增大为原来的多少倍? (1.89×103

) 5.某一化学反应B C D →

+,B

c = 0.20 mol ?L -1时,B 的反应速率是6.00 mol ?L -1?s -1

。如果(1)对B 是零级反

应;(2)对B 是一级反应;(3)对B 是二级反应。问以上各种情况下的速率常数各是多少?单位是什么?

⑴m=o 时116.00mol L k s --=??,⑵m=1时130.0k s -=⑶m=2时,()1

11150m ol L k s ---=??

6.放射性同位素镅的氯化物AmCl 3进行蜕变,经过2h 分解了 2.31%,求该放射性同位素的半衰期。 (59.3h)

7.某一级反应在340K 时完成20%需要时间为3.2min ,而在300K 时同样完成20%需要时间为12.61min ,试求反应的活化能。(29.1kJ ?.mol -1

8.1

2

A B C k k ??→??→为一级连续反应,试证明

(1)若12k k >,则C 的生成速率决定于2k 1k ;(2)若12k k <,则取决于1k 。 9.反应2222NO+2H N +2H O 的反应机理为

()()()

22222222222(1) N O +N O N O (2) N O +H N O H O 3N O +H N +H O

快+慢()快 试确定其总反应速率方程。

22

22

1H 2

H N O N O

k v K c c kc

c ==

10.已知反应

的平衡常数分别是K 1,K 2,K 3,则平衡常数的关系是 ( ) (A )

2

3

123

K K K == (B)

123112

3

K K K =

=

(3)

1/2

1/3

12

3

K K K == (4)

123

K K K ==

(A )

11.已知下列反应以及在1123K 时的标准平衡常数 (1)2C (s)+C O (g)2C O (g) 1

K 14

1.310=? (2)22C O (g)+C l (g)C O C l (g)

2

K 3

6.010-=?

计算反应(3)2222C O C l (g)C (s)+C O (g)+C l (g) 在1123K 时的K

值。

10

2.110-?

12.在250℃和100kPa 下,PCl 5发生分解反应:532PCl (g)PCl (g)+Cl (g) 达到平衡时,测得混合气体

的密度为2.695-1

g L ?,求反应的r m ?

G 和PCl 5(g)的解离度。

a =0.802;r m ?

G =2.58 kJ .mol -1

223223223(1) N (g )3H (g )2N H (g )13(2)N (g )H (g )N H (g )22

12(3)

N (g )H (g )N H (g )

3

3

++

+

13.已知反应:21C(s)+CO (g)2CO(g), K 2(1042K ) 4.6, = K (940K )0.05=,问:

(1)上述反应为吸热反应还是放热反应?r m ?

H ?

=吸热反应, 180kJ .mol -1

(2)940K 的r m ?

G ?= 5.4 kJ .

mol

-1

(3) 该反应的r m

?

S ?

= 190 J .mol -1 .K -1

14.在高温下HgO(s)发生分解:22H gO (s)2H g(g) + O (g)

,在723 K 时生成的两种气体的总压力为108 kPa ,

在693K 时分解的总压力是51.6 kPa

(1)计算在723 K 和693K 时的平衡常数K 以及HgO(g)和O 2的分压力

(2)如果将10.0 g 的HgO(s)放在1.0 L 的容器里,温度升高到723K ,则有多少克的HgO(s)没有分解? 723K: 0.179, 72 kPa, 36 kPa; 693K,0.0197, 34.4 kPa, 17.2kPa 7.41g

14.在高温下HgO(s)发生分解:22H gO (s)2H g(g) + O (g)

,在723 K 时生成的两种气体的总压力为108 kPa ,

在693K 时分解的总压力是51.6 kPa

(1)计算在723 K 和693K 时的平衡常数K 以及HgO(g)和O 2的分压力

(2)如果将10.0 g 的HgO(s)放在1.0 L 的容器里,温度升高到723K ,则有多少克的HgO(s)没有分解? 723K: 0.187, 72 kPa,36 kPa; 693K,0.0204,34.4 kPa,17.2kPa 7.41g

§4 溶液中的离子平衡

习 题

1. 写出下列各酸(或碱)的共轭碱(或共轭酸): (1)HCN 、HNO 2、HF 、HIO 3、H 3PO 4 (2)HCOO -、ClO4-、S 2-、C 2O 42-、CO 32-

2. 计算下列的溶液的pH :

(1) 0.2 mol ?L -1 HClO 4; (2)将50 mL0.10 mol ?L -1 HI 稀释至1.0 L (3) 将pH 为8.00和10.00的NaOH 溶液等体积混合;

(4)将pH 为2.00的强酸和pH 为13.00的强碱溶液等体积混合。 (0.70 2.30 9.70 12.65)

3.阿司匹林的有效成分是乙酰水杨酸HC 9H 7O 4,其K a =3.0×10-4

。在水中溶解0.65g 乙酰水杨酸,最后稀释至65 mL.,计算该溶液的pH. ( 2.41)

4.在298K 时,已知0.10 mol ?L -1的某一元弱酸水溶液的pH 为3.00,试汁算:

(1)该酸的解离常数; (2)该酸的解离度; (3) 将该酸溶液稀释一倍后的K a 、α及pH 。

[(1)K =1.0×10-5 (2)1℅ (3)K =1.0×10-5 α=1.4℅ pH=3.15]

5. 欲配制pH=5.0的缓冲溶液,需称取多少克NaAc·3H 2O 固体溶解在300 mL 0.5 mol ?L -1

的HAC 的溶液中? (36g )

6. 某溶液含有Fe 3+和Fe 2+,其浓度均为0.050 mol ?L -1

,要求Fe(OH) 3沉淀而不生成Fe(OH) 2沉淀,需控制pH 在什么范围? (pH 在2.8~6.5) 7. 计算下列溶液的pH 。

(1)0.20 mol ?L -1 HAc 和0.10 mol ?L -1 NaOH 等体积混合; (4.75) (2)0.20 mol ?L -1 HAc 和0.20 mol ?L -1

NaOH 等体积混合; (8.72) (3)0.20 mol ?L -1 NaAC 和0.10 mol ?L -1 HCl 等体积混合; (4.75) 8. 根据AgI 的容度积,计算:

(1)AgI 在纯水中的溶解度(g·L -1); (2.1×10-6) (2) 在0.0010 mol ?L -1 KI 溶液中AgI 的溶解度(g·L -1); (1.9×10-11) (3)在0.010 mol ?L -1 AgNO 3溶液中AgI 的溶解度(g·L -1)。 (1.9×10-12)

9. 1g 的FeS 固体能否溶于100 mL 1.0 mol ?L -1的盐酸溶液中?已知FeS 的溶度积常数为6.0×10-18

,H 2S 的总电离平衡常数为9.23×10-22,相对分子量(FeS )=87.9。 (能溶)

10. 某一元弱酸HA 的浓度为0.010 mol ?L -1,在常温下测得其pH 为4.0。求该一元弱酸的解离常数和解离度。 (解离常数和解离度分别为1.0×106,1%)。

11. 在含有0.50 mol ?L -1 MgCl 2溶液中加入等体积的0.10 mol ?L -1氨水,能否产生Mg(OH) 2沉淀?若氨水中同时含有0.02 mol ?L -1 NH 4Cl ,能否产生沉淀?若使Mg(OH)2恰好不产生沉淀,需再加入NH 4Cl 多少克?(按1L 溶液计算)(18.9g )

12. 某溶液中含有Pb 2+和Zn 2+,两者的浓度均为0.10 mol ?L -1。在室温下通入H 2S 气体使之成为H 2S 饱和溶液,并加HCl 控制S 2-浓度。为了使PbS 沉淀出来,而Zn 2+仍留在溶液中,则溶液中的H+浓度最低应是多少?此时溶液中的Pb 2+是否被沉淀完全?

(最低H +浓度为0.71 mol ?L -1 2Pb c +

=2.1×10-6)

13.在离子浓度各为0.1 mol·L -1的Fe 3+、Cu 2+、H +等离子的溶液中,是否会生成铁和铜的氢氧化物沉淀?当向溶液中逐滴加入NaOH 溶液时(设总体积不变),能否将Fe 3+、Cu 2+离子分离。(pH>3.68时Fe 3+离子完全沉淀,不生成Cu(OH)2沉淀)

14. 将100 mL 0.02 mol ?L -1 MnCl 2与100 mL 0.01 mol·L -1

含NH 4Cl 的氨水溶液相混合, 计算此混合溶液中NH 4Cl 的浓度最低达多少时才不致生成Mn(OH)2 。 (1. 93×10-2 mol·L -1 )

15. 在氯离子和铬酸根离子浓度均为0.100 mol ?L -1的混合溶液中逐滴加入AgNO 3溶液(忽略体积的变化)时,AgCl 和Ag 2CrO 4哪一种先沉淀?当Ag 2CrO 4开始沉淀时溶液中氯离子的浓度为多少? (5.28?10-5

mol·L

-1

16. 用NaOH 溶液来处理MgCO 3沉淀,使之转化为Mg(OH)2沉淀,计算这一转化反应的标准平衡常数。若0.0045 mol MgCO 3沉淀在1.0 L NaOH 溶液中转化为Mg(OH)2沉淀,此NaOH 溶液的最初浓度至少应为多少? (K a =1.22×106, 74.1mol/L )

17. 在血液中H 2CO 3—NaHCO 3缓冲对的作用之一是从细胞组织中迅速除去由运动产生的乳酸(简记为HL )。

(1)求--

3

23HL HCO H CO L

+=+的平衡常数。 (3.3×102)

(2)若血液中[H 2CO 3]=1.4×10-3

mol ?L -1

,[-3HCO ]=2.7×10-2

mol ?L -1

,求血液的pH 值。 (7.66)

(3)若向1.0L 血液中加入5.0×10-3mol HL 后,pH 为多大? (6.91) (已知H 2CO 3:K a1=4.2×10-7

,K a2=5.6×10-11

;HL :K a =1.4×10-4

§5 氧化还原电化学

习 题

1.写出下列指定元素在各自化合物中的氧化数:

H 4P 2O 7 O ;Na 2S 2O 3 S ;Pb 3O 4 Pb ;KO 2 K ,O ;(η5-C 5H 5)Fe Fe ;Mn (CO)(NO 3)3 Mn 。 2. 用氧化数法配平下列反应式 ① FeS 2 + O 2 → Fe 2O 3 + SO 2

② H 2O 2 + KI + H 2SO 4 → K 2SO 4 + I 2 + H 2O ③ NH 4NO 2 → N 2 + H 2O

④ P 4 + HNO 3 → H 3PO 4 + NO ↑

⑤ KMnO 4 + H 2C 2O 4 → K 2CO 3 + MnO 2 + H 2O + CO 2

3. 用离子-电子法配平下列方程式

① Cu + HNO 3(浓) → Cu(NO 3)2 + NO 2 ↑ + H 2O ② NaClO + NaCrO 2 + NaOH → NaCl + Na 2CrO 4 + H 2O ③ H 2O 2 + KMnO 4 + H 2SO 4 → MnSO 4 + K 2SO 4 + H 2O ④ I 2 + NaOH → NaIO 3 + NaI

⑤HCNS + KClO 3 → CO 2 + NO + SO 2 + KCl + H 2O

4. 写出下列各电对的电极反应

① OH -/H 2 ; ② O 2/OH - ; ③ MnO 4-/MnO 2; ④ H 2O 2/H 2O; ⑤ CrO 42-/CrO 2-

5. 写出下列电池的电极反应和电池反应,并计算其电极电势. ① (-) Zn | Zn 2+ (1.0mol ?L -1)|| Cu 2+ (1.0 mol ?L -1)| Cu (+)

② (-) Mg | Mg 2+

(0.1mol ?L -1

)|| Fe 2+

(1.0 mol ?L -1

)| Fe (+)

③ (-)Pb(s)∣Pb 2+ (10-2 mol ?L -1 ) || VO 2+(0.1 mol ?L -1), V 3+(10-5 mol ?L -1), H +(10-1 mol ?L -1)∣Pt (+)

6. 能否配制含有等浓度(mol ?L -1

)的下列各对离子的酸性水溶液?为什么? ① Sn 2+ 和 Hg 2+ ② SO 32- 和 MnO 4-

③ Sn 2+

和 Fe 2+

7. 根据电极电势解释下列现象:

① 金属铁能置换铜离子,而三氯化铁溶液又能溶解铜板。 ② 二氯化锡溶液贮存易失去还原性。

③ 硫酸亚铁溶液久放会变黄。

④ 锂的标准电极电势虽比钠低,但为什么锂同水的作用不如钠剧烈?

⑤ 重铬酸钾能氧化浓盐酸中的氯离子,而不能氧化浓氯化钠溶液中的氯离子?

8. 计算298K 时,下列反应的标准吉布斯自由能变,并将其设计成原电池,写出电池符号。 ① 2Ca(OH)2 + Cl 2 = CaCl 2 + Ca(ClO)2 + 2H 2O ② SO 2 + 2H 2S = 2H 2O + 3S

③ MnO 4- + 5Fe 2+ + 8H + = Mn 2+ + 5Fe 3+ + 4H 2O

9. 设计一个原电池,计算室温时,反应H 2(g) + ?O 2(g) =H 2O(l )反应的平衡常数。

(3.58×1041)

10. 设计一个原电池,计算室温时,反应 Ba 2+ + SO 42- = BaSO 4(s) 反应的平衡常数。

(9.26×10-11)

11. 已知反应:2Ag ++Zn=2Ag+Zn 2+ 开始时[Ag +]=0.1mol·L -1,[Zn 2+]=0.3mol·L -1,求达平衡时,溶液中剩余的

Ag +浓度(已知:Ag

/Ag

?+

0.799V =, 2Zn /Zn ?+

0.763V =-)。

(2.44×10-27 mol·L -1)

12. 已知334

3

AsO

/

AsO ?-

-

0.58V =+,2

I

/I

?-

0.535V =+

对于反应:AsO 33-

+ I 3-

+ H 2O = AsO 43-

+ 3I -

+ 2H +

① 判断上述反应在标准状态下的自发方向.

② 计算反应的平衡常数;

③ 当溶液pH = 7以及[H +]=6.0时,反应的方向。

(0.154)

13. 将铜片插入盛有0.5mol ?L -1的CuSO 4溶液的烧杯中,银片插入盛有0.5 mol ?L -1的AgNO 3溶液的烧杯中,已知:

Ag

/Ag

?+

0.799V =, 2Cu /Cu ?+

0.342V =。

① 写出该原电池的符号

② 写出电极反应式和原电池的电池反应 ③ 求该电池的电动势

④ 若加氨水于CuSO 4溶液中,电池电动势如何变化?若加氨水于AgNO 3溶液中,情况又怎样? 作定性回答。

(0.458V )

14. 已知:Ag + + e- → Ag Ag /Ag

?+ 0.799V = AgI + e- → Ag + I - AgI /Ag ?

0.152V =-; 求:AgI 在298K 时的溶度积常数Ksp ;判断标态下金属Ag 能否与HI(aq)发生置换反应?

(8.52×10-17)

15. 为什么Cu +在水溶液中不稳定,容易发生歧化反应? 计算25℃时歧化反应:

2Cu +=Cu 2+

+ Cu 的m G ? 和K

分别是多少?

(-34.5kJ ?mol -1, 1.12×106)

16. 铝空气电池是一种比较有希望的新能源,高纯铝作阳极,电解质是稀NaOH 溶液,阴极由稳定的空气泡通过带有催化剂的惰性金属电极构成,电池反应为:

4Al(s) + 3O 2(g) + 6H 2O(l) = 4Al(OH)3(s)

r m G ? 1

3103kJ m ol

-=-?

已知:2

O

/OH

?-

0.401V =+,写出电池的电极反应,计算电池的电动势和3Al(OH )/Al ?

(2.68V ,-2.28V)

17. 根据下面电势图(在酸性介质中):

-

--Br V

07.1Br V

59.1HBrO

V

49.1BrO

V

76.1BrO

2

3

4

① 写出能发生歧化反应的反应方程式:

② 计算该反应的m G ?

;

③ 计算该反应在298K 时的平衡常数。

(6.84 kJ ?mol -1, 6.9×106)

18. 已知下面两个元素电极电势图:

-

-

I V

53.0I V

45.1HIO

V

13.1IO 2

3

;O H V

77.1O H V

68.0O 22

22

① 计算3

IO

/I

?--

,3

2

IO /I ?-

②指出电位图中哪些物质能发生歧化反应,并写出反应方程; ③从电极电势考虑,在酸性介质中HIO 3与H 2O 2能否反应; ④ 从电极电势考虑,在酸性介质中I 2与H 2O 2能否反应; ⑤ 综合考虑,③、④反应最终结果是什么?

(1.08V ,1.20V )

§6 原子结构

习题

1.计算激发态氢原子的电子从第三能级层跃迁至第二能级层时所辐射的光的频率、波长及能量各是多少?

656.3nm,4.568×1014s-1, 3.027×10-19J

2.判断下列叙述是否正确:

(1)电子具有波粒二象性,故每个电子既是粒子,又是波。

(2)电子的波性,是大量电子运动表现出的统计性规律的结果。

(3)波函数,即电子波的振幅。

(4)波函数即原子轨道,是描述电子空间运动状态的数学表达形式。

(1)×(2)√(3)×(4)√

3.写出下列各轨道的名称:

(1) n=2 l=0 (2) n=3 l=2

(2) n=4 l=1 (3) n=5 l=3

(1)2s(2)3d(3)4p(4)5f

4.下列量子数合理的是:

(1) n=2,l=1,m=0,m s=+1/2

(2) n=3,l=3,m=-1,m s=-1/2

(3) n=3,l=0,m=0,m s=0

(4) n=3,l=0,m=+1,m s=+1/2

(A)

5.原子轨道角度分布图中,从原点到曲面的距离表示()

Aψ的大小;B.Y绝对值的大小; C. r值的大小 D.4πr2d r值的大小

(B)

6.下列各元素原子的电子分布式各自违背了什么原理?请加以改正。

(1)B(1s22s3)

(2)N(1s22s22p x22p y1)

(3)Be(1s22p y2)

(1)违反保利原理)B(1s22s1)

(2)违反洪特规则N(1s22s22p x12p y12p z1)

(3)违反能量最低原理Be(1s22s2)

7. Li+ ﹑Na+﹑K+ ﹑Rb+﹑Cs+的基态的最外层电子组态与次外层电子组态分别如何?

无机化学习题答案

8. 已知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为:

(a)3s23p5(b)3d64s2(c)5s2(d)5d106s1

试根据这个信息确定它们在周期表中属于哪个区?哪个族?哪个周期?

(a)Cl, p,ⅦA,3;(b)Fe,d,Ⅷ,4;(c)Rb,s,Ⅰ,5;(d)Au,ds,ⅠB,6

9.已知M2+的离子3d轨道中有5个d电子,请推出:该原子的核外电子排布、最外层和最高能级组中电子数、在周期表中的位置。

Mn, 1s22s22p63s23p63d54s2,

10.填充下表:

无机化学习题答案

无机化学习题答案

11通过Slater规则计算说明,原子序数为12,16,25的元素中,4s和3d轨道哪个能量高?

12.具有下列原子外层电子结构的4种元素:

(1)2s2;(2) 2s22p1;(3)2s22p3;(4)2s22p4

其中第一电离能最大的是(),最小的是()。(1),(2)

13.已知数据如下表

无机化学习题答案

试从电子层结构和电离能数据,说明为什么钾的第一电离能小于钙,而第二电离能大于钙,并且在化学反应中钾表现为+1价,钙表现为+2价。

钾[Ar]4s1失去一个电子后形成稳定结构,故再失去一个电子比较困难,所以化学反应常表现为+1价;钙[Ar]4s2失去两个电子才能形成稳定结构,所以化学反应常表现为+2价

14.判断半径大小,并说明原因:

(1)Sr与Ba;(2)Ca与Sc ;(3)Ni与Cu;(4)Zr与Hf ;(5)S2-与S;(6)Na+与Al;(7)Sn2+与Pb2+;(8)Fe2+与Fe3+

(1)SrSc ;(3)NiS;(6)Na+>Al;(7)Sn2+Fe3+

15. 镧系收缩的结果使下列元素性质相似的是:( )

A.Mn和Tc

B.Ru和Rh

C.Nb和Ta

D. Zr和Hf

(D)

16. 下列元素的第一电子亲和能大小正确的顺序是:( )

A. C

B. C>N>O>F

C.C>N

D.C>NF

(A)

17.下列各组元素按电负性大小排列顺序正确的是:( )

A.F>N>O B OP>H D.Cl>S>As

(D)

18.有A、B、C、D、E、F六种元素。试按下列条件推断各元素在周期表中的位置、元素符号,并给出各元素的价电子构型。

(1)A、B、C为同一周期活泼金属元素,原子半径满足A>B>C,已知C有3个电子层;

(2)D、E为非金属元素,与H结合形成HD和HE。室温下D的单质为液体,E的单质为固体;

(3)F为金属元素,它有4个电子层并且有6个单电子。

Mg, Na, Al,Br, I,Cr

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