无机化学简明教程课后习题答案.ppt
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1、习 题P26,3、根据盖斯定律计算。已知:,求:反应,的,解:(1)2+(2)4-(3),=(-282.98)2+(-285.8)4-(-1366.8)=-342.36kJmol-1,4、已知:,计算NO(g)的标准生成焓,解:,,所以,6、写出H2CO3(aq)、Fe3O4(s)、KBr(s)的生成反应。,解:,7、利用,计算常温常压下,反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)的,解:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),-1206.92-635.09-393.509,8、判断下列过程是熵增还是熵减过程(不计算),为什么?,溶质从水溶液中结晶出来二氧化氮转化为四氧化二氮单质碳与二
2、氧化碳反应生成一氧化碳合成氨反应过氧化氢分解反应,解:熵减,从溶液中析出晶体是混乱度降低。熵减,分子数目在减少。熵增,气体分子数加倍了,混乱度增加。熵减,气体总分子数减少很多。熵增,从无气体分子转化为气体分子。,9、能否用下列反应合成酒精?(温度范围是多少?)4CO2(g)+6H2O(g)=2C2H5OH(g)+6O2(g)解:4CO2(g)+6H2O(g)=2C2H5OH(g)+6O2(g),-393.509-241.818-235.1 0,213.74 188.825 282.7 205.138,热力学反应类型为焓值增加,熵值减少,无论是高温还是低温都不会自发向右进行。,11、写出下列反应
3、的标准平衡常数表达式:,12、密闭容器中反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)在1000K条件下达到平衡。若始态NO、O2、NO2的分压分别为101.3KPa、303.9KPa和0,平衡时NO2的分压为12.16KPa。计算平衡时NO、O2的分压和反应的平衡常数,解:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g),P起(kpa)101.3 303.9 0,P变(kpa)12.16 6.08 12.16,P平(kpa)89.14 297.8 12.16,13、合成氨反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)在某温度下达到平衡,N2(g)、H2(g)、NH3(g)的平衡浓度分别为3.0、2.0、
4、4.0 mol/dm3。求该反应的Kc及N2(g)、H2(g)的起始浓度。,解:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g),C起(molL-1)5 8 0,C变(molL-1)2 6 4,C平(molL-1)3 2 4,14、PCl5分解反应:PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g),在473K时K0.312。计算473K,恒定200KPa下PCl5的离解度。,解:设离解率为,起始压力为p,PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g),P起(kpa)p 0 0,P变(kpa)-p p p,P平(kpa)p-p p p,由题意有:p-p+p+p=200kpa(1),=0.368=36.8%,1
5、7、真空容器中放入固体NH4HS,在25下分解为NH3(g)和H2S(g)。平衡时容器内的压强为66.66KPa。当放入固体NH4HS时容器内已有39.99KPa的H2S(g),求平衡时容器内的NH3(g)压强。若容器中已有压强为6.666KPa的NH3(g),问至少需加多大压强的H2S(g),才能形成固体NH4HS。,解:分析:由题干中的压力可以计算出250C下该反应的化学平衡常数。由于NH4HS分解为气体H2S和NH3的物质的量是相等的,所以平衡时pH2S=pNH3=66.66kpa/2=33.33kpa,NH4HS(s)=NH3(g)+H2S(g),P平(kpa)33.33 33.33,
6、NH4HS(s)=NH3(g)+H2S(g),P起(kpa)0 39.99,P变(kpa)x x,P平(kpa)x x+39.99,由于温度不变,所以平衡常数不变,则:,x=p(NH3,平)=18.8725kpa,NH4HS(s)=NH3(g)+H2S(g),P起(kpa)6.666 pH2S,要使反应逆向进行,则JK,即,18、250时,2升密闭容器中0.7mol PCl5分解达到平衡,有0.5 mol PCl5发生分解。若再往容器中加入0.1 mol Cl2,平衡是否维持,如何变化,PCl5的分解率有无改变,计算说明。,PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g),C起(mol.L-1)0
7、.35 0 0,C变(mol.L-1)0.25 0.25 0.25,C平(mol.L-1)0.1 0.25 0.25,加入Cl2后,则JcKc,平衡逆向进行,设分解率为,,19、乙烷裂解生成乙烯反应:,已知在1273K,标准态时,反应达到平衡,p(C2H6)=2.62 Kpa,p(C2H4)=48.7 Kpa,p(H2)=48.7 Kpa。计算该反应的标准平衡常数。在实际生产中可在恒温恒压下,加入过量水蒸汽(视为惰性气体)来提高乙烯的产率,为什么?请予说明。,解:,P平(kpa)2.62 48.7 48.7,不能用通过过量水蒸气的方法来提高乙烯的产率。加入过量水蒸气,又要保持恒压,就只有让容器
8、的体积增大,每组分的分压力减小,反应容器体积增大,相当于减压。,20、有A和D两种气体参加的反应,若A的浓度增加一倍,反应速度增加3倍;若D的浓度增加一倍,反应速度只增加1倍。写出该反应的速率方程。若将总压减少一倍,反应速度作何改变?,解:A与D反应的普通速率方程:,(1),(3),(2),所以速率方程为,总压减少一倍,相当于体积加大一倍,各组分浓度减小一半,,(速率减少),21、实验室常用金属锌与稀硫酸作用制取氢气,开始的一段时间,反应速度加快,之后反应速度变慢,请解释这种现象。,分析:开始一段时间,反应速率加快,因为该反应是放热反应,先放出的热使不是活化分子的分子成为活化分子,活化分子数多
9、,反应加快,之后反应减慢,是因为反应的反应物浓度降低,活化分子数减少,所以反应减慢。,22、反应,在650K时,速率常数k为210-5 s-1;在680K时的速率常数为810-5 s-1;求该反应的活化能。,解:此题已知不同温度的速率常数,直接求活化能。,23、用碰撞理论说明,采取哪些措施可以加快下列反应:,合成氨反应,,CaCO3分解反应,,。,碳燃烧,加压、升温、使用催化剂升温增大氧气浓度、适当升温。,24、评述下列陈述,说明理由。,因为,=-RT n,,,所以温度升高,平衡常数减小。,这种说法不合适,rGm是温度函数,与rHm的符号,rSm的正负符号有关,如果rGm值是负号,升温平衡常数
10、增大,是正号,平衡常数减小。,CaCO3在常温下不分解是因为它分解时要吸热,而在高温时可分解是因为它在高温时要放热。,由于此反应是焓值为正,熵值增加的反应,由,,升高温度,后一项超过前一项,使,0,反应自发进行。,由于CaCO3分解是吸热反应,故CaCO3的生成焓小于零。,此题因果有错,反应达到平衡时各反应物和产物的浓度相等。,错。平衡时,反应体系各组分的压力或浓度保持不变,而不是相等。,0,反应在298K时反应可以自发正向进行,并不意味着会会自动进行。,反应在一定温度和浓度下,不论使用催化剂与否,只要达到平衡,产物的浓度总是相同的。,对,25、可逆反应C(S)+H2O(g)CO(g)+H2(
11、g)H0,下列陈述对否,为什么?,由于反应前后分子数目相等,所以增加压力对平衡无影响。,错。C为固体,对平衡不影响,必须是两边气体分子总数相等,平衡才不受影响。,加入催化剂,可大大提高正反应速率,平衡正向移动。,错。催化剂的使用不会对平衡产生影响。,P44,1、写出下列酸的共轭碱:HCl(Cl-),H2O(OH-),H2SO4(HSO4-),H2PO4-(HPO42-),NH3(NH2-),HNO3(NO3-),NH4+(NH3),HF(F-),Cu(H2O)42+(Cu(OH)(H2O)3+),2、写出下列碱的共轭酸:,Br(HBr),HS(H2S),PH3(PH4+),HC2O4(H2C2
12、O4),HCO3-(H2CO3),PO43-(HPO42-),HSO3-(H2SO3),3、根据酸碱质子理论,在水溶液中,下列物种哪些是酸,哪些是碱,哪些是酸碱两性物质:,HCl,H2O,H2SO4,H2PO4-,NH3,NH4+,CO32-,Cr2O72-,酸:NH4+,H2SO4 HCl;碱:CO32-,Cr2O72-,两性物质:H2O、H2PO4-、NH3,5、一元酸HA,室温时Ka=110-3,求酸浓度为0.01molL-1时溶液的H+浓度和该酸的电离度。,解:因为:,,所以不能用近似公式计算。,应该用,,代入数据有:,解得=0.27=27%,,所以H+=c=0.0127%=2.710
13、-3,6、某弱酸HA浓度为0.015 molL-1时电离度为1.80,问 其浓度为0.10 molL-1时的电离度为多少?,分析:浓度为0.015 molL1时电离度为1.80,小于5%,可以用近似公式计算弱酸的解离平衡常数后,再计算0.10 molL1时的电离度;也可以直接用比例式计算0.10 molL1时的电离度。,解:法一:因为1.8%5%,所以用近似式。,当浓度为0.10 molL-1时,设电离度为2,因为,方法二:因为1.8%5%,所以用近似式,(1),(2),7、某温度下,用酸度计测得浓度为0.01molL-1的某一元酸溶液的pH值=2.90,计算该温度下酸的电离常数。,分析:已知
14、pH值,求出C(H+)=?,即可求出电离度,求出电离度,就可以求出电离平衡常数。,解:pH=2.90,C(H+)=10-2.9,9、已知盐酸和醋酸的浓度均为1.0 molL-1。何者酸性更强,为什么?两溶液的pH值各是多少?若将两溶液等体积混合,计算溶液的pH值。,分析:盐酸是强酸,完全电离;醋酸是弱酸,不完全电离,并且醋酸的电离还受外界条件影响。,解:(1)浓度为1.0 molL1的盐酸,C(H+)=C(HCl)=1.0 molL1,pH=-lgH+=0,浓度为1.0 molL1的醋酸,,pH=3-lg4.24=2.37,所以盐酸酸性强于醋酸。,(2)两种溶液等体积混合后,盐酸浓度为0.5
15、mol L-1,C(H+)起=C(HCl)=0.5 mol L-1,醋酸浓度也为0.5 mol L-1,于是有:,HAc(aq)=H+(aq)+Ac-(aq),C起(molL-1)0.5 0.5 0,C变(molL-1)-x x x,C平(molL-1)0.5-x 0.5+x x,pH=-lgH+=-lg0.5=0.3,11、同类型的难溶物,溶度积较大的溶解度 就大。当溶液中加入与难溶物具有共同离子的其他电解质时,难溶物的溶解度 降低,这种现象称为 同离子效应;加入的电解质同时还会对难溶物的沉淀溶解平衡产生 盐 效应,这种效应会使难溶物的溶解度 增大。但在一般条件下 同离子效应 比 盐效应 的
16、影响大。,13、下列情况能否有沉淀生成,计算说明。,0.05 molL-1的MgCl2溶液与0.01 molL-1的氨水等体积混合;,解:混合后有关物种的浓度分别为:,C(Mg2+)=0.025molL-1,C(NH3H2O)=0.005molL-1,所以有氢氧化镁沉淀生成,在5 mL0.01molL-1的CaCl2溶液中加入1mL0.01molL-1的NaOH溶液;,解:混合后C(Ca2+)=5/60.01molL-1,C(OH-)=1/60.01molL-1,所以无沉淀生成。,在10 mL0.015 molL-1的MnSO4溶液中,加入5mL 0.10 molL-1的氨水。,类似的解法。,
17、解:混合后,C(Mn2+)=10/150.015molL-1=0.01molL-1,C(NH3H2O)=5/150.1molL-1=0.033molL-1,所以有沉淀生成。,15、在100ml 0.2 molL-1 MnCl2溶液中,加入100 ml含NH4Cl的0.02 molL-1氨水溶液,欲阻止Mn(OH)2沉淀形成,上述氨水中需含多少克NH4Cl。,分析:不产生沉淀,则JKsp就可以。,解:混合后C(Mn2+)=100/(100+100)0.2molL-1=0.1molL-1,含NH4+的C(NH3H2O)=100/(100+100)0.02molL-1=0.01molL-1,不产生沉
18、淀就必须满足JKsp,Mn(OH)2,所以有,C(OH-)6.3210-7 pOH=7-lg6.32=7-0.8=6.2,pH=14-6.2=7.8,由缓冲溶液计算公式:pH=pKa-lgC(共轭酸)/C(碱),17、50ml0.1 molL-1MgCl2与50ml 0.1 molL-1 氨水混合,是否有沉淀生成;若在此体系中加入NH4Cl固体(忽略体积变化),使NH4Cl浓度为0.05 molL-1,是否有沉淀生成。,解:混合后有关离子浓度,C(Mg2+)=50/1000.1molL-1=0.05molL-1,C(NH3H2O)=50/1000.1molL-1=0.05molL-1,所以有沉
19、淀生成。,当加入NH4Cl固体后,由于同离子效应,OH-的浓度会降低。,NH3H2O(aq)=NH4+(aq)+OH-(aq),C起(molL-1)0.05 0.05 0,C变(molL-1)-x x x,C平(molL-1)0.05-x 0.05+x x,加入NH4Cl后,仍然有沉淀生成。,18、欲配制200ml pH=5.76的缓冲溶液,应在10mL 6 mol L-1 HAc溶液中加入固体NaAc(忽略体积变化)多少克?,解:加入x克,,19、计算下列体系的pH值。,0.05molL-1的NH4NO3溶液;,分析:此溶液为质子酸性溶液,解:Kb,NH3=1.810-5,Ka,NH4+=5
20、.610-10,在0.01 molL1的Na2CO3溶液;,分析:此溶液是二元质子碱溶液,呈碱性,解:Ka1,H2CO3=4.310-7,Ka2=5.6110-11,由于Kb1Kb2,所以主要考虑第一步产生的OH-,在0.02 molL-1的HAc溶液与 0.02 molL-1的NaOH溶液等体积混合。,分析:等浓度等体积的HAc与NaOH混合,刚好形成NaAc溶液,此溶液是质子碱溶液。,解:Ka,HAc=1.810-5,Kb,Ac-=5.610-10,HAc与NaOH混合,NaAc溶液,其浓度为0.01 molL1,在0.2 molL-1的HAc溶液与 0.1 molL-1的NaOH溶液等体
21、积混合。,分析:醋酸浓度更大,因此醋酸过量,把醋酸与氢氧化钠等体积混合后,所形成的溶液为醋酸(过量)与形成的醋酸钠(生成)的混合溶液,其浓度C(HAc)=0.05molL-1,C(Ac-)0.05molL-1,解:混合后各物种浓度为:C(NaOH)=0.05 molL-1,C(HAc)=0.1 molL-1,NaOH+HAc=NaAc+H2O,起始(molL-1)0.05 0.1 0,消耗(molL-1)0.05 0.05,反应后(molL-1)0 0.05 0.05,反应后由HAc与Ac-组成缓冲溶液,其浓度均为0.05 molL-1,在0.01 molL-1的HAc溶液与 0.02 mol
22、L-1的NaOH溶液等体积混合。,分析:此处氢氧化钠过量,最后所形成的溶液为NaOH(过量)与NaAc是形成的混合溶液。,解:混合后两溶液的浓度分别为C(NaOH)=0.01 molL-1,C(HAc)=0.005 molL-1,查表Ka,HAc=1.810-5,Kb,Ac-=5.610-10,NaOH+HAc=NaAc+H2O,起始(molL-1)0.01 0.005 0,消耗(molL-1)0.005 0.005,反应后(molL-1)0.005 x(很小)0.05,反应后由NaAc与NaOH所组成的溶液,其浓度均约为0.05 molL-1,Ac-+H2O=HAc+OH-,起始(molL-
23、1)0.005 0 0.005,消耗(molL-1)-x x x,平衡(molL-1)0.005-x x 0.005+x,x=5.610-10,所以C(OH-)=0.005+5.610-10,pOH=2.3,所以pH=11.7,21、根据溶度积规则解释下列现象:,Cu(OH)2蓝色沉淀能溶于氨水中,而Al(OH)3则不能。,解析:氢氧化铜之所以溶于氨水,是因为形成铜氨配合物,而氢氧化铝不能形成氨配合物。,ZnS白色沉淀难溶于水,但能溶于盐酸中。,解析:硫化锌在水中有微弱的溶解,在盐酸中,S2-与H+形成H2S,降低了构晶离子的浓度,所以会溶解。,AgCl能溶于稀氨水,而AgBr难溶于稀氨水,能
24、溶于Na2S2O3 溶液中。,解析:由于AgCl会微弱溶解,与氨形成银氨溶液,降低了构晶离子的浓度,所以溶解,而AgBr在水中溶解度比AgCl更小,所以银的浓度达不到形成银氨溶液的程度,Ag+更容易与S2O32-形成配合物。,22、评述下列陈述,说明理由。将氨水稀释一倍,其OH-浓度也减少一倍。(错)盐的溶液为中性,则此盐不水解。(不一定)难溶物的溶度积越小,其溶解度也越小。(不一定)一定温度下,溶液的pH值变,水的离子积不变。(对)一定温度下,溶液越稀,弱电解质的电离度越大,溶液中离子的浓度却越小。(对)HAc和Ac-是共扼酸碱对,HAc是弱酸,Ac-是强碱。(错)碳酸钠溶液中通入二氧化碳可
25、得到一种缓冲溶液。(对)硫酸是强酸,故其水溶液一定是强酸性的。(错),P59,4、试计算氢原子的电子从n=3能态跃迁至n=2的能态时,所产生的光子的能量,和所发射的光频率及相应波长是多少?,解:始态n=3,末态n=2,由,5、下列量子数所表示的电子运动状态是否存在?为什么,m=0(不存在,n-1lm),(1)n=1,=2,(2)n=2,m=+1(不存在),=0,(3)n=3,=3,m=+3(不存在),(4)n=4,=3,m=-2(存在),6、填充下列所缺的量子数,以表示合理的电子运动状态:,(1)n=?,=2,m=0,ms=+,(n3),(2)n=2,=?,m=+1,ms=,(l=1),(3)
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