工程化学(魏云鹤)习题解答.pdf 28页

'第一章化学反应原理1．今有一密闭系统，当过程的始终态确定以后，下列各项是否有确定值？Q,W,Q-W,Q+W,ΔH,ΔG答：Q+W,ΔH,ΔG有确定值，Q,W,Q-W无确定值。2．下列各符号分别表示什么意义？θ，Δθ(B),θ(B),Δθ(B)H，ΔH，ΔHfH298S298fG298θθ答：H：焓；ΔH：焓变；ΔH：标准焓变；ΔfH298(B)：298K时B物质的标准θθ(B)：298K时B物质的标准生生成焓；S298(B)：298K时B物质的标准熵；ΔfG298成吉布斯函数。3.下列反应的Qp和QV有区别吗？（1）2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)（2）NH4HS(s)＝NH3(g)+H2S(g)（3）C(s)+O2(g)=CO2(g)（4）CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)答：（1）、（2）有区别。4.已知下列热化学方程式：O(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO(g)；Δθ=-27.6kJ/mol；（1）Fe232H298（2）3FeO(s)+CO(g)=2FeO(s)+CO(g)；Δθ=-58.6kJ/mol；23342H298（3）FeO(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO(g)；Δθ=38.1kJ/mol；342H298不用查表，计算下列反应的Δθ：H298（4）FeO(s)+CO=Fe(s)+CO2(g)解：[（1）×3—（2）—（3）×2]/6=（4）θΔH298（4）=[（-27.6）×3—（-58.6）—38.1×2]/6=—16.72（kJ/mol）5.查表计算下列反应的Δθ：H298（1）Fe3O4(s)+4H2(g)=3Fe(s)+4H2O(g)（2）4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l)（3）CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)（4）S(s)+O2(g)=SO2(g)解：（1）Fe3O4(s)+4H2(g)=3Fe(s)+4H2O(g)Δθ—1118.400—241.82fH298Δθ=4×（—241.82）+1118.4=151.12（kJ/mol）H298（2）4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l)Δθ—46.11090.25—285.83fH298Δθ=6×（—285.83）+4×90.25+4×46.11=—1169.54（kJ/mol）H298（3）CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)Δθ—110.52—241.82—393.50fH2981 Δθ=（—393.5）+110.52+241.82=—41.16（kJ/mol）H298（4）S(s)+O2(g)=SO2(g)Δθ00—296.83fH298Δθ=—296.83（kJ/mol）H2986.查表计算下列反应的Δθ：H2982+2+（1）Fe(s)+Cu(aq)=Fe(aq)+Cu(s)--（2）AgCl(s)+I(aq)=AgI(s)+Cl(aq)3+2+2+（3）2Fe(aq)+Cu(s)=2Fe(aq)+Cu(aq)2+-（4）CaO(s)+H2O(l)=Ca(aq)+2OH(aq)解：2+2+（1）Fe(s)+Cu(aq)=Fe(aq)+Cu(s)Δθ064.77—89.10fH298Δθ=—89.1—64.77=153.9（kJ/mol）H298--（2）AgCl(s)+I(aq)=AgI(s)+Cl(aq)Δθ—127.07—55.19—61.84—167.16fH298Δθ=—167.16—61.84+127.07+55.19=—46.74（kJ/mol）H2983+2+2+（3）2Fe(aq)+Cu(s)=2Fe(aq)+Cu(aq)Δθ—48.50—89.164.77fH298Δθ=2×（—89.1）+64.77+2×48.5=—16.43（kJ/mol）H2982+-（4）CaO(s)+H2O(l)=Ca(aq)+2OH(aq)Δθ—635.09—285.83—542.83—230fH298Δθ=—2×230—542.83+635.09+285.83=—81.91（kJ/mol）H2987.查表计算下列反应的Δθ和Δθ：S298G298（1）2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)（2）3Fe(s)+4H2O(l)=Fe3O4(s)+4H2(g)+2+（3）Zn(s)+2H(aq)=Zn(aq)+H2(g)3+2+2+（4）2Fe(aq)+Cu(s)=2Fe(aq)+Cu(aq)解：（1）2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)θS298197.56205.03213.64Δθ—137.150—394.36fG298Δθ=2×213.64—2×197.56—205.03=—172.87（J·K-1·mol-1）S298Δθ=2×（—394.36）+2×137.15=—514.41（kJ/mol）G298（2）3Fe(s)+4H2O(l)=Fe3O4(s)+4H2(g)θS29827.2869.91146.4130.57Δθ0—237.18—1015.50fG298Δθ=4×130.57+146.4—3×27.28—4×69.91=307.2（J·K-1·mol-1）S298Δθ=（—1015.5）+4×237.18=—66.38（kJ/mol）G2982 +2+（3）Zn(s)+2H(aq)=Zn(aq)+H2(g)θ41.630—112.1130.57S298Δθ00—147.030fG298Δθ=130.57—112.1—41.63=—23.16（J·K-1·mol-1）S298Δθ=—147.03（kJ/mol）G2983+2+2+（4）2Fe(aq)+Cu(s)=2Fe(aq)+Cu(aq)θ—315.933.15—137.764.77S298Δθ—4.60—78.8765.52fG298Δθ=64.77—2×137.7—33.15+2×315.9=388.02（J·K-1·mol-1）S298Δθ=65.52—2×78.87+2×4.6=—83.02（kJ/mol）G2988.已知反应4CuO(s)=2CuO(s)+O(g)的Δθ=292.0kJ/mol,22H298Δθ=220.8J·K-1·mol-1，设它们皆不随温度变化。问：S298（1）298K、标准状态下，上述反应是否正向自发？（2）若使上述反应正向自发，温度至少应为多少？θ—3解：（1）ΔG298=292.0—298×220.8×10=226.2（kJ/mol）>0,不自发θ—3（2）须ΔGT=292.0—T×220.8×10<0,T>1322.5(K)9.对于合成氨反应：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g),查表计算：（1）298K、标准状态下，反应是否自发？（2）标准状态下，反应能够自发进行的最高温度是多少？设反应的ΔH和ΔS不随温度变化。θθθ（3）若p(N2)=10p,p(H2)=30p,p(NH3)=1p,反应能够自发进行的温度又是多少？设反应的ΔH和ΔS仍不随温度变化。解：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)θS298191.5130.57192.5θΔfH29800—46.11θ-1·mol-1）ΔS298=2×192.5—3×130.57—191.5=—198.21（J·KθΔH298=—2×46.11=—92.22（kJ/mol）θ（1）ΔG298=—92220+298×198.21=—33.15（kJ/mol）<0,自发y（2）须ΔG=—92220+T×198.21<0,T<464(K)T21（3）须ΔGT=—92220+T×198.21+.8314Tln3<0,T<979(K)10×3010．已知CaCO(s)=CaO(s)+CO(g)的ΔHθ=178.4kJ/mol,ΔSθ=160.532298298-1-1J·K·mol。试计算CaCO3(s)在空气中（CO2体积分数为0.033%）开始分解的近似温度。y0.00033p解：须ΔGT=178400—160.5T+8.314lnT<0,T>785(K)ypθ11．写出下列各反应平衡常数K的表达式（不计算）：3 （1）2NO(g)+O2(g)2NO2(g)（2）C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)+-（3）HAc(aq)H(aq)+Ac(aq)+2+（3）Pb(s)+2H(aq)Pb(aq)+H2(g)θ2θθθ(p(NO2/)p)θ(p(CO/)p)⋅(p(H2/)p)解：（1）K=（2）K=θ2θθ(p(NO/)p)⋅p(O2/)pp(H2O/)p+−θ2+θc(H)⋅c(Ac)θ(p(H2/)p)⋅c(Pb)（3）K=（4）K=2+c(HAc)c(H)θ12.973K时，反应：CO(g)+H2O(g)CO2g)+H2(g)的K=1.56,问：（1）973K,标准状态下，反应是否自发？55（2）若p(CO2)=p(H2)=1.27×10Pa,p(CO)=p(H2O)=0.76×10Pa,反应是否自发？θθ解：（1）ΔG=−RTlnK=—8.314×973ln1.56=—3597<0,自发2θ.127（2）ΔG=ΔG+RTlnQ=−3597+.8314×973×ln=4709>0,不自发2.076O(g)2NO(g)的Δθ=4836J/mol。现将盛有3.176gNO的13．已知N242G298241L密闭容器置于25℃的恒温槽中，问：平衡时容器内的总压力为多少？解：n=3.176/92=0.0345molθ—4836/(8.314×298)K=e=0.142—3θ开始时N2O4的压力为：0.0345×8.314×298/10=85476(Pa)=0.8436pθ设平衡时NO2的分压为xp,则N2O42NO20.8436-x2x22(x)θ=.0142,解得x=0.158p.08436−x总θp=0.8436+0.158=1.002p314．523K时，将0.70molPCl5(g)注入2.0dm的密闭容器中，反应：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)θ达平衡时，有0.5mol的PCl5被分解了。求523K时反应的K。解：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)开始时物质的量/mol0.700平衡时物质的量/mol0.20.50.52.0RT5.0RT5.0RT平衡时分压/Pa−3−3−32×102×102×10−32θ5.0[×.8314×523/(2×10/)101325]K==26.82−32.0×.8314×523/(2×10/)101325θ15．740K时，Ag2S(s)+H2(g)2Ag(s)+H2S(g)的K=0.36。该温度下，将一密闭容器中的1.0molAg2S完全还原，至少需要多少mol的H2？解：设平衡时H2物质的量为xAg2S(s)+H2(g)2Ag(s)+H2S(g)4 平衡时物质的量/molx1.0θxRT/V0.1RT/V平衡时分压/pθθpp0.1RT/VxRT/V/=0.36,解得x=2.78(mol),加上反应掉的1mol,共需3.78mol.θθppθ16．反应2Cl2(g)+2H2O(g)4HCl(g)+O2(g)的ΔH>0。请根据吕·查德里原理判断下列左方操作对右方平衡数值的影响。θ（1）升高温度K↑，O2物质的量↑（2）加H2OH2O物质的量↑，Cl2物质的量↓θ（3）加Cl2K不变，HCl物质的量↑θ（4）增大容器体积K不变，O2物质的量↑θ（5）加压K不变，O2物质的量↓17．判断正错（-）（1）反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)两边的摩尔数相等，所以Qp=QV。（+）（2）可逆反应达平衡后，若平衡条件不变，则各反应物和生成物的浓度（或分压）为定值。（-）（3）由反应式2NH3=N2+3H2可以知道，这是一个二级反应。（+）（4）对于给定的T2、T1来说，活化能越大的反应受温度的影响越大。18．选择填空（1）等温等压条件下，某反应的Δθ=10kJ/mol，则该反应G298D。A.一定不能进行B.一定不能自发进行C.一定能自发进行D.能否自发进行还须具体分析θ(CO,g)的是（2）下列反应的热效应等于ΔfH2982B。A．C(金刚石)+O2(g)=CO2(g)B.C(石墨)+O2(g)=CO2(g)1C.CO(g)+O2(g)=CO2(g)D.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)2（3）若正向反应活化能大于逆向反应活化能，则关于该反应叙述正确的是B。A．一定是放热反应B.一定是吸热反应C.吸热还是放热应具体分析D.反应热与活化能无关（4）升高温度可以增加反应速率，是因为D。A．降低了反应的活化能B.增加了反应的活化能C.增加了分子总数D.增加了活化分子的百分数19．实验发现，反应2NO+Cl2=2NOCl是基元反应。（1）写出该反应的反应速率表达式。反应级数为多少？（2）其他条件不变，将容器体积增加到原来的2倍，反应速率变化多少？（3）若容器体积不变，仅将NO的浓度增加到原来的3倍，反应速率又如何变化？-1-1（4）若某瞬间，Cl2的浓度减小了0.003mol·L·s，请用三种物质浓度的变5 化分别表示此时的反应速率。解：2（1）υ=kc(NO)c(Cl2)，三级（2）变为原来的八分之一（3）增加到原来的9倍-1-1（4）υ（NO）=υ（NOCl）=0.006mol·L·s20．28℃时，鲜牛奶变酸约需4小时，在5℃的冰箱内冷藏时，约48小时才能变酸。已知牛奶变酸的反应速率与变酸时间成反比，求牛奶变酸反应的活化能。υ2k2Ea11解：由ln=ln=(−)υ1k1RT1T24/1Ea11得ln=(−)/128.8314278301解得Ea=58859(J/mol)=58.86kJ/mol6 第二章溶液1.溶液的蒸气压为什么下降？如何用蒸气压下降来解释溶液的沸点升高和凝固点下降？答：部分溶质离子占据了原由溶剂粒子占据的表面，使可蒸发的粒子数减少。2.对具有相同质量摩尔浓度的非电解质溶液、AB型及A2B型电解质溶液来说，凝固点高低的顺序应如何判断？答：非电解质溶液>AB型电解质溶液>AB2型电解质溶液3.下列说法是否正确？若不正确，请改正。（1）稀溶液在不断蒸发中，沸点是恒定的。θKi（2）根据稀释定律α=，一元弱酸浓度越小，电离度越大，因而溶液酸性c也越强。（3）将一元弱酸溶液稀释十倍，则其pH值增大一个单位。-－（4）由HAc—Ac组成的缓冲溶液，若溶液中c(HAc）>c(Ac），则该缓冲溶液抵抗外来酸的能力大于抵抗外来碱的能力。－8（5）PbI2和CaCO3的溶度积均近似为10，则两者的溶解度近似相等。答：（1）错。非点逐渐升高（2）错。溶液的酸性越弱（3）错。稀释100倍（4）错。抵抗外来碱的能力大于外来酸的能力（5）错。PbI2的溶解度大4.往氨水中分别加入下列物质，氨水的离解度和溶液的pH值将发生什么变化？（1）NH4Cl（s）（2）NaOH（s）（3）HCl（aq）（4）H2O答：（1）α↓pH↓（2）α↓pH↑（3）α↑pH↓（4）α↑pH↑5.如何从化学平衡的观点理解溶度积规则？并用该规则解释下列现象：（1）CaCO3溶于稀HCl溶液中，而BaSO4则不溶。（2）Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液中。答：再难溶电解质的多相平衡系统中，不断降低离子的浓度可使电解质不断溶解。2-2-（1）CO3为弱酸根，能与H+结合，而SO4不与H+结合+（2）Mg(OH)2的溶解度较大，像NH4这样具有微弱酸性的物质即可使其溶解。6.选择题（1）欲使乙二醇(C2H6O2)水溶液的凝固点为-0.93℃，需在200g水中加入乙二醇C克。A3.2B12.4C6.2D22.4（2）下列水溶液沸点最高的是B。A0.03m甘油B0.02mH2SO4C0.02mNaClD0.02m蔗糖－3-1（3）25℃时，PbI2的溶解度为1.52×10mol·L，其溶度积常数为B。－8－8－6A2.8×10B1.4×10C4.71×10（4）下列溶液中pH值最高的是D，最低的是A。7 -1-1A0.1mol·LHAcB0.1mol·LHAc+等体积水-1-1C0.2mol·LHAc与0.2mol·LNaAc等体积混合-1-1D0.2mol·LHAc与0.6mol·LNaAc等体积混合7.将下列溶液按凝固点由高到低的顺序排列：-1-1-1（2）1mol·kgNaCl（1）1mol·kgH2SO4（3）1mol·kgC6H12O6-1-1-1（5）0.1mol·kgNaCl（6）0.1mol·kgHAc（4）0.1mol·kgCaCl28.20℃时，将15.0克葡萄糖(C6H12O6)溶于200克水中，计算：(1)溶液的凝固点；(2)在101325Pa下,该溶液的沸点。15/180解：m=×2000=0.417(mol/kg)200Δtfp=1.86×0.417=0.776℃,tfp=—0.776℃Δtbp=0.515×0.417=0.215℃,tbp=100.22℃9.在1升水中加多少克甲醛(CH2O),才能使水在－15℃不结冰?w/30解：15=1.86×,w=242(g)1-110.取0.1mol·L的甲酸(HCOOH)溶液50ml，加水稀释至100ml，求稀释前后溶+液的H浓度、pH值和离解度。从计算结果可以得出什么结论？+)=−4-3解：稀释前：c(H1.0×.177×10=3.16×10(mol/L)-3pH=2.5α=3.16×10/0.1=3.16%+)=−4-3稀释后：c(H.005×.177×10=2.24×10(mol/L)-3pH=2.65α=2.24×10/0.05=4.48%+稀释后α增大c(H)降低11.计算下列混合溶液的pH值：-1-1（1）30ml1.0mol·L的HAc与10ml1.0mol·L的NaOH混合解：混合并反应后：-c(Ac)=10×1/40=0.25mol/L,c(HAc)=20×1/40=0.5mol/L+-5-5c(H)=1.8×10×0.5/0.25=3.6×10,pH=4.44-1-1（2）10ml1.0mol·L的NH3·H2O与10ml0.33mol·L的HCl混合解：混合并反应后：+c(NH4)=10×0.33/20=0.165mol/L,c(NH3)=(10×1—10×0.33)/20=0.33mol/L--5-5c(OH)=1.8×10×0.33/0.165=3.6×10,pOH=4.44,pH=9.56+-112.欲配制500mlpH为9.00且C(NH4)=1.0mol·L的NH3·H2O—NH4Cl缓冲溶-1液，需密度为0.904g·ml含NH326.0%的浓氨水多少ml?固体NH4Cl多少克?解：V×.0904×26%（1）500×1=×1000,V=36(ml)17——5（2）pH=9,c(OH)=10mol/L8 −5−51+10=8.1×10×,c(NH4)=1.8(mol/L)+c(NH4)w=1.8×0.5×53.5=48.2(g)-113.取100克NaAc·3H2O，加入130ml6.0mol·L的HAc溶液，然后用水稀至1.0L，此缓冲溶液的pH为多少?若向此溶液中加入0.1mol固体氢氧化钠(忽略溶液体积变化)，求溶液的pH值。-3解：c(HAc)=130×6.0×10=0.78(mol/L)—c(Ac)=100/136/1=0.735(mol/L)+−5.078−5c(H)=8.1×10×=.191×10(mol/L),pH=4.72.0735加入固体NaOH后c(HAc)=0.68(mol/L)—c(Ac)=0.835(mol/L)+−5.068−5c(H)=8.1×10×=.147×10(mol/L),pH=4.83.083514.已知室温时下列各盐的溶解度，试求各盐的溶度积。－4－7-1（1）AgCl1.95×10g/100gH2O（2）AgBr7.1×10mol·L－3-1（3）BaF26.3×10mol·L解：（1）S=1.95×10-3/143.5=1.36×10-5(mol/L),Kθ=S2=.185×10−10spθ2−13（2）Ksp=S=5×10θ3−43−11（3）Ksp=4S=4×0.2(×10)=2.3×1015.根据PbI2的溶度积常数计算:2+－（1）PbI2在纯水中的溶解度；（2）PbI2饱和溶液中的c(Pb)、c(I)；-1-1（3）在0.01mol·LKI溶液中的溶解度；（4）在0.01mol·LPb(NO3)2溶液中的溶解度。3−8−3解：（1）S=.139×104/=.151×10(mol/L)2+-3--3（2）c(Pb)=1.51×10,c(I)=3.02×10(mol/L)-82-4（3）1.39×10=S×(0.01+2S),S=1.39×10(mol/L)-82-4（4）1.39×10=(S+0.01)×(2S),S=5.9×10(mol/L)-1-116.在0.5mol·LMgCl2溶液中加入等体积的0.1mol·L的氨水溶液,问（1）有无沉淀生成?（2）若所加氨水中含有NH4Cl，则NH4Cl浓度多大时才不致生成Mg(OH)2沉淀?2+解：（1）c(Mg)=0.25mol/L,c(NH3)=0.05mol/L-)=−5−4c(OH.005×8.1×10=5.9×10(mol/L)−42−7θ−11Qc=.025×5.9(×10)=.225×10>Ksp=8.1×10,有沉淀（2）欲不生成沉淀，须−−11−6c(OH)≤8.1×10.0/25=5.8×10(mol/L)9 −6−5.005+5.8×10=8.1×10×,c(NH4)=0.106(mol/L)+c(NH4)+原氨水中c(NH4)=0.212(mol/L)－3-1-117.（1）在10ml1.5×10mol·LMnSO4溶液中，加入5ml0.15mol·L氨水，是否有沉淀生成?（2）若在原MnSO4溶液中，先加入0.495克(NH4)2SO4固体(忽略体积变化)，然后再加入上述氨水5ml，是否有沉淀生成?2+-3-3解：（1）c(Mg)=10×1.5×10/15=1×10,c(NH3)=5×0.15/15=0.05mol/LQc=c(Mg2+2--3-5-11θ-13)c(OH)=1×10×1.8×10×0.05=9×10>Ksp=1.9×10,有沉淀+2×.0495/132（2）c(NH4)=×1000=5.0(mol/L)15-−5.005−6c(OH)=8.1×10×=8.1×10(mol/L)5.0Qc=c(Mg2+)c2(OH-)=1×10-3×(1.8×10-6)2=3.249×10-15<θ=1.9×10-13,无沉淀Ksp2+－2-13+－2-118.一种混合溶液中c(Pb)=3.0×10mol·L，c(Cr)=2.0×10mol·L，2+3+若向其中逐滴加入浓NaOH(忽略体积变化)，Pb与Cr均有可能生成氢氧化物沉淀。问：（1）哪一种离子先被沉淀？（2）若要分离这两种离子，溶液的pH值应控制在什么范围？−15-2.1×10−7解：（1）c(OH)==2×10(mol/L)−20.3×10−31-3.6×10−10c’(OH)==.316×10(mol/L)−20.2×10先生成Cr(OH)3沉淀3+3+-5Cr沉淀完全时，c(Cr)<10mol/L，此时-)>3−31−5-9c(OH3.6×10/10=4×10(mol/L),pOH<8.4,pH>5.62+--7不使Pb沉淀时，前已计算c(OH)<2×10(mol/L),pOH>6.7,pH<7.3综上5.60,正向自发3+2+-2+θ（2）(-)Pt│Fe,Fe‖MnO4,Mn│Pt(+)，E=1.49-0.77=0.72V7．判断下列氧化还原反应在298.15K、标准状态下进行的方向：+2+3+（1）Ag+Fe=Ag+Fe3+2−−+（2）2Cr+I2+7H2O=Cr2O7+6I+14H（3）Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2θ解：（1）E=0.80-0.77>0,正向自发θ（2）E=0.545-1.33<0,逆向自发θ（3）E=0.77-0.34>0,正向自发8．计算说明在pH=4.0时，下列反应能否自动进行（其余物质均处于标准状态）：2−+−3+（1）Cr2O7(aq)+H(aq)+Br(aq)→Br2(l)+Cr(aq)+H2O(l)−+−2+（2）MnO4(aq)+H(aq)+Cl(aq)→Mn(aq)+Cl2(g)+H2O(l)--解：（1）φ(Br2/Br)=φθ(Br2/Br)=1.07V2-3+.00592−414φ(Cr2O7/Cr)=1.33+lg(10)=.078(V)6φ+<φ-,逆向自发-θ-（2）φ(Cl2/Cl)=φ(Cl2/Cl)=1.36V-2+.00592−48φ(MnO4/Mn)=1.49+lg(10)=.111(V)5φ+<φ-,逆向自发2+3+4+2+9．将下列反应组成原电池：Sn+2Fe=Sn+2Feθ（1）用符号表示原电池的组成，并计算E；（2）计算反应的ΔGθ；2982+-3-1-1（3）若c(Sn)=1.0×10mol·L，其它离子浓度均为1.0mol·L，计算原电池的电动势；（4）计算反应的平衡常数。4+2+3+2+θ解：（1）(-)Pt│Sn,Sn‖Fe,Fe│Pt(+),E=0.77-0.15=0.62V（2）Δθ=2×96485×0.62=119641(J/mol)G29812 4+2+.005921（3）φ(Sn/Sn)=0.15+lg=.024(V)−3210E=0.77-0.24=0.53(V)θθ20（4）lgK=2×.062.0/0592=20.95，K=8.91×10---1-110．有一Br和Cl的混合溶液，其浓度均为1.0mol·L，现欲使用1.0mol·LKMnO4-－+2+溶液只氧化Br而不氧化Cl，问系统中H浓度应在什么范围？假定Mn和气体均处于标准状态。--2+-解：以题意，应有φ(Br2/Br)<φ(MnO4/Mn)<φ(Cl2/Cl).005928+即1.07<1.49+lgc(H)<1.3651.3720,正向自发θ2+θ2+（2）1.63=1.36—φ(Co/Co),φ(Co/Co)=—0.27(V)（3）p(Cl2)↑E↑,p(Cl2)↓E↓.00592（4）E=.136−[−.027+lg.001]=.169（V）215．用反应式表示下列过程的主要电极产物：（1）电解NiSO4溶液，阳极为镍，阴极为铁；（2）电解熔融MgCl2，阳极用石墨，阴极用铁；（3）电解KOH溶液，两极都用铂。2+2+解：（1）阳极：Ni-2e=Ni阴极：Ni+2e=Ni-2+（2）阳极：2Cl-2e=Cl2阴极：Mg+2e=Mg--（3）阳极：4OH-4e=O2+H2O阴极：2H2O+2e=H2+2OH16．根据电极电势定性说明，钢铁在水中或其它中性水溶液中为什么不可能发生析氢腐蚀。+解：φ(H/H2)=0-0.0592pH=-0.414(V).005924+φ(O2/H2O)=.1229+lgc(H)=0.815(V)4+在中性水溶液中，O2的氧化性远大于H，加之析H2的过电势高，所以如此。-117．分别写出铁在微酸性水膜中，与铁完全浸没在稀硫酸(1mol·L)中发生腐蚀的两极反应式。2+-解：（1）阳极：Fe-2e=Fe阴极：O2+4e+2H2O=4OH2++（2）阳极：Fe-2e=Fe阴极：2H+2e=H218．下列两种金属在规定的介质中接触会遭到哪种腐蚀，写出主要反应式：（1）Sn-Fe在酸性介质中；（2）Al-Fe在中性介质中；（3）Cu-Fe在pH=8的介质中。答：皆属于电偶腐蚀2++（1）阳极：Fe-2e=Fe阴极：2H+2e=H2+2+总反应：阳极：Fe+2H=H2+Fe+-（2）阳极：Al-3e+3H2O=Al(OH)3+3H阴极：O2+4e+2H2O=4OH总反应：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3--（3）阳极：Fe-2e+2OH=Fe(OH)2阴极：O2+4e+2H2O=4OH总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)214 第四章原子结构1．判断正错（+）（1）能量量子化、波粒二象性和几率分布是微观粒子运动的三个特征。（-）（2）电子的运动也可用牛顿力学来描述。（-）（3）除氢原子外的其它原子中，只要角量子数不同，其轨道能级必定不同。（-）（4）通过原子发射光谱至少可以对金属元素进行定性分析。（+）（5）确定了n、l、m三个量子数，就确定了一个原子轨道。（-）（6）确定了n、l、m三个量子数，就确定了一个电子的运动状态。2．选择填空（1）下列四个量子数组合正确的是（B）11A．（1，1，0，+）B.（3，0，0，+）2211C．（1，2，1，-）D.（3，1，2，-）22（2）下列原子轨道存在的是（D）A．1pB.2dC.3fD.6s3．填表轨道名称2p4f6s5d主量子数2465角量子数1302轨道个数37154．判断正错（-）（1）当n=2时，l只能取1，m只能取±1。（-）（2）波函数角度分布图也能表示电子离核的远近。（-）（3）磁量子数为0的轨道都是s轨道。（-）（4）p轨道角度分布图为“8”字形，这表明电子是沿“8”字形运动的。5．填空（1）决定电子离核远近和所处能级高低的量子数是（n）。（2）决定轨道形状的量子数是（l）。（3）决定轨道空间伸展方向的量子数是（m）。（4）决定电子自旋方向的量子数是（ms）。6．下列原子的核外电子分布式是不正确的，它们各违背什么原则？请订正之。23221（1）5B：1s2s违背泡利不相容原理，应为：1s2s2p2262642262622（2）22Ti：1s2s2p3s3p3d违背能量最低原理，应为：1s2s2p3s3p3d4s（3）N：1s22s22p2p1违背洪特规则，应为：1s22s22p12p2p117xyxyz15 2262692（4）29Cu：1s2s2p3s3p3d4s违背全充满半充满规律，应为：226261011s2s2p3s3p3d4s7．分别写出6C、7N、8O三种原子的电子分布式、外层电子分布式和2p电子的轨道表示式。原子核外电子分布式外层电子分布式2p电子分布2222212p12p0C1s2s2p2s2p2pxyz2232312p12p1N1s2s2p2s2p2pxyz2242422p12p1O1s2s2p2s2p2pxyz8．通过表格形式写出20Ca、24Cr、26Fe、29Cu四种原子的外层电子分布式、未成对电子数和+2价离子所属类型。原子外层电子分布式未成对电子数+2价离子类型2Ca4s08e51Cr3d4s69~17e62Fe3d4s49~17e101Cu3d4s19~17e9．选择填空（1）下列原子外层电子分布式不正确的是（D）125322A．11Na：3sB.17Cl：3s3pC.23V：3d4sD.30Zn：4s2+（2）Mn外层电子分布式正确的是（C）0502655A．4sB.3d4sC.3s3p3dD.3d（3）下列原子中未成对电子数最多的是（B）A．VB.CrC.MnD.Zn（4）下列离子中属于9—17电子构型的是（C）—2+2+2+A．ClB.CaC.CuD.Zn10．填表元素符外层电子分布周期族区号式1Na3s三ⅠAs82Ni3d4s四Ⅷd21Ga4s4p四ⅢAp11．填表离子外层未成对电子离子所离子符号电子分布式数属类型—26Cl3s3p08e3+265Fe3s3p3d59~17e2+2610Zn3s3p3d018e12．某元素最高氧化数为+6，最外层电子数为1，金属性是同族中最强的。该元素16 是何种元素？请写出其外层电子分布式和+3价离子的外层电子分布式，该离子属于何种构型？2651263答：该元素为26Cr.3s3p3d4s,3s3p3d,9~17e13．下列元素的最高氧化数各是多少？它们还各有哪些主要氧化数？请举出相应化合物各一例。Cr、Mn、Co、Pb、S、Br元素CrMnCoPbSBr最高氧化数+6+7+3+4+6+7主要氧化数+6,+3+7,+4,+2+3,+2+4,+2+6,+4,-2+7,+5,+3,+1,-1实例（略）14．选择填空（1）下列元素中原子半径最大的是（A）A．KB.CaC.NaD.Mg（2）下列元素中第一电离能最大的是（D）A．PB.ClC.FD.Ne（3）下列元素中电负性最小的是（A）A．KB.NaC.CaD.Mg（4）下列元素中非金属性最强的是（C）A．NB.OC.FD.Cl15．比较下列元素的指定性质（1）最高氧化数CrMo，BeS（4）原子半径AlNaCl>RbCl>CsCl（从电荷和离子间距考虑）20 16．按熔点由低到高的顺序排列下列化合物。(1)MgCl2、PCl5、NaCl、SiCl4、AlCl3(2)BaCl2、CaCl2、MgCl2、BeCl2、SrCl2（1）NaCl>MgCl2>AlCl3>PCl5>SiCl4（从极化和色散力考虑）（2）BaCl2>SrCl2>CaCl2>MgCl2>BeCl2（从极化考虑）17．选择题（1）下列“离子”中极化力最强的是（D）。+2+2+7+(a)Na(b)Mg(c)Ca(d)Mn（2）下列离子中变形性最大的是（A）。2-2---(a)S(b)O(c)Br(d)I（3）下列氯化物中硬度最大的是（A）。(a)BaCl2(b)MgCl2(c)NaCl(d)KCl（4）下列氯化物中熔点最低的是（D）。(a)NaCl(b)MgCl2(c)AlCl3(d)SiCl4（5）下列化合物中属于原子晶体的是（C）。(a)Cu(b)FeCl3(c)GaAs(d)CO2（6）下列混合型晶体中既含共价键又含离子键的是（B）。(a)MoS2(b)石棉(c)石墨(d)石墨型BN18．比较下列指定的性质：（1）熔点：FeCl2>FeCl3；CrO>CrO3（2）硬度：BN>CaO；KClKI>FeCl3>CCl4的熔点；分别为原子、离子、过渡、分子晶体。（2）BF3BaO>CO2的硬度。分别为原子、离子、分子晶体。21 第六章配位化合物1．命名下列配合物，并指出中心离子、配位体、配位原子、配位数。（1）K[Pt(NH3)Cl3]：三氯·一氨合铂（Ⅱ）酸钾（2）Na2[Zn(OH)4]：四羟基合锌酸钠（3）[Ni(en)3]SO4：硫酸三乙二胺合镍（Ⅱ）（4）[Co(NH3)5Cl]Cl2：二氯化一氯·五氨合钴（Ⅲ）（5）Na2[SiF6]：六氟合硅酸钠2．已知有两种固体配合物，它们具有相同的化学式：Co(NH3)5BrSO4。它们之间的区别在于：往第一种配合物的溶液中加入BaCl2时，产生白色沉淀，加入AgNO3时无现象；而第二种配合物的情况正相反。请写出这两种配合物的结构简式。答：（1）[Co(NH3)5Br]SO4（2）[Co(NH3)5SO4]Br3．下列配合物在水中能离解出哪些离子？哪一离子的浓度最大？哪一离子的浓度最小？-2+2+2+（1）[Cu(NH3)4]Cl2：Cl(最大)、[Cu(NH3)4]、[Cu(NH3)3]、[Cu(NH3)2]、2+2+[Cu(NH3)]、Cu(最小)+2--+2+3+（2）K2[PtCl6]：K（最大）、[PtCl6]、[PtCl5]、[PtCl3]、[PtCl2]、[PtCl]、4+Pt（最小）+3--+（3）Na3[Ag(S2O3)2]：Na(最大)、[Ag(S2O3)2]、[Ag(S2O3)]、Ag(最小)+4-3-2--（4）K4[Fe(CN)6]：K(最大)、[Fe(CN)6]、[Fe(CN)5]、[Fe(CN)4]、[Fe(CN)3]、+2+[Fe(CN)]、Fe（最小）4．计算AgCl、AgBr在2mol/L氨水中的溶解度。解：设AgCl的溶解度为S，则+-AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]+Cl2.0-2SSS2Sθθθ7−10−32=K=K稳⋅Ksp=.112×10×.156×10=.175×100.2(−2S)解得S=0.0772（mol/L）同理，可求得AgBr在2mol/LNH3中的溶解度为0.00292mol/L5．判断下列反应进行的程度：—+—（1）[Cu(CN)2]+2NH3[Cu(NH3)2]+2CN2+2+2+2+（2）[Cu(NH3)4]+Zn[Zn(NH3)4]Cuθθ2+θ-解：（1）K=K稳[Cu(NH3)2]×K不稳[Cu(CN)2]22 10-24-14=7.24×10×1×10=7.24×10θθ)2+]×θ[Cu(NH)2+]（2）K=K稳[Zn(NH34K不稳349-14-4=2.87×10×4.78×10=1.37×106．选择适当的试剂，使下列前一物质转化为后一物质，写出每一步反应的化学方程式。Ag→AgNO3→AgCl→[Ag(NH3)2]Cl→AgBr→Na3[Ag(S2O3)2]→AgI→K[AgI2]→Ag2S→AgNO3→Ag解：（1）加HNO3：3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO+2H2O+-（2）加HCl：Ag+Cl=AgCl+-（3）加NH3：AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]+Cl+-（4）加KBr：[Ag(NH3)2]+Br=AgBr+2NH32-3--（5）加Na2S2O3：AgBr+2S2O3=[Ag(S2O3)2]+Br3--2-（6）加KI：[Ag(S2O3)2]+I=AgI+2S2O3--（7）加KI：AgI+I=[AgI2]-2--（8）加Na2S：2[AgI2]+S=Ag2S+2I（9）加HNO3：3Ag2S+8HNO3=6AgNO3+3S+2NO+4H2O（10）加Fe：3AgNO3+Fe=3Ag+Fe(NO3)37．写出能实现下列要求所用的物质及反应式：（1）检验无水酒精中是否含水；（2）消除含氰废水的毒性；（3）卤化银系胶片定影；—（4）将湿法冶金得到的[Ag(CN)2]溶液中的银置换出来；（5）配制无氰镀铜液。解：（1）无水硫酸铜。CuSO4+4H2O=[Cu(H2O)4]SO42+-4-（2）亚铁盐。Fe6CN=[Fe(CN)6]2-3--（3）Na2S2O3。AgBr+2S2O3=[Ag(S2O3)2]+Br—2—（4）Zn粉。2[Ag(CN)2]+Zn=2Ag+[Zn(CN)4]2+2-6-（5）K4P2O7：Cu+4P2O7=[Cu(P2O7)2]8．写出下列操作的现象及化学方程式：（1）用KSCN溶液在白纸上写字，干后喷射FeCl3溶液；（2）用CuSO4溶液在白纸上写字，干后喷射浓氨水；（3）用亚铁氰化钾在白纸上写字，干后喷射FeCl3溶液。3+-2+（1）无色变红色。Fe+SCN=[Fe(SCN)]（2）无色变蓝色。CuSO4+4H2O=[Cu(H2O)4]SO43+4-（3）无色变蓝色。Fe+[Fe(CN)6]=Fe4[Fe(CN)6]39．判断正错23 （-）（1）配合物中只含有配位键。（-）（2）配位体的个数就是中心离子的配位数。（-）（3）配离子的电荷数就是中心离子的电荷数。（+）（4）配离子与弱电解质类似，在水溶液中只能部分离解。10．CO对血红蛋白的亲和力比O2大210倍。若载氧血红蛋白用FeHb·O2表示，请写出人体CO中毒时的反应。答：CO+FeHb·O2=FeHb·CO+O224 第七章无机材料1．何谓轻金属、重金属、贵金属、稀有金属？它们在周期表中是如何分布的？3答：轻金属一般指密度小于5g/cm的金属，包括钠、钾、铝、钙、钛等，一般位3于s区。重金属一般指密度大于5g/cm的金属，一般位于d区、ds区和p区。贵金属指金、银和铂系元素。稀有金属指在自然界中含量少且分布稀散，提取和制备较难的金属，如锂、铍、镓、铟、铊、稀土元素等。2．为什么Ⅳ—Ⅶ副族的金属多具有高熔点？答：Ⅳ—Ⅶ副族的金属具有较多的未成对d电子，形成的金属键较强。3．合金有哪些基本类型？各类型的结构有何特点？答：合金主要有三种基本类型。一是机械混合物合金，熔点不同的各金属分别结晶，形成细微晶体的机械混合物，合金中金属的分散不完全均匀。二是固溶体合金，当两种金属的原子大小相近时可以形成取代固溶体合金；当两种金属（或非金属）的原子大小相差很大时可以形成间充固溶体合金。固溶体合金中，组成元素完全分散。三是金属化合物合金，当两种金属的性质差别较大时，可以形成金属互化物，金属互化物形成自己的晶格。在基体金属中不能完全分散。4．何谓合金的固溶强化现象？产生的原因是什么？答：固溶强化是指由于形成固溶体而引起合金强度、硬度升高的现象。产生原因是晶格畸变引起晶面之间滑动时的阻力增大。5．试述Ti、Cr、Ni等合金元素在钢中的主要作用。答：钛在炼钢中常用作脱氧剂；Ti可以和S作用生成TiS2，使S在钢中分布均匀，改善钢的机械性能；钛还可以与钢水中的氮化合生成TiN，它能吸收氢气，因此钛又是炼钢生产中的除气剂。铬是不锈钢的主要成分，含铬12%的钢称为不锈钢，之所以不锈，是因为铬容易钝化。在不锈钢中加入镍可以提高钢的机械性能和耐热、耐蚀性。镍可以无限固溶于铁中，起到细化晶粒的作用，减少晶间腐蚀。6．导体、半导体、绝缘体的电性能为何不同？为什么半导体的导电性能随温度升高而增加？答：导体、半导体、绝缘体的电性能可以用能带理论予以解释。导体的能带中没有禁带；绝缘体的能带中禁带较宽（大于480kJ/mol），一般能量的电子难以逾越；半导体则介于导体和绝缘体之间，禁带有一定宽度（9.6~290kJ/mol），电子稍获能量即可跃入导带而导电，因此，加热可是半导体的导电能力增加。7．填空（1）熔点最高的金属是（W），最低的是（Hg）；硬度最大的金属是（Cr），导电性最好的金属是（Au）；铸铁中使石墨球化的元素是（稀土）。25 （2）P型半导体靠（空穴）导电，N型半导体靠（电子）导电。（3）半导体的施主杂质元素有（P），受主杂质元素有（B）；（4）硬质合金中，（硬质化合物）是硬质相，（金属或合金）是粘接相。8．陶瓷的各组成相各起什么作用？答：陶瓷一般由晶相、玻璃相和气相组成。晶相是陶瓷的主要组成相，在陶瓷中起骨架作用，它决定了陶瓷的主要性质。玻璃相的作用是填充晶相间的孔隙，将分散的晶相粘接起来，提高陶瓷的致密度。气相分散于玻璃相之内，其含量、形状、大小和分布对陶瓷的隔热性能、介电性能、透光性能等产生重大影响。9．陶瓷的机械性能和热、电性能如何？陶瓷的突出弱点是什么？如何克服？答：陶瓷的硬度最大，因而抗压强度高，高温抗蠕变能力强，但韧性低、性脆；陶瓷的熔点高，热膨胀系数小，导热系数小，但抗热振性较差；陶瓷的电性能彼此相差很大，一般为绝缘体。陶瓷的突出弱点是韧性低、性脆，近年内研制的微晶、高密度和高纯度陶瓷以及晶须等都使陶瓷的性能有了很大的改善。10．什么是水玻璃的模数？为什么将模数和密度同时作为水玻璃的工艺指标？答：水玻璃的模数是指水玻璃中二氧化硅与氧化钠的物质的量之比。模数只表明了二氧化硅与氧化钠的相对含量，并不能表明溶液的浓度，因而应将模数和密度同时作为水玻璃的工艺指标。11．CO2和NH4Cl用作水玻璃硬化剂的原理是什么？-答：水玻璃水解硬化反应产生OH,而CO2和NH4Cl皆为酸性物质，他们可以和-OH作用，使水玻璃水解到底（硬化）。12．硅酸盐水泥的主要成分是什么？建筑中施用水泥的初期为何要经常泼水？答：硅酸盐水泥的主要成分是钙、铝、硅、铁的氧化物，其中氧化钙占60%以上。由于水泥在凝结和硬化过程中，主要发生水化和水解作用，需要大量的水，因而在施用水泥的初期要经常泼水。13．耐火材料按化学性质如何分类？选用耐火材料时应注意哪些方面？答：耐火材料按化学性质可分为酸性、中性和碱性耐火材料。选用耐火材料时，除要求有一定的耐火度外，主要应考虑其酸碱性和氧化还原性，避免或减低被炉料腐蚀。14．形状记忆合金为什么能产生“记忆效应”？答：形状记忆合金之所以能产生“记忆效应”是因为合金内存在着一对能够可逆转变的晶格结构。在温度发生变化时发生变形，温度恢复时又恢复为原来的形状。15．什么是贮氢合金？对其有什么要求？答：能够可逆吸收氢气的合金成为贮氢合金。要求其贮氢量大、吸放氢速度快、使用寿命长而且成本低。26 第八章有机材料1．什么是润滑剂？它有哪些种类？除润滑作用外，它还有哪些作用？答：用于润滑的材料称为润滑剂。它分为气态、液态、固态和膏状等种类。除润滑作用外，他还有冷却、洗涤、密封和防锈等作用。2．润滑油主要的理化性能有哪些？影响其粘性的因素有哪些？答：理化指标有粘度、凝固点、油性、闪点、酸值、抗氧化安定性等。影响粘性的因素主要有化学组成、温度和压力。3．润滑油有哪些添加剂？各有什么作用？答：主要添加剂作用粘度添加剂增加粘度降凝剂降低凝固点清净分散剂清除、分散润滑表面氧化生成的胶膜和沉积物油性添加剂在润滑表面形成牢固油膜抗氧化添加剂防止老化、延长使用寿命防锈添加剂防止润滑表面腐蚀极压抗磨剂防止苛刻条件下的卡住、烧结、擦伤等。4．润滑脂中稠化剂的作用是什么？答：稠化剂形成海绵状结构，将润滑油包结起来，使其失去流动性而呈膏状。5．如何回收利用废润滑油？答：先用物理方法（沉淀、离心分离、过滤、水洗、蒸馏等）去除机械杂质，然后用浓硫酸清洗除去树脂杂质，稀氢氧化钠洗涤除去酸性杂质，白土吸附进一步除去胶质、沥青质、酸碱性物质和酯类。6．给出下列高聚物的名称和单体：（1）[CH2—CH]n名称单体C6H5聚苯乙烯苯乙烯（2）[CH2—C(CH3)]n名称单体COOCH3聚丙烯酸甲酯丙烯酸甲酯（3）[NH(CH2)6NHCO(CH2)8CO]n名称（商品名）单体尼龙610己二胺、癸二酸（4）[CH2—C＝CH—CH2]名称单体CH3聚异戊二烯异戊二烯7．填空（1）聚乙烯的刚性比聚氯乙烯__小___，原因是_后者有极性取代基__。（2）聚氯乙烯在室温时呈固态态。是因为其Tg大于室温；氯丁橡胶在室温时呈高弹态，是因为其Tg小于室温。（3）对橡胶来说，Tg越低越好，Tf越高越好。27 （4）聚氯乙烯与聚乙烯相比，电绝缘性能较好的是后者。8．什么是高聚物的主价力、次价力？它们对高聚物的性能有何影响？答：高聚物分子链中靠化学键结合的力称为主价力，它决定了高聚物的化学性质。非键合原子、基团间和分子间的结合力称为次价力，次价力决定了高聚物的强度，并对耐热性、溶解性、电绝缘性、机械强度等性质有很大影响。9．什么是高聚物的老化？其主要机理是什么？如何延缓其老化？答：高聚物及其材料在加工、贮存和使用过程中，由于长期受到化学、物理（热、光、电、机械）和生物因素的综合影响，发生裂解或交联而导致性能变坏的现象称为老化。老化机理是链的裂解或交联。在高聚物中加入抗氧剂（如芳胺）、光稳定剂（如炭黑、钛粉等光屏蔽剂和紫外线吸收剂）。10．试比较下列高聚物的主要性能和用途：（1）ABS（2）尼龙—6（3）聚四氟乙烯（4）涤纶（5）丁苯橡胶答：276——27911．作为粘结剂，在分子结构上应具有什么特点？答：必定含有能与被粘物紧密结合的极性基团，如—CO、—OH、—COOH、—NH2。12．环氧树脂为何可作粘结剂？使用时为何加入固化剂？参考阅读材料，说明环氧树脂的其它重要用途。答：环氧树脂含有羟基、醚键、环氧基等极性基。加入固化剂是使其由线型变为体型而固化。13．涂料的功能和基本组成是什么？答：主要是装饰和保护基体材料，其次还有示温、夜光、防生物附着以及调节热、电的传导等功能。涂料由成膜物质、颜料、溶剂、助剂等组成。14．选择涂料的溶剂应考虑哪些因素？答：应首先考虑其溶解性，其次再考虑毒性、易燃性等。一般来说，不同种类的成膜物质需要不同的溶剂，不可错用。28'