无机化学习题解答.doc

第一章习题1.1反应方程式为：2NH3(g) = N2(g) + 3H2(g)（1）DrG(298.15K)=nB DfG(298.15K)= 32.9 kJmol-1；或DrH(298.15K)=nB DfH(298.15K)= 92.2 kJmol-1，DrS(298.15K)=nB S(298.15K)= 198.64 Jmol-1K-1，DrG(298.15K)=DrH(298.15K)-298.15KDrS(298.15K)= 32.9 kJmol-1（2）DrG(T)=DrH(298.15K)-TDrS(298.15K)= 32.9 kJmol-1=0解得T= 464 K（3）DrG(T)=DrG(T)-RTlnQ=DrH(298.15K)-TDrS(298.15K)-RTln 温度为300时，T= 573.15 K，DrG(573.15K)= 0.31 kJmol-11.2反应方程式为：2Zn(s) +O2(g) = 2ZnO(s)，空气中O2的体积分数近似为25%，O2的分压为：P(O2)=25%101.325kPa25kPa（1）DrG(298.15K)=DrG(298.15K)-RTlnQ=nB DfG(298.15K)-RTln = -636.64 kJmol-1-8.314 Jmol-1K-1298.15 Kln40解得P(O2) 0 kPa1.3反应方程式为：C(s) + CO2(g) = 2CO(g)DrH(298.15K)=nB DfH(298.15K)= 172.48 kJmol-1，DrS(298.15K)=nB S(298.15K)= 175.86 Jmol-1K-1，DrG(500K)=DrH(298.15K)-500KDrS(298.15K)= 84.55 kJmol-1lnK=-DrG(T)/RT，当T=500K时，解得K=1.4710-91.4反应方程式为：N2(g) + O2(g) = 2NO(g)DrH(298.15K)=nB DfH(298.15K)= 180.5 kJmol-1，DrS(298.15K)=nB S(298.15K)= 24.88 Jmol-1K-1，温度为1300时，T=1573.15K，DrG(1573.15K)=DrH(298.15K)-1573.15KDrS(298.15K)= 141.36 kJmol-1lnK=-DrG(T)/RT，当T=1573.15K时，解得K=2.0210-5该反应为吸热反应，所以随着温度的升高，反应的标准平衡常数增大，反应向右进行的程度也越大，而且温度升高反应速率也随之增大，内燃机中该反应产生的NO是对大气的污染是非常严重的。1.5反应2NO(g) + Cl2(g) = 2NOCl(g)是元反应（1）反应的速率方程为：v=kc2(NO)c(Cl)；（2）反应级数为三级反应；（3）反应速率变为原来的1/8倍；（4）反应速率变为原来的9倍。1.6（1）ct=c0e-kt当t=30min时，ct=1.0moldm-3e-0.04130= 0.292 moldm-3（2）t1/2=0.693/k= 16.9 min第二章习题2.1解：（1）pH=11.3，、=0.94（2）溶液中存在下面的平衡：NH4+ NH3 + H+起始浓度（moldm-3）：0.2 0.2 0解离浓度（moldm-3）： -x x x平衡浓度（moldm-3）：0.2-x 0.2+x x由于NH4+的解离程度很小，并且由于同离子效应使得其解离更加困难，所以x很小，0.2-x0.2，0.2+x0.2解得，ceq(H+)=5.6410-10 moldm-3，ceq(OH-)=1.7710-5 moldm-3，pH=9.25，=0.0092.2解：设一元弱酸为HA，加入KOH后，溶液相当于0.03 moldm-3的HA和0.02 moldm-3的A-混合溶液，是一缓冲体系。解得：2.3解：（1）溶液相当于NH3H2O和NH4+的混合缓冲溶液，ceq(NH3H2O)= ceq(NH4+)=0.03 moldm-3（2）溶液相当于NH4+的溶液，ceq(NH4+)=0.05 moldm-3pH=5.27（3）溶液相当于HCl和NH4+的混合溶液，由于HCl是强酸，所以可以忽略NH4+的解离。c(H+)=0.02 moldm-3pH=1.72.4解：（1）使Zn2+离子沉淀所需要的S2-最低浓度为：c(S2-)=Ksp(ZnS)/c(Zn2+)=2.9810-24 moldm-3使Mn2+离子沉淀所需要的S2-最低浓度为：c(S2-)=Ksp(MnS)/c(Mn2+)=4.6510-13 moldm-3可见，使Zn2+离子沉淀所需要的S2-浓度较低，所以Zn2+离子先沉淀；（2）欲使二者完全分离，则应满足先沉淀的离子完全沉淀，后沉淀的离子尚未沉淀这一条件，即c(Zn2+)110-6 moldm-3，c(Mn2+)c(S2-)Ksp(MnS)。根据溶度积规则c(Zn2+)c(S2-)=Ksp(ZnS)，c(Zn2+)2.9810-19 moldm-3c(Mn2+)c(S2-)Ksp(MnS)，c(Mn2+)=0.10 moldm-3，解得c(S2-)4.6510-13 moldm-3所以溶液中S2-浓度范围为：2.9810-19 moldm-3c(S2-)4.6510-13 moldm-3溶液中存在H2S的解离平衡：H2S 2H+ + S2-平衡浓度（moldm-3）：0.10 ceq(H+) ceq(S2-)该解离方程的解离平衡常数为：解得ceq(H+)范围为：1.4710-4 moldm-3ceq(H+)Ksp所以有沉淀生成。（2）溶液是氨水和硫酸铵组成的缓冲溶液，c(NH3H2O)=0.05 moldm-3，c(NH4+)=0.5 moldm-3解得ceq(OH-)=1.7710-6 moldm-3c(Mg2+)(ceq(OH-)2=1.2610-12110-6 moldm-3表明Pb2+离子尚未完全沉淀，所以二者无法分离。2.8解：溶液是氨水和氯化铵组成的缓冲溶液，c(NH3H2O)=c(NH4+)=0.10 moldm-3解得ceq(OH-)=1.7710-5 moldm-3Cu(NH3)42+离子在溶液中存在下面的解离平衡：Cu(NH3)42+ Cu2+ + 4NH3起始浓度（moldm-3）：0.15 0 0.10解离浓度（moldm-3）： -x x 4x平衡浓度（moldm-3）：0.15-x x 0.10+4x根据由于K不稳很小，所以Cu(NH3)42+解离程度很低，x很小，0.15-x0.15，0.10+4x0.10解得：ceq(Cu2+)=7.1410-11 moldm-3，ceq(Cu2+)(ceq(OH-)2=2.2410-205.71 moldm-3。3.6解：（1）E=j(Cl2/Cl-)-j(Co2+/Co)=1.63V已知j(Cl2/Cl-)=1.36V，解得j(Co2+/Co)=0.27V；（2）当Cl2压力增大时E增大，当Cl2压力减小时E减小；（3）电池反应为：Cl2 + Co = 2Cl- + Co2+，根据能斯特方程，有当c(Co2+)=0.01moldm-3其余物质均为标准态时解得E=1.689V，可见，原电池电动势增大0.059V。（提示：本题也可利用能斯特方程计算出Co2+/Co电极的电极电势，然后得出电动势的变化。）3.7解：电池反应的标准电动势为：E=j(Ag+/Ag)-j(Ni2+/Ni)=1.0566V根据能斯特方程有：已知E=1.0566V，c(Ag+)=0.005 moldm-3，代入上式，解得c(Ni2+)=0.348 moldm-33.8解：负极反应为：H2 - 2e- = 2H+，各物质均处于标准态：j-=j(H+/H2)=0V正极反应为：2H+ + 2e- = H2，正极电极电势为：j+=E-j-=0.016V根据能斯特方程有：解得c(H+)=1.864 moldm-33.9解：MnO4-/Mn2+在酸性条件下电极反应为：MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ + 4H2O，查表可知可知j(Br2/Br-)=1.066V，j(I2/I-)=0.534V（1）pH=3时，c(H+)=110-3 moldm-3，根据能斯特方程有：MnO4-/Mn2+可以氧化Br-和I-（2）pH=6时，c(H+)=110-6 moldm-3，根据能斯特方程有：MnO4-/Mn2+可以氧化I-不能氧化Br-3.10解：（1）阳极：Cu - 2e-= Cu2+，阴极：2H+ + 2e- = H2（2）阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2，阴极：4H+ + 4e- = 2H2（3）阳极：2Cl- - 2e- = Cl2，阴极：Mg2+ + 2e- = Mg3.11解：Ni2+离子和H+离子在阴极放电方程和电极电势分别为：Ni2+ + 2e- = Ni2H+ + 2e- = H2欲使阴极只析出Ni而不析出H2，则应满足：当P(H2)=100KPa时，解得所以溶液的pH8.393.12解：略3.13解：略3.14解：略3.15解：略3.16解：略第四章习题4.1解：粒子性、波动性4.2解：(4,0,0,1/2)、(4,0,0,-1/2)、(4,1,0,1/2)、(4,1,0,-1/2)、(4,1,1,1/2)、(4,1,1,-1/2)、(4,1,-1,1/2)、(4,1,-1,-1/2)、(4,2,0,1/2)、(4,2,0,-1/2)、(4,2,1,1/2)、(4,2,1,-1/2)、(4,2,-1,1/2)、(4,2,-1,-1/2)、(4,2,2,1/2)、(4,2,2,-1/2)、(4,2,-2,1/2)、(4,2,-2,-1/2)、(4,3,0,1/2)、(4,3,0,-1/2)、(4,3,1,1/2)、(4,3,1,-1/2)、(4,3,-1,1/2)、(4,3,-1,-1/2)、(4,3,2,1/2)、(4,3,2,-1/2)、(4,3,-2,1/2)、(4,3,-2,-1/2)、(4,3,3,1/2)、(4,3,3,-1/2)、(4,3,-3,1/2)、(4,3,-3,-1/2)、4.3解：四、IB、ds、Cu、1s22s22p63s23p63d104s1、3d104s1、3s23p63d104.4解：BBr3为平面三角形构型，NCl3为三角锥型构型。虽然二者均为AB3化合物，分子的空间构型却不同的原因是：B形成BBr3时采用sp2杂化，而N形成NCl3时采用不等性sp3杂化。4.5解：（1）sp3杂化、正四面体、非极性；（2）不等性sp3杂化、V型、极性；（3）sp2杂化、平面三角形、非极性；（4）sp杂化、直线型、非极性；（5）不等性sp3杂化、三角锥型、极性；4.6解：（1）分子间力（色散力）；（2）分子间力（色散力、诱导力、取向力）、氢键；（3）分子间力（色散力）；（4）分子间力（色散力、诱导力、取向力）；（5）分子间力（色散力）、氢键；（6）分子间力（色散力、诱导力、取向力）4.7解：（1）分子晶体、原子晶体、离子晶体、金属晶体；（2）原子晶体、分子晶体第五章习题5.1解：（1）配合物；（2）复盐；（3）配合物；（4）简单盐；（5）螯合物；（6）复盐5.2解：（1）二氯化六氨合钴（III）；（2）四硫氢合钴（II）酸钾；（3）二氯化一氯五氨合钴（III）；（4）六氯合硅（IV）酸钠；（5）二氯化二氨合铂（II）；（6）四羟合锌（II）酸钾；（7）氢氧化二氨合银（I）；（8）六氰合铁（II）酸5.3解：（1）Co(NH3)3(H2O)Cl2Cl；（2）Ni(NH3)6SO4；（3）NH4Co(NH3)2(SCN)4；（4）K2PtCl65.4解：（1）正向；（2）逆向；（3）逆向提示：必须注意利用标准平衡常数是不能直接判断反应方向的，判断反应进行方向的惟一依据是根据反应的吉布斯函数变。但是，当标准平衡常数非常大（或非常小）时，却可以估计出反应可能进行的方向。5.5解：（1）sp3杂化，正四面体；（2）sp杂化，直线型；（3）dsp2杂化，正方形；（4）sp3d2杂化，正八面体5.6解：Cu(NH3)42+离子在溶液中存在下面的解离平衡：Cu(NH3)42+ Cu2+ + 4NH3起始浓度（moldm-3）：110-3 0 1解离浓度（moldm-3）： -x x 4x平衡浓度（moldm-3）：110-3-x x 1+4x根据由于K不稳很小，所以Cu(NH3)42+解离程度很低，x很小，110-3-x110-3，1+4x1解得：ceq(C