无机化学张天蓝版第一版答案.pdf

1 习题 习题 第一章 溶液 第一章 溶液 1计算下列几种常用试剂的物质的量浓度（mol）和摩尔分数： 质量分数为37%，密度d为1.19 gcm-3的浓盐酸。 质量分数为28%，密度d为0.90 gcm-3的浓氨水。 2孕酮是一种雌性激素，经分析得知其中含9.5%H，10.2%O和80.3%C。今有1.50 g孕 酮试样溶于10.0 g苯，所得溶液的凝固点为276.06 K，求孕酮的分子式。 350毫升质量浓度为1%尿素溶液中，需加多少克葡萄糖（C6H12O6）才能与血液等渗？ （已知血液凝固点为272.44 K） 4按下列三种要求，分别计算0.020 molKg-1 NaCl溶液在298 K时的渗透压各是多少？ 将计算值与实验值（85 kPa）进行比较。 利用公式（ 2 lg0.509 ii zI ）求活度，计算渗透压。 5人体眼液的渗透压在310K 时约为770 kPa。市售的某种眼药水由下列四种物质配制 而成：5.00g ZnSO4 ，17.00g H3BO3（硼酸），0.20g 盐酸小檗碱和0.008g 盐酸普鲁卡因溶 于水并稀释到1000 mL。若设ZnSO4 完全电离，硼酸是一元弱酸几乎不电离，小檗碱和普鲁 卡因含量少忽略不计时，计算310K 时该眼药水的渗透压是多少？比较考虑和不考虑活度系 数的两种计算结果。 第二章 化学反应的方向 第二章 化学反应的方向 11mol 某固体物质，在1.0105Pa 下熔化成液体，吸收了100J 的热。该物质的固 体和液体的密度分别为2.09g/cm3 和2.00g/cm3 。计算Q 、W 和 U 。（该物质的分子量 为150） 2298K，反应：2A (s)5B2 (g) = 2AB5 (g) 的 U 测得为63 kJmol-1 。求该温度下的 H 。 3已知 MnO2 (s) MnO (s)1/2O2 (g) r1 H = +134.8 kJmol-1 Mn (s)MnO2 (s) 2MnO (s) r2 H = -250.1 kJmol-1 计算 MnO2 (s)的 fH 值。 4已知反应： MgCO3 (s) MgO (s) + CO2 (g) 在105 Pa下的 fH 及S m (298K)的数据已知，求 r298 H 、 r298 S 、 r298 G 及反应能自发进 行的最低温度。 物 质 fH /(kJmol-1) S m /(JK-1mol-1) MgCO3 (s) CO2 (g) MgO (s) -1095.8 -393.5 -601.6 65.7 213.8 27.0 课后答案网 w w w .k h d a w .c o m 2 第三章 化学反应速率 第三章 化学反应速率 1有一化学反应：A2B 2C 在 250K 时，其反应速率和浓度间的关系如下： cA初浓度 cB初浓度 初速率(A浓度降低的速率) 实验序号 molL-1 molL-1 molL-1s-1 1 2 3 0.10 0.10 0.20 0.01 0.04 0.01 1.210-3 4.810-3 2.410-3 写出该反应的速率方程，并指出反应级数。 求该反应的速率常数。 求出当cA = 0.01 molL-1，cB = 0.02 molL-1时的反应速率。 2在 300K 时，H2O2 分解为 H2O 和 O2 的活化能为 75.3 kJmol-1 。如果在酶催化 下，反应的活化能为 25.1 kJmol-1 。设指数前因子不变，求在该温度下有酶催化时反应速 率增大的倍数。 3青霉素G的分解为一级反应，实验数据如下： 温度 / K 310 316 327 k / h-1 2.1610-2 4.0510-2 0.119 求反应的活化能和指数前因子A。 第四章 化学平衡 第四章 化学平衡 1判断下列说法是否正确，并说明理由。 反应 C (s)H2O (g) CO (g)H2 (g) 是一个反应前后分子数目相等的反应，体 系的压力改变不影响它的平衡状态。 因为ln rG RTK ，所以温度升高，平衡常数变小。 2已知 N2 (g)3H2 (g) 2NH3 (g) 的 4 6.0 10 p K (673K)。问： 1 2 N2 (g) 3 2 H2 (g) NH3 (g) ,1 ? p K 1 3 N2 (g)H2 (g) 2 3 NH3 (g) ,2 ? p K 2NH3 (g) N2 (g)3H2 (g) ,3 ? p K 这 4 个 K 值的意义是否相同？讨论合成氨的反应时，是否可以用任意一种 p K ？ 3已知反应 FeO (s)CO (g) Fe (s)CO2 (g) 的0.5 c K (1273K)。若起始浓度 cCO=0.05 molL-1， 2 cCO=0.01 molL-1，问： 反应物，生成物的平衡浓度各是多少？ CO 的转化率是多少？ 课后答案网 w w w .k h d a w .c o m 3 增加 FeO 的量，对平衡有何影响？ 4已知反应 C (s)CO2 (g) 2CO (g) 1040K4.6 p K ，940K0.5 p K 。 问： 上述反应是吸热反应还是放热反应？ r ?H 在 940K 的 r ?G 该反应的 r ?S 5298K 时，反应 H2 (g)I2 (g) 2HI (g) 的 2 8.9 10 p K ，计算 反应的 rG ， 当 22 HI 0.10kPapp， HI 0.010kPap 时的 rG ，并判断反 应进行的方向。 第五章 酸碱平衡与沉淀-溶解平衡 第五章 酸碱平衡与沉淀-溶解平衡 1 写出下列各酸的共轭碱： 4 NH、H2S、 4 HSO、 24 H PO、H2CO3、 2 2 6 Zn H O ； 写出下列各碱的共轭酸：S2-、PO43-、NH3、CN-、Cl-、OH-。 2 已知0.10 molL-1 Na2X 溶液的 pH=11.60， 计算弱酸 H2X 的第二步电离常数 ,HXa K 。 3判断下列溶液的酸碱性并计算其 pH 值。 (1) 0.20 molL-1 NaH2PO4溶液， 已知 1 3 7.52 10 a K ， 2 8 6.23 10 a K ， 3 13 2.2 10 a K (2) 0.05 molL-1 NaAc 溶液，已知 5 1.76 10 a K 。 4维持人体血液、细胞液pH的稳定， 2 244 H POHPO 缓冲体系起了重要作用。 解 释为什么该缓冲体系能起到缓冲作用； 缓冲作用最大的pH是多少？ 当 1 24 H PO0.05mol L 、 21 4 HPO0.15mol L 时，缓冲溶液的 pH 是多少？ 5计算饱和 H2S 水溶液(浓度为0.10 molL-1)中的 H+ 和 S2- 浓度；如用 HCl 调节溶 液的 pH 为 2.0，此时溶液中的 S2- 浓度又是多少？计算结果说明什么？ 6通过计算说明下列情况有无沉淀生成。 0.010 molL-1 SrCl2 溶液2 mL 和0.10 molL-1 K2SO4 溶液3 mL 相混合。 1 mL 0.0001 molL-1 的 AgNO3 溶液与 2 mL 0.0006 molL-1 的 K2CrO4 相混合。 7假设溶于水中的 PbI2 全部电离，计算 PbI2 在纯水中的溶解度； PbI2 在0.10 molL-1 KI 溶液中的溶解度。 8混合溶液中含有0.010 molL-1 的Pb2+ 和 0.10 molL-1 的 Ba2+，向溶液中逐滴加入 K2Cr2O4 溶液，何者先沉淀？当第二种沉淀出现时，第一种离子的浓度是多少？能否用 K2Cr2O4 将两者完全分离？ 课后答案网 w w w .k h d a w .c o m 4 9 一溶液中含有 Fe3+ 和 Fe2+ ， 它们的浓度均为 0.05 molL-1 ， 如果只要 Fe(OH)3 沉 淀，溶液的 pH 应控制在什么范围内？ 10CaCO3 能溶于 HAc 溶液中，设沉淀溶解平衡时，HAc为1.0 molL-1 ，已知室温 下，反应产物 H2CO3 的饱和浓度为 0.040 molL-1 。求在1 L 溶液中能溶解多少摩尔？需 多大浓度的HAc ？ 课后答案网 w w w .k h d a w .c o m 5 习题解答 习题解答 第一章 溶液 第一章 溶液 1解： HCl 的摩尔质量为36.5 gmol-1 ， / / mwMn c Vmd HClHClHCl HCl 溶液 溶液溶液 1 37%1.19 1000 12 mol L 36.5 wd M HCl HCl 设溶液的总重量为100 g 则 37/36.5 0.22 37/36.510037 /18 n x nn 2 HCl HCl HClH O 该氨水的物质的量浓度和摩尔分数分别为 1 28%0.9 1000 15 mol L 17 nwd c VM 33 3 3 NHNH NH NH溶液 28/17 0.29 28/1710028 /18 n x nn 3 3 32 NH NH NHH O 答：浓盐酸的物质的量浓度和摩尔分数分别为12 molL-1 和0.22；浓氨水的物质的量浓 度和摩尔分数分别为15 molL-1 和0.29。 2解：孕酮的摩尔质量MB为 1 5.10 1.5 314 g mol 10.0 278.5276.06 1000 f f Km M mT B B A 一个孕酮分子中所含的H、O、N原子数分别为 314 9.5% 30 1 314 10.2% 2 16 314 80.3% 21 12 N N N H O C 答：孕酮的分子式为C21H30O2 。 3解：根据题意得，尿素和葡萄糖的总浓度与血液中溶质粒子的总浓度相等 血液中溶质粒子的质量摩尔浓度为 f f T b K 血液，溶液浓度稀时，cm 课后答案网 w w w .k h d a w .c o m 6 因此 / f f TmMmM VK 61266126 C H OC H O尿素尿素 溶液 即 0.5/60/180273.0272.44 50/10001.86 m 6126 C H O 得， 1.21 gm 6126 C H O 答：需加1.21 克葡萄糖（C6H12O6）才能与血液等渗。 4解： 2 22 22 1 1 2 1 2 1 0.02010.02010.020 mol kg 2 ii Ib z bzbz NaNaClCl 22 lglg0.509 ( 1)0.0200.072 i AzI NaCl 0.85 NaCl 20.0200.85 8.31429884 kPa RTccRT NaClNaNaClCl 由计算结果可知，以活度计算，计算结果与实测值接近。 5解：溶液中ZnSO4 和H3BO3 的浓度分别为 1 4 5.00/161.5 0.0310 mol L 1.00 c ZnSO 1 33 17.00/61.8 0.275 mol L 1.00 c H BO 用离子浓度进行计算 22 433 0.03100.03100.2758.314 310868 kPa cRTcccRT ZnSOH BO 用活度进行计算 2 222222 44 22 1 1 2 1 2 1 0.031020.03102 2 0.124 mol kg ii Ic z czcz ZnZnSOSO 2 2 22 4 0.50920.124 lglg0.530 110.124 i AzI I ZnSO 课后答案网 w w w .k h d a w .c o m 7 22 4 0.295 ZnSO 22 433 2222 4433 0.03100.2950.0310 0.2950.2758.314310756 kPa cRT cccRT ZnSOH BO ZnZnSOSOH BO 答：该眼药水的渗透压为756 kPa。 第二章 化学反应的方向 第二章 化学反应的方向 1解：依题意： 1 1mol 100J mol100JQ 1 mol 该固体物质的质量为： 1 1mol 150g mol150g 150g 该物质由固体变成液体时的体积变化为： 363 33 150g150g 3.23cm3.23 10m 2.00g cm2.09g cm V 563 1.0 10 Pa 3.23 10m0.323JWp V 由热力学第一定律：100J 0.323J99.7JUQW 2解：在恒温、恒压、反应只做体积功的条件下： HUp V 由理想气体状态方程可知： p VnRT n 为产物和反应物气体的物质的量之差(固体物质的体积相对气体物质的体积 可以忽略不计)。所以 31 63 10258.31429855.6 kJ molHUnRT 即该温度下的H 为55.6 kJmol-1 。 3解：式的逆反应为 MnO (s) 1 2 O2 (g) MnO2 (s) 2 + 得 Mn (s)O2 (g) MnO2 (s) 该反应的热效应即为MnO2 (s) 的 fH 1 fr1r2 2134.82250.1519.7 kJ molHHH 4解： 1 r298 393.5601.61095.8100.7 kJ molH 11 r298 213.827.065.7175.1 J KmolS 课后答案网 w w w .k h d a w .c o m 8 31 r850r298r298 100.7850 175.1 1048.1 kJ molGHTS min 3 100.7 575 K 175.1 10 r r H T S 即反应的 r298 H 、 r298 S 、 r850 G 及反应能自发进行的最低温度分别为100.7 kJmol-1 、175.1 JK-1mol-1 、-48.1 kJmol-1 及575 K 。 第三章 化学反应速率 第三章 化学反应速率 1解： 实验1和实验2比较，cB 增加到4倍，反应速率也增加到 4 倍，说明反应速 率与 cB 的一次方成正比。实验 1 和实验 3 比较，cA 增加到 2 倍，反应 速率也增加到 2 倍，说明反应速率与 cA 的一次方成正比。所以反应速率 方程为： AB vkc c，该反应是二级反应。 AB vkc c 3 1.2 100.10 0.01k 11 1.2mol Lsk 411 1.20.01 0.022.4 10mol Ls AB vkc c 2解：exp a E kA RT 无酶催化时： 1 75300 exp 8.314 300 kA 有酶催化时： 2 25100 exp 8.314300 kA 8 2 1 2510075300 exp5.5 10 8.314 300 k k 倍 3解：根据lnln a E kA RT ，由作图法求 Ea 和 A，反应的 lnk 和 1/T 的值如下： 1 T / K-1 3.2310-3 3.1610-3 3.0610-3 lnk -3.84 -3.21 -2.13 以 1 lnk T 作图，得一直线，斜率=-10169.71，截距=28.97 由直线斜率= a E R 得： 1 10169.71 8.31484.6(kJ mol ) a E 由截距=lnA，得： 121 3.8 10 (h )A 课后答案网 w w w .k h d a w .c o m 9 第四章 化学平衡 第四章 化学平衡 1略 2解： 1 42 , 6.0 102.4 10 pp KK 2 342 3 , 6.0 108.4 10 pp KK 3 3 , 4 11 1.7 10 6.0 10 p p K K 讨论合成氨的反应时，可以用其中的任意一种。 3解： 2 11 11 co /0.01mol L /1mol L 0.2 /0.05mol L /1mol L c cc Q cc co cc QK ，反应将向右进行，设平衡时 CO2 增加浓度为 x molL-1，则平衡时： FeO (s)CO (g) Fe (s)CO2 (g) 0.05x 0.01x 0.01/0.01 0.5 0.05/0.05 c xcx K xcx ，解之，x= 0.01 molL-1 CO 0.050.010.04cmolL-1 2 CO 0.010.010.02cmolL-1 0.01 100%20% 0.05 答：CO 和CO2 的平衡浓度分别为0.04 molL-1、0.02 molL-1；CO 的转化率是20%；增 加 FeO 的量，对平衡无影响。 4解： 该反应是吸热反应。 r 4.61040940 lg 0.502.303 8.314 1040 940 H ， 2 r 1.8 10H kJmol-1 3 r 9402.303 8.314 10940lg0.505.4GK kJmol-1 53 2 1.8 105.4 10 1.9 10 940 rr r HG S T JK-1mol-1 5解： 2 r 2.303lg2.303 8.314298 lg8.9 1016.8 p GRTK kJmol-1 22 22 3 HI 5 2 2 HI 5 0.01 10 1 10 0.01 1.0 10 1 10 p p p Q pp pp r 2 0.01 2.303lg2.303 8.314298 lg28.2 8.9 10 p p Q GRT K kJmol-1 课后答案网 w w w .k h d a w .c o m 10 答：反应的 rG 为-16.8 kJmol-1 ；当 22 HI 0.10kPapp， HI 0.010kPap时的 rG 为-28.2 kJmol-1 ；反应向右进行。 第五章 酸碱平衡与沉淀-溶解平衡 第五章 酸碱平衡与沉淀-溶解平衡 1解： 共轭碱：NH3、HS-、 2 4 SO 、 2 4 HPO 、 3 HCO、Zn(H2O)5(OH)+ ； 共轭酸：HS-、 2 4 HPO 、 4 NH、HCN、HCl、H+ 2解：OH14.00 11.602.40p， 31 OH4.0 10 mol L X2- H2O HX- OH- 平衡时( 1 mol L) 3 0.14.0 10 3 4.0 10 3 4.0 10 2 2 3 4 3,X 2 HXOH4.0 10 1.62 10 0.14.0 10X b K 2 14 11 4,HX ,X 1 10 6.0 10 1.62 10 w a b K K K 答： 2 4 ,X 1.62 10 b K ， 11 ,HX 6.0 10 a K 3解：(1) 88 0.26.23 101.25 1020 aW cKK 3 2020 7.52 100.15 a K ， a cK 385 H7.52 106.23 102.16 10 aa KK (molL-1) 5 pHlg2.16 104.66 (2) 该溶液为一元弱碱溶液， 14 10 ,HAc 5 ,HAc 1 10 5.68 10 1.76 10 W b a K K K 7 10 ,HAc 0.05 8.8 10500 5.68 10 b c K 106 OH0.05 5.68 105.3 10 b cK 6 pH14lg5.3 108.7 判断下列溶液的酸碱性并计算其 pH 值。 4解： 略 2 244 H POHPO ， 24 24 2 4 H PO ,H PO HPO a c K c H， 课后答案网 w w w .k h d a w .c o m 11 缓冲作用最大的 24 ,H PO pHp17.201 a K 24 24 2 4 H PO 88 ,H PO HPO 0.050 H 6.23 102.08 10 0.150 a c K c 8 pHlg2.08 107.68 5解： 该溶液为二元酸溶液，H 按一元酸计算， 2 S 则需从第二步电离计算， 12 8 ,H S 8.1 10 a K ， 22 12 ,H S 1.1 10 a K 。 12 6 8 ,H S 0.1 1.1 10500 8.1 10 a c K 。 12 85 ,H S H9.1 100.19.54 10 a Kc (molL-1) 22 212 ,H S S1.1 10 a K (molL-1) H2S H+HS- ， 12 ,H S 2 HSH H S a K ， HS- H+ + S2- ， 22 2 ,H S SH HS a K 则 1222 2 2 ,H S,H S 2 SH H S aa KK 已知H2S=0.1 molL-1 ，pH=2，H+=0.01 molL-1 12222 712 ,H S,H SH S 2161 22 9.1 101.1 100.1 S1.0 10mol L 0.01 H aa KKc 答：计算结果表明，当用HCl调节溶液的 pH 为 2.0，由于H 增大，抑制了H2S的第 一步和第二步电离，使 2 S 由1.110-12 molL-1 下降到1.010-16 molL-1 。 6解： 混合后 231 0.0102 Sr4.0 10mol L 23 c 221 4 0.10 3 SO6.0 10mol L 23 c 4 44 22324 ,SrSO4 7 ,SrSOsp,SrSO SrSO4.0 106.0 102.4 10 3.4 10 c c Qcc QK 所以有 SrSO4 沉淀生成。 课后答案网 w w w .k h d a w .c o m 12 51 0.0001 1 Ag3.3 10mol L 12 c 241 4 0.00062 CrO4.0 10mol L 12 c 24 2424 2 225413 ,Ag CrO4 12 ,Ag CrO,Ag CrO AgCrO3.3 104.0 104.4 10 1.12 10 c csp Qcc QK 所以无沉淀生成。 7解： 2 9 sp,PbI 9.8 10K 依据 2 2 PbIPbaq2Iaqs 2 2 2 23 sp,PbI PbI24Ksss 2 9 sp,PbI 31 33 9.8 10 1.3 10mol L 44 K s 设在 0.02 molL-1 KI 溶液中 PbI2 的溶解度为 1 mol Ls 2 2 PbIPbaq2Iaqs 平衡时（molL-1） s 2s0.020.02 2 2 2 2 sp,PbI PbI0.02Ks 2 9 sp,PbI 51 2 9.8 10 2.4 10mol L 0.0004 0.02 K s 8解：开始生成 PbCrO4 沉淀所需要的 2 4 CrO 浓度 4 13 sp,PbCrO 2111 4 2 2.8 10 CrO2.8 10mol L 0.010Pb K c c 开始生成BaCrO4 沉淀所需要的CrO42- 浓度 4 10 sp,BaCrO 291 4 2 1.2 10 CrO1.2 10mol L 0.10Ba K c c 可见先生成 PbCrO4