工程化学基础习题解答_浙大版.doc

安徽理工大学土木11-6制作工程化学基础（浙大版）练习题参考答案第一章 绪 论练习题（p.9）1. （1）； （2）； （3）； （4）。2. （1）C、D；（2）C；（3）B。3. 反应进度； mol。4. 两相（不计空气）；食盐溶解，冰熔化，为一相；出现AgCl，二相；液相分层，共三相。5. 两种聚集状态，五个相：Fe（固态，固相1），FeO（固态，固相2），Fe2O3（固态，固相3），Fe3O4（固态，固相4），H2O（g）和H2（g）（同属气态，一个气相5）6. n =（216.5 180）g / (36.5g mol-1) = 1.0 mol7. 设最多能得到x千克的CaO和y千克的 CO2，根据化学反应方程式： CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) 摩尔质量/gmol-1 100.09 56.08 44.01 物质的量/mol 因为n(CaCO3)=n(CaO)=n(CO2) 即 = 得 x =m(CaO) =532.38kg y =m(CO2) =417.72kg 分解时最多能得到532.28kg的CaO和417.72kg的CO2。8. 化学反应方程式为3/2H2+1/2N2 = NH3时：化学反应方程式为3H2+ N2 = 2NH3时：当反应过程中消耗掉2mol N2时，化学反应方程式写成3/2H2+1/2N2 = NH3，该反应的反应进度为4 mol；化学方程式改成3H2+ N2 = 2NH3，该反应的反应进度为2 mol。 9. n（H2）=（H2）=0.5 mol(2)=1 mol n（H2O）=（H2O）=0.5 mol2=1 mol 消耗掉1 molH2，生成1 molH2O。第二章 物质的化学组成和聚集状态2.1 物质的化学组成练习题(p.23)1 化学式或名称名称或化学式配位中心配位体配位原子配位数KPt(NH3)C13三氯一氨合铂()酸钾Pt()NH3,ClN,Cl4Na2Zn(OH)4四羟合锌()酸钠Zn()OHO4Ni(en)3SO4硫酸三乙二胺合镍()Ni()H2NCH2CH2NH2(en)N6Co(NH3)5ClC12二氯化一氯五氨合钴()Co()NH3,ClN,Cl6Na2CaY乙二胺四乙酸合钙()酸钠Ca()(-OOCCH2)2NCH2-CH2N(CH2COO-)2(EDTA或Y4-)N,O6Ni(CO)4四羰合镍(0)Ni(0)COO4氯化二氨合银(I)Ag(NH3)2C1Ag(I)NH3N2六氰合铁()酸钾K4Fe(CN)6Fe()CNN6其中，螯合物有：（3）Ni(en)3SO4和（5） Na2CaY 2.2 固 体练 习 题 （p.32）1（1）B，F。 （2）D。（3）C、D、E、F，D、F。（4）A。2熔点高低为：MgOCaOCaF2CaCl2。因为电荷之间作用力为f = k(Q+Q)/(r+r)2，典型离子晶体的熔点与其作用力有相同的变化规律，其中以Q+、Q为主，r+、r为参考。3熔点高低为：SiCSiBr4SiF4。因为粒子间作用力大小与晶体的熔点高低规律一致，SiC是原子晶体，SiF4和SiBr4为分子晶体，原子晶体以共价键结合，分子晶体以分子间力结合，共价键作用强于分子间力。在同为分子晶体的SiF4和SiBr4中，SiBr4的相对分子质量大于SiF4，前者分子间力大于后者。4因为钠卤化物是离子晶体，而所列硅卤化物均为分子晶体。离子晶体以离子键结合，离子间作用力大，而分子晶体以分子间力结合，分子间力较离子键弱，所以硅卤化物的熔点总比钠卤化物的低。离子键强弱随电荷数增大而增强，而分子间力随相对分子量的增大而增强，所以两者间变化规律不一致。5(1) 熔点由高到低为：BaCl2FeCl2AlCl3CCl4。因为BaCl2为典型的离子晶体，熔点较高；FeCl2和AlCl3同为过渡型晶体，高价态的倾向于形成共价键为主的分子晶体，熔点、沸点较低；低价态的倾向于形成以离子键为主的离子晶体，熔点、沸点较高。正离子价态越高，吸引负离子的电子云的能力越强；负离子的半径越大，其电子云越易被正离子吸引过去。结果减弱了正、负离子间作用力。故AlCl3比FeCl3更偏向于分子晶体，熔点更低；CCl4则为典型的分子晶体，熔点更低。 (2) 硬度从大到小为：SiO2BaOCO2。因为SiO2是原子晶体，硬度最大；BaO是典型的离子晶体，硬度较大；CO2为典型的分子晶体，硬度最小。6耐高温金属：W(钨，熔点3410)，Re(铼，熔点3180) 。W和Re用于测高温的热电偶材料。易熔金属：Hg(汞，熔点38.87)，用于测体温的温度计。Sn(锡，熔点231.9)，用于制作自动灭火设备、锅炉安全装置、信号仪器(表)、电路中的保险丝等的合金材料。2.3 液体和液晶练 习 题(p.44)1（1）饱和，方向，降低，氢，氧（2）1千克溶剂（3），-SO3-，C17H35，O(CH2CH2O)，R ，油包水型乳状液（4）8，润湿剂；16-18，洗涤剂、增溶剂。（5）热致液晶，溶致液晶2 (1) pH大小：10时20时50时，因为pH=1gc(H+)c，Kw=c(H+)cc (OH)c，Kw随温度升高而升高，故c(H+)随温度升高而升高，pH随温度升高而减小。(2) 电导率大小：10时20时0.2molkg10.5molkg1，因为，表示溶液的凝固点下降值，、分别表示纯溶剂和溶液的凝固点；是溶质的质量摩尔浓度，单位为molkg-1，为凝固点下降常数，取决于纯溶剂的特性而与溶质特性无关。(4) 凝固点高低：C6H12O6的NaCl的Na2SO4的， 因为C6H12O6是非电解质，NaCl 和Na2SO4是强电解质，在水溶液中电离出的离子数不同，0.1 molkg-l NaCl和0.1 molkg-l Na2SO4溶液的实际质点的质量摩尔浓度分别为0.2molkg-l和0.3molkg-l，根据凝固点下降公式，凝固点随质点数的增加而降低。(5) 渗透压高低：0.1molkg10.2molkg1CrCoCu。因为Ti、Cr、Co、Cu的外层电子结构依次为3d24s2、3d54s1、3d74s2、3d104s1，d电子越多,与C成键的可能性越小,因此形成碳化物倾向性也越小。3.3 化学键 分子间力 高分子材料练习题(p.86)1（1）c，f （2）a、b，c，d，g (3) a，d (4)d (5)b2乙二胺四乙酸合钙(II)酸钠 ， Ca2+ ， 乙二胺四乙酸 。3化学键氢键分子间力。4聚甲基丙烯酸甲酯是II类给电子性高聚物，它的溶度参数d=19.4(Jcm3)1/2;能溶解它的溶剂必须是弱亲电子溶剂,而且其溶度参数要相近，它们是三氯甲烷 d=19.0(Jcm3)1/2、二氯甲烷 d=19.8(Jcm3)1/2。 聚氯乙烯是I类弱亲电子性高分子化合物，d=19.8(Jcm3)1/2；能溶解它的溶剂必须是给电子性溶剂,而且其溶度参数要相近，它们是环己酮(II类给电子性溶剂) d=20.2(Jcm3)1/2、四氢呋喃(II类给电子性溶剂) d=18.6(Jcm3)1/2。 聚碳酸酯是II类给电子性化合物，d=19.4(Jcm3)1/2；能溶解它的溶剂必须是弱亲电子溶剂,而且其溶度参数要相近，它们是三氯甲烷 d=19.0(Jcm3)1/2、二氯甲烷 d=19.8(Jcm3)1/2。59个s键,2个p键。6第(1)组中的HF、第(2)组中的H2O、第(3)组中的CH3CH2OH、第(4)组中的有氢键。 因为它们中有电负性大的F、O、N等元素，它们将对与其直接相连接的H的电子云强烈吸引，使H裸露成质子，它再吸引F、O、N上的电子云，F、O、N等元素(用X表示)与质子(用H表示)与另一个分子上的F、O、N等元素(用Y表示)形成了XHY多中心轨函而产生了氢键。第四章 化学反应与能源4.1热化学与能量转化练习题(p.106)1(1) a、b；(2) b、d；(3) c；(4) b2 C2H2(g) + 5/2O2 (g) = 2CO2 (g) + H2O(g)DfHmy (298.15)/kJ.mol1 227.4 0 393.5 241.8DrHmy(298.15)=2(393.5) 241.8227.4 kJmol1 =1256.2 kJmol1 CH4(g) + 2O2 (g) = CO2 (g) + 2H2O(g)DfHmy (298.15)/kJ.mol1 74.6 0 393.5 241.8DrHmy(298.15)= (393.5) +2(241.8)(74.6) kJmol1 =802.5 kJmol1 C2H4(g) + 3O2 (g) = 2CO2 (g) + 2H2O(g)DfHmy (298.15)/kJ.mol1 52.4 0 393.5 241.8DrHmy(298.15)=2(393.5) +2(241.8)52.4 kJmol1 =1323 kJmol1 C2H6(g) + 7/2O2 (g) = 2CO2 (g) + 3H2O(g)DfHmy (298.15)/kJ.mol1 84.0 0 393.5 241.8DrHmy(298.15)=2(393.5) +3(241.8)(84.0) kJmol1 =1428.4 kJmol1 可见，燃烧1molC2H4或C2H6放出的热量大于C2H2，因此可以代替，而CH4不行。3 Na2S(s) + 9H2O(g) = Na2S9H2O(s)DfHm/kJ.mol1 372.86 241.8 3079.41DrHm(298.15)=(3079.41)(372.86)+(241.8)9kJmol1 =530.35 kJmol1 1kg Na2S的物质的量：n=1000g/(22.99232.07)gmol1=12.81mol Q= Qp=DH= (530.35kJmol1 )12.81mol=6794 kJ 4 2N2H4(l) + N2O4(g) = 3N2(g) + 4H2O(l)DfHm/kJ.mol1 50.63 9.66 0 285.8 DrHm(298.15)=(285.8)4(50.632+9.66) kJmol1 =1254.12 kJmol1 32 g N2H4的物质的量为：n=32g/(142+14)gmol1=1.0 mol1.0molN2H4完全反应，其反应进度为mol，所以：Q= Qp=DH=1254.12 kJmol1mol=627.06 kJ5 CaO(s) + H2O(l) = Ca2+(aq) + 2OH(aq) DfHm(298.15)/kJmol1 634.9 285.8 542.8 230.0 DrHm(298.15)=(543.20)2 (230.0)(634.9)+(285.8) kJmol1 =82.1 kJmol1 罐头从2580需吸收的热量： Q= Qp=DH=400 JK1(8025)K=22000 J 设需CaO为W克，则其物质的量 n=W/(40.08+16.00) gmol1=Q/-DrHm(298.15) 80% W=22000/(82.110380%) mol 56.08 gmol1 =18.78 g6 C6H6(l) + 15/2O2 (g) = 6CO2 (g) + 3H2O(l)1mol液态苯在弹式量热计中完全燃烧放热：7恒容反应热，恒压反应热，当液体、固体相对于气体体积可以忽略且气体可以看作理想气体时有：。所以：(1) H2(g)十O2(g)=H2O(g) ，； (2) H2(g)十O2(g)=H2O(l) ，。8 Fe2O3(s) + 3CO(g) = 2Fe(s) + 3CO2(g) DfHm(298.15)/kJmol1 824.2 110.5 0 393.5 DrHm(298.15)=3 (393.5)(824.2)+3(110.5) kJmol1 =24.8 kJmol19 C5H12(l) + 8O2 (g) = 5CO2 (g) + 6H2O(g)DfHmy (298.15)/kJ.mol1 149.9 0 393.5 285.8DrHmy(298.15)=5(393.5) +6(285.8)(149.9) kJmol1=3532.4kJmol1 燃烧1克汽油所放出的热量：4.2 化学反应的方向和限度练习题(p.114)1（1）X；（2）；（3）X；（4）X；（5）X；（6）。2（1）SmH2O（s）SmH2O（l） SmH2O（g）（2）Sm(298.15K) Sm(398.15K)Sm(498.15K)（3）同一温度下：Sm（Fe）Sm（FeO）Sm（Fe2O3）。3 C（s）+CO2（g）=2CO（g） DfGm(298.15)/kJmol1 0 394.4 137.2 DrGm(298.15)= 2 (137.2) (394.4) kJmol1 =120.0 kJmol14 CaCO3（s） = CaO（s）+ CO2（g） DfHm(298.15)/kJmol1 1207.6 634.9 393.5Sm(298.15)/Jmol1K1 91.7 38.1 213.8 DrHm(298.15)=(634.9) (393.5)(1207.6) kJmol1 =179.2 kJmol1 DrSm(298.15)=(38.1+213.891.7) Jmol1K1 =160.2 Jmol1K1rGm(1222K) DrHm(298.15) TDrSm(298.15)= 179.2 kJmol11222K160.2 Jmol1K1 = 16.56 kJmol1rGm(1222K) 0，能自发进行。5 SiO2(s) + 2C(s) = Si(s) + 2CO(g)(298.15K)/kJmol-1 -910.7 0 0 -110.5(298.15K)/Jmol-1K-1 41.5 5.7 18.8 -197.7(298.15K)/kJ mol-1 -856.3 0 0 -137.2(1) (2) 或 (3) 不能自发。(4) ，自发，所以：6（1）大于零；（2）大于零；（3）小于零；（4）小于零。7 C(s) + H2O (g) = CO(s) + H2(g)(298.15K)/kJmol-1 0 -241.8 -110.5 0 (298.15K)/Jmol-1K-1 5.7 188.8 197.7 130.7(298.15K)/kJ mol-1 0 -228.6 -137.2 0(1) 不能向正方向进行。(2) 因此，升高温度能向正方向进行。(3) 8已知DrHm(298.15)=402.0kJmol1，DrGm=345.7kJ.mol1，则 298.15K时的DrSm(298.15)值可以从下式求出： DrHm(298.15)298.15KDrSm(298.15)=DrGm(298.15) DrSm(298.15)=DrHm(298.15)DrGm(298.15)/298.15K =402.0(345.7)kJmol1/298.15K =0.1888 kJ.mol1.K1当DrGm(T)=0时的温度可用下式表示： DrHm(298.15)TDrSm(298.15)0 算得：TDrHm(298.15)/DrSm(298.15) =402.0kJ.mol1/(0.1888kJ.mol1.K1) =2129 K当温度在2129K以下时，该反应均向正向进行，即CaO和SO3的结合是可能的，所以高温下除去SO3也是可能的。4.3 化学平衡和反应速率练习题(p.125)1(1) （2）2降低温度，增加总压力3此反应随温度T升高，平衡常数增大，从关系式： 可看出：必须是正值才能满足T增大也增大，所以是吸热反应。4 FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) 开始 0.05 0.05 平衡 0.05-x 0.05+x(0.05+x)/(0.05-x)=0.5 x=-0.017molL-1 平衡时：c(CO2)=0.033molL-1，c(CO)=0.067 molL-15Ea=256.9kJmol-16 C2H4（g）+ H2O（g）C2H5OH（g）D fH ym（298.15K）/kJmol-1 52.4 -241.8 -277.6该反应为放热、总体积减小的反应，所以增大压力和采用适当较低温度有利于反应正向进行，可以采用适当催化剂，加速反应速度（弥补温度降低带来的不利）。7 2NO2（g）2NO（g）+O2（g）（1）因为该反应速率方程符合质量作用定律，所以正反应的速率方程式为：。（2）正反应：逆反应：可见，温度升高，正、逆反应速率增加的倍数不同，这里显然正反应增加的倍数远远大于逆反应增加的倍数，说明温度升高使平衡向正反应方向，即吸热反应方向移动。8 2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g)(298.15K)/kJmol-1 91.3 -110.5 0 -393.5(298.15K)/Jmol-1K-1 210.8 197.7 191.6 213.8DfGm(298.15)/kJ.mol1 87.6 137.2 0 394.4(1) 298.15 K时： 或 DrGm(298.15)=2(394.4)2(137.2)287.6kJ.mol1 =689.6kJ.mol1 lnK=DrGm/RT =(689.6103J.mol1)/( 8.314 J.mol1.K1298.15K) =278 K=5.0110120 （2）773.15K时： lnK=DrGm/RT =(595.67103J.mol1)/( 8.314 J.mol1.K1773.15K) =92.67 K=1.761040 4.4 氧化还原反应和能源的开发和利用练习题(p.137)1 (1) x； (2) ；(3) x；(4) 2（1）c；（2）b。3反应(1) 正向进行： 反应(2) 正向进行： 所以：4 MnO4 + 8H+5e=Mn2+4H2O E=E+(105)8=(1.5070.496) V=1.01V Cl2 +2e=2Cl E=E=1.36V Cr2O72+14H+6e=2Cr3+7H2O E=E+(105)14 =(1.2320.708) V=0.524V 从计算结果知道，此时的氧化性从大到小的顺序是:Cl2、KMnO4溶液、K2Cr2O7溶液。5 （1）已知， （2），6已知，所以为负极。电池图式：(-)Pt | Fe3+( l moldm-3), Fe2+( l moldm-3) | Ag+( lmo1dm-3) | Ag (+)电极反应： 负极 Fe2+ = Fe3+ +e 正极 Ag+ +e = Ag(s) 电池反应：Ag+ + Fe2+ = Ag + Fe3+电池电动势：(1) (2) 7 (1) (2) (3) 所以反应为：MnO4-+8H+5Fe2+=Mn2+4H2O+5Fe3+。8电池反应：Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag，第五章溶液中的化学反应和水体保护5.1 弱酸弱碱溶液及其应用练 习 题(p.146)1 酸：H2S HCN NH 其共轭碱：HS CN NH3碱：S2- NH3 CN OH 其共轭酸：HS NH HCN H20两性物质：HS H2O 其共轭碱：S2- OH 其共轭酸：H2S H3O+2 NH3 H2O NH + OHfG -26.59 -237.1 -79.42 -157.38rG=26.89kJmo1-1lgK K(NH3)=1.9510-53 K(NH)=设平衡时c(H3O+)为xmoldm-3NH H2O NH3 + H3O+起始浓度/ moldm-3 0.20-x x x K(NH)x值很小,0.20-x0.20即 K(NH)得 x =1.0710-5 moldm-3 = c(H3O+)pH= 4.974 HAc = H+ Ac- K(HAc)=1.7410-5HF = H+ F- K(HF)=6.6110-4H3PO4 = H+ H2PO K(H3PO4) =7.0810-3NH3H2O = NH+ OH K(NH3) =1.7410-5K愈大，酸性愈强酸性由强到弱得排列为：H3PO4，HF，Hac，NH35选K =1.7710-4 的HCOOH最合适。因为所选缓冲系的共轭酸的pK与缓冲溶液的pH值越接近，则该缓冲系在总浓度一定时，具有较大缓冲能力。6根据缓冲溶液pH的计算公式：pH = p(HAc)+HAc，K=1.7410-5p(HAc)= 4.76 pH = 4.76 + 在100cm3上述缓冲溶液中加入1.00cm31.00 moldm-3的HCl溶液,忽略总体积变化则 c(Ac-)=0.100 moldm-3 - 0.010 moldm-3 = 0.09 moldm-3 c(HAc) = 0.100 moldm-3+ 0.010 moldm-3= 0.110 moldm-3pH = p(HAc)+ = = 4.677NH3与NH4C1组成缓冲液，其中NH3的pK= 4.75NH的pK=pK- pK= 14 - 4.75 = 9.25所以pH = p+ = 9.25在1000cm3此溶液中加入10cm30.10moldm-3的NaOH，则pH = p+ = 9.25 + 8设需加6.0 moldm-3的HAc溶液x立方厘米, NaAc与HAc混和配成缓冲溶液后c(Ac-) =0.50 moldm-3c(HAc) =6x moldm-3由pH = p+, p(HAc)= 4.76得5.0 = 4.76 + x= 11.97 dm35.2 水溶液中的沉淀溶解反应、配位反应及其应用练 习 题(p.155)1 (2)，(4)2饱和的PbCl2溶液中存在以下平衡PbCl2 Pb2+ + Cl-平衡浓度/ moldm-3 3.7410-5 23.7410-5 = 3.7410-5(23.7410-5)2 =2.0910-133 (1) 在不断振荡下逐滴加入AgNO3溶液,首先析出黄色AgI沉淀,然后析出白色AgCl沉淀。(2) 当AgI沉淀完全析出，c(I-) = 8.5110-17 有AgI沉淀产生(2)设加入100cm30.20moldm-3KCN溶液后I-浓度为x moldm-3 , c(I-) = AgI + 2CN- Ag(CN)2- + I-平衡浓度/moldm-3 0.080-2x x x K= = 1.2610218.5110-17=1.07105x = 0.04 moldm-3即所加入的KCN能溶解AgI，使溶液中的c(I-)达到0.04 moldm-3；而(1)加入I-的物质的量为0.050 dm30.10 moldm-30.0050 mol，即(2)混合液中 c(I-)max = 故(2)中的溶液中不可能存在AgI沉淀。10(1) nSCN- + Fe3+ Fe(SCN)n3-n 血红色(2) 3Fe(CN)6-4 + Fe3+ Fe4Fe(CN)63 (s) 蓝色(3) CuSO4 + 4NH3 Cu(NH3)4SO