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大學基礎化學課后習題解答 第一章 溶液和膠體溶液 第二章 化學熱力學基礎 2-1 什么是狀態(tài)函數(shù)？它有什么重要特點？ 2-2 什么叫熱力學能、焓、熵和自由能？符號H、S、G、?H、?S、?G、、、、、、、各代表什么意義？ 2-3 什么是自由能判據(jù)？其應用條件是什么？ 2-4 判斷下列說法是否正確，并說明理由。 （1）指定單質的、、皆為零。 （2）298.15K時，反應 O2(g) +S(g) = SO2(g) 的、、分別等于SO2(g)的、、。 （3）＜0的反應必能自發(fā)進行。 2-5 298.15K和標準狀態(tài)下，HgO在開口容器中加熱分解，若吸熱22.7kJ可形成Hg（l）50.10g，求該反應的。若在密閉的容器中反應，生成同樣量的Hg（l）需吸熱多少？ 解：HgO= Hg(l)+1/2O2(g) =22.7200.6/50.1=90.89 kJmol-1 Qv=Qp-nRT=89.65 kJmol-1 2-6 隨溫度升高，反應（1）：2M(s)+O2(g) =2MO(s)和反應（2）：2C(s) +O2(g) =2CO(g)的摩爾吉布斯自由能升高的為 (1) ，降低的為 (2) ，因此，金屬氧化物MO被硫還原反應2MO(s)+ C(s) ＝M(s)+ CO(g)在高溫條件下 正 向自發(fā)。 2-7 熱力學第一定律說明熱力學能變化與熱和功的關系。此關系只適用于： A.理想氣體； B.封閉系統(tǒng)； C.孤立系統(tǒng)； D.敞開系統(tǒng) 2-8 純液體在其正常沸點時氣化，該過程中增大的量是： A.蒸氣壓； B.汽化熱； C.熵； D.吉布斯自由能 2-9 在298K時，反應N2(g)+3H2(g) = 2NH3(g)，＜0則標準狀態(tài)下該反應 A.任何溫度下均自發(fā)進行； B.任何溫度下均不能自發(fā)進行； C.高溫自發(fā)； D.低溫自發(fā) 2-10 298K，標準狀態(tài)下，1.00g金屬鎂在定壓條件下完全燃燒生成MgO(s),放熱24.7kJ。則（MgO，298K）等于 600.21 kJmol-1 。已知M(Mg)=24.3g﹒mol-1。 2-11 已知298.15K和標準狀態(tài)下 解：=-[(1)+(2)]=157.32 kJmol-1 2-12 已知298.15K和標準狀態(tài)下 （1）Fe2O3(s) +3CO(g) =2 Fe(s) +3CO2(g) = -24.77 kJmol-1 (2 ) 3Fe2O3(s) + CO(g) = 2 Fe3O4(s) + CO2(g) = -52.19 kJmol-1 (3 ) Fe3O4(s) + CO(g) = FeO(s) + CO2(g) = -39.01 kJmol-1 求（4）Fe(s) + CO2(g) = FeO(s) + CO(g) 的。 解：=[(3)2+(2)-(1)3]6=-9.32kJmol-1 2-13 甘氨酸二肽的氧化反應為 C4H8N2O3(s) + 3O2(g) = H2NCONH2 (s) +3CO2(g) +2 H2O(l) 已知（H2NCONH2, s）=-333.17 kJmol-1, （C4H8N2O3, s）=-745.25 kJmol-1。 計算： （1）298.15K時，甘氨酸二肽氧化反應的標準摩爾焓變= -1340.15 kJmol-1。 （2）298.15K和標準狀態(tài)下，1g固體甘氨酸二肽氧化時放熱多少？10.15 kJg-1 2-14 由的數(shù)據(jù)計算下列反應在298.15K和標準狀態(tài)下的。 （1） 4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) +6H2O(l) = -1169.78 kJmol-1 (2 ) 8Al(s) + 3Fe3O4(s) = 4Al2O3(s) +9Fe(s) = -6327.86kJmol-1 (3) CO(g) +H2O(l) = CO2(g) + H2(g) = 2.88kJmol-1 2-15 液態(tài)乙醇的燃燒反應： C2H5OH(l) +3O2(g) = 2 CO2(g) +3 H2O(l) 利用附錄提供的數(shù)據(jù)，計算298K和標準狀態(tài)時，92g液態(tài)乙醇完全燃燒放出的熱量。 解：=-393.512-285.853-(-276.98)=-1367.59 kJmol-1 -2735.18 kJmol-1 2-16 由葡萄糖的和水及二氧化碳的數(shù)據(jù)，求298K和標準狀態(tài)下葡萄糖的。 解：=-393.516+(-285.85)6-(-2815.8)=-1260.36kJmol-1 2-17 已知298K時，下列反應 BaCO3(s) = BaO(s) + CO2(g) (kJmol-1) -1216.29 -548.10 -393.51 =274.68 (Jmol-1K-1) 112.13 72.09 213.64 =173.60 求298.15K時該反應的，和，以及該反應可自發(fā)進行的最低溫度。 解：=222.95kJmol-1 T≥274680/173.6=1582K 2-18 將空氣中的單質氮變成各種含氮化合物的反應叫固氮反應。利用附錄提供的數(shù)據(jù)計算下列三種固氮反應的，從熱力學角度判斷選擇哪個反應最好？ （1）N2 (g) + O2 (g) = 2NO (g) =173.38kJmol-1 (2) 2 N2 (g) + O2 (g) = 2N2O (g) =207.32kJmol-1 (3) N2 (g) + 3H2(g) = 2NH3(g) =-32.24kJmol-1 2-19 已知298.15K時和標準狀態(tài)下， (S,單斜)=32.6 Jmol-1K-1， (S,正交)=31.8 Jmol-1K-1。 S(S,單斜) + O2 (g) = SO2(g) =-297.2 kJmol-1 S(S,正交) + O2 (g) = SO2(g) =-296.9 kJmol-1 計算說明在標準狀態(tài)下，溫度分別為25℃和95℃時兩種晶型硫的穩(wěn)定性。 解：S(s,單斜)= S(s,正交) =-0.3kJmol-1 =-0.8 Jmol-1K-1 25℃時=-0.3-298.15(-0.8)/1000=-0.06 kJmol-1 正交硫穩(wěn)定。 95℃時=-0.3-368.15(-0.8)/1000=-0.0kJmol-1 2-20 已知 2NO(g)+O2(g) = 2 NO2(g) /kJ﹒mol-1 86.57 51.30 計算298K時，上述反應的，并說明NO2氣體的穩(wěn)定性。 解：=（51.30-86.57）2=-70.54kJmol-1 第三章 化學反應速率和化學平衡 3-1 什么是反應的速率常數(shù)？它的大小與濃度、溫度、催化劑等因素有什么關系？ 3-2 什么是活化能？ 3-3 在1073K時，測得反應2NO（g）+2H2（g）=N2（g）+2H2O（g）的反應物的初始濃度和N2的生成速率如下表： （1）寫出該反應的速率方程并指出反應級數(shù)； （2）計算該反應在1073K時的速率常數(shù) 實驗序號 初始濃度/molL-1 生成Ｎ２的初始速率/ C(NO) C(H2) molL-1s-1 1 2.0010-3 6.0010-3 1.9210-3 2 1.0010-3 6.0010-3 0.4810-3 3 ２.0010-3 3.0010-3 0.9610-3 （3）當c(NO)=4.0010-3 molL-1，c(H2)=4.0010-3 molL-1時，計算該反應在1073K時的反應速率。 解：（1） (2）k=8.4104mol-2L2 s-1 (3) v=8104(4.0010-3)24.0010-3=5.1210-3 molL-1s-1 3-4 已知反應N2O5(g)===N2O4(g)+1/2O2(g)在298K時的速率常數(shù)為3.46105s-1，在338K時的速率常數(shù)為4.87107s-1，求該反應的活化能和反應在318K時的速率常數(shù)。 解： Ea=103.57kJmol-1 K=4.8106s-1 3-5 反應A+B==C，若A的濃度為原來的2倍，反應速率也為原來的2倍；若B的濃度為 原來的2倍，反應速率為原來的4倍。寫出該反應的速率方程。 解：v=kc(A)c2(B) 3-6 在791K時，反應CH3CHO===CH4+CO的活化能為190kJmol-1，加入I2作催化劑約使反應速率增大4103倍，計算反應有I2存在時的活化能。 解： Ea2=135 kJmol-1 3-7 寫出下列反應的標準平衡常數(shù)表示式 解：(1) (2) (3) Kθ=p(CO2)/pθ (4) (5) 3-8 已知在某溫度時 則同一溫度下的反應 的應為多少？ 解：K3θ= K1θK2θ=AB 3-9 反應 在298K時=210，設空氣中O2的分壓為21kPa，計算使血液中10%紅細胞（HbO2）變?yōu)镠bCO所需CO的分壓。 解： p(CO)=11.11Pa 3-10 計算反應： 在298K和500K時的K值（注意：298K和500K時水的聚集狀態(tài)不同，利用計算。 解：298.15K時，△rGmθ=-250.12-298.15(-133.18)10-3=-RTlnKθ=-150.83 Kθ=2.751026 500.15K時，Kθ=2.151010 3-11 反應 在1773K時K=2.1103，1273K時K=1.6102，問 （1）計算反應的，并說明是吸熱反應還是放熱反應； （2）計算1773K時反應的，并說明正反應是否自發(fā)； （3）計算反應的?！　? 解：(1) △H=96.62 kJmol-1 (2)△G=-RTlnK=-112.76 kJmol-1 (3) 3-12 Ag2O遇熱分解 已知298K時的=-30.6 kJmol-1，=-11.2 kJmol-1。求（1）298K時- 體系的p(Ｏ2 )， (2) 的熱分解溫度（在分解溫度時p(Ｏ2 )=100kPa） 解：(1)kJmol-1 K=1.1810-4=p(O2)/pθ p(O2)=1.1810-2kPa (2) Jk-1mol-1 3-13 在721K時容器中有1mo1 HI，反應 達到平衡時有22%的HI分解，總壓為100kＰa.求：（1）此溫度下值；（2）若將2.00 mo1HI、0.40 mo1 H2和0.30 mo1 I2混合，反應將向那個方向進行？ 解：(1)p(H2)=p(I2)=100(0.22/1.22)=18kPa (2)p(HI)=(2/2.7)100=74.1kPa p(H2)=(0.4/2.7)100=14.8kPa p(I2)=11.1kPa Q=0.03＜K 反應正向進行 3-14 超音速飛機燃料燃燒時排出的廢氣中含有NO氣體，NO可直接破壞臭氧層： 已知100kPa，298K時、和的分別為86.57、163.18和51.30 kJmol-1，求該溫度下此反應的和。 解：△G=51.3-86.57-163.18=-198.45 kJmol-1=-RTlnK K=5.871034 3-15 298K時將5.2589g固體NH4HS樣品放入3.00L的真空容器中，經(jīng)過足夠時間后建立平衡，.容器內的總壓是66.7 kPa，一些固體NH4HS保留在容器中。計算：（1）298K時的值；（2）固體NH4HS的分解率；（3）如果容器體積減半，容器中固體NH4HS物質的量如何變化？ 解：(1) (2) (3) 平衡逆向移動，容器中固體NH4HS物質的量增加。 第四章 物質結構基礎 1. 核外電子運動為什么不能準確測定？ 2. n，l，m3個量子數(shù)的組合方式有何規(guī)律？這3個量子數(shù)各有何物理意義？ 3. 什么是原子軌道和電子云？原子軌道與軌跡有什么區(qū)別？ 4. 比較波函數(shù)的角度分布圖與電子云的角度分布圖的異同點。 5. 多電子原子的軌道能級與氫原子的有什么不同？ 6. 有無以下的電子運動狀態(tài)？為什么？ （1）n=l，l=1，m=0 （2）n=2，l=0，m=1 （3）n=3，l=3，m=3 （4）n=4，l=3，m=2 7. 在長式周期表中是如何劃分s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)、f區(qū)的？每個區(qū)所有的族數(shù)與s，p，d，f軌道可分布的電子數(shù)有何關系？ 8. 指出下列說法的錯誤： （1）氯化氫（HCl）溶于水后產(chǎn)生H+和Cl-，所以氯化氫分子是由離子鍵形成的。 （2）CCl4和H2O都是共價型化合物，因CCl4的相對分子質量比H2O大，所以CCl4的熔點、沸點比H2O高。 （3）色散力僅存在于非極性分子之間。 （4）凡是含有氫的化合物都可以形成氫鍵。 9. 判斷題 （1）s電子繞核旋轉其軌道為1個圓周，而p電子是走“8”字形。 （2）當主量子數(shù)n=1時，有自旋相反的兩條軌道。 （3）多電子原子軌道的能級只與主量子數(shù)有關。 （4）當n=4時，其軌道總數(shù)為16，電子最大容量為32。 （5）所有高熔點物質都是原子晶體。 （6）分子晶體的水溶液都不導電。 （7）離子型化合物的水溶液都能很好導電。 （8）基態(tài)原子外層未成對電子數(shù)等于該原子能形成的共價單鍵數(shù),此即所謂的飽和性。 （9）兩原子以共價鍵鍵合時,化學鍵為σ鍵;以共價多重鍵結合時,化學鍵均為π鍵。 （10）所謂sp3雜化,是指1個s電子與3個p電子的混雜。 10. 選擇題 （1）已知某元素+2價離子的電子分布式為1s22s22p63s23p63d10，該元素在周期表中所屬的區(qū)為（ C ）。 A.s區(qū) B.d區(qū) C.ds區(qū) D.p區(qū) （2）確定基態(tài)碳原子中兩個未成對電子運動狀態(tài)的量子數(shù)分別為（ D ）。 A．2,0,0,+1/2; 2,0,0,-1/2; B. 2,1,1,+1/2; 2,1,1,-1/2 C. 2,2,0,+1/2; 2,2,1,+1/2 D. 2,1,0,-1/2; 2,1,1,-1/2 （3）下列各分子中，中心原子在成鍵時以sp3不等性雜化的是（ B,C ）。 A.BeCl2 B.PH3 C.H2S D.SiCl4 （4）下列各物質的分子間只存在色散力的是（A ）。 A.CO2 B.NH3 C.H2S D.HBr E.SiF4 F.CHCl3 G.CH3OCH3 （5）下列各種含氫物質中含有氫鍵的是（B ）。 A.HCl B.CH3CH2OH C.CH3CHO D. CH4 （6）下列物質的化學鍵中，既存在σ鍵又存在π鍵的是（ CE ）。 A.CH4 B.乙烷 C.乙烯 D.SiO2 E.N2 （7）下列化合物晶體中既存在離子鍵，又有共價鍵的是（ A,D ）。 A.NaOH B.Na2S C.CaCl2 D.Na2SO4 E.MgO （8）一多電子原子中，能量最高的是（ D ）。 A．3,1,1, -1/2; B. 3,1,0,-1/2； C. 4,1,1,-1/2； D. 4,2,-2,-1/2; 11. 分別近似計算第4周期K和Cu兩種元素的原子作用在4s電子上的有效核電荷數(shù)，并解釋其對元素性質的影響。 K Z＊=19-(101+80.85)=2.2 Cu Z＊=29-(101+180.85)=3.7 12. 填充下表 原子序數(shù) 原子的外層電子構型 未成對電子數(shù) 周期 族 所屬區(qū) 最高氧化值 16 3s23p4 2 3 ⅥA p +6 19 4s1 1 4 ⅠA s +1 42 4d55s1 6 5 ⅥB d +6 48 4d105s2 0 5 ⅡB ds +2 13. 指出下列各電子結構中,哪一種表示基態(tài)原子,哪一種表示激發(fā)態(tài)原子,哪一種表示是錯誤的? (1)1s22s2 (基) (2) 1s22s12d1 （錯） (3) 1s22s12p2 （激） (4) 1s22s22p13s1 （激） (5) 1s22s42p2 （錯） (6) 1s22s22p63s23p63d1（激） 14. 某元素的最高化合價為+6，最外層電子數(shù)為1，原子半徑是同族元素中最小的，試寫出： （1）元素的名稱及核外電子分布式；鉻，1s22s22p63s23p63d54s1 （2）外層電子分布式；3d54s1 （3）+3價離子的外層電子分布式。3s23p63d3 15. 試用雜化軌道理論解釋BF3為平面三角形，而NF3為三角錐形。 BF3中的B原子采取sp2雜化，形成3個sp2雜化軌道,分別與3個F原子的2p軌道重疊，形成3個B-Fσ鍵，呈平面三角形，B-F鍵角為120，正負電荷中心重合,所以BF3分子是非極性分子。而NH3分子中的N原子采取sp3不等性雜化，形成4個sp3雜化軌道,其中一個被孤電子對占據(jù),分別與3個H原子的1s軌道重疊，形成3個N-Hσ鍵，呈三角錐形，但由于孤電子對的排斥作用，使得N-H鍵夾角為10718′，正負電荷中心不重合,所以NH3分子是極性分子。 16. 試寫出下列各化合物分子的空間構型，成鍵時中心原子的雜化軌道類型以及分子的電偶極矩是否為零。 （1）SiH4 （2）H2S （3）BC13 （4）BeC12 （5）PH3 (1) 中心原子Si采取sp3雜化,正四面體，μ=0，非極性分子 (2) 中心原子S采取不等性sp3雜化,V字形，μ≠0，極性分子 (3) 中心原子B采取sp2雜化,平面三角形，μ=0，非極性分子 (4) 中心原子Be采取sp雜化,直線形，μ=0，非極性分子 (5) 中心原子P采取不等性sp3雜化,三角錐，μ≠0，極性分子 17. 說明下列每組分子間存在著什么形式的分子間作用力（取向力、誘導力、色散力、氫鍵）。 （1）苯和CCl4（色散力） （2）甲醇和水（取向力、誘導力、色散力、氫鍵） （3）HBr氣體（取向力、誘導力、色散力） （4）He和水（誘導力、色散力） （5）HCl和水（取向力、誘導力、色散力） 18. 乙醇和甲醚（CH3OCH3）是同分異構體，但前者沸點為78.5℃，后者的沸點為-23℃。試解釋之。乙醇有氫鍵，而甲醚沒有 19. 下列各物質中哪些可溶于水？哪些難溶于水？試根據(jù)分子的結構簡單說明之。 （1）甲醇 （2）丙酮 （3）氯仿 （4）乙醚 （5）甲醛 （6）甲烷 20. 在He+離子中,3s、3p、3d、4s軌道能級自低至高排列順序為_3s=3p=3d＜4s__，在K原子中，順序為_3s＜3p＜4s＜3d，Mn原子中,順序為_3s＜3p＜4s＜3d。 21. A原子的M層比B原子的M層少4個電子，B原子的N層比A原子的N層多5個 電子，則A、B的元素符號分別為 Fe 、 Br ，A與B的單質在酸性溶液中反應得到的兩種化合物分別為 FeBr2 、 FeBr3 。 22.某元素基態(tài)原子，有量子數(shù)n=4，l=0，m=0的一個電子和n=3，l=2的10個電子，該元素的價電子結構是 3d104s1 ，位于元素周期表第 4 周期，第 ⅠB 族。 23.第五周期某元素,其原子失去2個電子,在l = 2的軌道內電子全充滿,，試推斷該 元素的原子序數(shù)、電子結構，并指出位于周期表中那一族？是什么元素？ 48，[Kr]4d105s2,第五周期，第ⅡB族，鎘，Cd 24. 試判斷下列各組化合物熔點高低順序，并簡單解釋之。 （1）NaF ＞ NaCl ＞ NaBr ＞ NaI （2）SiF4 ＜ SiC14 ＜ SiBr4 ＜ SiI4 25. 鄰硝基苯酚的熔、沸點比對硝基苯酚的熔、沸點要_低_這是因為鄰硝基苯酚存在 分子內氫鍵，而對硝基苯酚存在分子間氫鍵，這兩種異構體中，對硝基苯酚較易溶于水。 26. 稀有氣體和金剛石晶格格點上都是原子，但為什么它們的物理性質相差甚遠？ 稀有氣體分子晶體，金剛石晶是原子晶體。 第六章 酸堿平衡及酸堿滴定 6-1.酸堿質子理論是如何定義酸和堿的？什么叫共軛酸堿對？ 6-2.下列說法是否正確，若不正確請予以更正。 （1）根據(jù)稀釋定律，弱酸的濃度越大其解離度越小，因此其酸度也越小。錯 （2）因為中和相同濃度和體積的鹽酸和醋酸所需堿的量相等，所以它們的溶液中H+離子濃度也相同。錯 （3）用HCl標準溶液滴定NaOH（濃度均為0.1mol?L－1），以甲基紅為指示劑時，終點誤 差為負誤差。錯 （4）20mL0.1 molL－1的HCOOH與10mL0.1molL－1的NaOH相混合，其混合溶液是緩沖溶液。正確 6-3. 寫出下列各酸的共軛堿：H2O- OH-，H2C2O4-H2C2O4-，HCO3-- CO32-，H2PO4--HPO42-，HS--S2-，C6H5NH3+-C6H5NH2。 6-4. 寫出下列各堿的共軛酸：H2O-H3O+，HC2O4--H2C2O4，HCO3--H2CO3，H2PO4--H3PO4，HS--H2S，S2--HS-。 6-5. 往HAc的稀溶液中分別加入少量（1）HCl；（2）NaAc；（3）NaCl；（4）H2O；（5）NaOH，則HAc的解離度有何變化？為什么？ 6-6． 用0.1molL-1的NaOH滴定有0.1molL-1 NH4Cl存在的0.1molL-1HCl，終點應選何種指示劑？為什么？甲基紅 6-7. 寫出下列物質水溶液的質子條件式： （1）NaAc （2）HCl （3）NaOH （4）NH4Ac （5）NaNH4HPO4 （6）NH4H2PO4 (1) c(H+)+c(HAc)=c(OH-) (2) c(H+)=c(Cl-) +c(OH-) (3) c(OH-)=c(Na+) + c(H+) (4) c(H+)+c(HAc)=c(OH-)+c(NH3) (5) c(H+)+c(H2PO4-)+2 c(H3PO4)=c(OH-)+c(NH3) +c(PO43-) (6) c(H+)+ c(H3PO4)=c(OH-)+c(NH3) +c(HPO42-)+2c(PO43-) 6-8．選擇題 （1）下列物質既可作酸又可作堿的是（ A ）。 (A) H2O (B) Ac- (C) H2CO3 (D) CO32- （2）欲配制pH=7.00的緩沖溶液，應選擇的緩沖對是（ C ）。 (A) NH3—NH4Cl (B) H3PO4—NaH2PO4 (C) NaH2PO4—Na2HPO4 (D) Na2HPO4—Na3PO4 （3）下列水溶液pH最小的是（ C ）。 (A) NaHCO3 (B) Na2CO3 (C) NH4Cl (D) NH4Ac （4）當H3PO4溶液的pH=3.00時，溶液中主要存在的型體為（ B ）。 (A) H3PO4 (B) H2PO4- (C) HPO42- (D) PO43- (5) 用強酸滴定弱堿時，突躍范圍與弱堿的Kb?的關系是（ C ） （A）Kb?愈大，則突躍范圍愈窄 （B）Kb?愈小，則突躍范圍愈寬 （C）Kb?愈大，則突躍范圍愈寬 （D）Kb?與突躍的大小無關。 （6） 用HCl溶液滴定某堿樣，滴至酚酞變色時，消耗鹽酸V1 mL，再加入甲基橙指示劑連續(xù)滴定至橙色，又消耗鹽酸V2 mL，且V1>V2>０，則此堿樣是（ D ）。 (A) NaOH (B) NaHCO3 + Na2CO3 (C) Na2CO3 (D) NaOH + Na2CO3 6-9.利用分布系數(shù)計算pH=5.0和pH=10.0時0.1molL-1NH4Cl溶液中各型體的平衡濃度。 解：pH=5時 c(NH4+)≈0.1 molL-1 c(NH3)≈5.610-6 molL-1 pH=10時: c(NH4+)≈0.015 molL-1 c(NH3)≈0.085 molL-1 6-10．人體中的CO2在血液中以HCO3-和H2CO3存在，若血液的pH為7.4，求血液中HCO3-和H2CO3各占多少百分數(shù)？ 解： 6-11. 已知下列各種弱酸的值，求它們的共軛堿的值，并將各堿按照堿性由強到弱的順序進行排列。 (1) HCN Ka?=