工程化学魏云鹤习题解答.pdf

第一章 化学反应原理 1今有一密闭系统，当过程的始终态确定以后，下列各项是否有确定值？ Q , W , Q-W , Q+W , H , G 答： Q+W , H , G 有确定值，Q , W , Q-W 无确定值。 2下列各符号分别表示什么意义？ H，H，H ， f (B),(B), f(B) 298 H 298 S 298 G 答：H：焓；H：焓变；H ：标准焓变； f (B)：298K 时 B 物质的标准 生成焓；(B)：298K 时 B 物质的标准熵； f(B)：298K 时 B 物质的标准生 成吉布斯函数。 298 H 298 298 SG 3.下列反应的 Qp和 QV有区别吗？ （1）2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) （2）NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g) （3）C(s)+O2(g)=CO2(g) （4）CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) 答： （1） 、 （2）有区别。 4.已知下列热化学方程式： （1）Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)；=-27.6kJ/mol； 298 H （2）3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)；=-58.6kJ/mol； 298 H （3）Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)；=38.1kJ/mol； 298 H 不用查表，计算下列反应的： 298 H （4）FeO(s)+CO=Fe(s)+CO2(g) 解：（1）3（2）（3）2/6=（4） （4）=（-27.6）3（-58.6）38.12/6=16.72（kJ/mol） 298 H 5.查表计算下列反应的： 298 H （1）Fe3O4(s)+4H2(g)=3Fe(s)+4H2O(g) （2）4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) （3）CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) （4）S(s)+O2(g)=SO2(g) 解： （1） Fe3O4(s) + 4H2(g) = 3Fe(s) + 4H2O(g) f 1118.4 0 0 241.82 298 H =4（241.82）+1118.4=151.12（kJ/mol） 298 H （2） 4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) + 6H2O(l) f 46.11 0 90.25 285.83 298 H =6（285.83）+490.25+446.11=1169.54（kJ/mol） 298 H （3） CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) f 110.52 241.82 393.5 0 298 H 1 =（393.5）+110.52+241.82=41.16（kJ/mol） 298 H （4） S(s) + O2(g) = SO2(g) f 0 0 296.83 298 H =296.83（kJ/mol） 298 H 6.查表计算下列反应的： 298 H （1）Fe(s)+Cu2+(aq)=Fe2+(aq)+Cu(s) （2）AgCl(s)+I-(aq)=AgI(s)+Cl-(aq) （3）2Fe3+(aq)+Cu(s)=2Fe2+(aq)+Cu2+(aq) （4）CaO(s)+H2O(l)=Ca2+(aq)+2OH-(aq) 解： （1） Fe(s) + Cu2+(aq) = Fe2+(aq) + Cu(s) f 0 64.77 89.1 0 298 H =89.164.77=153.9（kJ/mol） 298 H （2） AgCl(s) + I-(aq) = AgI(s) + Cl-(aq) f 127.07 55.19 61.84 167.16 298 H =167.1661.84+127.07+55.19=46.74（kJ/mol） 298 H （3） 2Fe3+(aq) + Cu(s) = 2Fe2+(aq) + Cu2+(aq) f 48.5 0 89.1 64.77 298 H =2（89.1）+64.77+248.5=16.43（kJ/mol） 298 H （4） CaO(s) + H2O(l) = Ca2+(aq) + 2OH-(aq) f 635.09 285.83 542.83 230 298 H =2230542.83+635.09+285.83=81.91（kJ/mol） 298 H 7.查表计算下列反应的和： 298 S 298 G （1）2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) （2）3Fe(s)+4H2O(l)=Fe3O4(s)+4H2(g) （3）Zn(s)+2H+(aq)=Zn2+(aq)+H2(g) （4）2Fe3+(aq)+Cu(s)=2Fe2+(aq)+Cu2+(aq) 解： （1） 2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) 197.56 205.03 213.64 298 S f 137.15 0 394.36 298 G =2213.642197.56205.03=172.87（JK-1mol-1） 298 S =2（394.36）+2137.15=514.41（kJ/mol） 298 G （2） 3Fe(s) + 4H2O(l) = Fe3O4(s) + 4H2(g) 27.28 69.91 146.4 130.57 298 S f 0 237.18 1015.5 0 298 G =4130.57+146.4327.28469.91=307.2（JK-1mol-1） 298 S =（1015.5）+4237.18=66.38（kJ/mol） 298 G 2 （3） Zn(s) + 2H+(aq) = Zn2+(aq) + H2(g) 41.63 0 112.1 130.57 298 S f 0 0 147.03 0 298 G =130.57112.141.63=23.16（JK-1mol-1） 298 S =147.03（kJ/mol） 298 G （4） 2Fe3+(aq) + Cu(s) = 2Fe2+(aq) + Cu2+(aq) 315.9 33.15 137.7 64.77 298 S f 4.6 0 78.87 65.52 298 G =64.772137.733.15+2315.9=388.02（JK-1mol-1） 298 S =65.52278.87+24.6=83.02（kJ/mol） 298 G 8.已知反应 4CuO(s)=2Cu2O(s)+O2(g) 的=292.0kJ/mol, 298 H =220.8JK-1mol-1，设它们皆不随温度变化。问： 298 S （1）298K、标准状态下，上述反应是否正向自发？ （2）若使上述反应正向自发，温度至少应为多少？ 解： （1）=292.0298220.810 3=226.2（kJ/mol）0,不自发 298 G （2）须=292.0T220.810 31322.5(K) T G 9.对于合成氨反应：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g),查表计算： （1）298K、标准状态下，反应是否自发？ （2）标准状态下，反应能够自发进行的最高温度是多少？设反应的H 和S 不随温度变化。 （3） 若 p(N2)=10p ,p(H 2)=30p ,p(NH 3)=1p ,反应能够自发进行的温度又是多少？ 设反应的H 和S 仍不随温度变化。 解： N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) 191.5 130.57 192.5 298 S f 0 0 46.11 298 H =2192.53130.57191.5=198.21（JK-1mol-1） 298 S =246.11=92.22（kJ/mol） 298 H （1）=92220+298198.21=33.15（kJ/mol）785(K) 11写出下列各反应平衡常数 K 的表达式（不计算） ： 3 （1）2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) （2）C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) （3）HAc(aq) H+(aq)+Ac-(aq) （3）Pb(s)+2H+(aq) Pb2+(aq)+H2(g) 解： （1） = pppp pp K / )O()/ )NO( )/ )NO( 2 2 2 2 （2） = pp pppp K / )OH( )/ )H()/ )CO( 2 2 （3） )HAc( )Ac()H( c cc K + = （4） )H( )Pb()/ )H( 2 2 2 + + = c cpp K 12. 973K 时，反应：CO(g)+H2O(g) CO2g)+H2(g) 的 K =1.56,问： （1）973K,标准状态下，反应是否自发？ （2）若 p(CO2)=p(H2)=1.27105Pa,p(CO)=p(H2O)=0.76105Pa,反应是否自发？ 解： （1）=8.314973ln1.56=35970,不自发 13已知 N2O4(g) 2NO2(g)的=4836 J/mol。现将盛有 3.176gN2O4的 1L 密闭容器置于 25的恒温槽中，问：平衡时容器内的总压力为多少？ 298 G 解：n=3.176/92=0.0345mol K =e4836/(8.314298)=0.142 开始时 N2O4的压力为：0.03458.314298/10 3=85476(Pa)=0.8436p 设平衡时 NO2 的分压为 x p ,则 N2O4 2NO2 0.8436-x 2x 142 . 0 8436 . 0 )2( 2 = x x , 解得 x=0.158 p p 总=0.8436+0.158=1.002 p 14523K 时，将 0.70mol PCl5(g)注入 2.0dm3的密闭容器中，反应： PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g) 达平衡时，有 0.5mol 的 PCl5被分解了。求 523K 时反应的 K 。 解： PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 开始时物质的量/mol 0.7 0 0 平衡时物质的量/mol 0.2 0.5 0.5 平衡时分压/Pa 3 102 2 . 0 RT 3 102 5 . 0 RT 3 102 5 . 0 RT 82.26 101325/ )102/(523314. 82 . 0 101325/ )102/(523314. 85 . 0 3 23 = = K 15740K 时，Ag2S(s)+H2(g) 2Ag(s)+H2S(g) 的 K =0.36。该温度下，将一密 闭容器中的 1.0 mol Ag2S 完全还原，至少需要多少 mol 的 H2？ 解：设平衡时 H2 物质的量为 x Ag2S(s) + H2(g) 2Ag(s) + H2S(g) 4 平衡时物质的量/mol x 1.0 平衡时分压/ p p VxRT / p VRT /0 . 1 p VRT /0 . 1 / p VxRT / =0.36 , 解得 x=2.78(mol) ,加上反应掉的 1mol,共需 3.78mol. 16反应 2Cl2(g)+2H2O(g) 4HCl(g)+O2(g)的H 0。请根据吕查德里原理 判断下列左方操作对右方平衡数值的影响。 （1）升高温度 K ，O 2物质的量 （2）加 H2O H2O 物质的量，Cl2物质的量 （3）加 Cl2 K 不变，HCl 物质的量 （4）增大容器体积 K 不变，O 2物质的量 （5）加压 K 不变，O 2物质的量 17判断正错 （-） （1）反应 C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) 两边的摩尔数相等，所以 Qp=QV。 （+） （2）可逆反应达平衡后，若平衡条件不变，则各反应物和生成物的浓度 （或分压）为定值。 （-） （3）由反应式 2NH3=N2+3H2 可以知道，这是一个二级反应。 （+） （4）对于给定的 T2、T1来说，活化能越大的反应受温度的影响越大。 18选择填空 （1）等温等压条件下，某反应的=10 kJ/mol，则该反应 298 G D 。 A.一定不能进行 B.一定不能自发进行 C. 一定能自发进行 D.能否自发进行还须具体分析 （2）下列反应的热效应等于f(CO2,g)的是 298 H B 。 AC(金刚石)+O2(g)=CO2(g) B.C(石墨)+O2(g)=CO2(g) C. CO(g)+ 2 1 O2(g)=CO2(g) D.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) （3）若正向反应活化能大于逆向反应活化能，则关于该反应叙述正确的是 B 。 A一定是放热反应 B.一定是吸热反应 C. 吸热还是放热应具体分析 D. 反应热与活化能无关 （4）升高温度可以增加反应速率，是因为 D 。 A降低了反应的活化能 B.增加了反应的活化能 C. 增加了分子总数 D.增加了活化分子的百分数 19实验发现，反应 2NO+Cl2=2NOCl 是基元反应。 （1）写出该反应的反应速率表达式。反应级数为多少？ （2）其他条件不变，将容器体积增加到原来的 2 倍，反应速率变化多少？ （3）若容器体积不变，仅将 NO 的浓度增加到原来的 3 倍，反应速率又如何变 化？ （4）若某瞬间，Cl2的浓度减小了 0.003molL-1s-1，请用三种物质浓度的变 5 化分别表示此时的反应速率。 解： （1）=kc2(NO)c(Cl2) ，三级 （2）变为原来的八分之一 （3）增加到原来的 9 倍 （4）（NO）=（NOCl）=0.006 molL-1s-1 2028时，鲜牛奶变酸约需 4 小时，在 5的冰箱内冷藏时，约 48 小时才能变 酸。已知牛奶变酸的反应速率与变酸时间成反比，求牛奶变酸反应的活化能。 解：由 ) 11 (lnln 211 2 1 2 TTR Ea k k = 得 ) 301 1 278 1 ( 314 . 8 28/1 4/1 ln= Ea 解得 Ea=58859(J/mol)=58.86kJ/mol 6 第二章 溶液 1. 溶液的蒸气压为什么下降？如何用蒸气压下降来解释溶液的沸点升高和凝固点 下降？ 答：部分溶质离子占据了原由溶剂粒子占据的表面，使可蒸发的粒子数减少。 2. 对具有相同质量摩尔浓度的非电解质溶液、AB 型 及 A2B 型电解质溶液来说， 凝固点高低的顺序应如何判断？ 答：非电解质溶液AB 型电解质溶液AB2型电解质溶液 3. 下列说法是否正确？若不正确，请改正。 （1）稀溶液在不断蒸发中，沸点是恒定的。 （2）根据稀释定律 c K i =，一元弱酸浓度越小，电离度越大，因而溶液酸性 也越强。 （3）将一元弱酸溶液稀释十倍，则其 pH 值增大一个单位。 （4）由 HAcAc-组成的缓冲溶液，若溶液中 c(HAc）c(Ac ） ，则该缓冲溶液 抵抗外来酸的能力大于抵抗外来碱的能力。 （5）PbI2和 CaCO3的溶度积均近似为 10 8，则两者的溶解度近似相等。 答： （1）错。非点逐渐升高 （2）错。溶液的酸性越弱 （3）错。稀释 100 倍 （4）错。抵抗外来碱的能力大于外来酸的能力 （5）错。PbI2的溶解度大 4. 往氨水中分别加入下列物质，氨水的离解度和溶液的 pH 值将发生什么变化？ （1）NH4Cl（s） （2）NaOH（s） （3）HCl（aq） （4）H2O 答： （1）pH （2）pH （3）pH （4）pH 5. 如何从化学平衡的观点理解溶度积规则？并用该规则解释下列现象： （1）CaCO3溶于稀 HCl 溶液中，而 BaSO4则不溶。 （2）Mg(OH)2溶于 NH4Cl 溶液中。 答： 再难溶电解质的多相平衡系统中， 不断降低离子的浓度可使电解质不断溶解。 （1）CO32-为弱酸根，能与 H+结合，而 SO42-不与 H+结合 （2） Mg(OH)2的溶解度较大， 像 NH4+这样具有微弱酸性的物质即可使其溶解。 6. 选择题 （1）欲使乙二醇(C2H6O2)水溶液的凝固点为-0.93，需在 200g水中加入乙二 醇 C 克。 A 3.2 B 12.4 C 6.2 D 22.4 （2）下列水溶液沸点最高的是 B 。 A 0.03m 甘油 B 0.02mH2SO4 C 0.02mNaCl D 0.02m 蔗糖 （3）25时，PbI2的溶解度为 1.5210 3molL-1，其溶度积常数为 B 。 A 2.810 8 B 1.410 8 C 4.7110 6 （4）下列溶液中pH值最高的是 D ，最低的是 A 。 7 A 0.1molL-1HAc B 0.1molL-1HAc+等体积水 C 0.2 molL-1HAc 与 0.2 molL-1NaAc 等体积混合 D 0.2 molL-1HAc 与 0.6 molL-1NaAc 等体积混合 7. 将下列溶液按凝固点由高到低的顺序排列： （2）1 molkg-1NaCl （1）1 molkg-1 H2SO4 （3）1 molkg-1C6H12O6 （5）0.1 molkg-1NaCl （6）0.1 molkg-1HAc （4）0.1 molkg-1CaCl2 8. 20时，将 15.0 克葡萄糖(C6H12O6)溶于 200 克水中，计算： (1)溶液的凝固点；(2)在 101325Pa 下,该溶液的沸点。 解：m=2000 200 180/15 =0.417(mol/kg) tfp=1.860.417=0.776 , tfp=0.776 tbp=0.5150.417=0.215 , tbp=100.22 9. 在 1 升水中加多少克甲醛(CH2O),才能使水在15不结冰? 解： 15=1.86 1 30/w , w=242(g) 10. 取 0.1molL-1的甲酸(HCOOH)溶液 50ml，加水稀释至 100ml，求稀释前后溶 液的 H+浓度、pH 值和离解度。从计算结果可以得出什么结论？ 解：稀释前：c(H+)= 4 1077 . 1 1 . 0 =3.1610-3(mol/L) pH=2.5 =3.1610-3/0.1=3.16% 稀释后：c(H+)= 4 1077 . 1 05 . 0 =2.2410-3(mol/L) pH=2.65 =2.2410-3/0.05=4.48% 稀释后 增大 c(H+)降低 11. 计算下列混合溶液的 pH 值： （1）30ml1.0 molL-1的 HAc 与 10 ml1.0 molL-1的 NaOH 混合 解：混合并反应后： c(Ac-)=101/40=0.25mol/L , c(HAc)=201/40=0.5mol/L c(H+)=1.810-50.5/0.25=3.610-5 , pH=4.44 （2）10ml1.0 molL-1的 NH3H2O 与 10 ml0.33 molL-1的 HCl 混合 解：混合并反应后： c(NH4+)=100.33/20=0.165mol/L , c(NH3)=(101100.33)/20=0.33mol/L c(OH-)=1.810-50.33/0.165=3.610-5 , pOH=4.44 , pH=9.56 12. 欲配制 500mlpH 为 9.00 且 C(NH )= 1.0 mol L-1的 NH3 H2ONH4Cl 缓冲溶 液， 需密度为 0.904g ml-1含 NH3 26.0% 的浓氨水多少 ml?固体 NH4Cl 多少 克? + 4 解： （1） 1000 17 %26904. 0 1500 = V , V=36 (ml) （2） pH=9 , c(OH )=105 mol/L 8 )NH( 1 108 . 110 4 55 + = c , c(NH4+)=1.8 (mol/L) w=1.80.553.5=48.2 (g) 13. 取 100 克 NaAc3H2O，加入 130ml 6.0 molL-1的 HAc 溶液，然后用水稀至 1.0L，此缓冲溶液的 pH 为多少?若向此溶液中加入 0.1mol 固体氢氧化钠(忽略 溶液体积变化)，求溶液的 pH 值。 解：c(HAc)=1306.010-3=0.78 (mol/L) c (Ac )=100/136/1=0.735 (mol/L) 55 1091. 1 735. 0 78. 0 108 . 1)H( + =c (mol/L) , pH=4.72 加入固体 NaOH 后 c(HAc)=0.68 (mol/L) c (Ac )=0.835 (mol/L) 55 1047. 1 835. 0 68. 0 108 . 1)H( + =c (mol/L) , pH=4.83 14. 已知室温时下列各盐的溶解度，试求各盐的溶度积。 （1）AgCl 1.9510 4g/100gH 2O （2）AgBr 7.110 7 molL-1 （3）BaF2 6.310 3 molL-1 解： （1）S=1.9510-3/143.5=1.3610-5 (mol/L) , 102 sp 1085. 1 = SK （2） 132 sp 105 = SK （3） 11343 sp 102 . 3)100 . 2(44 =SK 15. 根据 PbI2的溶度积常数计算: （1）PbI2在纯水中的溶解度； （2）PbI2饱和溶液中的 c(Pb2+)、c(I )； （3）在 0.01 molL-1KI 溶液中的溶解度； （4）在 0.01 molL-1Pb(NO3)2溶液 中的溶解度。 解： （1） 338 1051. 14/1039. 1 =S (mol/L) （2）c(Pb2+)=1.5110-3 , c(I-)=3.0210-3 (mol/L) （3）1.3910-8=S(0.01+2S)2 , S=1.3910-4 (mol/L) （4）1.3910-8=(S+0.01)(2S)2 , S=5.910-4 (mol/L) 16. 在 0.5 molL-1MgCl2溶液中加入等体积的 0.1 molL-1的氨水溶液,问 （1）有无沉淀生成? （2）若所加氨水中含有 NH4Cl，则 NH4Cl 浓度多大时才不致生成 Mg(OH)2沉 淀? 解： （1）c(Mg2+)=0.25 mol/L , c(NH3)=0.05 mol/L c(OH-)= 45 105 . 9108 . 105. 0 = (mol/L) Qc= , 有沉淀 11724 108 . 11025. 2)105 . 9(25. 0 = sp K （2）欲不生成沉淀，须 611 105 . 825. 0/108 . 1)OH( =c (mol/L) 9 )NH( 05. 0 108 . 1105 . 8 4 56 + = c , c(NH4+)=0.106 (mol/L) 原氨水中 c(NH4+)=0.212 (mol/L) 17. （1）在 10 ml 1.510 3 molL-1 MnSO 4溶液中，加入 5ml 0.15 molL-1 氨水， 是否有沉淀生成? （2）若在原 MnSO4溶液中，先加入 0.495 克(NH4)2SO4固体(忽略体积变化)， 然后再加入上述氨水 5ml，是否有沉淀生成? 解： （1）c(Mg2+)=101.510-3/15=110-3 , c(NH3)=50.15/15=0.05 mol/L Qc=c(Mg2+)c2(OH-)=110-31.810-50.05=910-11=1.910-13 , 有沉淀 sp K （2）c(NH4+)=5 . 01000 15 132/495. 02 = (mol/L) c(OH-)= 65 108 . 1 5 . 0 05. 0 108 . 1 = (mol/L) Qc=c(Mg2+)c2(OH-)=110-3(1.810-6)2=3.24910-15 3531 10/103 . 6 =410-9 (mol/L) , pOH5.6 不使 Pb2+沉淀时，前已计算 c(OH-)6.7 , pH0 , 正向自发 （2） (-)PtFe3+,Fe2+MnO4-,Mn2+Pt(+) ，E =1.49-0.77=0.72V 7 判断下列氧化还原反应在 298.15K、标准状态下进行的方向： （1） + +=+ 32 FeAgFeAg （2） + +=+14H6IOCrO7HICr2 2 7222 3 （3） 223 2FeClCuCl2FeClCu+=+ 解： （1）E =0.80-0.770 , 正向自发 （2）E =0.545-1.330 , 正向自发 8 计算说明在 pH=4.0 时，下列反应能否自动进行（其余物质均处于标准状态） ： （1） O(l)H(aq)Cr(l)Br(aq)Br(aq)H(aq)OCr 2 3 2 2 72 + + （2） )O(lH(g)Cl(aq)Mn(aq)Cl(aq)H(aq)MnO 22 2 4 + + 解： （1）(Br2/Br-)=(Br2/Br-)=1.07V (Cr2O72-/Cr3+)=1.33+78. 0)10lg( 6 0592. 0 144 = (V) +0 , 正向自发 （2）1.63=1.36 (Co2+/Co) , (Co2+/Co)=0.27(V) （3）p(Cl2)E , p(Cl2)E （4）69. 101. 0lg 2 0592. 0 27. 036. 1=+=E（V） 15用反应式表示下列过程的主要电极产物： （1）电解 NiSO4溶液，阳极为镍，阴极为铁； （2）电解熔融 MgCl2，阳极用石墨，阴极用铁； （3）电解 KOH 溶液，两极都用铂。 解： （1）阳极：Ni-2e=Ni2+ 阴极：Ni2+2e=Ni （2）阳极：2Cl- -2e=Cl2 阴极：Mg2+2e=Mg （3）阳极：4OH- -4e=O2+H2O 阴极：2H2O+2e=H2+2OH- 16根据电极电势定性说明，钢铁在水中或其它中性水溶液中为什么不可能发生析 氢腐蚀。 解：(H+/H2)=0-0.0592pH=-0.414(V) (O2/H2O)=)H(lg 4 0592. 0 229. 1 4+ +c=0.815(V) 在中性水溶液中，O2的氧化性远大于 H+，加之析 H2的过电势高，所以如此。 17分别写出铁在微酸性水膜中，与铁完全浸没在稀硫酸(1 molL-1)中发生腐蚀 的两极反应式。 解： （1）阳极：Fe-2e=Fe2+ 阴极：O2+4e+2H2O=4OH- （2）阳极：Fe-2e=Fe2+ 阴极：2H+2e=H2 18下列两种金属在规定的介质中接触会遭到哪种腐蚀，写出主要反应式： （1） Sn-Fe 在酸性介质中； （2）Al-Fe 在中性介质中； （3）Cu-Fe 在 pH=8 的介质中。 答：皆属于电偶腐蚀 （1）阳极：Fe-2e=Fe2+ 阴极：2H+2e=H2 总反应：阳极：Fe+2H+=H2+Fe2+ （2）阳极：Al-3e+3H2O=Al(OH)3+3H+ 阴极：O2+4e+2H2O=4OH- 总反应：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 （3）阳极：Fe-2e+2OH-=Fe(OH)2 阴极：O2+4e+2H2O=4OH- 总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 14 第四章 原子结构 1判断正错 （+） （1）能量量子化、波粒二象性和几率分布是微观粒子运动的三个特征。 （-） （2）电子的运动也可用牛顿力学来描述。 （-） （3）除氢原子外的其它原子中，只要角量子数不同，其轨道能级必定不同。 （-） （4）通过原子发射光谱至少可以对金属元素进行定性分析。 （+） （5）确定了 n、l、m 三个量子数，就确定了一个原子轨道。 （-） （6）确定了 n、l、m 三个量子数，就确定了一个电子的运动状态。 2选择填空 （1）下列四个量子数组合正确的是（B ） A （1，1，0，+ 2 1 ） B.（3，0，0，+ 2 1 ） C （1，2，1，- 2 1 ） D.（3，1，2，- 2 1 ） （2）下列原子轨道存在的是（D ） A 1p B. 2d C. 3f D. 6s 3填表 轨道名称 2p 4f 6s 5d 主量子数 2 4 6 5 角量子数 1 3 0 2 轨道个数 3 7 1 5 4判断正错 （-） （1）当 n=2 时，l 只能取 1，m 只能取1。 （-） （2）波函数角度分布图也能表示电子离核的远近。 （-） （3）磁量子数为 0 的轨道都是 s 轨道。 （-） （4）p 轨道角度分布图为“8”字形，这表明电子是沿“8”字形运动的。 5填空 （1）决定电子离核远近和所处能级高低的量子数是（n ） 。 （2）决定轨道形状的量子数是（l ） 。 （3）决定轨道空间伸展方向的量子数是（m ） 。 （4）决定电子自旋方向的量子数是（ms ） 。 6下列原子的核外电子分布式是不正确的，它们各违背什么原则？请订正之。 （1）5B：1s22s3 违背泡利不相容原理，应为：1s22s22p1 （2）22Ti：1s22s22p63s23p63d4 违背能量最低原理，应为：1s22s22p63s23p63d24s2 （3）7N：1s22s22p p 违背洪特规则，应为：1s22s22p12p 2p 2 x 1 yx 1 y 1 z 15 （4）29Cu：1s22s22p63s23p63d94s2 违背全充满半充满规律，应为： 1s22s22p63s23p63d104s1 7分别写出6C、7N、8O 三种原子的电子分布式、外层电子分布式和 2p 电子的轨 道表示式。 原子 核外电子分布式 外层电子分布式 2p 电子分布 C 1s22s22p2 2s22p2 2p1x2p 1 2p y 0 z N 1s22s22p3 2s22p3 2p1x2p 1 2p1 yz O 1s22s22p4 2s22p4 2p 2 x2p 1 2p1 yz 8通过表格形式写出20Ca、24Cr、26Fe、29Cu 四种原子的外层电子分布式、未成对 电子数和+2 价离子所属类型。 原子 外层电子分布式 未成对电子数 +2 价离子类型 Ca 4s2 0 8e Cr 3d54s1 6 917e Fe 3d64s2 4 917e Cu 3d104s1 1 917e 9选择填空 （1）下列原子外层电子分布式不正确的是（D） A 11Na：3s1 B. 17Cl：3s23p5 C. 23V：3d34s2 D. 30Zn：4s2 （2）Mn2+外层电子分布式正确的是（C） A4s0 B. 3d54s0 C. 3s23p63d5 D. 3d5 （3）下列原子中未成对电子数最多的是（B） A V B. Cr C. Mn D. Zn （4）下列离子中属于 917 电子构型的是（C） A Cl B. Ca2+ C. Cu2+ D. Zn2+ 10填表 元素符 号 外层电子分布 式 周期 族 区 Na 3s1 三 A s Ni 3d84s2 四 d Ga 4s24p1 四 A p 11填表 离子符号 离子外层 电子分布式 未成对电子 数 离子所 属类型 Cl 3s23p6 0 8e Fe3+ 3s23p63d5 5 917e Zn2+ 3s23p63d10 0 18e 12某元素最高氧化数为+6，最外层电子数为 1，金属性是同族中最强的。该元素 16 是何种元素？请写出其外层电子分布式和+3 价离子的外层电子分布式， 该离子 属于何种构型？ 答：该元素为26Cr. 3s23p63d54s1 , 3s23p63d3 , 917e 13 下列元素的最高氧化数各是多少？它们还各有哪些主要氧化数？请举出相应化 合物各一例。 Cr、Mn、Co、Pb、S、Br 元素 Cr Mn Co Pb S Br 最高氧化数 +6 +7 +3 +4 +6 +7 主要氧化数 +6,+3+7,+4,+2 +3,+2 +4,+2 +6,+4,-2+7,+5,+3,+1,-1 实例（略） 14选择填空 （1）下列元素中原子半径最大的是（A） A K B. Ca C. Na D. Mg （2）下列元素中第一电离能最大的是（D） AP B. Cl C. F D. Ne （3）下列元素中电负性最小的是（A） A K B. Na C. Ca D. Mg （4）下列元素中非金属性最强的是（C） A N B. O C. F D. Cl 15比较下列元素的指定性质 （1）最高氧化数 Cr Mo ， Be S （4）原子半径 Al NaClRbClCsCl（从电荷和离子间距考虑） 20 16按熔点由低到高的顺序排列下列化合物。 (1) MgCl2、PCl5、NaCl、SiCl4、AlCl3 (2) BaCl2、CaCl2、MgCl2、BeCl2、SrCl2 （1）NaCl MgCl2 AlCl3PCl5SiCl4（从极化和色散力考虑） （2）BaCl2SrCl2CaCl2MgCl2BeCl2（从极化考虑） 17选择题 （1）下列“离子”中极化力最强的是（D） 。 (a) Na+ (b) Mg2+ (c) Ca2+ (d) Mn7+ （2）下列离子中变形性最大的是（A） 。 (a) S2- (b) O2- (c) Br- (d) I- （3）下列氯化物中硬度最大的是（A） 。 (a) BaCl2 (b) MgCl2 (c) NaCl (d) KCl （4）下列氯化物中熔点最低的是（D） 。 (a) NaCl (b) MgCl2 (c) AlCl3 (d) SiCl4 （5）下列化合物中属于原子晶体的是（C） 。 (a) Cu (b) FeCl3 (c) GaAs (d) CO2 （6）下列混合型晶体中既含共价键又含离子键的是（B） 。 (a) MoS2 (b) 石棉 (c) 石墨 (d) 石墨型 BN 18比较下列指定的性质： （1）熔点：FeCl2 FeCl3 ； CrO CrO3 （2）硬度： BN CaO ； KCl KI FeCl3 CCl4的熔点；分别为原子、离子、过渡、分子晶体。 （2）BF3 BaO CO2 的硬度。分别为原子、离子、分子晶体。 21 第六章 配位化合物 1命名下列配合物，并指出中心离子、配位体、配位原子、配位数。 （1）KPt(NH3)Cl3：三氯一氨合铂（）酸钾 （2）Na2Zn(OH)4：四羟基合锌酸钠 （3）Ni(en)3SO4 ：硫酸三乙二胺合镍（） （4）Co(NH3)5ClCl2 ：二氯化一氯五氨合钴（） （5）Na2SiF6 ：六氟合硅酸钠 2已知有两种固体配合物，它们具有相同的化学式：Co(NH3)5BrSO4。它们之间的 区别在于： 往第一种配合物的溶液中加入 BaCl2时， 产生白色沉淀， 加入 AgNO3 时无现象；而第二种配合物的情况正相反。请写出这两种配合物的结构简式。 答： （1）Co(NH3)5BrSO4 （2）Co(NH3)5SO4 Br 3下列配合物在水中能离解出哪些离子？哪一离子的浓度最大？哪一离子的浓度 最小？ （1）Cu(NH3)4Cl2 ：Cl-(最大)、Cu(NH3)42+、Cu(NH3)32+、 Cu(NH3)22+、 Cu(NH3)2+、Cu2+(最小) （2）K2PtCl6：K+（最大） 、PtCl62-、 PtCl5-、PtCl3+、 PtCl22+、 PtCl3+、 Pt4+（最小） （3）Na3Ag(S2O3)2：Na+(最大)、Ag(S2O3)23-、 Ag(S2O3)-、Ag+(最小) （4） K4Fe(CN)6： K+(最大)、 Fe(CN)64- 、 Fe(CN)53-、 Fe(CN)42- 、 Fe(CN)3-、 Fe(CN)+、 Fe2+（最小） 4计算 AgCl、AgBr 在 2mol/L 氨水中的溶解度。 解：设 AgCl 的溶解度为 S，则 AgCl + 2NH3 = Ag(NH3)2+ + Cl- 2.0-2S S S 3107 2 2 1075. 11056. 11012. 1 )20 . 2( = sp KKK S S 稳 解得 S=0.0772 （mol/L） 同理，可求得 AgBr 在 2mol/LNH3 中的溶解度为 0.00292mol/L 5判断下列反应进行的程度： （1）Cu(CN)2 + 2NH 3 Cu(NH3)2 + + 2CN （2）Cu(NH3)42+ + Zn2+ Zn(NH3)42+ Cu2+ 解： （1） K=Cu(NH3)22+Cu(CN)2- 稳 K 不稳 K 22 =7.241010110-24=7.2410-14 （2）=Zn(NH3)42+Cu(NH3)42+ K 稳 K 不稳 K =2.871094.7810-14=1.3710-4 6选择适当的试剂，使下列前一物质转化为后一物质，写出每一步反应的化学方 程式。 AgAgNO3AgClAg(NH3)2ClAgBrNa3Ag(S2O3)2AgIKAgI2 Ag2SAgNO3Ag 解： （1）加 HNO3：3Ag + 4HNO3=3AgNO3 + NO + 2H2O （2）加 HCl：Ag+ + Cl- = AgCl （3）加 NH3：AgCl + 2NH3 = Ag(NH3)2+ + Cl- （4）加 KBr：Ag(NH3)2+ + Br- =AgBr + 2NH3 （5）加 Na2S2O3：AgBr + 2S2O32-=Ag(S2O3)23-+Br- （6）加 KI：Ag(S2O3)23- + I- =AgI + 2S2O32- （7）加 KI：AgI + I- = AgI2- （8）加 Na2S：2AgI2- + S2- = Ag2S + 2I- （9）加 HNO3：3Ag2S + 8HNO3=6AgNO3 + 3S + 2NO + 4H2O （10）加 Fe：3AgNO3 + Fe = 3Ag + Fe(NO3)3 7写出能实现下列要求所用的物质及反应式： （1）检验无水酒精中是否含水； （2）消除含氰废水的毒性； （3）卤化银系胶片定影； （4）将湿法冶金得到的Ag(CN)2 溶液中的银置换出来； （5）配制无氰镀铜液。 解： （1）无水硫酸铜。CuSO4 + 4H2O = Cu(H2O)4SO4 （2）亚铁盐。Fe2+ 6CN- = Fe(CN)64- （3）Na2S2O3。AgBr + 2S2O32-=Ag(S2O3)23-+Br- （4）Zn 粉。2Ag(CN)2 + Zn = 2Ag + Zn(CN)42 （5）K4P2O7：Cu2+ + 4 P2O72- = Cu(P2O7)26- 8写出下列操作的现象及化学方程式： （1）用 KSCN 溶液在白纸上写字，干后喷射 FeCl3溶液； （2）用 CuSO4溶液在白纸上写字，干后喷射浓氨水； （3）用亚铁氰化钾在白纸上写字，干后喷射 FeCl3溶液。 （1）无色变红色。Fe3+ + SCN- = Fe(SCN)2+ （2）无色变蓝色。CuSO4 + 4H2O = Cu(H2O)4SO4 （3）无色变蓝色。Fe3+ + Fe(CN)64- = Fe4 Fe(CN)63 9判断正错 23 （-） （1）配合物中只含有配位键。 （-） （2）配位体的个数就是中心离子的配位数。 （-） （3）配离子的电荷数就是中心离子的电荷数。 （+） （4）配离子与弱电解质类似，在水溶液中只能部分离解。 10CO 对血红蛋白的亲和力比 O2大 210 倍。若载氧血红蛋白用 FeHbO2表示， 请写出人体 CO 中毒时的反应。 答：CO + FeHbO2 = FeHbCO + O2 24 第七章 无机材料 1何谓轻金属、重金属、贵金属、稀有金属？它们在周期表中是如何分布的？ 答：轻金属一般指密度小于 5 g/cm3的金属，包括钠、钾、铝、钙、钛等，一般位 于 s 区。重金属一般指密度大于 5 g/cm3的金属，一般位于 d 区、ds 区和 p 区。 贵金属指金、银和铂系元素。稀有金属指在自然界中含量少且分布稀散，提取 和制备较难的金属，如锂、铍、镓、铟、铊