无机分析与化学1第一章.doc

第一章习题解 1-5第一章习 题 解 答基本题1-1 有一混合气体，总压为150Pa，其中N2和H2的体积分数分别为0.25和0.75， 求H2和N2的分压。解：根据式(1-6)p(N2) = 0.25p = 0.25 150 Pa = 37.5 Pap(H2) = 0.75p = 0.75150 Pa =112.5 Pa1-2 液化气主要成分是甲烷。某10.0m3 贮罐能贮存 -164、100kPa下的密度为415kgm-3的液化气。计算此气罐容纳的液化气在20C、100kPa下的气体的体积。解：甲烷的物质的量为 n(4151000g.m-310m3/16.04g.mol-1) = 259103 mol 所以 1-3用作消毒剂的过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为0.03，这种水溶液的密度为1.0gmL-1，请计算这种水溶液中过氧化氢的质量摩尔浓度、物质量的浓度和摩尔分数。解：1L溶液中，m( H2O2) = 1000mL1.0gmL-10.030 = 30g m( H2O) = 1000mL1.0gmL-1(1-0.030) = 9.7102g n( H2O2) = 30g/34gmoL-1=0.88mol n( H2O) = 970g/18g.mol-1=54mol b( H2O2)= 0.88mol /0.97kg = 0.91molkg-1 c( H2O2)= 0.88mol/1L = 0.88molL-1 x( H2O2) = 0.88/(0.88.+54) = 0.0161-4计算5.0%的蔗糖(C12H22O11)水溶液与5.0%的葡萄糖(C6H12O6)水溶液的沸点。解： b(C12H22O11)=5.0g/(342g.mol-10.095kg)=0.15molkg-1b(C6H12O6)=5.0g/(180g.mol-10.095kg)=0.29molkg-1蔗糖溶液沸点上升DTb=Kbb(C12H22O11)= 0.52Kkgmol-10.15molkg-1=0.078K蔗糖溶液沸点为：373.15K+0.078K=373.23K葡萄糖溶液沸点上升DTb=Kbb(C6H12O6)= 0.52Kkgmol-10.29molkg-1=0.15K葡萄糖溶液沸点为：373.15K + 0.15K = 373.30K1-5 比较下列各水溶液的指定性质的高低(或大小)次序。(l)凝固点：0.1molkg-1 C12H22O11溶液，0.1molkg-1 CH3COOH溶液，0.1molkg-1 KCl溶液；(2)渗透压：0.1molL-1 C6H12O6溶液，0.1molL-1 CaCl2溶液，0.1molL-1 KCl溶液，1molL-1 CaCl2溶液。（提示：从溶液中的粒子数考虑。）解：凝固点从高到低：0.1molkg-1 C12H22O11溶液0.1molkg-1 CH3COOH溶液0.1molkg-1 KCl溶液渗透压从小到大：0.1molL-1 C6H12O6溶液0.1molL-1 KCl溶液0.1molL-1 CaCl2 溶液1molL-1CaCl2溶液1-6 在20 时，将5.00g血红素溶于适量水中，然后稀释到 500毫升，测得渗透压为0.366 kPa，试计算血红素的相对分子质量。解：根据 P = cRT c =P/RT = 0.366/(8.314293.15) molL-1 = 1.5010-4 molL-150010-3L1.5010-4molL-1 = 5.00 g/MM = 6.67104gmol-1所以血红素的相对分子质量为6.671041-7 在严寒的季节里为了防止仪器中的水冰结，欲使其凝固点下降到-3.00，试问在500g水中应加甘油(C3H8O3)多少克? 解： Tf = Kf(H2O) b(C3H8O3) b(C3H8O3) =Tf / Kf(H2O) =3.00/1.86 molkg-1 =1.61 molkg-1 m(C3H8O3)=1.610.50092.09g =74.1g1-8 硫化砷溶胶是通过将硫化氢气体通到H3AsO3溶液中制备得到：2H3AsO3 + 3H2S As2S3 + 6H2O试写出该溶胶的胶团结构式。解： (As2S3)mnHS-(n-x)H+x-xH+1-9 将10.0 mL0.01 molL-1的KCl溶液和100 mL0.05 mo1L-1的AgNO3溶液混合以制备AgCl溶胶。试问该溶胶在电场中向哪极运动？并写出胶团结构。解: AgNO3溶液是过量的，胶核优先吸附Ag+，胶粒带正电，因此该溶胶在电场中向负极运动。胶团结构为： (AgCl)mnAg+(n-x)NO3-x+xNO3-1-10用0.1molL-1的KI和0.08molL-1的AgNO3两种溶液等体积混合，制成溶胶，在4种电解质NaCl、Na2SO4 、MgCl2、Na3PO4中，对溶胶的聚沉能力最强的是哪一种？解: KI溶液过量， 溶胶吸附I， 溶胶带负电， 阳离子对溶胶的聚沉起作用， 因此MgCl2对溶胶的聚沉能力最强。提高题1-11为了节约宇宙飞船中氧气的供应，有人建议用氢气来还原呼出的CO2，使其转变为水。每个宇航员每天呼出的CO2约1.00kg。气体转化器以600mLmin-1（标准状态下）的速率还原CO2。为了及时转化一个宇航员每天呼出的CO2，此转化器的工作时间百分比为多少？解：转化器一天还原的CO2为 600602410 -322.4441.70103 g此转化器的工作时间百分比为 1000g/1700 = 0.5881-12 人体肺泡气中N2， O2， CO2的体积百分数分别为80.5%、14.0%和5.50%，假如肺泡总压力为100kPa， 在人体正常温度下，水的饱和蒸气压为6.28 kPa， 计算人体肺泡中各组分气体的分压。解: p = 100kPa - 6.28 kPa = 93.7 kPap(N2) = 0.805p = 0.80593.7 kPa = 75.4 kPap(O2) = 0.140 p = 0.14093.7 kPa = 13.1 kPap(Ar) = 0.0550 p = 0.055093.7 kPa = 5.15 kPa1-13将某绿色植物经光合作用产生的干燥纯净气体收集在65.301g的容器中，在30及106.0kPa下称重为65.971 g， 若已知该容器的体积为0.500 L，计算此种气体的相对分子质量，并判断可能是何种气体。解:气体的质量为 m = 65.971g 65.301g 0.67g n PV/RT =(106.0103 Pa0.5 L) / (8.314103 PaLmol-1K-1303.15 K) 0.0210 mol M m/n 0.67g/0.0210 mol 31.9 gmol-1 气体的相对分子质量为31.9， 该气体可能为氧气。1-14医学上用的葡萄糖(C6H12O6)注射液是血液的等渗溶液，测得其凝固点下降为0.543，(l) 计算葡萄糖溶液的百分含量；(2) 如果血液的温度为37， 血液的渗透压是多少？解: (1) DTf= Kf(H2O)b(C6H12O6) b(C6H12O6) = DTf/Kf(H2O) =0.543K/1.86 Kkgmol-1=0.292 molkg-1w=0.292180/(0.292180+1000)= 0.0499(2) P = cRT = 0.292molL-18.314kPaLmol-1K-1(273.15+37)K =753kPa1-15孕甾酮是一种雌性激素，它含有9.5% H、10.2% O和80.3% C，在5.00g苯中含有0.100g的孕甾酮的溶液在5.18时凝固，孕甾酮的相对分子质量是多少？分子式是什么？解：DTf =Tf -Tf=278.66-(273.15+5.18)K=0.33KDTf = Kf(苯) b(孕甾酮)= Kf(苯)m(孕甾酮)/M(孕甾酮)m(苯)M(孕甾酮)= Kf(苯)m(孕甾酮)/Tfm(苯) =5.120.100/(0.330.00500)gmol-1=310 gmol-1 C:H:O =31080.3%/12.011 : 3109.5%/1.008 : 31010.2%/16.00 = 21 : 29 : 2 所以孕甾酮的相对分子质量是310，分子式是 C21H29O2。1-16海水中含有下列离子，它们的质量摩尔浓度分别为： b(Cl-)=0.57molkg-1；b(SO42-)=0.029molkg-1；b(HCO3-)=0.002molkg-1；b(Na+)=0.49molkg-1；b(Mg2+)=0.055molkg-1；b(K+)=0.011molkg-1；(Ca2+)=0.011 molkg-1；试计算海水的近似凝固点和沸点。解：DTf = Kf(H2O) b = 1.86 (0.57 + 0.029 + 0.002 + 0.49 + 0.055 + 0.011 +0.011)K = 2.17KTf = 273.15K 2.17K= 270.98K Tb=Kb(H2O)b = 0.52 (0.57 + 0.029 + 0.002 + 0.49 + 0.055 + 0.011 +0.011)K = 0.61K Tb = 373.15K + 0.61K = 373.76K所以海水的近似凝固点和沸点分别为270.98K和373.76K。1-17 取同一种溶胶各20.00mL分别置于三支试管中。欲使该溶胶聚沉，至少在第一支试管加入4.0 molL-1的KCl溶液0.53mL，在第二支试管中加入0.05molL-1的Na2SO4溶液1.25mL，在第三支试管中加入0.0033molL-1的Na3PO4溶液0.74mL，试计算每种电解质溶液的聚沉值，并确定该溶胶的电性。解：第一支试管聚沉值： 4.00.531000/(20.00+0.53) =1.0102 (m mo1L-1)第二支试管聚沉值： 0.0501.251000/(20+1.25) = 2.9(m mo1L-1)第三支试管聚沉值： 0.00330.741000/(20+0.74)=0.12(m mo1L-1)Na3PO4的聚沉值最小，负电荷起作用，说明溶胶带正电。1-18 The sugar fructose contains 40.0% C， 6.7% H， and 53.3% O by mass. A solution of 11.7 g of fructose in 325 g of ethanol has a boiling point of 78.59 C. The boiling point of ethanol is 78.35C， and Kb for ethanol is 1.20 Kkg.mol-1. What is the molecular formula of fructose? (C6H12O6)Solution: DTb=Tb-Tb=(78.59 -78.35)K=0.24K DTb=Kb(ethanol)b(fructose)= Kb(ethanol)m(fructose)/M(fructose)m(ethanol) M(fructose)= Kb(ethanol)m(fructose)/DTbm(ethanol)=1.2011.7/(0.240.325)gmol-1 =180gmol-1 C:H:O =18040%/12.011 : 1806.75%/1.008 : 18053.32%/16.00 = 6 : 12 : 6 Molecular formula of fructose is C6H12O6.1-19 A sample of HgCl2 weighing 9.41 g is dissolved in 32.75 g of ethanol， C2H5OH. The boiling-point elevation of the solution is 1.27C. Is HgCl2 an electrolyte in ethanol? Show your calculations. (Kb=1.20K.kg.mol-1)Solution : If HgCl2 is not an electrolyte in ethanol b(HgCl2)=9.41/(271.50.03275) molkg-1=1.05molkg-1 now， DTb= Kb(ethanol)b(HgCl2)b(HgCl2)= DTb/Kb(ethanol)= 1.27/1.20 molkg-1=1.05 molkg-1 Therefor， HgCl2 is not an electrolyte in ethanol.1-20 Calculate the percent by mass and the molality in terms of CuSO4 for a solution prepared by dissolving 11.5g of CuSO45H2O in 0.1000 kg of water. Remember to consider the water released from the hydrate.Solution : m(CuSO4) = 11.5159.6/249.68g= 7.35gm(H2O) = 11.5 - 7.35g = 4.15g Percent by mass: 7.35/(100.0+4.15)= 0.071b = 7.35/(159.60.1042) molkg-1= 0.442 molkg-1 1-21 The cell walls of red and white blood cells are semipermeable membranes. The concentration of so