习题无机化学

1.已知M2+离子的3d轨道中有5个电子，试推出M原子的核外电子排布M原子的最外层和最高能级组中电子数各为多少,M在周期表中的位置。答:(1)根据轨道近似能级图，3d轨道在第四能级组出现，M必定为第四周期元素，因3d未充满，4p轨道肯定无电子，

M为d区元素，元素失电子时，先失去4s电子，再失去3d电子，故M的核外电子排布为：1s22s22p63s23p63d54s2。M最外层有两个电子，最高能级组为子7个。M为第七族元素。(4s3d4p),共有电2.在某一周期其稀有气体原子的最外层电子构型为4S24P6中有A，B，C，D四种元素，已知它们的最外层电子数分别为2，2，1，7；A，C的次外层电子数为8，B，D是的次外层电子数是18，问A、B、C、D是哪种元素？答：稀有气体最外电子层主量子数为4，则此四种元素均属于第四周期；A,C的次外层电子数为8，则A,C必定在s区，又A,C最外层电子数为2，1，则A为Ca,C为K;由B,D的次外层电子数为18可知，B,D只能在ⅠB,ⅡB或是p区A族，由于B,D最外层电子数为2，7，故B为Zn，D为Br。A.CaB.ZnC.KD.Br3．请解释下列事实：(1)共价半径Co>Ni,Ni<Cu;(2)第一电离能Fe>Ru,Ru<Os；(3)电负性O>Cl,O<F。答:(1)同周期元素原子半径的变化规律是：随着原子序数的增加，有效核电荷增加，核对电子的引力增加，半径减小，所以半径Co>Ni；由于Cu原子的3d轨道全充满， 作用增大，外层电子受核的 降低，半径增大，所以Ni<Cu。(2)同族元素第一电离能的变化规律是：随着原子序数的增加，半径增大，核对外层的电子引力减小，电离能减小。所以第一电离能Fe>Ru；由于镧系收缩造成的第六周期的元素的原子半径和同族第五周期的元素原子半径相近，但第六周期元素的有效核电荷数却高于同族第五周期元素，所以，与第五周期元素半径相近而有效核电荷数高的第六周期元素的第一电离能大，即第一电离能Ru<Os。（3）电负性的变化规律是：同周期元素随原子序数的增加，核对电子的引力增加，电负性增大，所以电负性O<F；同族元素随着电子层数的增加，核对电子的引力减小，电负性减小，O和Cl的价电子层结构相似，而O的半径远比Cl小，所以O>Cl。4.元素原子的最外层仅有一个电子，该电子的量子数是n=4,l=0,m=0,si=1/2(或-1/2）。符合上述条件的元素可以有多少种，写出他们的原子序数和核外电子排布。答：19,K24,Cr29,Cu1s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s13s3p3p3p3ssp2激发电子杂化答.分子式可以写成HONO2,配体为两个O和一个OH,中心价层电子对数3，N的杂化类型为sp2杂化。分子结构为三角形。5.用杂化轨道理论解释HNO3几何构型。2s2p2p2s激发电子成键类型。6.用价键理论解释下列分子的成键，(1).

CCl4

(2).NH3

(3).

BCl3答.(1).CCl4C价层电子构型2s22p2

只有两个单电子，为形成四个，共价键，C的2s轨道电子被拆开。C的4个轨道的单电子分别和Cl的p轨道的单电子配对，CCl4分子中有4个σ键。(2).NH3N价层电子构型2s22p3

有3个单电子，3个单电子分别，和H的1s轨道单电子配对。NH3分子中有3个σ键。，(3).

BCl3B价层电子构型2s22p1

有1个单电子，B与Cl形成3个共2s2p2p价键，B的2s轨道一对电子需拆开。B的3个轨道的单电子分别和Cl

的3p轨道单电子配，BCl3分子中有3个σ键。激发电子2s7.比较下列物质的高低并简要说明原因HF,HClH2O,HFNa

KCl答:

(1).

HF>HCl。HF分子的体积比HCl小，色散力比HCl小，但是HF分子之间形成很强的氢键，HF分子间总的作用力比HCl分子间总的作用力大。(2).

H2O>HF。HF分子间虽然形成最强的氢键，但H2O分子之间形成氢键的数量是HF分子间氢键数量的两倍（H-F…H氢键的键能为28KJ.mol-1，H-O…H氢键的键能为18.8KJ.mol-1）。(3). NaCl>KCl

。Na+比K+的半径小，Na+与Cl-的静电引力大于与K+与Cl-的静电引力，NaCl离子键强于KCl。8.试比较SiCl4,NaCl,MgCl2,AlCl3,PCl5

的正离子极化能力大小。答：极化能力P5+>Si4+>Al3+>Mg2+>Na+离子半径P5+<Si4+<Al3+<Mg2+<Na+离子电荷P5+>Si4+>Al3+>Mg2+>Na+由于高电荷的强极化能力及其元素的电负性较大，PCl5和SiCl4为共价型化合物，AlCl3是以共价键为主的化合物，而NaCl,MgCl2为离子型化合物。9.有五个电子，其量子数分别如下所示，写出它们的轨道符号，并按它们轨道能量高低依次序排列（如与能量相同的请注明）。nlm(1)400si+1/2(2)31-1-

1/2(3)320+1/2(4)32-2-1/2(5)300-1/2答：轨道符号依次是4s,3p,3d,3d,3s,能量从高到低的顺序是(3)=(4)>

(1)>(2)>(5)10.有A,B,C三种元素，A元素的最高数的氧化物对应的水合物的分子式为HAO3,它能与氢生成含有氢

8.82%的氢化物；B元素氧化数为+2的离子结构与氖原子相同；C元素原子核外电子数比B元素原子核外的电子数多5个，判断A,B,C各为什么元素，写出答它：们从的分核子外式H电A子O3排判断布A式是，非并金

它，们且在最中高氧期化表数中是的+5。位根置据。非金属元素的最高氧化数与最低氧化数的绝对值之和为8，可判断A最低氧化数为-3，则氢化物的分子式为AH3

。设A元素的相对分子质量为M,则有8.82%*（M+3*1)=3*1,解得

M=31,可判断A为原子序数为15的P元素，它的核外电子排布是1s22s22p63s23p3

，在周期表中第三周期，VA族；B原子序数为12,Mg,核外电子排布1s22s22p63s2在周期表中第三周期，ⅡA族；C原子序数为17,Cl,核外电子排布是1s22s22p63s23p5在周期表中第三周期，ⅦA族。11.已知下列各反应的平衡常数。wK

=1.0×10-14bK

-5aK

=6.17×10-10=1.78×10的平衡常NH3

+

H2O4NH

++OH-H4+

+

CN-求反应NH3

+H数。H+HCN

+CN-解：N3NH

+

H4H

+

+H++CN-（1）H+

+OH-NH3

+

H2OH2O（2）（3）（4）在上述4个反应式中，式（1）+式（2）

-式（3）=式（4）则（4）的平衡常数为K

a

bKK

×／wK

=(6.17×10-10)

×(

1.78×10-5=1.10)

／(1.0X10-14)12.N2O4的分解反应为

,在25℃时将3.176gN2O4置于1.00dm3容器中，反应达平衡时体系的总压力是

pΘ,计算N2O4的解离度α和分解反应平衡常数kΘ

。N2O42NO2解：反应前N2O4的物质的量为n=3.716/92.02=0.03145mol反应前后各气体的物质的量为N2O4反应前/mol

n反应后/mol n(1-α)2NO202nα反应达平衡时总的物质的量为n总=n(1-α)+2nα=n(1+α)将N2O4和NO2近似看成理想气体，则pV=n总RT=n(1+α)RT得α=

pV/nRT-1=0.1848各气体的相对分压为反应的标准平衡常数为p

xNO2

p总pNO2Pn(1

)

1

2

42

4

2n

2n(1

)

1

n(1

)

1

P

pN

OpN

Ox p总

0.14144

21

2(1

)1

(

2

)21

(

2 4

))2ppPNO(

2K

pN

O13.273K时，水的饱和蒸气压为611Pa,该应的平衡常数是KΘ=6.89×10-12，试用计算说明实际发生的过程是SrCl2•6H2O(S)失水风化还是

SrCl2•2H2O(S)吸水潮解。SrCl2.6H

OSrCl2

2.22H

O(s)(s)+2温4H度O(下g)反4

P

PK

H

2O

SrCl2.26H

OSrCl2.22H

O(s)(s)+24H

O(g)H2OP

P

(K

)1

4

1.013105

Pa

(6.891012)1

4

164Pa由于PH2O<PH2O，饱和，说明SrCl2•6H2O脱水反应达到平衡时水的分压小于水的饱和蒸汽压，使脱水反应逆向进行，即SrCl2•2H2O吸水潮解。解：14.反应 在523K时，密闭容器中注入150KPaPCl5,平衡时有100KPaPCl3分解，试计算该温度下的平衡常数KΘ

及PCl5的分解百分率；同达到平衡后的（1）中加入20KPaCl2,则PCl5的分解百分率为多少？与未加Cl2时相比较有何变化？如开始时容器中就加入150KPa

PCl5

和20KPa

Cl2,平5以得出什么？PCl5(g)衡解时：PC（l

1分）解的百分率又是多少？比较（2）（3）结果，可PCl3(g)

+

Cl2(g)PCl5(g)PCl3(g)+

Cl2(g)开始时15000平衡时150-10010010050100100

10023(

)p

pPCl5pp

)(

ClPClK

p

p

100 100

2.0

解离率150

100

100%

66.7%PCl5(g)PCl3(g)+

Cl2(g)

100100100

50

x

100

x

120

x

K

（2）设加入120KPa

Cl2后PCl5分解了x

KPa开始时50100100+20平衡时50-x100+x120+x解之得x=-5

KPa所以平衡时还有55

KPa

PCl5存在，已有95KPa的PCl5分解。解离率150

95

100%

63.3%从计算结果看，加入Cl2后平衡向左移动解离率减小。

10010

100150

y

20

y

K

PCl5(g)PCl3(开始时150020平衡时150-yy20+y（3）设平衡时有y

KPa

PCl5分解解之得y=95

KPa150

95

100%

63.3%解离率从（2）（3）计算结果看出，无论是平衡前还是平衡后加入Cl2

,都会在此条件下形成新的平衡，加入等量的Cl2

解离率相同。15.在含有0.1mol·dm

-3

AgNO3

、0.1mol·dm-3Fe(NO3)2和0.010mol·dm-3

Fe(NO3)3

的溶液中发生如下反应反应向哪个方向进行平衡时Fe2+,Ag+,Fe3+的浓度各为多少,Ag+的转化率如果保持Ag+和Fe3+的浓度不变而使Fe2+的浓度变为0.3mol·dm-3.求在新条件下Ag+的转化率？（KΘ=3.0)Fe2+(aq)

+

Ag+(aq)

Fe3+

(aq)

+

Ag(s)解：（1）开始时的反应商

0.50.010

0.10

0.20c

c(Fe2

)

c(

Ag

)

c

c

c(Fe3

)Q

J<KΘ

,所以反应向正方向进行（2）设反应中生成Fe3+的浓度为x

mol·dm-3开始浓度/mol·dm-30.200.100.010平衡浓度/mol·dm-30.20-x0.10-x0.010+xx=0.0283

mol·dm-3平衡时c(Ag+)=0.10-0.0283=0.0717mol·dm-3平衡时c(Fe2+)=0.20-0.0283=0.1717mol·dm-3平衡时c(Fe3+)=0.010+0.0283=0.0383mol·dm-3(3)

Ag+的转化率c

c(Fe3

)

c

c

K

c(

Ag

)c(Fe2

)

3.0(0.20

x)(0.10

x)0.010

x0.10

0.0283

100%

28.3%Fe2+(aq)

+

Ag+(aq)

Fe3+

(aq)

+

Ag(s)即Fe2+(aq) + Ag+(aq)0.30-0.10α′ 0.10-0.10α′

Fe3+

(aq) +Ag

(s)(4)设在新的条件下Ag+的转化率为α′0.30

0.10

'

0.10

0.10

'

'

38.4%由此可见，增大某反应物的浓度，可使平衡向正向移动，且使另一反应物的转化率增大。

3.00.010

0.10

'平衡浓度/mol·dm-30.010+0.10α′16.计算下列混合溶液的pH.30cm30.25mol·dm-3的HNO2溶液和20cm3

0.5mol·dm-3的HAc溶液混合。0.2mol

dm-3的H2SO4溶液和等体积的0.4mol

dm-3的Na2SO4溶液混合。已知K

Θ(HAc)=1.8×10-5,K

Θ(HNO

)=4.5×10-4,K

Θ(H

SO

)a

a

2

a2

2

4=1.0×10-2。解：（1）HNO2溶液和HAc溶液混合后：350cm30.50mol

dm3

20cm3HAc

0.20mol

dm350cm30.25mol

dm3

30cm3HNO2

0.15mol

dm2设由HNO2解离出[NO

-]为x

mol·dm-3,HAc解离出的[Ac-]为ymol·dm-3,则溶液中：[H+]=(x+y)mol·dm-3HNO2H++2NO

-0.15-xHAcx+yH++xAc-平衡浓度/(mol·dm-3)平衡浓度/(mol·dm-3)0.20-yx+yy

Ka

HNO2

254

1.8100.20

yHAcH

Ac

(x

y)

y

4.5100.15

xHNO

H

NO

(x

y)x2

x

8.0

104

(mol

dm3

)

y

4.3104

(mol

dm3

)[H

]

8.0

104

(mol

dm3

)

4.3104

(mol

dm3

)

8.4

104

(mol

dm3

)pH=2.08Ka

(HAc)

H

2

SO4

4

HSOH

SO

2

4x(0.10

x)

1.0

1020.20

x解方程得x=0.016mol·dm-3pH=1.80Ka

242HSO

-4SO

-H++平衡浓度/(mol·dm-3)0.20-xx0.10+x(2)等体积混合后H2SO4

与Na2SO4反应生成HSO4-- -3

+ -3所以[HSO4

]=0.20mol·dm

,设平衡时[H

]

为x

mol·dm

，则2

4

4H

SO

SO

-42HSO

-

+17.欲配制250cm3pH

为5的缓冲溶液，问在125

cm31.0mol•dm-3的NaAc溶液中应加入多少cm3的6.0mol•dm-3的HAc溶液？(

Ka

(HAc)=1.8×10

)Θ

-5HAcH++Ac-0.125

1.0

1.0

1051.0

1050.2506.0x0.25036.0x

1.0105

6.0x

,

0.125

1.0

1.0105

0.125

1.00.250x

0.012dm6.0xKa

(HAc)

1.81050.125

1.01050.250

0.250

0.250解：设应加入x

dm36.0mol·dm-3的HAc溶液pH

=5,

c(H+)=1.0×10-5

mol·dm-3平衡浓度/mol·dm-31.0×10-5由于同离子效应所以将125

cm3

1.0mol•dm-3的NaAc溶液与12cm3

6.0mol•dm-3的HAc溶液混合后加水稀释至250

cm3即可。18.若在50.0cm3

0.15mol•dm-3的NH3•H2O和0.20mol•dm-3的NH4Cl组成的缓冲溶液中，加入0.10cm3

1.0mol•dm-3的HCl溶4a液，计算HCl加入前后的pH值各为多少？

pK

(NH

)

9.25解答：直接用缓冲溶液的pH计算公式，计算加入HCl溶液前缓冲溶液的pH。

9.25

lg

0.2

9.13c(共轭碱)

0.15c(弱酸)apH

pK

lg34

0.2016mol

dm50.10c(NH

Cl

)

50.10350.0

0.20

0.11.050.0

0.15

0.11.0c(NH

3

H

2O)

0.1477

mol

dm50.0cm3

缓冲溶液中加入0.10cm3

0.10mol•dm-3的HCl溶液后，溶液的体积变为50.10cm3，NH3与HCl完全反应，则0.1477

9.25

lg

0.2016

9.11c(共轭碱)c(弱酸)apH

pK

lg19.将50mL3.0mol•dm-3醋酸和50mL1mol•dm-3的NaOH混合(忽略溶液混合体积的变化)(1)计算混合后溶液的pH(K

Θ

(HAc)=1.8×10-5)a(2)若向此溶液中通入0.10molHCl气体(忽略溶液体积的变化)，混合溶液pH变化多少？

c(HAc)cKa解：（1）和aOH混合后，生成NaAc的浓度为100cHAc

3.0

1.0

50

1.0cAc

1.0

50

0.5mol

d剩余100此时为1.0mol•dm-3

HAc

和0.5mol•dm-3NaAc组成的缓冲溶液c(H

)

c(解得c(H

)

3.6

105

mopH=4.44(2)当向此溶液中加入0.10molHCl气体，则HCl的浓度为1.0mol•dm-3，溶液中Ac-与HCl反应生成，此时溶液中HAc的浓度为1.5mol•dm-3，剩余HCl的浓度为0.5mol•dm-3由于同离子效应，该溶液的pH2=-lg0.5=0.30ΔpH=|pH2-pH1|=|0.3-4.44|=4.14Θ

-420.已知CaF2的KspΘ=2.5×10-11,HF的Ka

=6.3×10(1)计算CaF2在水中的溶解度.(2)导出CaF2饱和溶液的溶解度与[H+]的关系式.

(3)计算pH=3.2时CaF2的溶解度。解（1）设CaF2在水中的溶解度为s

mol•L-1,则CaF2+

2F-Ca2+H+F-

+HFCaF2+

2F-Ca2+s(2s)2

2.510111(mol

L

)42.51011s

3

1.8104（2）酸性溶液中存在着如下平衡s2s3[Ca2

]2

1411222

a

SP

1a

KaH

2KSP

1s

3KaH

KSPKH

[Ca2

]KH

1

K2F

1

HF

1

F

s

[Ca2

]

1

（3）

pH=3.2时，[H+]=6.3×10-4

mol•L-1代入（2）中公式得s=2.9

×10-4(mol•L-1)21.某混合溶液中含有0.010mol•L-1CuCl2和0.2mol•L-1FeCl2，Θsp

，CuS通入H2S气体达饱和，得到的是何种沉淀？（已知K

=8.5×10-45;K

=3.7×10-19;H

S:K

Θ=1.1×10-7,Ksp

,FeS

2

a1

a2Θ

Θ=1.0×10-14）(常温常压下H2S的饱和溶液中，H2S的浓度为0.10mol•L-1

)Θ解：

Ksp

，CuS非常小，CuS沉淀反应很完全。Cu2++H2S所以溶液[H+]=0.020mol·L-1,此时溶液中[S2-]为2

H

Ka

a1

2Fe2

S

2

0.20所以得到的是CuS沉淀，Fe2+在此条件下不会沉淀下来。S

22.在10cm3

1.5×10-3mol•dm-3MnSO4溶液中，加入5cm30.15mol•dm-3氨水（1）能否生成Mn(OH)2沉淀（2）在上述的MnSO4溶液中先加0.49g固体（NH4）2SO4,然后再加入5cm3

0.15mol•dm-3氨水，是否有沉淀生成？KspΘ[Mn(OH)2]=2.06×10-14,

KbΘ(NH3•H2O)=1.79×10-52MnOH

2103

4

1.010

9.510

9.0100.051.79

105

9.5104

mol

dm3c

/

Kb

0.051.79

1053c(NH3

H2O)

1.0103

mol

dm31.5103

102c(Mn

)

c(OH

)c(OH

)

500

0.05mol

dm15155

0.15c(Mn

)

J

SPJ

KbcK

c

cc22解（1）混合溶液中由于，可以用最间式计算：2，有[Mn(OH)]沉淀生成。（2)由（NH4）2SO4离解产生的c(NH4+)为此时，混合溶液为0.05mol•dm-3NH3•H2O与0.49mol•dm-3

NH4+组成的缓冲溶液21563

1.0

10

1.8310

3.4

1064

1.83100.492

)2ccc(Mn

)

c(OH

)cc(NHcc(OH

)

K

c(NH

H

O)

c

1.79

105

0.05

b

3

2

J

0.49mol

dm340.49

2132

15

103c(NH

)

2，没有[Mn(OH)]沉淀生成。2MnOH

SPJ

K

23.某厂用盐酸处理粗ZnO

ZnCl2。在所得溶液中ZnCl2浓度约2mol•L-1,同时含有杂质Fe2+0.01mol•L-1。问（1）能否以Fe(OH)2形式沉淀出

Fe

2+以达到提纯ZnCl2的目的？（2）除铁的常用方法是先将Fe2+转化为Fe3+再加碱性试剂提高溶液的pH使Fe(OH)3沉淀下来，要在ZnCl2溶液中除Fe3+

溶液的pH应控制在什么范围？sp

2

sp

3已知K

Θ[Fe(OH)

]=1.6×10-14

，K

Θ[Fe(OH)

]=1.1×10-36sp

2K

Θ[Zn(OH)]=1.2×10-17。pH

14.0

8.6

5.4因在Fe(OH)2沉淀完全之前，Zn2+就开始形成Zn(OH)2沉淀，故两者无法分离（2）Fe(OH)3沉淀完全时pH

14.0

10.3

3.7故