2008年冬令营选拔题2及答案

1、2008 年化学竞赛暨冬令营山东省队队员选拔题(第二套)2008 年 11 月第 1 题 (8 分)由于三聚胺，使我国的乳品行业受到极大影响。三聚胺(英文名Melamine)，是一种用途广泛的基本有机化工中间，最主要的用途是作为生产树脂（MF）的原料。该树脂硬度比脲醛树脂高，不易燃，耐水、耐三聚胺热、耐老化、耐电弧、耐化学腐蚀、有良好的绝缘性能、光泽度和机械强度，广泛用于木材、涂料、造纸、纺织、皮革、电气、等行业。三聚胺还可以用作阻燃剂、减水剂、清洁剂等。的共轭大 键（p）。m1-1 画出三聚胺的结构式，并写出该中nH2NNNH2NNNH2p键 (1 分)12(1 分);91-2 指出三聚胺构

2、象异构体的数目，并指出这些构象异构体分别与下列哪些的对称性相同。: (1)NH3(2)H2O(3)NO2(4)BF3(5)苯(6)SOCl22 种;其中一种对称性与 NH3 相同, 另一种对称性与 SOCl2 相同。（3 分）11.008Li 6.941Be 9.012Na 22.99Mg 24.31K 39.1040.08c 44.964Rb 85.47Sr 87.62Y 88.919Cs 132.9Ba 137.3La-Lu1Fr 223Ra 226Ac-Lr题号12345678910总分满分81210108得分CH3OCH3OOOH3CH3COCH3OHHHHHHCH31个镜面1个C3,

3、 3个镜面OOOSSSOOOOOO1-3蛋白质的含量一般是通过测定含氮量确定的。蛋白质的平均含氮量为 16%，牛奶中蛋白质的含量为 2.8%左右。若商贩假牛奶，其中根本不含蛋白质，通过计算说明，在 250 mL 一包的牛奶中加入多少三聚胺，就可使其含氮量与含蛋白质 2.8%的牛奶的含氮量相同。（假设牛奶的密度为 1.0 g cm-3）2250 ´1.0´ 0.028´ 0.16 = 1.68(g)(2 分)0.6661-4 目前较多采用尿素法三聚胺。尿素法以氨气为载体，硅胶为催化剂，在380-400温度下沸腾反应，缩合生成三聚方程式。胺。写出尿素法三聚胺的化学6

4、CO(NH2)2 = C3N6H6 + 6 NH3 + 3 CO2(1 分)第 2 题 (12 分) 镍 Ni 是一种重要的金属，请完成下列与2-1 写出镍的价电子构型。有关的。3d84s2(1 分)2-2 指出第四周期元素铁、钴、镍熔点的变化顺序，并给出合理的解释。铁、钴、镍的熔点逐渐降低; (1 分)在这些金属形成的金属键中, 按铁、钴、镍的顺序反键电子数逐渐增多, 金属键逐渐减弱，导致熔点逐渐降低。（1 分）2-3 丁二酮肟是测定Ni2+离子的螯合显色剂, 请画出Ni2+与丁二酮肟数目比为1:2 的配合物（电中性，不带电荷）的结构图,能级图, 在图中标出轨道符号。并将镍的 5 个 d 轨

5、道按能量由高到低次序画出Hdx2-y2 dxydz2 dyzOOCH3H3CNNdxz Ni(2 分,标错 1 个扣 1 分)NN（2 分, 不画氢键扣 1 分）H3CCH3OOH2-4 某钢样中含镍约 0.12%, 用丁二酮肟光度法(e=1.3×104 L·mol-1·cm-1)进定。试样溶解后转入 100 mL 容量瓶中显色, 并加水稀释至刻度。取部分溶液于波长 470nm处用 1cm 吸收测量。如要求此时的测量误差最小,取试样多少克?A=0.434, 0.16g； 计算过程 2 分，结果 1 分。Ø 吸光度测量的误差吸光度标尺刻度不均匀A0.434

6、 ，T36. 8% 时，测量的相对误差最小A=0.20.8, T=1565%，相对误差<4%解：根据光度测量误差公式可知：当吸光度 A0.434 时，误差最小， 已知 b=1, 1.3×104，根据 A=bcc = A/b0.434/（1.3×104×1）3.34×10-5(mol/L)100ml 有色溶液中 Ni 的含量为m=cVM 3.34×10-5×100×10-3×58.6931.96×10-4(g)已知某钢含镍约 0.12，则取试样质量为：(1.96×10-4/ms)×

7、100=0.12ms=0.16g2-5 乙烯与氢气加成能否一步完成，为什？若用镍 Ni 作催化剂，这时乙烯与氢气加成是否可以一步完成，为什？不能，不满足轨道对称性守恒原理；（1 分）用镍 Ni 作催化剂，乙烯与氢气加成可以一步完成；因为，这时满足性守恒原理；（1 分）轨道对称H2 LUMO *C2H4 LUMO *乙烯加氢反应需要催ee化剂，例如用Ni. H 的*2与 Ni的d轨道叠加并接受d电子，H2打开再与C2H4的LUMO结合：eeC2H4 HOMO 两种H2 HOMO 为对称禁阻!第 3 题 (10 分) 磁性是物质的重要性质，请回答下列关于磁性的。3-1 请下列关于磁性的说法哪些是正

8、确的:(1)铁磁性既是单个的性质, 又是体的性质。(2)顺磁性是单个的性质。(3)有机铁磁体中必须烯等。顺磁性单元, 这些顺磁性的单元可以是基、氮(4)铁磁性物质、反铁磁性物质、亚铁磁性物质中, 都具有未配对的单个电子作为磁性单元。(5)铁磁性物质和反铁磁性物质即使在没有外加磁场时,只要温度低于临界温度Tc 时,或的磁矩已经作有序排列, 这些微小的区域就是磁畴。在微小的区域（2）、（3）、（4）、（5）（每个 0.5 分, 共 2 分）3-2 请举出应用物质磁性的 3 个例子。答对一个合适的例子 0.5 分, 2 个 1 分, 3 个得 2 分3-3 虽然无机铁磁性材料已经广泛应用，但化学家还

9、要发展有机铁磁性材料。与无机铁磁性材料相比，下列哪些是有机铁磁性材料的优点：(1)有机结构众多复杂，可以通过精心设计，有目的的地铁磁性材料的性能；(2) 有机铁磁性材料可以提供比无机铁磁性材料更强的磁场;(3) 一般来说, 有机铁磁性材料比无机铁磁性材料的临界温度高;4乙烯加氢催化反应乙烯加氢反应(4)有可能将有机铁磁性材料的磁性能与力学、光、电等性能结合起来;(5)有机材料易有机材料, 特别是利用 L-B 膜或其他单和组装;膜技术, 可以在层次上对(6)有机材料大都具有透明性、绝缘性等特点, 可以进一步扩大其应用范围。(1)、(4)、(5)、(6)磁性材料（每个 0.5 分, 共 2 分）主

10、要是指由过度元素铁,钴,镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质.磁性材料从材质和结构上讲，分为“金属及合金磁性材料”和“铁氧体磁性材料”两大类， 铁氧体磁性材料又分为多晶结构和单晶结构材料。从应用功能上讲，磁性材料分为：软磁材料、永磁材料、磁-矩磁材料、旋磁材料等等种类。软磁材料、永磁材料、磁-矩磁材料中既有金属材料又有铁氧体材料；而旋磁材料和高频软磁材料就只能是铁氧体材料了，因为金属在高频和微波频率下将产生巨大的涡流效应，导致金属磁性材料无法使用，而铁氧体的电阻率非常高，将有效的克服这一、得到广泛应用。磁性材料从形态上讲。粉体材料、液体材料、块体材料 、薄膜材料等。磁性材料的应用很广泛，可

11、用于电声、电信、电机中，还可作记忆元件、微波元件等。可用于语言、音乐、图像信息的磁带、计算机的磁性、乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡等。顺磁性 paramagnetism顺磁性物质的磁化率为正值，比反磁性大 13 个数量级，X 约 10-510-3，遵守 Curie定律或 Curie-Weiss 定律。物质中具有不成对电子的离子、或时，电子的自旋角动量和轨道角动量，也就自旋磁矩和轨道磁矩。在外磁场作用下，原来取向杂乱的磁矩将定向，从而表现出顺磁性。顺磁性是一种弱磁性。顺磁(性)物质的主要特点是或中含有没有完全抵消的电子磁矩，因而具有般为交换作用)，因此或磁矩。但是(或)磁矩之间并无强的相互作用

12、(一磁矩在热的影响下处于无规()排列状态，磁矩互相抵消而无合磁矩。但是当受到外加磁场作用时，这些原来在热下排列的排列，因此总的磁矩便同时受到磁场作用使其趋向磁场排列和热作用使其趋向效果是在外加磁场方向有一定的磁矩分量。这样便使磁化率(磁化强度与磁场强度之比) 成为正值，但数值也是很小,一般顺磁物质的磁化率约为十万分之一(10-5)，并且随温度的降低而增大。抗磁性 diamagnetism抗磁性是一些物质的中电子磁矩互相抵消，合磁矩为零。但是当受到外加磁场作用时，电子轨道运动会发生变化，而且在与外加磁场的相反方向产生很小的合磁矩。这样表示物质磁性的磁化率便成为很小的负数(量)。磁化率是物质在外加

13、磁场作用下的合磁矩(称为磁化强度)与磁场强度之比值，符号为 。一般抗磁(性)物质的磁化率约为负百万分之一(-10-6)。5磁畴 磁畴(Magnetic Domain)理论是用量子理论从微观上说明铁磁质的磁化机理。所谓磁畴，是指磁性材料内部的一个个小区域，每个区域内部包含大量，这些的磁矩都象一个个小磁铁那样整齐排列，但相邻的不同区域之间磁矩排列的方向不同，。各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。宏观物体一般总是具有很多磁畴，这样，磁畴的磁矩方向各不相同，结果相互抵消，矢量和为零，整个物体的磁矩为零， 它也就不能吸引其它磁性材料。也就是说磁性材料在正常情况下并不对外显示磁性。只有当磁性材料被磁化以后，它

14、才能对外显示出磁性。铁磁性Ferromagnetism铁、钴、镍及一些稀土元素独特的磁性现象称为铁磁性，这个名称的由来是因为铁是具有铁磁性物质中最常见也是最典型的。钐(Samarium)，钕(neodymium)与钴的合金常被用来强磁铁。铁磁性材料长程序，即磁畴内每个的未配对电子自旋倾向于平行排列。因此，在磁畴内磁性是非常强的，但材料整体可能并不体现出强磁性，因为不同磁畴的磁性取向可能是随机排列的。如果我们外加一个微小磁场，比如螺线管的磁场会使本来随机排列的磁畴取向一致，这时我们说材料被磁化。材料被磁化后，将得到很强的磁场，这就是电磁铁的物理原理。当外加磁场去掉后，材料仍会剩余一些磁场，或者说

15、材料"记忆"了它们被磁化的历史。这种现象叫作剩磁，所谓永磁体就是被磁化后，剩磁很大。当温度很高时，由于无规则热运动的增强，磁性会消失，这个临界温度叫(Curie temperature)。温度如果我们铁磁材料在外加磁场下的机械响应，会发现在外加磁场方向，材料的长度会发生微小的改变，这种性质叫作磁致伸缩(magnetostriction)。概念反铁磁性（antiferromagnetism ）是指在无外加磁场的情况下，磁畴内近邻或离子的数值相等的磁矩，由于其间的相互作用而处于反平行排列的状态，因而其合磁矩为零的现象。注： 这种材料当加上磁场后其磁矩倾向磁场方向排列，即材料显示

16、出小的正磁化率。但该磁化率与温度相关，并在奈尔点有最大值。 用主要磁现象为反铁磁性物质制成的材料，称为反铁磁材料。 反铁磁性是指由于电子自旋反向平行排列。在同一子晶格中有自发磁化强度，电子磁矩是同向排列的；在不同子晶格中，电子磁矩反向排列。两个子晶格中自发磁化强度大小相同，方向相反，整个晶体 。反铁磁性物质大都是非金属化合物，如 MnO。 不论在什温度下，都不能观察到反铁磁性物质的任何自发磁化现象，因此其宏观特性是顺磁性的，M 与 H 处于同一方向， 磁化率为正值。温度很高时，极小；温度降低，逐渐增大。在一定温度时， 达最大值。称为反铁磁性物质的点或点。对点的解释是：在极低温度下，由于相的自旋

17、完全反向，其磁矩几乎完全抵消，故磁化率 几乎接近于 0。当温度上升邻时，使自旋反向的作用减弱，增加。当温度升至点以上时，热的影响较大，此时反铁磁体与顺磁体有相同的磁化行为。 反铁磁性物质置於磁场中，其邻近之磁矩相等而排列方向刚好相反，因此其磁化率为零。 许多过渡元化合物都有这种反铁磁性。 物质之磁矩是由其内每内之电子之自旋，及轨道运动所产生之磁矩和及间之交互作用之和。利用物质之磁矩磁矩作用产生之绕射现象，可以测定6磁矩之分布方向和次序。利用中子绕射而测得之 MnF2 和 NiO 二种反铁磁性物质物质之磁矩结构。在 MnF2 反铁磁性物质中，Mn 离子其 3d 轨道未饱和之电子受到磁场磁化之磁矩

18、依面心立方晶格Fcc而分布，因在每一角落上离子之磁矩都是同一方向。而在其立方面上之离子磁矩都在同一相反方向。其向量和等于零，因而此种物质之磁化率，X 等于零。 物质在磁场中之取向效应受到热激动的抵抗，因而其磁化率随温一温度温度（Neel Temperature）时，反铁磁物质的磁化度而变。当温度等率会稍微上升，当温度超过温度 TN 时，则反铁磁性物质之磁性近于顺磁性。亚铁磁性中文词条名：亚铁磁性英文词条名：ferromagnetic在无外加磁场的情况下，磁畴内由于相邻间电子的交换作用或其他相互作用。使它们的磁矩在克服热运动的影响后，处于部分抵消的有序排列状态，以致还有一个合磁矩的现象。当施加外

19、磁场后，其磁化强度随外磁场的变化与铁磁性物质相似。注：用主要磁现象为亚铁磁性物质制成的材料，称为亚铁磁材料。在工程技术上，实用的亚铁磁材料多为各类铁氧体和某些金属间化合物。铁磁材料与亚铁磁材料统称为强磁材料，简称磁性材料。永磁材料又称“硬磁材料”。一经磁化即能保持恒定磁性的材料。具有宽磁滞回线、高矫顽力和高剩磁。按其成分可分为、钴基、和铁氧基四大类。广泛用于电子、电气、机械、3-4 如右图所示的、医疗及生活用品等各个领域中。, 称为 p-NPNN, 其形成的单晶在临界温度 Tc 小于0.6 K 时是宏观铁磁体。p-NPNN 的最单晶称为b相, 其晶胞参数为: a=1.2347 nm, b=1.

20、9350 nm, c=1.0960 nm,a=b=g=90°。该晶体的密度为 1.046 g·cm-3。计算每个晶胞中含有几个 p-NPNN, 并回答, 该晶NO2NNO体中一个 p-NPNN是否可能是一个结构基元, 为什?8 个; 不是; 因为每个正交晶胞最多只能含有 4 个结构基元。（共 3 分）3-5 人们发现有机电荷转移复合物也可以具有很好的磁性能,如 C60 与 TDAE 形成的 1:1黑色固体是一种软铁磁体, 其临界温度 Tc 为 16.1 K。请回答, 在黑色复合物中, 哪一种是电子给体? 哪一种是电子受体?C60 是电子受体；TDAE 是电子给体。（1 分）

21、Note：TDAE 是一种强供电子有机物。(H3C)2NN(CH3)2(H3C)2NN(CH3)2TDAE第 4 题 (10 分) 1967 年, C.J.Pedersen了关于冠醚和选择性配位碱金属离子的, 开创了超化学的研究领域。超主要是指通体。在超科学。目前， 已成为 21 世纪一过非共价键完成自我识别与自我组装过程形成的具有特定结构的层次上, 化学与生命、环境、材料、信息等等学科相互交叉, 形成超器件、结构、纳米材料等方面取得了巨大进展,超科学在7个十分活跃的前沿领域。4-1我们知道冠醚的是 3 的整倍数，碳实以合理的解释。式可以写成：(CH2CH2O)nn=3,4,5,6,7,，环中

22、的个数和氧的比例为 2:1，如 18-冠-6，21-冠-7 等，请给上述事冠醚是环氧乙烷聚合的，其碳和氧比例与环氧乙烷相同，为 2:1。（1 分）4-2碱金属和碱土金属离子都能与冠醚形成配离子，在这些配离子中，碱金属和碱土金属离子与冠醚什作用力？半径相近的碱金属和碱土金属离子，与大小合适的冠醚形成的配离子，哪一种性高？作用力为离子偶极相互作用或静电相互作用；碱土金属离子与大小合适的冠醚形成的配离子性更高。（2 分）冠醚可以通过醇和卤代烃反应得到，如能与 Cs+形成配离子的 21-冠-7，其路线如下：4-3BABBH2OECDH+H2SO4H+H+OFGCsOHE+G21-Crown-7THF-

23、H2O上图中的 B 是环氧乙烷，F 是一种含 S 和 Cl 的HOCl 相同，对称性与，并指出 Cs+在写出 F 和 G 的结构S21-冠-7 中的作用。ClOClOOClClF（每个结构 1 分，共 2 分）GCs+在21-冠-7 中起着模板的作用。（1 分）CsCs4-4碱金属能与氧形成低氧化物，这些氧化物又称为簇合物，其中碱子数较多，而氧数很少，如 Rb9O2 等。数少于 6，对称性与CsCsCs有一 Cs 与 O 形成的簇合物，O BF3 相同，且 3 重轴上只有 2 个 CsCsCsCs没有 O，O 原CsCs子在八面体空隙中。请写出该簇合物的构。式，画出其结CsCs11O3 （式

24、2 分，结构式 2 分，共 4 分）第 5 题 (8 分) 氮能形成许多氧化物，表现出不同的价态。5-1 请写出 NO的电子组态（即中电子在轨道上的排布），并计算其中N 和 O 之间的键级。(1s )2 (2s )2 (3s )2 (4s )2 (1p )4 (5s )2 (2p )1 ，写成(1s )2 (2s )2 (1p )4 (3s )2 (2p )1 也可以。（1 分）8键级= 9 - 4 = 2.5（1 分）2+，其中的 N5 离子具有与气相 N2O5 平面结构相同5-2 1999 年化学家了 N5AsF6p+m n的对称性，指出 N离子中的共轭 键（），并指出该离子中有几个氮采取

25、5等性 sp 杂化方式。p 6（1 分）；没有 N采取等性 sp 杂化方式（1 分）5研究室研究高能材料的化学家 Karl O. Christe 在美国化学会冬季氟会议上宣布他与他美国加州的同事 W.W.Wilson基地并表征了一种含有+N5 离子的盐类。该阳离子可看作是100 多年来第 3 次以可分离量获得了重氮离子N3 。尽管的全氮物种。第一次是 1772 年分离出N2，第二次是 1890 年过其他于气体中的其他含氮物种，但未被分离过。Colorado 州立大学 S.H.Strauss 教授称N5+的为真正不可思议的发现。Christe 的是在 -78 的无水氟化氢中令N2F+AsF6 与

26、 HN3 反应。反应产物为白色粉末，极限温度为 22。他在该温度下获得了质谱数据，但在低温激光光谱仪中，只有几个微克的该样品发生池。，毁掉了样品Clemson 大学 DesMarteau 教授评论说，该化合物具有高竟然能够。性并不使大家感到惊讶，令人惊讶的是该化合物McMaster 大学 J.Schrobilgen 教授则指出，这种工作只有少数能够进行得了。Christe+指出，N5 阳离子是远比 O2更强的氧化剂，跟水和有机物反应均发生。量可达半克。经计算，该化合物的生成焓高达kJ/mol，因此，该化合物竟然还能确实是令人惊讶的。振动光谱和理论计算表明，该离子具 V 形构型。研究者预想，可以

27、其他含+N5 离子的盐也能被N5 SbF6是一个更+，例如，可能的盐，他们甚至还打算+ 一个纯粹由氮组成的新物种N5 N3 。5-3气相中 N2O5 可分解为 NO2 和 O2。有人推测出下列反应机理：N2O5 NO2 + NO3 NO2 + NO3 N2O5NO2 + NO3 NO2 + NO + O2 NO + N2O5 3NO2kaka 'kb kc请根据上述反应机理推导出 N2O5 分解的速率方程。dNO = kNO NO - k NO（1 分）b23cdtdNO3 = kN O - k '（1 分）a2 5adt9dN2O5 = -kN O + k 'NO N

28、O - k NON O （1 分）a2 5a23c2 5dt将 1，2 式代入 3 得到：dN2O5 = - 2k a kb N2O5 （1 分）ka '+kbdt第 6 题 (14 分) 元素周期表中第 IIIB 族钪、钇和序数从 5771 的镧系元素合称为稀土元素。“稀土”是 18 世纪初沿用下来的旧称。常用 RE 表示稀土元素。当时发现这些元素的矿物稀少，又难以分离，它们的氧化物既难熔融、也难溶于水，很像组成土壤的氧化物，因此得名稀土元素。实际上稀土元素并不稀少。17 种稀土元素的地壳总量为0.0153，大大超过铜、铅、锌、锡等常见金属元素的地壳含量。我国拥有很丰富的稀土，蕴藏量

29、居世界首位。稀土元素在和陶瓷工业中用作着色剂、脱色剂和抛光材料，在石油化工中作催化剂，在无线电工业中作激光材料、荧光材料和永磁材料等。稀土元素在冶金工业中用于性能各异的合金。6-1 若用 A、B、C 表示最密堆积的密置层，稀土中的 La、Pr、Nd、Pm等金属采取的堆积形式为：ABACABACA请画出该晶体的一个晶胞，写出该晶胞中八面体空隙的分数坐标； 若金属的半径为 R，请计算晶胞参数 a、b、c。晶胞见右图（1 分）OOOOOOOOOO OO八面体空隙的分数坐标分别为： 12 11 2 32 1 52 1 7( , , ),( , , ),( , , ),( , , )3 3 83 3 8

30、3 3 83 3 8OO2 1 12 1 31 2 51 2 7或( , , ),( , , ),( , , ),( , , ) 3 3 83 3 83 3 83 3 8（每个坐标 0.5 分，共 2 分）a=b=2R，c= 2 8 × 2R = 4 8 R = 6.532R 。（每个参数 1 分，共 2 分）336-2 若用 A、B、C 表示最密堆积的密置层，某些镧系金属，如g型的 Dy 采取的堆积形式为：ABABCBCACABABCBCACA请指出该晶体的结构基元是什？对下列堆积中画横线的密置层：ABABCBCACABABCBCACA画出该层上一个配位型式的多面体图。该晶体的结构

31、基元是 9 个子，也可答 9 个 Dy。（1 分）ab10A、C 层上配位型式的多面体图如 b，B 层上配位型式的多面体图如 a。（1 个图 2 分，共 4 分，若图与不对应不得分）6-3 某同学画了金属镱 Yb 的六方晶胞，该晶胞中各个圆球的分数坐标为：(0,0,0)(1/3,2/3,1/3)(2/3,1/3,2/3)若金属 Yb的半径为 R，求出该堆积方式所对应正当晶胞的晶胞参数。该堆积方式所对应正当晶胞是立方面心，因此晶胞参数为：a = b = c = 2 2 × R（指出正当晶胞为立方面心得 3 分，求出晶胞参数 1 分，共 3 分）很明显为 ABC 堆积，面心立方。思想来源

32、为 07胞。氯化镁。四层看六方，但非正当晶第 7 题 (6 分) 能否CaCl。7-1 有人认为 CaCl 可能为一种简单的晶体结构，正负离子半径比 r(Mm+) / r(Xx-) 常常决定晶体的结构类型。有人估算得到 r(Ca+) » 120 pm, r(Cl-) »167 pm，下表列出了 MX 型化合物晶体结构的有关情况。出碱土金属的一价氯化物是许多人感的，有人曾试图DLH0(CaCl) 是指反应 Ca+(g) + Cl-(g) ¾® CaCl(s)的焓变。CaCl 的晶体结构类型是什？由于 r(Mm+) / r(Xx-)=120/167=0.71

33、9, 因此为 NaCl 型。（1 分）11M 的配位数X 的多面体结构类型CaCl 晶格能的估算值DLH03三角形BN- 663.8 kJ mol-14四面体ZnS- 704.8 kJ mol-16八面体NaCl- 751.9 kJ mol-18立方体CsCl- 758.4 kJ mol-1，不仅仅其晶格能DLH0 很重要，实际上 CaCl 的7-2 对于确定 CaCl 在热力学上是否标准生成焓fH0 也很重要。请根据波恩循环（Born-Haber-cycle）计算 CaCl的fH0。为了确定 CaCl 在岐化为 Ca 和 CaCl2 这一过程中在热力学上是否，必须计算该过程的标准焓变（熵变

34、S 非常小，其化反应能否发生? 用你的计算结果来说明。忽略）。从热力学观点看, CaCl 的歧根据波恩循环（Born-Haber-cycle）计算 CaCl 的fH0 如下：fH0=熔化 H0(Ca)+ 1. IEH(Ca)+0.5解离H(Cl2)+ EAH(Cl)+DLH0(CaCl)= 9.3 + 589.7 +0.5×240.0-349.0-751.9=-231.9 (kJ mol-1)(2 分)反应 2CaCl = Ca + CaCl2 的焓变为:H = fH0(CaCl2) + fH0(Ca) - 2fH0(CaCl)= -796.0 + 0.0 2(-381.9) = -

35、32.2(kJ mol-1)(2 分)由于熵变 S 非常小，其忽略, 因此 2CaCl = Ca + CaCl2 的能变化为:G =-332.2(kJ mol-1) < 0CaCl 的歧化反应能发生。（1 分）第 8 题 (10 分) 已知 H2S 在水溶液中的饱和浓度为 0.1 mol L-1，H2S 的第一级电离常数为 K1,H2S=1.1×10-7，H2S 的第电离常数为 K2,H2S =1.3×10-13。H2SO4 的第一级电离常数是完全的，H2SO4 的第电离常数为 K2,H2SO4=1.0×10-2。CuS 的 Ksp=6.0×10-

36、36。在含 0.1 mol L-1 CuSO4 与 1.0 mol L-1 HCl 的混合溶液中，不断通如 H2S，使 H2S 在水溶液中达到饱和，计算溶液中最后残留 Cu2+的浓度。8-1由于 CuS 的 Ksp=6.0×10-36 很小，可以认为 Cu2+沉淀的完全。H2S 与 0.10 molL-1CuSO4 反应生成的H+=0.20 mol L-1。(1 分)同时溶液中下列平衡：H+ + SO42- = HSO4- , 设平衡时溶液中HSO4-=x mol L-1,(1.2 - x) ´ (0.1 - x) = 1.0 ´10-2 ,x=0.10 mol

37、L-1则:(2 分)(1 分)(2 分)x溶液中H+=1.20-0.10=1.10 mol L-1K × K ×H S1.1´10-7 ´1.3 ´10-13 ´ 0.1-21S2-= 1.2 ´10( mol L-1)122+21.1´1.1HCu2+ = Ksp/S2- = 6.0×10-36/1.2×10-21 = 5.0×10-15 ( mol L-1)(1 分)8-2 计算反应 Cu2+ + H2S + 2SO42-CuS + 2HSO4- 的平衡常数。12熔化热熔化 H0(Ca)9.3 kJ mol-1离子化焓(即第一电离能)1 IEH(Ca)Ca ¾® Ca+589.7 kJ mol-1离子化焓(即第二电离能)2 IE H(Ca)Ca+ ¾® Ca2+1145.0 kJ mol-1蒸发热 蒸发 H0(Ca)150.0 kJ mol-1解离能解离 H(Cl2)Cl2 ¾® 2 Cl240.0 kJ mol-1生成焓fH0(CaCl2)-796.0 kJ mol-1电子亲