全国勘察设计注册工程师执业资格考试公共基础考试普通化学考试内容培训

全国勘察设计注册工程师执业资格考试公共基础考试普通化学考试内容培训1.气体和溶液理想气体状态方程为pV=nRT，其中p是压强，V是体积，n是物质的量，R是气体常数，T是热力学温度。在标准状况（T=273.15K，p=101.325kPa）下，1mol任何理想气体的体积约为22.4L。道尔顿分压定律指出，混合气体的总压等于各组分气体分压之和，即p总=p1+p2+…+pi。分压与物质的量的关系为pi=xip总，xi是组分i的摩尔分数。溶液的浓度表示方法有物质的量浓度cB=nB/V，质量摩尔浓度bB=nB/mA（mA是溶剂质量）等。稀溶液的依数性包括蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压。蒸气压下降Δp=pAxB（pA是纯溶剂蒸气压，xB是溶质摩尔分数）；沸点升高ΔTb=KbbB，Kb是沸点升高常数；凝固点降低ΔTf=KfbB，Kf是凝固点降低常数；渗透压Π=cRT。试题：1.某理想气体在27℃、101kPa下，体积为2L，其物质的量为多少？根据pV=nRT，T=27+273=300K，R=8.314J/(mol·K)，p=101×10³Pa，V=2×10⁻³m³，n=pV/RT=(101×10³×2×10⁻³)/(8.314×300)≈0.081mol。2.由N₂和O₂组成的混合气体，N₂的物质的量分数为0.4，总压为100kPa，N₂的分压是多少？根据pi=xip总，N₂的分压p(N₂)=0.4×100=40kPa。3.将5.85gNaCl溶于500g水中，求溶液的质量摩尔浓度。NaCl的摩尔质量为58.5g/mol，n(NaCl)=5.85/58.5=0.1mol，mA=500g=0.5kg，b(NaCl)=n(NaCl)/mA=0.1/0.5=0.2mol/kg。4.已知水的Kb=0.512K·kg/mol，某稀溶液的质量摩尔浓度为0.1mol/kg，该溶液的沸点升高多少？根据ΔTb=KbbB，ΔTb=0.512×0.1=0.0512K。2.化学热力学基础热力学第一定律ΔU=Q+W，ΔU是系统内能的变化，Q是系统吸收的热量，W是环境对系统做的功。恒容过程W=0，ΔU=QV；恒压过程Qp=ΔH（焓变）。热化学方程式表示化学反应与热效应关系，反应热的计算可根据盖斯定律，即化学反应的热效应只与始态和终态有关，与途径无关。例如，反应C(s)+O₂(g)=CO₂(g)的ΔrHm°可通过相关反应的组合计算。标准摩尔生成焓ΔfHm°是在标准状态下，由最稳定单质生成1mol化合物的焓变。反应的标准摩尔焓变ΔrHm°=∑νBΔfHm°(B)，νB是化学计量数。熵是系统混乱度的量度，标准摩尔熵Sm°是在标准状态下1mol物质的熵值。反应的标准摩尔熵变ΔrSm°=∑νBSm°(B)。吉布斯自由能G=H-TS，恒温恒压下ΔG=ΔH-TΔS。当ΔG<0，反应自发进行；ΔG=0，反应达到平衡；ΔG>0，反应非自发。试题：5.某系统吸收了500J热量，同时对环境做了300J功，系统的内能变化是多少？根据ΔU=Q+W，Q=500J，W=-300J，ΔU=500-300=200J。6.已知反应H₂(g)+1/2O₂(g)=H₂O(l)的ΔfHm°(H₂O,l)=-285.8kJ/mol，求该反应的ΔrHm°。反应的ΔrHm°=ΔfHm°(H₂O,l)-[ΔfHm°(H₂,g)+1/2ΔfHm°(O₂,g)]，最稳定单质H₂(g)和O₂(g)的ΔfHm°为0，所以ΔrHm°=-285.8kJ/mol。7.已知反应2SO₂(g)+O₂(g)=2SO₃(g)中，Sm°(SO₂,g)=248.2J/(mol·K)，Sm°(O₂,g)=205.2J/(mol·K)，Sm°(SO₃,g)=256.8J/(mol·K)，求该反应的ΔrSm°。ΔrSm°=2Sm°(SO₃,g)-[2Sm°(SO₂,g)+Sm°(O₂,g)]=2×256.8-(2×248.2+205.2)=-188J/(mol·K)。8.某反应的ΔrHm°=-100kJ/mol，ΔrSm°=-200J/(mol·K)，在298K时，该反应的ΔrGm°是多少，反应是否自发？根据ΔrGm°=ΔrHm°-TΔrSm°，ΔrGm°=-100×10³-298×(-200)=-40400J/mol=-40.4kJ/mol<0，反应自发进行。3.化学反应速率和化学平衡化学反应速率v=±(1/νB)(dcB/dt)，νB是化学计量数。影响反应速率的因素有浓度、温度、催化剂等。质量作用定律只适用于基元反应，对于基元反应aA+bB=cC+dD，其速率方程v=kc(A)ᵃc(B)ᵇ，k是速率常数。温度对反应速率的影响符合阿伦尼乌斯公式k=Aexp(-Ea/RT)，Ea是活化能。化学平衡状态是正逆反应速率相等的状态。平衡常数K表达式根据反应aA+bB⇌cC+dD，K=[c(C)ᶜc(D)ᵈ]/[c(A)ᵃc(B)ᵇ]（溶液反应）或Kp=(pCᶜpDᵈ)/(pAᵃpBᵇ)（气体反应）。标准平衡常数K°与ΔrGm°的关系为ΔrGm°=-RTlnK°。化学平衡移动遵循勒夏特列原理，改变浓度、压强、温度等条件，平衡会向减弱这种改变的方向移动。试题：9.对于反应2NO(g)+O₂(g)=2NO₂(g)，某时刻NO的浓度变化率为-0.02mol/(L·s)，则反应速率是多少？根据v=±(1/νB)(dcB/dt)，对于NO，ν(NO)=-2，v=-(1/-2)(-0.02)=0.01mol/(L·s)。10.某基元反应2A+B=C，当A的浓度增大一倍，B的浓度不变时，反应速率增大到原来的4倍，该反应对A的级数是多少？设速率方程v=kc(A)ᵃc(B)ᵇ，当c(A)增大一倍，v'=k(2c(A))ᵃc(B)ᵇ=4v=4kc(A)ᵃc(B)ᵇ，可得2ᵃ=4，a=2，该反应对A的级数是2。11.反应N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)在某温度下的K°=1.0×10⁻⁵，求该反应的ΔrGm°。根据ΔrGm°=-RTlnK°，R=8.314J/(mol·K)，T设为298K，ΔrGm°=-8.314×298×ln(1.0×10⁻⁵)≈27460J/mol=27.46kJ/mol。12.对于反应H₂(g)+I₂(g)⇌2HI(g)，在一定温度下达到平衡，若增大H₂的浓度，平衡如何移动？根据勒夏特列原理，增大反应物H₂的浓度，平衡向正反应方向移动。4.物质结构和物质状态原子结构中，核外电子运动具有波粒二象性，用波函数Ψ描述电子的运动状态，Ψ²表示电子在空间某点出现的概率密度。四个量子数分别为：主量子数n决定电子层，取值1,2,3…；角量子数l决定电子亚层，取值0,1,2…(n-1)；磁量子数m决定原子轨道的空间取向，取值-l到+l；自旋量子数ms表示电子的自旋方向，取值±1/2。电子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。例如，Fe的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²。化学键分为离子键、共价键和金属键。离子键是阴阳离子间的静电作用，形成离子化合物。共价键具有饱和性和方向性，分为σ键和π键。杂化轨道理论解释分子的空间构型，如CH₄中C采取sp³杂化，分子为正四面体构型。分子间力包括范德华力和氢键，氢键对物质的熔沸点等性质有影响。试题：13.当n=3时，l可以取哪些值？l取值0,1,2。14.写出O原子的电子排布式。O的电子排布式为1s²2s²2p⁴。15.下列分子中存在π键的是（）A.H₂B.HClC.N₂D.CH₄N₂中存在三键，其中有2个π键，答案选C。16.解释H₂O分子为什么是V形结构。O原子采取sp³杂化，有2对孤对电子，根据价层电子对互斥理论，分子空间构型为V形。5.配合物配合物由中心离子（或原子）和配位体组成，中心离子提供空轨道，配位体提供孤对电子。例如，[Cu(NH₃)₄]²⁺中Cu²⁺是中心离子，NH₃是配位体，配位数是4。配合物的命名遵循一定规则，先阴离子后阳离子，先简单后复杂。如[Co(NH₃)₅Cl]Cl₂命名为氯化一氯五氨合钴(Ⅲ)。配合物的稳定常数K稳表示配合物的稳定性，K稳越大，配合物越稳定。对于反应[Cu(NH₃)₄]²⁺⇌Cu²⁺+4NH₃，K稳=[c([Cu(NH₃)₄]²⁺)]/[c(Cu²⁺)c(NH₃)⁴]。试题：17.指出[Ag(CN)₂]⁻的中心离子、配位体和配位数。中心离子是Ag⁺，配位体是CN⁻，配位数是2。18.写出[Fe(CN)₆]³⁻的命名。六氰合铁(Ⅲ)配离子。19.已知[Zn(NH₃)₄]²⁺的K稳=2.9×10⁹，在某溶液中c([Zn(NH₃)₄]²⁺)=0.1mol/L，c(NH₃)=0.2mol/L，求c(Zn²⁺)。K稳=[c([Zn(NH₃)₄]²⁺)]/[c(Zn²⁺)c(NH₃)⁴]，c(Zn²⁺)=[c([Zn(NH₃)₄]²⁺)]/[K稳c(NH₃)⁴]=0.1/(2.9×10⁹×0.2⁴)≈2.16×10⁻⁹mol/L。6.电化学基础原电池是将化学能转化为电能的装置，由两个半电池组成，电极反应分别为氧化反应（负极）和还原反应（正极）。例如，铜锌原电池中，负极Zn-2e⁻=Zn²⁺，正极Cu²⁺+2e⁻=Cu。电池符号表示为(-)Zn|Zn²⁺(c₁)||Cu²⁺(c₂)|Cu(+)。电极电势φ反映电极得失电子的能力，标准电极电势φ°是在标准状态下的电极电势。能斯特方程用于计算非标准状态下的电极电势，对于电极反应aOx+ne⁻⇌bRed，φ=φ°+(RT/nF)ln([c(Ox)ᵃ]/[c(Red)ᵇ])，F是法拉第常数。电池电动势E=φ(+)-φ(-)，ΔrGm=-nFE，当E>0，反应自发进行。电解池是将电能转化为化学能的装置，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。例如，电解CuCl₂溶液，阳极2Cl⁻-2e⁻=Cl₂↑，阴极Cu²⁺+2e⁻=Cu。金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀，防止金属腐蚀的方法有覆盖保护层、电化学保护法等。试题：20.写出铜银原电池的电池符号和电极反应。电池符号(-)Cu|Cu²⁺(c₁)||Ag⁺(c₂)|Ag(+)，负极Cu-2e⁻=Cu²⁺，正极2Ag⁺+2e⁻=2Ag。21.已知φ°(Zn²⁺/Zn)=-0.76V，φ°(Cu²⁺/Cu)=0.34V，求铜锌原电池的标准电动势E°。E°=φ°(+)-φ°(-)=φ°(Cu²⁺/Cu)-φ°(Zn²⁺/Zn)=0.34-(-0.76)=1.1V。22.对于电极反应Fe³⁺+e⁻⇌Fe²⁺，φ°=0.77V，当c(Fe³⁺)=0.1mol/L，c(Fe²⁺)=1mol/L时，求φ。根据能斯特方程φ=φ°+(RT/nF)ln([c(Fe³⁺)]/[c(Fe²⁺)])，在298K时，φ=0.77+(8.314×298/96500)ln(0.1/1)≈0.71V。23.电解NaCl溶液时，阳极产物是什么？阳极发生氧化反应，溶液中Cl⁻比OH⁻更容易失去电子，阳极产物是Cl₂。7.有机化学有机化合物的分类按碳链分为开链化合物和环状化合物，按官能团分为烯烃、炔烃、醇、酚、醛、酮等。烯烃含有碳碳双键，具有加成反应、氧化反应等性质，如乙烯与溴水发生加成反应CH₂=CH₂+Br₂→CH₂BrCH₂Br。炔烃含有碳碳三键，也能发生加成、氧化等反应。醇的官能团是羟基-OH，可发生取代反应、消去反应等。例如，乙醇与氢溴酸发生取代反应C₂H₅OH+HBr→C₂H₅Br+H₂O。酚具有弱酸性，能与氢氧化钠反应。醛和酮都含有羰基，醛能发生银镜反应、与新制氢氧化铜反应等，如乙醛的银镜反应CH₃CHO+2Ag(NH₃)₂OH→CH₃COONH₄+2Ag↓+3NH₃+H₂O。有机化合物的命名遵循一定规则，选择含官能团的最长碳链为主链，从靠近官能团的一端编号。例如，CH₃CH₂CH(OH)CH₃命名为2-丁醇。试题：24.写出丙烯与氯化氢加成反应的化学方程式。CH₃CH=CH₂+HCl→CH₃CHClCH₃（主要产物）或CH₃CH₂CH₂Cl。25.写出2-甲基-2-丁烯的结构简式。(CH₃)₂C=CHCH₃。26.鉴别乙醇和苯酚溶液，可选用的试剂是（）A.氢氧化钠溶液B.氯化铁溶液C.碳酸钠溶液苯酚与氯化铁溶液反应显紫色，乙醇无此现象，选B。27.某醛的结构简式为CH₃CH₂CHO，写出它与新制氢氧化铜反应的化学方程式。CH₃CH₂CHO+2Cu(OH)₂+NaOH→CH₃CH₂COONa+Cu₂O↓+3H₂O。以下继续提供部分试题：28.某气体在300K、100kPa下体积为1L，若温度升高到600K，压强不变，体积变为多少？根据盖-吕萨克定律V₁/T₁=V₂/T₂，V₂=V₁T₂/T₁=1×600/300=2L。29.已知反应2NO₂(g)⇌N₂O₄(g)在某温度下达到平衡，若压缩体积，平衡如何移动？压缩体积，压强增大，根据勒夏特列原理，平衡向气体分子数减小的方向移动，即向正反应方向移动。30.某原子的n=4，l=2，m可能的取值有哪些？m取值-2，-1，0，1，2。31.写出丙醇的所有同分异构体的结构简式。CH₃CH₂CH₂OH和CH₃CH(OH)CH₃。32.对于反应H₂(g)+Cl₂(g)=2HCl(g)，已知ΔrHm°=-184.6kJ/mol，在298K时，该反应的ΔrSm°=20.0J/(mol·K)，求ΔrGm°，反应是否自发？ΔrGm°=ΔrHm°-TΔrSm°=-184.6×10³-298×20.0=-190560J/mol=-190.56kJ/mol<0，反应自发进行。33.某原电池的电池反应为Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu，若向Cu²⁺溶液中加入氨水，电池电动势如何变化？加入氨水，Cu²⁺与氨水形成配合物，c(Cu²⁺)减小，根据能斯特方程，φ(Cu²⁺/Cu)减小，E=φ(Cu²⁺/Cu)-φ(Zn²⁺/Zn)减小。34.写出苯与浓硝酸在浓硫酸催化下发生硝化反应的化学方程式。C₆H₆+HNO₃(浓)→C₆H₅NO₂+H₂O（浓硫酸作催化剂，加热）。35.已知某反应的速率方程为v=kc(A)²c(B)，当A的浓度增大一倍，B的浓度减小一半时，反应速率如何变化？设原速率v₁=kc(A)²c(B)，变化后v₂=k(2c(A))²(0.5c(B))=2kc(A)²c(B)=2v₁，反应速率增大到原来的2倍。36.鉴别乙醛和丙酮，可选用的试剂是（）A.溴水B.斐林试剂C.氢氧化钠溶液乙醛能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，丙酮不能，选B。37.写出3-甲基-1-戊炔的结构简式。CH≡CCH(CH₃)CH₂CH₃。38.对于电极反应MnO₄⁻+8H⁺+5e⁻⇌Mn²⁺+4H₂O，若增大溶液的酸度，电极电势如何变化？根据能斯特方程φ=φ°+(RT/5F)ln([c(MnO₄⁻)c(H⁺)⁸]/[c(Mn²⁺)])，增大酸度，c(H⁺)增大，φ增大。39.某醇的分子式为C₄H₁₀O，能发生消去反应生成烯烃，该醇可能的结构简式有哪些？CH₃CH₂CH₂CH₂OH、CH₃CH₂CH(OH)CH₃、(CH₃)₂CHCH₂OH、(CH₃)₃COH中能发生消去反应生成烯烃的有CH₃CH₂CH₂CH₂OH、CH₃CH₂CH(OH)CH₃、(CH₃)₂CHCH₂OH。40.已知反应2SO₂(g)+O₂(g)⇌2SO₃(g)在某温度下的平衡常数K=100，若起始时c(SO₂)=0.2mol/L，c(O₂)=0.1mol/L，c(SO₃)=0，求平衡时各物质的浓度。设平衡时c(SO₃)=2xmol/L，则c(SO₂)=(0.2-2x)mol/L，c(O₂)=(0.1-x)mol/L，K=[c(SO₃)²]/[c(SO₂)²c(O₂)]=(2x)²/[(0.2-2x)²(0.1-x)]=100，解这个方程可得x的值，进而求出平衡浓度（解方程过程略）。41.写出乙酸与乙醇发生酯化反应的化学方程式，并注明反应条件。CH₃COOH+C₂H₅OH⇌CH₃COOC₂H₅+H₂O（浓硫酸作催化剂，加热）。42.某元素的原子序数为26，写出其电子排布式和价电子构型。电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶