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大學(xué)化學(xué)課后題答案.doc

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1、第一章 物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.de Bloglie 關(guān)系式: 又 已知;代入,2. (1) 3d;n=3, l=2, m=0,1, 2,共5個軌道,每一軌道至多兩個電子,即:3,2,0, 1/2;3,2,1, 1/2;3,2,-1, 1/2;3,2,+2, 1/2;3,2,-2, 1/2;(2) 4s;n=4, l=0, 即4,0,0 (1/2); (3) 氧原子中的4個p電子:n=2, l=1, m=0, 1, 即2,1,0, 1/2;2,1,1, +1/2(或-1/2);2,1,-1, +1/2(或-1/2); (4) 4s1電子,4,0,0,+1/2或4,0,0,-1/2。3.根據(jù)周期數(shù)、族序

2、數(shù)和主、副族規(guī)律: (1)第3周期,零族,主族;(2)第5周期,A族,主族;(3)第4周期B,副族;(4)第4周期,B,副族。4.填表原子序數(shù)電子構(gòu)型價電子層最高氧化值所屬分區(qū)周期族原子中未成對電子數(shù)26FeAr3d64s23d,4s+8d區(qū)第4周期副族B433AsAr3d104s24p34s,4p+5p區(qū)第4周期主族A355CsXe6s16s+1s區(qū)第6周期主族A175ReXe4f145d56s25d,6s+7d區(qū)第6周期副族B55. (1), (2);, (3), (4)6. (1)Ga價電子構(gòu)型為4s24p1,價電子數(shù)為3; (2)W原子的電子構(gòu)型為Xe 4f145d46s2;(3)最外

3、層有6個電子的元素應(yīng)為A;(4) Sb原子的電子構(gòu)型為Kr4d105s25p3,未成對電子數(shù)為3。7.(1)該元素屬于A;(2)金屬性強,電負(fù)性??;(3)一般氧化值為+2,其氧化物的化學(xué)式可表示為XO。8. (1)第3周期,A元素,硅,Si,Ne3s23p2; (2)第4周期的鐵元素,26Fe,Ar 3d64s2; (3)有4個電子層,最高氧化值又與氯相同的金屬元素是錳,25Mn,Ar3d54s2;(4)為29Cu,Ar3d104s1。9.離子化合物中影響庫侖作用的因素是離子電荷和離子半徑,作用力越大,熔點就越高。據(jù)此即可判斷:(1) MgO BaS;(2) KCl CsCl;(3) NaF

4、NaCl NaBr NaI;(4) MgSO4 K2SO4。10.原子半徑和等于共價鍵鍵長的理論值,故:(1) HCl鍵長為(37+99) pm = 136 pm;(2) CN鍵長為(77+70) pm = 147 pm; (3) CCl鍵長:(77+99) pm = 176 pm;(4) CF鍵長:(77+64) pm = 141 pm; (5) NI鍵長(70+133) pm = 203 pm。11.根據(jù)元素周期表中 (1)陰離子半徑大于相同電子構(gòu)型的陽離子半徑;(2)陰離子負(fù)價越高,外層電子排斥越顯著,故大于相同電子構(gòu)型的低價陰離子;(3)陽離子價數(shù)越高受原子核的吸引更大,故小于相同電子

5、構(gòu)型的低價陽離子。(1) O2-F-Na+Mg2+; (2) P3- Mg2+Al3+Si4+12. (1) BBr3為sp2雜化;(2) HgCl2為sp雜化;(3) SiH4為sp3雜化;(4) CS2為sp雜化;(5) Hg(CN)42-為sp3雜化;(6) PtCl62-為sp3d2雜化。13. (1) SiCl4的空間構(gòu)型為正四面體;(2) H2Se構(gòu)型為角形或V字形;(3) CO32-構(gòu)型為正三角形; (4) ICl3構(gòu)型為T字形;(5) AsCl5構(gòu)型為三角雙錐; (6) AlF63-構(gòu)型為正八面體形。14. (1)ClF3,T字形,有極性;(2)TeCl4,變形四面體,有極性;

6、 (3)SO2,角形(或V字形),有極性;(4)XeF2,直線形,無極性; (5)NF3,三角雙錐,有極性;(6)BrF5,四方錐,有極性。15.根據(jù)“構(gòu)型相同時,元素間電負(fù)性相差越大,其電偶極距越大”規(guī)律: (1) NH3PH3AsH3, (2)AsF3AsCl3AsBr3AsI316.依題意:XMg,YP,ZCl:(1)電負(fù)性:Cl最大,Mg最??;(2)MgP共價鍵,兩元素電負(fù)性差;MgCl離子鍵,Mg與Cl間電負(fù)性差為;(3)MgCl2,為離子化合物;YZ可生成PCl3和PCl5兩種共價分子,其中PCl3構(gòu)型為三角錐形,有極性,而PCl5則為三角雙錐,結(jié)構(gòu)對稱,無極性。17(1) HCl

7、分子間有色散力,誘導(dǎo)力和取向力;(2)He原子間只有色散力;(3)H2O分子間存在色散、誘導(dǎo)、取向三種作用力,此外還有氫鍵;(4) H2O-Ar分子間只有色散力和誘導(dǎo)力;(5)苯和CCl4分子間,只有色散力,因兩者均為非極性分子;(6)苯酚和對甲苯酚間,分子間的三種作用力都有,且有氫鍵。18(1)硬度:MgF2NaCl;(2)熔點:MgOMgCl2;MgSNa2S;(3)在水中溶解度:MgF2CaCl2。 判斷根據(jù)是題中物質(zhì)均為離子化合物19. 根據(jù):(1)離子晶體與離子電荷和離子半徑有關(guān);(2)分子晶體:如為同類型分子,分子的體積越大,分子間力越強;極性分子作用力強于相對分子質(zhì)量相近的非極性

8、分子。故:(1)沸點:I2Br2Cl2F2; (2)熔點:BaF2BaCl2BaBr2BaI2;(3)硬度:NaFNaClNaBrNaI。20.填表如下:物質(zhì)晶體類型晶格結(jié)點上的粒子粒子間作用力主要物理性質(zhì)MgCl2離子晶體Mg2+,Cl庫侖力(離子鍵)硬度較大,脆性,熔、沸點較高,熔化或水溶液導(dǎo)電,機加工性差O2分子晶體O2分子色散力質(zhì)軟,熔、沸點極低,導(dǎo)熱性差,絕緣性好,機加工性級差SiC原子晶體Si,C原子共價鍵硬度大,脆,熔、沸點高,導(dǎo)熱性差,室溫絕緣,高溫半導(dǎo)體HF分子晶體HF極性分子三種分子間力加氫鍵與O2大致相同SiO2原子晶體SiO44-離子型共價鍵硬度大,脆性,熔、沸點高,導(dǎo)

9、電性差,耐熱性好,機加工性差BaO離子晶體Ba2+,O2-庫侖力與MgCl2大致相同21. (1) CH4是非極性分子晶體,熔化時只需克服色散力;(2) CaCl2為離子晶體,必須克服其間作用的庫侖力;(3) BN為共價型的原子晶體,要克服其共價鍵力,因此需很高的溫度方可實現(xiàn);(4) CO2干冰,非極性分子晶體,其中只存在極弱的色散力,很容易分開,這表現(xiàn)為干冰的升華性;(5) Ag,金屬晶體,破壞金屬鍵力,需較高的能量;(6) Ar,非極性分子晶體,只存在微弱的色散力,故常溫下即為氣態(tài);(7) NH3,極性分子晶體,三種分子間力外,還存在氫鍵;(8) CuF2,離子晶體,克服其正、負(fù)離子間的庫

10、侖作用力。22. (1) X為Si,原子晶體,熔點、沸點高,脆性,硬度大,機械加工性差,晶體中電子躍遷較易,是典型的半導(dǎo)體元素;(2) XYSi3P4,近于原子晶體,熔、沸點較高,脆性,硬度大,機械加工性差;(3) XZSiCl4,非極性分子晶體,熔、沸點較低,不導(dǎo)電,導(dǎo)熱性差,不能機械加工。習(xí) 題1. 某系統(tǒng)由A狀態(tài)變至B狀態(tài)共經(jīng)歷了三步。(1) 放熱300kJ,環(huán)境對系統(tǒng)做功100kJ;(2) 吸熱450kJ,體積不變;(3) 系統(tǒng)對環(huán)境做功500kJ,無熱量變化。試計算該系統(tǒng)熱力學(xué)能的變化量。解:2. 1.435g萘(C10H8)與適量的氧氣一起放入彈式量熱計中進(jìn)行反應(yīng)。水浴中盛水200

11、0g,反應(yīng)后,水溫由20.17升高25.84,已知量熱計熱容為1.80kJ-1,如忽略溫度計、攪拌器等吸收的少量熱,試計算1mol萘燃燒反應(yīng)的恒容熱效應(yīng)。解:3. 葡萄糖的發(fā)酵反應(yīng)如下:,1mol葡萄糖的發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生的熱力學(xué)能變化為72.8kJmol-1,試計算1mol葡萄糖在25,100kPa下的恒壓熱效應(yīng)。解: kJmol-14. 比較下列各組物質(zhì)中,何者有更大的焓值:(1)273K 1mol CO(g)和373K的1mol CO(g)H高溫物 H低溫物 ;(2)1mol C6H6(l)和1mol C6H6 (g)H氣 H液 H固,;(3)1mol反應(yīng)CaCO3(s) CaO(s)+ CO

12、2(g)的生成物和反應(yīng)物此反應(yīng)為吸熱反應(yīng),;(4)1mol反應(yīng) I2(g)+ H2(g) 2 HI(g) 的生成物和反應(yīng)物此反應(yīng)為放熱反應(yīng),;。5. 利用標(biāo)準(zhǔn)生成焓數(shù)據(jù),計算下列反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)熱效應(yīng):(1)N2O4(g) + 3CO(g)N2O(g) + 3CO2(g)/ kJmol-1 9.16 110.52 81.05 393.14= 775.97 kJmol-1(2)2FeO(s) + CO2(g) Fe2O3(s) + CO(g)/ kJmol-1 271.96 393.14 824.25 110.52 = 2.29kJmol-1(3)CH4(g) + 4CuO(s) CO2(g) + 2

13、H2O(l) + 4Cu(s)/ kJmol-1 74.81 157.32 393.14 285.83 0= 260.71 kJmol-1(4)2NaHCO3 Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(l)/ kJmol-1 950.81 1130.68 393.14 285.83= 91.97kJmol-16. 已知反應(yīng)SiO2(s)+3C(石墨) S iC(s)+2CO(g),kJmol-1,試用附錄二中的有關(guān)數(shù)據(jù)計算SiC的標(biāo)準(zhǔn)生成焓,并與附錄中的SiC的標(biāo)準(zhǔn)生成焓相比較。解:查表得(SiC, 立方) = 73.2 kJmol-1 (SiC, 六方) = 65.3 kJmol-1

14、7. 根據(jù)表2.1中C2H6(g) 和C2H4(g) 的標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓數(shù)據(jù),計算反應(yīng)C2H4(g)+ H2(g) C2H6(g)的標(biāo)準(zhǔn)熱效應(yīng)。解:kJmol-18. 利用表2.1中乙醇(C2H5OH(l))的標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓數(shù)據(jù)及CO2(g)、H2O(l) 的標(biāo)準(zhǔn)生成焓數(shù)據(jù)計算乙醇在298K下的標(biāo)準(zhǔn)生成焓。解:kJmol-19. 已知 CH3COOH(l) + 2O2(g) 2CO2(g) + 2H2O(l); =873.81 kJmol-1C(石墨) + O2(g) CO2(g); =393.14 kJmol-1H2(g) +1/2O2(g) H2O(l); =285.83 kJmol-1求2C(石墨

15、)+2 H2(g)+O2(g) CH3COOH(l)的。解:2(2)+ (3) (1) = (4) =484.13 kJmol-110. 煤的氣化技術(shù)是由下列熱化學(xué)反應(yīng)組成,由碳與水反應(yīng)生成甲烷。已知:CO (g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),= 41.4kJmol-1C(石墨)+H2O(g)CO(g)+H2(g), = +131.4kJmol-1CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g), = 206.2kJmol-1試計算反應(yīng):2C(石墨) + 2H2O(g) CH4(g) + CO2(g)的標(biāo)準(zhǔn)熱效應(yīng),并與用標(biāo)準(zhǔn)生成焓公式法計算結(jié)果相比較。解: = 15.2kJmol-

16、1用標(biāo)準(zhǔn)生成焓公式法計算結(jié)果為= 15.69 kJmol-111. 如果僅從單位質(zhì)量的放熱量來作比較,試問C2H2(g)、C2H6(g)、H2(g)和N2H4(l)中何者是最佳的高能燃料?C2H2(g) C2H6(g) H2(g) N2H4(l) 所以僅從單位質(zhì)量的放熱量來作比較,H2(g)是最佳的高能燃料。12. 乙醇C2H5OH(l)和乙醛CH3CHO(l)完全燃燒時,分別放出熱量為1366.8kJmol-1和1166.4kJmol-1。(1)寫出該兩化合物燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式;(2)計算乙醇氧化為乙醛反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)熱效應(yīng)。已知解:, , 乙醇氧化為乙醛的反應(yīng)為:可見乙醇氧化為乙醛反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)

17、熱效應(yīng)為200.4 kJmol-1用標(biāo)準(zhǔn)生成焓公式法計算結(jié)果為204.85kJmol-113. 根據(jù)附錄二中標(biāo)準(zhǔn)熵的數(shù)據(jù),計算下列反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)熵變:(1) SiO2(s) + 2H2(g) Si(s) + 2H2O(g),41.84 130.57 18.83 188.72(2) NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g), 94.56 192.34 186.70(3) SiO2(s) + 2H2O(l) SiH4(g) + 2O2(g),41.84 69.91 204.51 205.03 (4) CH4(g) +2H2O(g)CO2(g) + 4H2(g),186.15 188.72 21

18、3.64 130.5714. 已知25oC時,;,。試計算此時反應(yīng)PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g) 的焓變。解: PCl3(g) + Cl2(g) PCl5(g)/ kJmol-1 287 0 374.915. 查附錄二或附錄七,計算下列反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs函數(shù)變,并判斷它們在298K時,能否自發(fā)?(1) 2C2H6(g) + 7O2 (g) 4CO2(g) + 6H2O(l)/ kJmol-1 32.89 0 393.51 237.18= 2929.9 kJmol-1 0; 在298K時能自發(fā).(2) 4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(l)/ kJmo

19、l-1 16.48 0 86.57 237.18= 1010.88kJmol-1 0; 在298K時能自發(fā).(3) Fe3O4(s) + 4CO(g) 3Fe(s) + 4CO2(g)/ kJmol-1 1015.46 137.15 0 393.51=9.98kJmol-1 0; 在298K時能自發(fā).(4) / kJmol-1 456.01 157.30 833.6=62.99kJmol-1 0; 在298K時不能自發(fā).Jmol-1K-1使 0 則 19. 已知2CH3OH(l) 2CH4(g) + O2(g) 在298K,100kPa下不能自發(fā),試計算該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的溫度條件(假定反應(yīng)中各物

20、質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài))。解: 2CH3OH(l) 2CH4(g) + O2(g)/ kJmol-1 239.03 74.81 0 127.24 186.15 205.03kJmol-1Jmol-1K-1使 0 則 20. 已知反應(yīng):N2H4(l) + 2O2(g) N2(g) + 2H2O(g),(1)試計算N2H4(l)的標(biāo)準(zhǔn)生成Gibbs函數(shù)變;(2)N2H4(l)在298K、100kPa下能否分解?解: N2H4(l) N2(g) + 2H2(g), 0; 在298K時不能自發(fā)。2C(s) + O2 (g) 2CO(g)/ kJ mol-1 0 0 137.15kJmol-1 0; 在298K

21、時能自發(fā)。兩式相耦合,(1) + (2) 2C(s) + SiO2(s) + 2Cl2 (g) SiCl4(g) + 2CO(g)kJmol-1 5.61 10-12故有Mg (OH)2 沉淀生成。17. 解:Cd(OH)2 = 4.0 10-15 J = c(Cd2+) c(OH)2 = 0.01 c (OH )2 4.0 10-15 解得: c(OH)2 6.3 10-7 molL-1 ,即 pOH 7.8時剛剛有Cd(OH)2沉淀生成,要是其濃度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)10-5 molL-1以下,則 J = c(Cd2+) c(OH)2 = 10-5 c(OH )2 (4.0 10-15) 解得: c(OH )2 4.0 10-10 molL-1 ,即 pOH 9.3含Cd2+的廢水方可達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

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