73d1a24a-1467-4fc0-be8b-888dcf41d3e9

1、无机化学简明教程（第2版）习题解答第1章物质的状态1-1 解:设需加热至 pV =nRT对于 辺 这部分，pV = 2n RT = 280Rn,即 T= 420 K 331-2解:丄曲T存由 pV= n RT V=, 得 V =2X 0.500 =1.00 （L）P即：在S.T.P.（气体的标准状态：0 C, 1 atm）条件下，该气体的体积为1.00 L,m 41071厂而=4.107( gL)X, CT m RT(2) pV= n RT= MDT 4.107X8.314X273M = R= 202.7x103x05x10-3 = 91.98 吨(gmo1)16 化合物含氮的个数为92 30

2、.5%二2,含氧的个数为92 30.5% ）414二该化合物为N2O4.1-3 解: 在水面上收集到气体与水蒸气的混合，应用分压定律求出该气体的分压:P = P总-Ph2o = 101.3 -5.626 7= 95.673 3 (kPa)在同样的温度下，被压缩为250 mL时该干燥气体具有的压强为:P = 2 P = 2 95.673 3=191.3 (kPa)1-4 解:（1） 98.6 kPa压力下4.00 L空气进入CHCb,与CHCb蒸汽形成混合气体，此时空气具有的分压为 98.6 -49.3 = 49.3 （kPa） 温度一定时，pV=常数 4.00 L空气缓慢通过CHC13其体积膨

3、胀为8.00 L,即混合气体的体积为8.00 L（每个气泡都为CHC13蒸气所饱和，表明CHC13的体积也是8.00 L）。n =型=亠RT M CHCl38.314 咒 313m =Mchc|3PVJ19*910%010、(g)RT1-5 解:设1.0 L洁净干燥的空气缓慢通过H3C-O-CH3液体时体积为 V,其分压为23P P h3c_ch3pV = (p P H3C_O_CH3)VpVV=P pH3C -O -CH3又 PH3cqa3V=MmRTM HsCqqHsPh3C q _ch3m RTH3cq 上H3V(2)将（1）代入（2）式，得_mRT( p-PH3Cq-CH3 )pV M

4、 HsCq上H3PH3C _O_CH3 =整理 pV M h3c_o _ch3 Ph3o _ch3 = m RT p m RT ph3_ch3(pV M h3-ch3 + m RT) ph3c-o -ch3 = m RT ppH3C -O -CH3m RT ppV mh3C3H3 fRT代入数据1033 5X8314X273X1.01325X10pH C O CH =3 一一 3 1.01325x10x1x10-x46+0.033 5x8.314x273 =77.043X10=4 660.95+76,03677.04SX103=1.63x103 ( Pa)4 736.99另解：从上面的计算知H

5、3C-O-CH3液体的饱和蒸汽压比大气压小 2个数量级,P -PH3cqrH3=1.O13251O5 -.61 咒 103 1.01325105= p因此1.0 L洁净干燥的空气缓慢通过 H3C-O-CH3液体后体积增加很小，可忽略不计。进行近似计算，即H3C-O-CH3液体的蒸汽体积V= V ,p H3C _O_CH3Vmn = 一RT M_mRT-十晰=0.033 5x8.314x273 1310M63=1.65 xl0 (Pa)1-6 答: 平均动能相同而密度不同的两种气体， 温度是相同，因为平均动能由温度决定因 为平均动能由温度决定，与分子的质量无关。12 + 12. I b J1 -

6、mo =3RoTkTE 2mu12叫川 1 (U12+u計川)3E = J= 一 m=因为压强与气体的密度和分子的摩尔质量有关,PRTP=N2N2.E =3kPM2PR即平均动能相同而密度不同的两种气体，压力不一定相同。1- 7答：晶胞的形状为平行六面体，一个晶胞中可填入周期性排列中一个周期的微粒(质点)。将一个晶胞及其中所填入的微粒上、下、左、右并置起来，就构 成了整个晶体结构。因此，知道了晶胞的大小何形状，以及晶胞中所填入微粒的种类、数目和所处的空间位置，就可以了解整个晶体的结构了。以ZnS的晶胞为例，表面上看填有18个微粒，即14个S2-和4个Zn2+，但考虑到此晶胞上、 下、前、后、左

7、、右还并置着其他晶胞，所以填入顶点和面心上的S2-并不为一个晶胞所独占。对于ZnS晶胞而言，每个顶点上的S2-为8个晶胞共用，每个面 心上的S2-为两个晶胞共用，这样算起来，实际此晶胞中S2-数为+ 6況丄=4,8 2即一个ZnS晶胞中含有4个Zn2+,4个S2-，表明ZnS晶胞中Zn2+: * = 4: 4 (1: 1)，即晶体中存在等数目的Zn2 S2-，其化学式为ZnS。1- 8答：(略)第2章化学热力学初步2-1 解:由理想气体状态方程：pV =nRT34503101.3 XO V= 8.314 373， V= 0.765(m ) 183W=P AV = 101.3 kPa (0- 0

8、.765 m) = -77.5 kJQ = -2.26 450 = -1 017(kJ)U= Q-W= -1 017+77.5= -939.5(kJ)AH= Q = -1 017 kJ2-2 解:Qp = Qv + Al 产物-反应物 RT(1) 无气体生成和参与或反应前后的气体摩尔数相等，则(2) 反应前气体摩尔数少于反应后气体摩尔数，即n反应物Qp = Qv Qv(3)反应前气体摩尔数多于反应后气体摩尔数，即n反应物 n产物，贝U Qp Qv2-3 解:C(s) + 02(g) = C02(g)Af hL/ kJ mol-100-393.5rH m = pfHm 产物 -刀r AfH m

9、反应物-1=-393.5-0-0= -393.5(kJmol )1 12 CO2(g) +尹=CO(g)Af Hm/ kJ mol-1 -393.50-110.5 r Hm =刀pYf H m产物刀r Y H m反应物-1=-110.5 -393.5)0X=86.3 (kJ mol-)CO(g) +1 Fe2O3(s) =-Fe(s)+CO2(g)330-393.5Af hL/ kJ mol-1 -110.5-824.2 hL=e pYfHm产物刀r YhL 反应物=-393.5 -(-110.5)-824.2) X -8.3 (kJ mol-1)3(2)上述三个反应的标准摩尔焓变之和为:dH

10、m =-393.5 +86.3-8.3= -315.5(kJmol-1)-31-C(s) +O2(g) + - Fe2O3(s)=23fHim/ kJ mol-100-824.223-Fe(s) +- CO2(g)0-393.5 irHm = -393.5 X-(-824.2) X -315.5(kJ mol-1)23与( 2)中结果相同。即利用两种计算方法(物质的标准摩尔生成热定义、盖斯定律)计算得到反应热数值相等。2-4 解:Q = 40.58 kJ mol-1 X1 mol = 40.58 kJ由 PV=nRTW=p?W= nRT = 1 8.314 873 =3 101(J) =3.1

11、01 kJAU = Q-W = 40.58-3.101= 37.5(kJ)A=Q=40.58 皿T373-1=108.8(J K-1)2-5 答:(1)+ ； + ;(3)+ ;-(5)+2-6 解:2CO(g) + 2NO(g) = 2CO2(g) + N2(g)f Him / kJ mol-1-110.591.3-393.50型/ J mol-1 K-1197.7210.8213.8191.64 Hm =-393.5 2+0-(-110.5 2)-(91.3 28= -748.6(kJ mol-1)A讣=213.8 8+191.6-197.7 2-210.8 2= -197.8(Jmol-

12、1 K-1) 要使 rGm =irHm -TirSm 0 成立，贝U: -748.6 +197.8 10対 0T 0,也rSm 0,故在高温条件下该反应能自发进行。标态下反应进行的最低温度为丁=辔=陽=迓1 K陛1 C) ArGm =ArHm -298ArSm =168.2-298 474.53 W3=26.8 (kJ mol-1)V rGm =26.8(kJ mol-1) 0故在25 r各组分处于标态时，该反应不可自发进行。(2) Ag2 = Ar Hm TzrSm =45.4 -(360+273) 0.126 53 =-34.7(kJ mol-1) 0故在360r各组分处于标态时，该反应可

13、自发进行。(3)欲使也 rGm rHm-T 织sm 饗45 4K = 358-8 (K)2-11 解:3FeO3(s) +-C(石墨)=2Fe(s)+ 3/2 CO2(g)f Him / kJ mol-1-824.20-393.5sm/ J mol-1 K-187.45.727.3213.8rHm = 3 (-393.5) -(-824.2) =233.95 (kJ mol-1)- ArSm =27.3 +213.8 3-87.4 -5.7 |x 279.35(J mol-1 K-1)*造=黑 =837(K)，故该反应自发的最低温度为837 K。2- 12 解:CaO(s) + SC3(g)

14、= CaSC4(s)I-1if H m / kJ mol-634.9 -395.7-1 434.5I-1f Gm / kJ mol-603.3 -371.1-1 322sm/ J mol-1 K-138.1256.8106.6此时T =泠黑=2 145(K)即标态下该反应自发进行的最高温度是2 145 K。2- 13 解:Ag2O (s) 2Ag (s) +1 O2 (g)f Hm/kJ mol-1-31.1Sm /J mol-1 K-1121.342.5205.2ArHm = 31.1 kJ mol-1ArSm = (2M2.5+0.5205.2) -21.3= 66.3(J mol-1 K

15、-1) rGm(298 K)=dHm -T QSm=31.1 -；298 x66.3x10-3= 11.3 (kJ mol-1)也rGm = Ar H m T 込rSm W 0T A 烬 316S03 = 469 ( K )标态下该反应自发进行的最低温度是 469 K，此时O2的分压等于1.6105 Pa 事实上，空气中O2的分压大约为0.21 X105 Pa, T= 469 K时， ?G = ?G + RT lnQ = 0 +8.31410-3T In0.21 = -6.1 (kJ mol-1) 10 464 K;此温度不可能实现，故而逆反应不能发生。另解:2+2+Zn(S)+ Cu2 (a

16、q) = Zn2 (aq) + Cu(s)f Gm /kJ mol-1065.5-147.10ArGm = AfGm(Zn2+AfGm(Cu2 十=-147.1-65.5 = -212.6 (kJ mol-1) ArGArGm + RT Inpn3Zn 2n=-212.6 + 8.314 298 0Cu+fc 1.66 1037LCu2 十需Zn2+ 1.66 1037Cu2+;此浓度比例不可能实现，故而逆反LCu2+若逆反应进行,2126 = 85.7 即!2.48(应不能发生。第3章化学平衡3- 1 解:N2 (g) + O2 (g) = 2NO (g)1t0 /mol?_-1te /mo

17、l?_1-x1-x2x2(2x)-42 =2.310 4 (1X)层=S-2解之，x =7.54勺0-3 mol?_-1即NO=0.01508 mol?_-1,此时 N2 的转化率只有0.754%,表明氮气单质直接生产 NO不可取。3- 2 解:7 67.6 克 SO2C|2 为=0.056 mol1355PV1.0C105 Pa 的 Cl2 的 n= RTLOXIOXIXIO-i3ii；3?r= o.032 (mol)SO2CI2 (g) = SO2 (g) + Cl2 (g) t0 / mol?.10.05600.0321te/mol?-0.056-x0.032+X_ Sojfcl x(0

18、.032 + x ) _Kc = :- = = 2.4【SO2CI2(0.056-X)解之,X =0.054 mol?/1n RTP 二Voop = 0.054x103x8.314x375=168d03 (Pa)SO233p% = (0.032+0.054) X10 x8.314375=26810 ( Pa)Pso cq =(0.056 -.054)咒103咒8.314375=6.24162 Pa平衡逆向移动，SrCb 2出030%, P H2O = 611 Pa 30% =183.3 Pa 162 Pa162计算可知，湿度亦=o,265，即273 K时只有当3-6 解:CuSO4?5H2O(

19、S)= CuS04 (s)+5H2O (g)I1-662.2H228.6fGm/kJ mol-1 880.0 rGm =ArGm =-RT In kL-1(-662.2 -28.6 S) - - 880) = 74.8 (kJ mol )In kL =刊8X103I-1483W30.2,宀 7.66S相对湿度是指空气中的实际含水蒸气的量， 与相同溫度的空气的最高含水量的比 較，可以表示为在相同温度下，样品空气的水蒸气压和饱和蒸气压的比率，以百分 比表示。298 K时水的饱和蒸气压为3.16：103 Pa,则相对湿度为60%的空气中 水的蒸气压=1.896 X103 Pa1.0x10Q ,即空气

20、的相对湿度为60%时，CuSO4?5H2O不能风化。Q =1, ) = 2.45 汽 1093-7 解:NiS04万出0(S)NiS04(S)+ 7H2O(g)if Gm/ kJ mol-12462-59.7-28.6ArGm = -59.7H228.6沢7 + 2462 =102.1 (kJ mo1)也rGm3-102.110lg = -2.303RT 2.303X 8.314% 298 一 17.89日.288* 10K7 =r111.0勺0丿PH2O = 277.9 Pa 298K空气中水的饱和蒸气压为 3129.9 Pa,当空气湿度为10%,即空气中水的蒸不会发生风化。只有当湿度 d0

21、.1.1d0-9 = 6.6 x10-43-9 解:加热 NH4CI 固体：NH4CI (s)NH3 (g) + HCl (g)在 427 r 蒸气压为 607.8 kPa,则 pnh3 = phci = 303.9 kPa,k7ook=(二7)= 9.236100也pm 700 K = -RTln kTqok =七.31取 700In9.236 = 12 938(J mol )12.9 kJ mol 1459 r 时其蒸气压为 1 114 kPa,则 pnh Phci = 557 kPa,557K732K=(而2= 31.0 dGm 732 K = -RTlnKh -8.314 732ln3

22、1.0 = -20 898.7(J mol-1) 20.9 kJ mol-11 KT2 】rHm =2.303RTT2 ig K xT2 -T131 02.303咒8.314X700X732X Ng-1I 9.236 丿=161 230.7645 (Jmol-) 161.2 kJ mol-132假设也rHm、也rSm不随温度改变,则也rGm 700K = rHm -700A rSmgm/rHm?Gm 700K=229)0 248.7 (Jmo1K-1)700700第4章酸碱平衡4- 1 解:120丙酮的摩尔质量为：12 3+6+16 = 58, n = =2.0758设挥发性有机物的摩尔质量为

23、 M,P = pA XA2.0735.57 c cXA = = 0.952 07 + 237.33M2.07 +E=207= 2.18 M 0.95=0.11M M 55 (g?nol 1)4- 2 解: ATf = Tf 溶剂-Tf 溶液=Kf mm =纽=0.501= 0.269(mol*g-1)0.269 mLl? Kf 1.86nRT n= = cRT = 0.269 10(2) n= cRT = 0.161 10 X8.314 272.7 = 365.02 (kPa) 8.314 310= 693.3 (kPa)4- 3 解:(1) V ATf = Tf 溶剂-Tf 溶液=Kf mm

24、 =哑=0= 0.161(mol?cg1) Kf 1.86ATb= T 溶液T溶剂=KbmT溶液=T溶剂 + Kb?n = 373+0.512 061= 373 + 0.082 = 373.082 (K)4-4 答:(1)海鱼涨死;(2)盐溶液凝固点降低，雪融化;(3)植物失水而死;4-5 解:(1)设溶质的摩尔质量为M，根据拉乌尔定律，溶液的蒸气压为:100100 丄 1518 M ( 1)PV=n 苯 RT= mRTM苯1.185X8.314X293 _ “=37（2）784L空气进入苯溶液,体积增大为 V,且（pL -P）V = 4 x103PV =冒可代入(2)式，即4x10p pL

25、_ “P -P =37pL-P=437pL -PP4x10； pL-37已=1+ 10.954 1 =11.954 1 P解之，得 P = 8 476 Pa = 0.847 6C4X1o2 X8.314X293100+157858 M解之，M =144.7 g?nol-1见=Kb苯m150Tb -353.10 =2.53卫0-144.7T b =355.7 KTf =Kf苯-mTf苯Tf = Kf 苯Tf =苯 _ K f苯=278.4 5.10咒150= 273.1(K)144.74-6解答: NH3+NH3NH4+ +NH2H20+ H2OH3O+ + OH(2) HAc + NH 3+

26、-NH4 + AcHAc + H2O+ .H3O + Ac(3) HAc在液氨溶剂或水溶剂中，均为酸。4-7 解:1.36nHAc= 0.05 0.10 =0.005(mol) , nNaAc= 0.01(mol)136归 =0005 =0.5,这是一个缓冲溶液,nNaAcO.O二 pH = P Ka -Ig Cs=4.74 乜0.5=5.044-8 解:HFH+ + FHAc+ -H + Ac1t平 / mol?_-0.10丁 0.1 x+y y-4KHF=(x+y)x=6.3 X0(1)KHAc=(x + y)y =1.8X100.10g两式相除，得x =350,将 x=350y 代入(1

27、)式，得 y351yX350y = 6.3w-4yt平 / molt1.0-10= 2.51 10 即F =2.51 10 mol?_xy-2-1+ x+y兮=2.51 10 mol?_ = H -1HF=1.0 - =1.0 -0.025 1=0.974 9 (moIT 1) HAc= 0.10 -.16 X0-5 0.10mol?_-1)08寸08 ZHHd 78w Neyd 寸0沢 g V 皿y (0)、寸龙(匸*IFs -T & -0羊 6.6Hy86ex 寸 LEGH yu_g罔29(Lo$)g009Hgzlx863- 000 69- H s才862 咗HPH 丄QpJ JOE r

28、gzL H奇才T1zsT _i EHiTs_i EHiT1丿HJpT16鸟CMoTIkE1HJT1g_1EHJooT1共皂）OJIIA 二XsgTT1 潍 HO 匸+TT1Tg1+(lou0-3p Kai =2.16, pH= 1.16 3.16Ka? =6.2 X08pKa2=7.21, pH= 6.21 8.21补3=4.8 0-13pKa3=12.32, pH= 11.32 13.32414-11 解:Na3P O4+2HCI NaH2 PO4+2NaCIH2 PO4=10=0.5 (mol?_-1)810- KwW-5多元弱酸酸式盐Ka2 XC = 6.2 W-8 0.5 =3.1二H

29、 += g 心2 = J6.9X1OX6.2X1O上=2.07 ”pH = 4.684- 12解：各取一滴，分别加入放有10滴水的试管中，测其pH。pH升高(pH=4)的是硝酸,pH降低的是甲酸，pH不变的是苯胺盐溶液。H+= 1.0-3-110 mol?_HCOOHH+ + HCOO13333t 平 / mol?_-6.0 X0- -1.0 X0-1.0 X0- 1.0 X0-32Ka0 = (10 = 2.0 X0-45.0X10苯胺是弱碱，C6H5NH3CI为强酸弱碱盐，水解显酸性:+ K?H =加Kb0 =42=4.0 X0-10HO 2(1.0X10 )答:甲酸的Ka0为2.0 X0

30、-4,苯胺的Kb0为4.0 10-10第5章沉淀-溶解平衡5_1 解： Zn (OH)22+Zn2 + 2OHt平 / mol?_12SKsp=S4S2 =4S3=f*1：= 1.957 10_6 mol?/15-2 解:混合后Pb2+ = 1.0 1氐17 mol?/1, I_ = 0.020 mol?/1Q= Pb2+l _ 2 = 1.0 10_17X0.020 2 = 4 1_21 Ksp(Pbi2)= 9.8 1_9即不能生成Pbl2沉淀5-3 解：Mg(OH) 2 二 Mg2+ + 2OHt平 / mol?_12SQ_A Q_d 9KS“HiL 4S3 = 4 (1.3 104)3

31、 = 8.8 10sp 严g pH 2 混合后Mg2+ = 0.05 mol?/1 ,若不生成Mg(0H)2沉淀,K工则oh_2 -)=88.= 110Mg2即OH_ 10_5 mol?-1NH3 H2O= NH4+ + oh_1t平 / mol?_0.05x 1.3 10_5Kb = 1.8 25 = 13沁0.05x =0.07 mol?_NH4+的物质的量0.07 X 20 =1.4 10_3 (mol) 1000需加入的(NH4)2SO4的质量至少为 0.7 X03 X132 = 0.09(g)或者：OH- t0-5mol?_-1, pOH=4.89pKb = 4.74,在NH4+-N

32、H3的有效缓冲范围，可以套用缓冲溶液公式: pOH =卩仏 Ig= pKb -pOH =4.74 - 4.89 = - 0.15n.lg= 0.15 =1.41, nb = 0.001 molns= 0.001 141 = 0.00141 (mol)需加入的（NH4）2SO4的质量至少为132200141 = 0.0931(g)5- 4 解：溶液中Mn = 0.10 molZ-若不生成沉淀，Mn 2+ OH-2 KspOH-2 10-6_6Kb = t38 勺0 x = 1.8 W-50.005-2-1x = 6.5 W02 mol?-12NH4CI 的量为 6.5 W0- X).2= 0.0

33、13 (mol), 即卩 53.5 W.013= 0.696(g)或者：OH- = 1.38 1 氐6 mol?_-1, POH=5.86pKb = 4.74,略超出NH4CI -NH3的有效缓冲范围，若仍套用缓冲溶液公式进行近似计算:POH曲叱Ig= p Kb-pOH =4.74 -5.86 = -1.12n.lg= 1.12 =13.2,nb= 0.001 molnns= 0.001 t3.2 = 0.013 2 (mol)NH4CI 的量为 53.5 0.013 2 = 0.706(g)5- 5 解:-28-24Ksp PbS= 8 为0 Ksp ZnS= 1.6 W24PbS先生成沉淀

34、。为使PbS沉淀，而ZnS不沉淀,则S2- Kai,兰2切7131.1x10 xi.3x103x0.i= 89.41.6X10即H+ 9.46 mol?_-1, H+最低为 9.46 mol?.-1IX_28此时Pb2+=箭=1=5 X05 (mol?_-1) 1.0 W5 mol?_-1, Pb2+ 已生成 PbS沉淀，但尚未沉淀完全。5-6 解:-39-13Ksp Fe(OH)3= 2.79 10 KspMn；( = H1)9 10sp Fe(OH)3 - 2.791 = 2.79 10-9 (mol?_-1),即 Fe3+已沉淀完当 pH = 45 时，OH- = 10-10109 mo

35、l L-1 pH =4 时，Fe3+= K -oh-(10一0)全;13Ksp Mn(OH)2 -宀0； = 1.9 W5 (molZ-1),阿)pH =5 时，Mn 2+= Mn 2+存在于溶液，未生成沉淀。因此，控制pH = 45时，可使已沉淀完全而Mn2+存在于溶液，从而将溶液 中的杂质Fe3+除去。3+2+解析：此题也可以分别计算 pH =4和pH =5时的Fe 和Mn ，予以说明。2 79咒1099,.卫 3= 2.79 W-9 (molZ-1),(10 )pH =4 时，Fe3+= KOH-sp Fe(OH)3132+Ksp Mn(OH) 21.9X107-1Mn = = = 1.9 10 (mol?_ )6h_1(100 )OH-pH =5 时，Fe3