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无机及分析化学习题解答1 无机及分析化学()习题解答 目 录 第1章分散体系1 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章 第10章 第11章 第12章 第13章 第14章 第15章 第16章 第17章 第18章化学热力学基础8 化学反应速率和化学平衡15 物质结构22 分析化学概述27 酸碱平衡31 酸碱滴定法36 沉淀溶解平衡44 重量分析法和沉淀滴定法49 配位化合物53 配位滴定法62 氧化还原反应67 氧化还原滴定法78 电势分析法83 吸光光度分析法86 试样分析中常用的分离方法简介90 重要生命元素简述93 原子核化学简介96 第1章 分散体系 1-1人体注射用的生理盐水中，含有NaCl 0.900%，密度为1.01g?mL-1，若配制此溶液3.00103g，需NaCl多少克？该溶液物质的量浓度是多少？ 解：配制该溶液需NaCl的质量为： m(NaCl)=0.900%3.00103g=27.0g 该溶液的物质的量浓度为： 27.0g/58.5g?mol-1 -1 c(NaCl)=0.155mol?L3-1-3(3.00?10g/1.01g?mL)?10 1-2把30.0g乙醇(C2H5OH)溶于50.0g四氯化碳(CCl4)中所得溶液的密度为1.28g?mL-1，计算：(1)乙醇的质量分数；(2)乙醇的物质的量浓度；(3)乙醇的质量摩尔浓度；(4)乙醇的摩尔分数。 解： (1)w(C2H5OH) =m(C2H5OH)30.0g=0.38 ?m(C2H5OH)?m(CCl4)30.0g?50.0g n(C2H5OH)30.0g/46g?mol-1 (2)c(C2H5OH)=10.4molL-1 ?-1-3V(30.0+50.0)g/1.28g?mL?10 30.0g -1n(CHOH)-146g?mol25(3)b(C2H5OH) =13.0molkg ?-3m(CCl4)50.0?10kg 30.0g n(C2H5OH)46g?mol-1(4)x(C2H5OH) = =n(C2H5OH)+n(CCl4)+-146g?mol153.6g?mol-1 =0.65?0.66 0.65?0.33 1-3将5.0g NaOH、NaCl、CaCl2分别置于水中，配成500mL溶液，试求c(NaOH)、c(NaCl)、c(1CaCl2)。 2 解：NaOH、NaCl和1CaCl2的摩尔质量分别为： 2 M(NaOH)= 40gmol-1M(NaCl)= 58.5gmol-1 M( 所以，它们的物质的量浓度分别为： c(NaOH) = c(NaCl) = c(1CaCl2)= 55.5gmol-1 25.0/40= 0.25 (molL-1) 500/10005.0/58.5= 0.17 (moL-1) 500/100015.0/55.5CaCl2)= 0.18 (molL-1) 2500/1000 1-4盐酸含HCl 37.0%(质量分数)，密度为1.19gmL-1。计算： (1)盐酸的物质的量浓度。 (2)盐酸的质量摩尔浓度。 (3)HCl和H2O的物质的量分数。 解：(1)盐酸的分子量为36.5 c(HCl) = 1000?1.19?37.0%= 12.06 molL-1 36.5 (2)b(HCl) =1000?37.0%= 16.09 molkg-1 36.5?(1?37.0%) (3)x2 = 37.0%/36.5=0.225； 37.0%/36.5?(1?37.0%)/18 x1 = 1x2 = 0.775 1-5计算0.10molL-1K3Fe()6溶液的离子强度。 解：I=1(0.3012+0.1032)=0.6 2 1-6应用德拜休克尔极限公式计算0.10molL-1KCl溶液中的离子平均活度系数。 解：KCl I =0.1 lg? =0.76 1-7将19g某生物碱溶于100g水中，测得溶液的沸点升高了0.060K，凝固点降低了 0.220K。计算该生物碱的相对分子质量。 解：?Tb?KbbB?0.512K?kg?mol?1? M = 1.62103 gmol-1 19g?0.060K M?0.1kg ?Tf?KfbB?1.86K?kg?mol?1? M=1.61103 gmol-1 19g=0.220K M?0.1kg 所以，该生物碱的相对分子质量为： (1.61?1.62)?103g?mol-1 ?1.62?103g?mol-1 2 1-8溶解0.324g硫于4.00g C6H6中，使C6H6的沸点上升了0.81K。问此溶液中的硫分子是由几个原子组成的？Kb(C6H6)=2.53 K?kg?mol-1 解：设此溶液中的硫分子由x个硫原子组成，则其摩尔质量为32x g?mol-1 0.324g nB32xg?mol?12.53?1 bB?mol?kg?3mA4?10x 由于?Tb?K沸bB， ?Tb?0.81K?2.53K?kg?mol-1? 所以x=8 2.53mol?kg-1 x 故溶液中的1个硫分子是由8个硫原子组成的。 1-9计算0.005molL-1KCl溶液在398K时的渗透压：(1)用浓度计算；(2)用活度计算(=0.92)。 解：(1)=icRT=20.0058.314398=33.09(kPa) (2)=icRT=20.920.0058.314398=30.44(kPa) 1-10101mg胰岛素溶于10.0mL水，该溶液在25.0时的渗透压是4.34kPa，计算胰岛素的摩尔质量和该溶液的凝固点。 解：设胰岛素的摩尔质量为M，由于渗透压可由下式计算 =cBRT 所以 4.34kPa=101?10-3g?8.314kPa?L?mol-1?K-1?298.15K -3M?10?10L M=5.78103gmol-1 该溶液的凝固点下降为： (101?10-3/5.78?103)mol?Tf?K凝bB?1.86K?kg?mol?=0.0033K ?310?10kg?1 所以，该溶液的凝固点Tf = - 0.0033 1-11今有两种溶液，其一为1.50g尿素(NH2)2CO溶于200g水中；另一为42.8g物溶于1000g水中，这两种溶液在同一温度开始沸腾，计算这个物的摩尔质量。 解：由于两种水溶液的沸点相同，故其沸点升高值相同，则它们的质量摩尔浓度相同。 设物的摩尔质量为M，可得如下关系： 1.5g42.8g? 60g?mol-1?0.2kgM?1kg M = 342.4gmol-1 所以，该物的摩尔质量为342.4g?mol-1。 1-12人体血浆的凝固点为272.59K，计算正常体温(36.5)下血浆的渗透压。(设血浆密度为1g?mL-1) 解：K凝=1.86 K?kg?mol-1 bB?Tf(273.15?272.59)K?0.30mol?kg-1 -1K凝1.86K?kg?mol 为计算方便，设有血浆1kg，则其在36.5下的渗透压为： ?nBb?1kgRT?BRT V1kg/? 0.30mol?8.314kPa?L?mol-1?K-1?(273.15?36.5)K 1.0L 772kPa 1-13硫化砷溶胶是由H3AsO3和H2S溶液作用而制得的 2H3AsO3 + 3H2SAs2S3 + 6H2O 试写出硫化砷胶体的胶团结构式(电位离子为HS-)。试比较NaCl、MgCl2、AlCl3三种电解质对该溶胶的凝结能力，并说明原因。 第1章 物质的聚集状态 1-14 医学上用的葡萄糖(C6H12O6)注射液是血液的等渗溶液，测得其凝固点比纯水降低了0.543 ，(1) 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) ?Tf?Kf(H2O)?b(C6H12O6) b(C6H12O6)?Tf/Kf(H2O) ?0.543/1.86K?kg?mol ?0.292mol?kg -1 -1 w?0.292?180/(0.292?180?1000)? 0.0499 ?c?R?T (2) ?0.292mol?L?1?8.314kPa?L?mol ?753kPa ?1 ?K ?1 ?(273.15?37)K 1-15 孕甾酮是一种雌性激素，它含有9.5%H、10.2%O和80.3%C，在5.00 g苯中含有0.100 g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：?Tf?Tf?Tf?278.66?(273.15?5.18)K?0.33K ?Tf?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)/?Tf?m(苯) ?5.12?10?0.100/(0.33?5.00)g?mol ?310.30g?mol ?1 3 ?1 CHO = 310.3080.3%/12.011310.309.5%/1.008310.30 10.2%/16.00 = 21292 所以孕甾酮的相对分子质量是310.30，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)?0.57mol?kgb(Na)?0.49mol?kg ? ?1 ；b(SO42?)?0.029mol?kg?1；b(HCO3?)?0.002mol?kg?1； ；b(Mg 2? ?1 )?0.055mol?kg ?1 ；b(K?)?0.011mol?kg?1； b(Ca 2? )?0.011mol?kg ?1 ； 试计算海水的近似凝固点和沸点。 ?Tf?Kf(H2O)?b 解： ?1.86?(0.57?0.029?0.002?0.49?0.055?0.011?0.011)K ?2.17K Tf?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 1-17 取同一种溶胶各20.00 mL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0.53 mL，在第二支试管中加入0.05 molL-1的Na2SO4溶液1.25 mL，在第三支试管中加入0.0033 molL-1的Na3PO4溶液0.74 mL，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： 4.0mol?L ?1 ?0.53mL?1000/(20.00?0.53)mL ?1 ?1.0?10mmol?L 2 第二支试管聚沉值： 0.050mol?L ?1 ?1.25mL?1000/(20.00?1.25)mL ?2.9mmol?L ?1 第三支试管聚沉值：溶胶带正电。 0.0033mol?L ?1 ?0.74mL?1000/(20.00?0.74)mL ?1 ?0.12mmol?L 第二章 化学反应的一般原理 2-1 苯和氧按下式反应： C6H6(l)? 152 O2(g)?6CO2(g)?3H2O(l) 在25 100 kPa下，0.25 mol苯在氧气中完全燃烧放出817 kJ的热量，求C6H6 ?的标准摩尔燃烧焓?cH?m和该燃烧反应的?rUm。 1 ?nB?(?0.25mol)/(?1)?0.25mol 解：?B ?cH ?m ?rH ?m ? ?rH? ? ? ?817kJ0.25mol ?3268kJ?mol ?1 ?rUm?rHm?ngRT ?3268kJ?mol ?3264kJ?mol -1-1 ? ?(6?15/2)?8.314?10 ?3 ?298.15kJ?mol ?1 2-2 利用附录的数据，计算下列反应的?rH?。 m(1) Fe3O4(s)?4H2(g)?3Fe(s)?4H2O(g) (2) 2NaOH(s)?CO2(g)?Na2CO3(s)?H2O(l) (3) 4NH3(g)?5O2(g)?4NO(g)?6H2O(g) (4) CH3COOH(l)?2O2(g)?2CO2(g)?2H2O(l) ?rHm?4?fHm(H2O,g)?fHm(Fe3O4,s) ? ? ? 解：(1)?4?(?241.8)?(?1118.4)kJ?mol ?151.2kJ?mol ?1 ?1 (2) ?rHm?fHm(H2O,l)?fHm(Na2CO3,s)?2?fHm(NaOH,s)?fHm(CO2,g) ?(?285.8)?(?1130.68)?2?(?425.609)?(?393.509)kJ?mol ?171.8kJ?mol ? ?1 ?1 ? ? ? ? ? ?rHm?6?fHm(H2O,g)?4?fHm(NO,g)?4?fHm(NH3,g) ? (3)?6?(?241.8)?4?90.25?4?(?46.11)kJ?mol ?905.4kJ?mol ? ? ?1 ? ? ?1 ?rHm?2?fHm(H2O,l)?2?fHm(CO2,g)?fHm(CH3COOH,l) (4)?2?(?285.8)?2?(?393.509)?(?485.76)kJ?mol ?872.9kJ?mol ?1 ?1 2-5 计算下列反应在298.15 K的?rH?，?rS?和?rG?，并判断哪些反应能自发mmm向右进行。 (1) 2CO(g)?O2(g)?2CO2(g) (2) 4NH3(g)?5O2(g)?4NO(g)?6H2O(g) (3) Fe2O3(s)?3CO(g)?2Fe(s)?3CO2(g) (4) 2SO2(g)?O2(g)?2SO3(g) ?rHm?2?fHm(CO2,g)?2?fHm(CO,g) ? ? ? 解：(1)?2?(?393.509)?2?(?110.525)kJ?mol ?565.968kJ?mol ? ? ?1? ? ?1 ?rSm?2Sm(CO2,g)?2Sm(CO,g)?Sm(O2,g) ?2?213.74?2?197.674?205.138J?mol ?173.01J?mol ? ? ?1 ?1 ?K ?1 ?K ?1 ?rGm?2?fGm(CO2,g)?2?fGm(CO,g) ?2?(?394.359)?2?(?137.168)kJ?mol ?514.382kJ?mol ? ? ?1 ?1 ?rGm?0，反应能自发向右进行 ? ? ? 。 ? ?rHm?4?fHm(NO,g)?6?fHm(H2O,g)?4?fHm(NH3,g) (2)?4?90.25?6?(?241.818)?4?(?46.11)kJ?mol ?905.47kJ?mol ? ? ?1? ? ? ?1 ?rSm?4Sm(NO,g)?6Sm(H2O,g)?4Sm(NH3,g)?5Sm(O2,g) ?4?210.761?6?188.825?4?192.45?5?205.138J?mol ?180.50J?mol ? ? ?1 ?1 ?K ?1 ?K ?1 ?rGm?4?fGm(NO,g)?6?fGm(H2O,g)?4?fGm(NH3,g) ?4?86.55?6?(?228.575)?4?(?16.45)kJ?mol ?959.45kJ?mol ? ? ?1 ?1 ?rGm?0，反应能自发向右进行 ? ? ? 。 ? ?rHm?3?fHm(CO2,g)?3?fHm(CO,g)?fHm(Fe2O3,s) (3)?3?(?393.509)?3?(?110.525)?(?824.2)kJ?mol ?24.8kJ?mol ? ? ?1 ? ? ? ?1 ?rSm?3Sm(CO2,g)?2Sm(Fe,s)?3Sm(CO,g)?Sm(Fe2O3,s) ?3?213.74?2?27.28?3?197.674?87.4J?mol ?15.4J?mol ? ? ?1 ?1 ?K ?1 ?K ?1 ?rGm?3?fGm(CO2,g)?3?fGm(CO,g)?fGm(Fe2O3,s) ?3?(?394.359)?3?(?137.168)?(?742.2)kJ?mol ?29.6kJ?mol ? ? ?1 ?1 ?rGm?0，反应能自发向右进行 。 ?rHm?2?fHm(SO3,g)?2?fHm(SO2,g) ? (4)?2?(?395.72)?2?(?296.830)kJ?mol ?197.78kJ?mol ? ? ?1? ? ?1 ?rSm?2Sm(SO3,g)?2Sm(SO2,g)?Sm(O2,g) ?2?256.76?2?248.22?205.138J?mol ?188.06J?mol?K ? ? ?1 ?1 ? ?1 ?K ?1 ?rGm?2?fGm(SO3,g)?2?fGm(SO2,g) ?2?(?371.06)?2?(?300.194)kJ?mol ?141.73kJ?mol ? ?1 ?1 ?rGm?0，反应能自发向右进行 。 2-7 不用热力学数据定性判断下列反应的?rS?是大于零还是小于零。 m(1) Zn(s)?2HCl(aq)?ZnCl2(aq)?H2(g) (2) CaCO3(s)?CaO(s)?CO2(g) (3) NH3(g)?HCl(g)?NH4Cl(s) (4) CuO(s)?H2(g)?Cu(s)?H2O(l) 解：反应(1)，(2)均有气体产生，为气体分子数增加的反应，?rS?0； m 反应(3)，(4)气体反应后分别生成固体和液体，?rS?0。 m ? 2-8 计算25 ，100 kPa下反应CaCO3(s)?CaO(s)?CO2(g)的?rH?和，?Smrm 并判断： (1) 上述反应能否自发进行？ (2) 对上述反应，是升高温度有利？还是降低温度有利？ (3) 计算使上述反应自发进行的最低温度。 ?rHm?fHm(CaO,s)?fHm(CO2,g)?fHm(CaCO ? ? ? ? 3 ,s) 解：(1)?393.509?635.09?1206.92kJ?mol ?178.32kJ?mol ? ? ?1 ? ?1 ?rSm?Sm(CaO,s)?Sm(CO2,g)?Sm(CaCO ?39.75?213.74?92.9J?mol ?160.6J?mol ?1 ?1 3 ,s) ?K ?1 ?K ?1 无机及分析化学题解 幻灯片2 第一章 气体和溶液 (15页) 4. 已知： N2：T=273 K，V1= 2.00 mL， V2= 50.0 mL， p1= 98.0 kPa，p2= ？ O2：T1= 333 K，T2= 273 K， V= 50.0 mL， p1= 53.0 kPa，p2= ？ 解 250.0V p(N2)?3.92kPa 1333T p(O2)?43.5kPa p混合?3.92?43.5?47.4kPa 幻灯片3 第一章 气体和溶液 (15页) 5. 500 mL时：p1=101.3-5.63=95.7 kPa，250 mL时：p2=(95.7500)250=191 kPa 7.p(H2)=100-1.71= 98.3 kPa 8.315?288RT n?0.0493mol m?0.0493?65.4?3.22g 3.45?100%?6.7% 第一章 气体和溶液 (15页) 8.n(NH3) =56022.4=25.0 mol m(NH3) =25.017.0=425 g =4251425=0.298=29.8% V=1425900=1.58 L c=25.01.58= 15.8 molL-1 9. 12.011.00816.00 :?1:2:1 ?Tb?mB0.0510?0.500M?180g?mol-1 最简式：CH2O 分子式：C6H12O6 幻灯片5 第一章 气体和溶液 (15页) Kf1.86 Am?9.9g 10. 11. 凝固点由高到低排列顺序： C6H12O6 CH3COOH NaCl CaCl2 12. Kf1.86 mA?52.5g 1052.5?100%?4.99% ?cRT?bRT 180?1.00?752kPa 幻灯片6 第一章 气体和溶液 (15页) 13. b总= 0.566+0.486+0.055+0.029+0.011+0.011+0.002=1.160molL-1 = bRT=1.1608.315298=2870 kPa=2.87 MPa 15. As2S3(H2S为稳定剂) 的胶团结构： (As2S3)m nS2- (2n-x)H+x- xH+ 幻灯片7 第一章 气体和溶液 (15页) 17. 聚沉能力由大到小排列： A.100 mL0.005molL-1KI 和100 mL0.01molL-1AgNO3 制成的为正溶胶，所以排列顺序为： AlCl3 K3Fe()6 MgSO4 (电荷同由小到大) B. 100 mL0.005molL-1 AgNO3和100 mL0.01molL-1 KI制成的为负溶胶，所以排列顺序为： K3Fe()6 AlCl3 MgSO4(电荷同由大到小) 幻灯片8 第一章 气体和溶液 (15页) 18. 解释现象 海鱼放在淡水中会死亡。（渗透压变化） 盐碱地上栽种植物难以生长。（水分外渗） 雪地里洒些盐，雪就熔化了。（凝固点降低） 江河入海处易形成三角洲。（聚沉） 先加明胶不发生聚沉。因明胶为高分子化合物，有保护作用。 幻灯片9 第二章 化学热力学 (34页) 1. U = Q -W = 100 - 540 = -440 J U = Q -W = (-100) - (-635) = 535 J 5. + 2 - 得总反应，所以 (-393.5)+(-285.9)2 - (-890.0)=-75.3 kJ mol-1 6. (-296.8)+(-215)2 - (-100)= -412 kJ mol-1 6(-285.8)+490.4-4(-46.11)=-1168.8kJmol-1 (-285.8)+(-393.5)+(-542.7)-(-1206.9)=-15.1kJmol-1 (-167.2)+(-100) - (-121) -(-127.5) = -19 kJ mol-1 幻灯片10 第二章 化学热力学 (34页) 8. 2N2H4(l)+ N2O4(g) = 3N2(g) +4H2O(l) rHm?=4(-285.8)-9.16-250.6= -1254kJmol-1 -1254100064= -19.6 MJ 11. 水变成水蒸汽： S0 S0 苯与甲苯相溶： S0 S0 S0 固体表面吸附气体： S0 幻灯片11 第二章 化学热力学 (34页) 12. ： S0 ： S0 16. rGm?=(-237.2)+(-1128.8)-(-394.4)-(-896.8) = -74.8 kJmol-1 rGm?=2(-237.2)+(-1321.9)-(-1797) =0.7kJmol-1 rGm?= (-394.4)- (-137.2)-(-188)=-69kJmol-1 幻灯片12 第二章 化学热力学 (34页) 17. 放热反应都能自发进行。 将“都”改为“大多”。 熵值变大的反应都能自发进行。将“都”改为“大多”。 rGm? 0 的反应都能自发进行。 强调“标准态”。rHm?=0rGm?=0，Sm?=0。 只有0 K时Sm?=0。 生成物的分子数比反应物多 rSm?必是正值。（应