武漢大學 吉林大學 無機化學 第三版課后習題答案.doc

武漢大學 吉林大學等校編 第三版答案全解第二章1. 某氣體在293K與9.97104Pa時占有體積1.910-1dm3其質量為0.132g，試求這種氣體的相對分子質量，它可能是何種氣體?解2一敝口燒瓶在280K時所盛的氣體，需加熱到什么溫度時，才能使其三分之一逸出? 解 3 溫度下，將1.013105Pa的N2 2dm3和0.5065Pa的O23 dm3放入6 dm3的真空容器中，求O2和N2的分壓及混合氣體的總壓。解4 容器中有4.4 g CO2，14 g N2，12.8g O2，總壓為2.026105Pa，求各組分的分壓。解 5 在300K，1.013105Pa時，加熱一敝口細頸瓶到500K，然后封閉其細頸口，并冷卻至原來的溫度，求這時瓶內的壓強。解 6 在273K和1.013105Pa下，將1.0 dm3潔凈干燥的空氣緩慢通過H3COCH3液體，在此過程中，液體損失0.0335 g，求此種液體273K時的飽和蒸汽壓。解7 有一混合氣體，總壓為150Pa，其中N2和H2的體積分數(shù)為0.25和0.75，求H2和N2的分壓。解 8 在291K和總壓為1.013105Pa時，2.70 dm3含飽和水蒸汽的空氣，通過CaCl2干燥管，完全吸水后，干燥空氣為3.21 g，求291K時水的飽和蒸汽壓。解 9 有一高壓氣瓶，容積為30 dm3，能承受2.6107Pa，問在293K時可裝入多少千克O2而不致發(fā)生危險？解 10在273K時，將同一初壓的4.0 dm3 N2和1.0dm3 O2壓縮到一個容積為2 dm3的真空容器中，混合氣體的總壓為3.26105 Pa，試求（1）兩種氣體的初壓；（2）混合氣體中各組分氣體的分壓；（3）各氣體的物質的量。解 11273K時測得一氯甲烷在不同壓強下的密度如下表：P/1051.0130.6750.5070.3380.253/gdm2.30741.52631.14010.757130.56660用作圖外推法（p對/p）得到的數(shù)據(jù)求一氯甲烷的相對分子質量。解 可得出一氯甲烷的相對分子質量是50.49512.（1）用理想氣體狀態(tài)方程式證明阿佛加德羅定律； （2）用表示摩爾分數(shù)，證明xi = （3）證明=證明：（1）PV=nRT 當p和T一定時，氣體的V和n成正比 可以表示為Vn（2）在壓強一定的條件下，V總=V1+V2+V3+- 根據(jù)分體積的定義，應有關系式 P總Vi=nRT 混合氣體的狀態(tài)方程可寫成P總V總=nRT = 又=xi 所以 xi = （3）=又pV=N0m()2=所以= 13已知乙醚的蒸汽熱為25900Jmol-1，它在293K的飽和蒸汽壓為7.58104Pa，試求在308K時的飽和蒸汽壓。解 14 水的氣化熱為40 kJmol-1，求298K時水的飽和蒸汽壓。解 15 如圖所示是NaCl的一個晶胞，屬于這個晶胞的Cl（用表示）和Na+（用表示）各多少個？ 解 第三章 晶體結構3-1給出金剛石晶胞中各原子的坐標。1解：0,0,0;1/4,1/4,1/4;3/4,1/4,3/4;3/4,3/4,1/4;1/4,3/4,3/4或 0,0,0;3/4,1/4,1/4;3/4，3/4，1/4；1/4，1/4，3/4；3/4，3/4，3/4。3-2 給出黃銅礦晶胞（圖3-48）中各種原子（離子）的坐標。2解：Cu 0,0,0;1/2,1/2,1/2;0,1/2,1/4;1/2,0,3/4。Fe 1/2,1/2,0;1/2,0,1/4;0,0,1/2;0,1/2,3/4。S 3/4,1/4,1/8;1/4,3/4,1/8;1/4,1/4,3/8;3/4,3/4,3/8;3/4,1/4,5/8;1/4,3/4,5/8;1/4,3/4,5/8;1/4,1/4,7/8;3/4,3/4,7/8。3-3 亞硝酸鈉和紅金石（TiO2）哪個是體心晶胞（圖3-49）？為什么？3解：亞硝酸鈉是體心晶胞，金紅石是素晶胞。3-4黃銅礦晶胞（圖3-48）是不是體心晶胞？4解：是體心晶胞?？紤]方法如：體心銅原子與頂角銅原子周圍的氧原子的方向相同，而且氧原子上（例如體心銅原子左下前的氧原子與右上前頂角銅原子對比）連接的鐵原子的方向也相同（注意：頂角原子是完全等同的，因此，體心原子可與任一頂角原子對比）。3-5白鎢礦晶體（圖3-50）是素晶胞還是體心晶胞？說明理由。5解：是體心晶胞。3-6碳酸氫鈉晶胞的投影如圖3-51所示，請問：平均每個晶胞含有幾個相當于化學式 NaHCO3 的原子集合（代號：Z）？6解：平均每個晶胞含有4個相當于化學式 NaHCO3 的原子集合。3-7推算典型離子晶體的各種堆積-填隙模型的堆積球和填隙球的半徑比。7解：見表3-7。3-8 在閃鋅礦和螢石的四面體配位多面體模型中除存在四面體外還存在什么多面體？在后者的中心是否有原子？8解：八面體。沒有原子。3-9圖3-52由黑白兩色甲殼蟲構成。如果黑白兩色沒有區(qū)別，每個點陣點代表幾個甲殼蟲？如果黑白兩色有區(qū)別，一個點陣點代表幾個甲殼蟲？前者得到什么布拉維點陣型式，后者又得到什么布拉維點陣型式？9解：前者1個甲殼蟲1個點陣點，二維菱形單位；后者2個甲殼蟲1個點陣點，二維面心立方。3-10 圖3-53是一種分子晶體的二維結構，問：每個點陣點所代表的結構基元由幾個分子組成？圖中給出的點陣單位（每個平均）含幾個點陣點？含幾個分子？10解：每個點陣點代表6個分子。點陣單位含1個點陣點，6個分子。3-11晶體學中的點陣單位并非只有布拉維單位一種，例如有一個叫 Volonoi 的人給出了另一種點陣單位，獲得這種點陣單位的方法是：以一個點陣點為原點向它周圍所有相鄰的點作一連線，通過每一連線的中點作一個垂直于該連線的面，這些面相交得到一個封閉的多面體，就是Volonoi 點陣單位。請通過操作給出下列三維布拉維點陣單位的相應 Volonoi 點陣單位：（1）立方素單位；（2）立方體心單位。11、解：一種具體的晶體究竟屬于哪一種布拉維點陣型式，是由它的微觀對稱性決定的，晶體學家把這樣確定的點陣型式稱為晶體的正當點陣型式，然而，一個晶體結構的測定步驟是倒過來的，首先是確定晶體的點陣型式，然后再確定它的陣點的（化學和幾何）內容。3-12 你想知道能帶理論如何解釋固體的顏色嗎？例如：為什么金 銀 銅鐵 錫的顏色各不相同？為什么愚人金有金的光澤？為什么 ZnS（閃鋅礦）呈白色 HgS（朱砂）呈紅色而PbS（方鉛礦）呈黑色？天然的金剛石為什么有藍紅黃綠色而并非全呈無色？請閱讀：拿騷.顏色的物理和化學.科學出版社，1991，168 182（注：“費密能”的定義在166頁上）。請通過閱讀測試一下自己的知識和能力，以調整自己的學習方法預定目標與學習計劃安排。最好閱讀后寫一篇小文（主題任選）。12、解：金屬鍵的另一種理論是能帶理論。能帶理論是分子軌道理論的擴展，要點有：（1）能帶中的分子軌道在能量上是連續(xù)的。（2）按能帶填充電子的情況不同，可把能帶分為滿帶、空帶和導帶三類。（3）能帶和能帶之間存在能量的間隙，簡稱帶隙，又稱禁帶寬度。（4）能帶理論能夠對金屬導電進行解釋。（5）能帶理論是一種既能解釋導體，又能解釋半導體和絕緣體性質的理論。（6）由此可見，按照能帶理論，帶隙的大小對固體物質的性質至關重要。3-13二層三層為一周期的金屬原子二維密置層的三維垛積模型只是最簡單的當然也就是最基本的金屬堆積模型。利用以下符號體系可以判斷四層五層為一周期的密置層垛積模型是二層垛積和三層垛積的混合：當指定層上下層的符號（ABC）相同時，該指定層用h 表示，當指定層上下層的符號不相同時，該指定層用c 表示。用此符號體系考察二層垛積，得到hhhhhh ，可稱為 垛積，用以考察三層垛積時，得到cccccc，可稱為 c 堆積。請問：四層五層為一周期的垛積屬于什么垛積型？為什么說它們是二層垛積和三層垛積的混合？（注： h 是六方hexagonal 的第一個字母；c 是立方cubic 的第一個字母。）13解：四面垛積是hchchch，即hc垛積型，說明六方垛積和立方垛積各占50%；五層垛積是hhccchhccchhccc，即hhccc垛積型，說明六方垛積和立方垛積分別占2/5和3/5。3-14溫度足夠高時，某些合金晶體中的不同原子將變的不可區(qū)分，Cu3Au 晶體中各原子坐標上銅原子和金原子可以隨機地出現(xiàn)。問：此時，該合金晶胞是什么晶胞？14解：面心立方晶胞。3-15 溫度升得足夠高時，會使某些分子晶體中原有一定取向的分子或者分子中的某些基團發(fā)生自由旋轉。假設干冰晶體中的二氧化碳分子能夠無限制地以碳原子為中心自由旋轉，問：原先的素立方晶胞將轉化為什么晶胞？15解：面心立方晶胞。3-16試在金屬密堆積的面心立方晶胞的透視圖上畫出一個二維密堆積層，數(shù)一數(shù)，在該密堆積層上每個原子周圍有幾個原子，在該原子的上下層又分別有幾個原子？（參考3-54）16解：6；3。參考圖解如圖3-53。3-17找一找，在六方最密堆積的晶胞里，四面體空隙和八面體空隙在哪里？已知纖維鋅礦（ZnS）的堆積填隙模型為硫離子作六方最密堆積，鋅離子作四面體填隙，請根據(jù)以上信息畫出其晶胞。17解：見：周公度.結構和物性.高等教育出版社,1993,2742933-18有一種典型離子晶體結構叫做ReO3 型，立方晶胞，Re6+ 的坐標為0，0，0；O2- 的坐標為0，1/2，0；1/2，0，0；0，0，1/2。請問：這種晶體結構中，錸的配位數(shù)為多少？氧離子構成什么多面體？如何連接？18解：Re的配位數(shù)為6；八面體；全部以頂角相連。3-19 實驗測得金屬鈦為六方最密堆積結構，晶胞參數(shù)為a=295.0,c=468.6pm ，試求鈦的原子半徑和密度。19、解：晶胞體積：V=abcsin120=295.0295.0468.60.86610-24= 3.5310-16密度：=47.8672/6.0210233.5310-16=4.5g/cm-33-20實驗測得金屬鉑的原子半徑為 138.7pm ，密度為21.45g/cm3 ，試問：假設鉑取面心立方最密堆積晶體結構，將從X衍射圖譜算出的晶胞參數(shù)多大？20解：事實為a=392.3pm。3-21金屬密堆積結構晶體學測定的實驗數(shù)據(jù)是測定阿伏加德羅數(shù)的重要實驗方法，試給出計算方程。21、解：體心立方堆積空間占有率=(24/3r3)/a3= 68.02%簡單立方堆積空間占有率=4/3（a/2）3/a3=/6100%= 52.36%球的空間占有率=24/3（a/2）3/a21.633asin120= 74.05%3-22 Shannon給出的6配位Na+ 的有效半徑為102pm ，假設NaH 取NaCl 結構型， H-離子互切，Na+ 與 H- 也正好互切，求H- 的6 配位半徑。22解：142pm。3-23假設復合金屬氟化物M M F3 取鈣鈦礦結構，而且氟離子正好互切，已知氟離子的半徑為133pm，問：填入空隙的M 和M 分別不超過多少 pm，才能維持氟離子的相切關系？將在X 衍射圖譜中得到多大晶胞參數(shù)的立體晶胞？某研究工作實際得到CsEuF3 晶胞參數(shù)為 477pm，該實驗數(shù)據(jù)意味著什么結構特征？23解：a=2r(F-)+2r(MII);a1/2=2r(F-)+2r(MI)=4r(F-)(為維持氟離子相切，與氟離子混合進行面心立方最密堆積的MI半徑不能超過F-半徑)；故：a=376pm;r(MII)55.0pm;r(MI)133pm。實際得到的晶胞參數(shù)遠大于氟離子，該晶體結構型中氟離子并不相切，可以適當遠離仍不破壞結構。3-24根據(jù)表3-4的數(shù)據(jù)判斷，若氧化鎂晶體取氧原子面心立方堆積，鎂離子將填入氧離子堆積形成的什么空隙中去？所得晶胞是素晶胞還是復晶胞？氧離子核間距因鎂離子填隙將擴大多少？預計該晶體的晶胞參數(shù)多大？24、解：將填入氧離子堆積形成的六方最密堆積中，復晶胞，r=Cn/(Z-),r為離子半徑，Cn 取決于主量子數(shù)n的參數(shù)，Z為核電荷，叫屏蔽常數(shù)，Z-為有效核電荷。3-25根據(jù)鹵化銅的半徑數(shù)據(jù)，鹵化銅應取NaCl 晶體構型，而事實上卻取ZnS 型，這表明鹵離子與銅離子之間的化學鍵有什么特色？為什么？25解：預計鹵化銅取NaCl結構的前提是其中的化學鍵是100%的離子鍵，即只考慮幾何制約關系，事實上鹵化銅取ZnS型，配位數(shù)下降，表明鹵離子與銅離子之間的化學鍵有明顯的共價鍵成分，換言之，鍵型是除幾何因素外另一個離子晶體結構制約因素。3-26據(jù)最新報道二氧化碳在40GPa 的高壓下也能形成類似二氧化硅的原子晶體（Science，1999，283；1510），從第3-4節(jié)給出的干冰晶胞圖如何理解二氧化碳晶體結構轉化的壓力條件？26解：從圖上可見，在高壓下相鄰分子的氧原子與碳原子將接近到可以成鍵，于是就將使二氧化碳分子的雙鍵打開。放馬后炮，二氧化碳在高壓下出現(xiàn)原子晶體是很符合邏輯的，可惜在這則報道前并沒有很多人想去嘗試。這說明，并非知識越多創(chuàng)造性越高。3-27圖3-38中用虛線畫的晶胞是方解石的正當晶胞，試考察，該晶胞里有幾個碳酸根離子，幾個鈣離子？求一個晶胞的內容物相當于化學式的倍數(shù)（Z=？）。27解：Z=2。3-28已知電石（CaC2）的晶體結構是NaCl 晶體結構的相關型，而且C22- 離子的取向是一致的，晶胞的剖面圖如圖3-55，試問：電石晶胞是14種布拉維晶胞中的哪一種？畫出其晶胞圖并作出說明。已知 NaCN 也是NaCl 結構相關型，請問：其中的原子排列將出現(xiàn)什么新問題？28解：電石是體心四方晶胞。c軸與c22-長軸方向一致（圖略）。對NaCN，將出現(xiàn)CN-離子的長軸取向（或者說頭尾）是否一致的新問題。3-29金剛石晶體中的碳原子為什么為什么不是最密堆積？29解：金剛石是原子晶體，其結構的主要制約因素是共價鍵的方向性和飽和性，因金剛石中的碳原子取sp3雜化軌道，故具有四面體配位結構。3-30 晶體結構中的“化學單元”與“結構基元”兩個概念是否同一？舉例說明它們的異同。在過去的教科書里常有“晶格結點”一詞，你認為它是不是指晶體結構中的“結構單元”？為什么？30解：“晶格接點”不是晶體學術語，沒有確切的意義。它經(jīng)常不是指晶體微觀空間中的結構基元，例如常見到在書上說，干冰的結構結點是CO2分子，但干冰的結構結點是4個CO2分子的集合，不是一個分子。又例如，常見到書上說，NaCl晶體的晶格結點是單獨的Na+和Cl-，它們（晶格結點）之間的作用力是離子鍵。但晶體的結構基元是一對（Na+Cl-）離子，結構基元內就有離子鍵。所以，最好放棄“晶格結點”這樣一個不確切的概念。3-31學了本章后再閱讀高中物理（第三冊）中的點陣概念，你認為應對它作什么修改？31解：點陣是結構基元的抽象，抽象后原子就隱去不見了，說將原子核連接起來得到點陣網(wǎng)絡或格子容易造成誤解。3-32有人說，晶體中的晶格網(wǎng)絡骨架就是化學鍵骨架，你同意這種說法嗎？32解：不同意這種說法。例如NaCl的網(wǎng)絡確實是離子鍵，但例如金剛石的共價鍵沒有一根在面心立方格子上。3-33有人說，點陣不必一定與網(wǎng)絡或格子相聯(lián)系，這種說法對嗎？為什么？33解：這種說法是對的，因為點陣是結構基元的抽象，將每個結構基元抽象成一個點，只要點在結構基元里同一個位置上即可，并不一定要劃格子或網(wǎng)絡。再說，沒有格子或網(wǎng)絡也不影響考慮點陣的對稱性。3-34你認為晶胞概念和點陣單位概念有何異同？34、解：晶體是由無數(shù)肉眼看不見的，形狀 、大小、取向相同的微小幾何體堆積而成的，這種觀念發(fā)展成晶胞的概念。把二維點陣的所有點陣用平行的直線連接起來，可以把點陣分割成許許多多無隙并置的平行四邊形構成的格子或者網(wǎng)絡，得到的格子的每一個平行四邊形平均只含一個點陣，稱為點陣單位。3-35試研究：單斜晶系當b 角不等于 90時 ，不應有B 底心晶胞，因為它可以轉化為素單斜晶胞。3-36課文里談到，金剛烷熔點很高，文獻又報道，金剛烷在常溫常壓下是一種易揮發(fā)的固體。請問：這兩個事實是否矛盾？為什么？36解：不矛盾。金剛烷為非極性分子，分子間力不大，熔點高是因球型而致緊密堆積，分子幾乎相切，空隙很小。發(fā)揮性高則是固體表面分子因分子間力小容易脫離固體而逃逸。3-37到網(wǎng)站http:/un2sg4.unige.ch/athena/mineral 去下載幾種你熟悉的礦物的晶體照片。3-38登錄網(wǎng)站/steffenweber/gallery/structure Types/st1.html 觀察本章曾討論過的一些晶體的晶胞圖。3-39登錄網(wǎng)站 /samplegallery/artroeite.html 觀察旋轉的單晶圖，點擊圖下的標號晶體可看到更多晶體外形。第4章 酸堿平衡4-1以下哪些物種是酸堿質子理論的酸，哪些是堿，哪些具有酸堿兩性？請分別寫出它們的共軛堿和酸。SO42- ,S2- ,H2PO4- ,NH3 ,HSO4- ,Al(H2O)5OH2+ ,CO32- ,NH4+ ,H2S,H2O,OH- ,H3O+ ,HS- , HPO42-4-1為什么 pH = 7 并不總是表明水溶液是中性的。4-2本章表示電解質及其電離產物的濃度有兩種，一種如 c(HAc)、c(NH4+)，另一種如HAc, NH4+等，它們的意義有何不同？什么情況下電離平衡常數(shù)的表達式中可以用諸如c(HAc),c(NH4+)等代替諸如 HAc ,NH4+等？有的書上沒有諸如c(HAc)、c(NH4+)這樣的濃度符號，遇到濃度時一律用諸如 HAc、NH4+等來表示，這樣做有可能出現(xiàn)什么混亂？4-3苯甲酸（可用弱酸的通式 HA 表示，相對分子質量122）的酸常數(shù)Ka = 6.410-5 ，試求：（1）中和1.22g苯甲酸需用0.4 molL-1 的 NaOH 溶液多少毫升？（2）求其共軛堿的堿常數(shù)Kb 。（3）已知苯甲酸在水中的溶解度為2.06 gL-1 ，求飽和溶液的pH 。4-5 計算下列各種溶液的 pH ：（1）10mL 5.010-3 molL-1 的 NaOH 。（2）10mL 0.40 molL-1 HCl 與 10mL 0.10 molL-1 NaOH 的混合溶液。（3）10mL 0.2 molL-1 NH3H2O 與10mL 0.1 molL-1 HCl的混合溶液。（4）10mL 0.2 molL-1 HAc 與 10mL 0.2 molL-1 NH4Cl 的混合溶液。 4-6 把下列溶液的 pH 換算成 H+ ：（1）牛奶的PH=6.5（2）檸檬汁的PH=2.3（3）葡萄酒的PH=3.3（4）啤酒的PH=4.54-7 把下列溶液的 H+ 換算 pH ：（1）某人胃液的 H+ =4.010-2 molL-1 。（2）人體血液的 H+ =4.010-8 molL-1 。（3）食醋的 H+ =1.2610-3 molL-1 。（4）番茄汁的 H+ =3.210-4 molL-1 。4-8 25標準壓力下的 CO2 氣體在水中的溶解度為0.034 molL-1 ，求溶液的 pH 和CO32- 。4-9 將 15g P2O5 溶于熱水，稀釋至 750mL ，設 P2O5 全部轉化為 H3PO4 ，計算溶液的 H+H2PO4-HPO42-和PO43- 。 4-10某弱酸 HA, 0.015 molL-1 時電離度為0.80%，濃度為 0.10 molL-1 時電離度多大？4-11計算0.100 molL-1 Na2CO3溶液的PH和CO3 2-以及 HCO3-堿式電離的電離度。 4-12某未知濃度的一元弱酸用未知濃度的NaOH 滴定，當用去3.26 mL NaOH 時，混合溶液的pH=4.00 ，當用去18.30 mL NaOH時，混合溶液的pH=5.00 ，求該弱酸的電離常數(shù)。4-13緩沖溶液HAc-Ac- 的總濃度為1.0 molL-1 ，當溶液的pH 為:（1）4.0；（2）5.0時，HAc 和Ac- 的濃度分別多大？4-14欲配制PH=5.0 的緩沖溶液，需稱取多少克NaAc 3H2O 固體溶解在300 mL 0.5 mol L-1 的HAc溶液中？4-15某含雜質的一元堿樣品0.5000g（已知該堿的分子量為59.1），用 0.1000 molL-1 HCl滴定，需用 75.00mL；在滴定過程中，加入49.00mL 酸時，溶液的 PH為 10.65 。求該堿的電離常數(shù)和樣品的純度。 4-16將Na2CO3 和 NaHCO3 混合物 30g 配成1L 溶液，測得溶液的 PH=10.62 ，計算溶液含Na2CO3 和 NaHCO3 各多少克。4-17將5.7g Na2CO310H2O 溶解于水配成100ml純堿溶液，求溶液中碳酸根離子的平衡濃度和PH 。4-18在0.10 molL-1 Na3PO4 溶液中，PO43- 和 PH 多大？4-19計算 10mL濃度為0.30 molL-1 的HAc 和 20mL 濃度為0.15 molL-1 HCN 混合得到的溶液中的H+Ac-CN- 。4-20今有3種酸 ClCH2COOH、HCOOH 和 (CH3)2AsO2H ，它們的電離常數(shù)分別為 1.4010-3、 1.7710-4和6.4010-7 ，試問：（1）配制 PH=3.50 的緩沖溶液選用哪種酸最好？（2）需要多少毫升濃度為4.0 molL-1 的酸 和多少克NaOH 才能配成1L 共軛酸堿對的總濃度為1.0 molL-1 的緩沖溶液。4-21計算下列反應的平衡常數(shù)，并指出其中哪些是酸或堿的電離反應 。c（1）HCO3- + OH- CO32- + H2O（2）HCO3- + H3O+ H2CO3 + H2O（3）CO32- + 2H3O+ H2CO3 + 2H2O（4）HPO42 + H2O H3O+ + PO43-（5）HPO42 + H2O H2PO4- + OH-（6）HAc + CO32- HCO3- + Ac-（7）HSO3- + OH- SO32- + H2O（8）H2SO3 + SO32- 2HSO3-4-22分別計算下列混合溶液的PH：（1） 50.0mL 0.200 molL-1 NH4Cl和50.0 mL 0.200 molL-1 NaOH 。（2） 50.0mL 0.200 molL-1 NH4Cl和25.0 mL 0.200 molL-1 NaOH 。 （3） 25.0mL 0.200 molL-1 NH4Cl和50.0 mL 0.200 molL-1 NaOH 。（4） 20.0mL 1.00 molL-1 H2C2O4 和30.0 mL 1.00 molL-1 NaOH 。 4-23在燒杯中盛有0.2molL-1 20mL 乳酸（分子式HC3H5O3 ，常用符號HLac 表示，酸常數(shù)為Ka=1.410-4 ），向該燒杯逐步加入0.20molL-1 NaOH 溶液，試計算：（1） 未加 NaOH 溶液前溶液的PH。（2） 加入10.0ml NaOH 后溶液的PH。（3） 加入20.0ml NaOH 后溶液的PH。（4） 加入30.0ml NaOH 后溶液的PH。第五章 化學熱力學基礎5-1從手冊查出常用試劑濃鹽酸 濃硫酸 濃硝酸濃氨水的密度和質量分數(shù)，計算它們的（體積）物質的量濃度（c）和質量摩爾濃度（m）。5-2從手冊查出常溫下的飽和水蒸氣壓，計算當相對濕度為40%時，水蒸氣壓多大。5-3化學實驗事中經(jīng)常用蒸餾水沖洗已用自來水洗凈的燒杯。設洗后燒杯內殘留“水”為1ml，試計算，用30ml蒸餾水洗一次和洗兩次，燒杯中殘留的“自來水的濃度”分別多大？5-4計算 15 ，97kPa下15g氯氣的體積。5-5 20 ，97kPa下0.842g 某氣體的體積為0.400 L ，求該氣體的摩爾質量。5-6測得 2.96g 氯化汞在 407的 1L 容積的真空系統(tǒng)里完全蒸發(fā)達到的壓力為60 kPa ，求氯化汞蒸汽的摩爾質量和化學式。5-7 在1000 和 97kPa 下測得硫蒸汽的密度為0.5977 g.L-1 ，求硫蒸氣的摩爾質量和化學式。5-8 在25 時將相同壓力的5.0 L 氮氣和15 L 氧氣壓縮到一個10.0 L 的真空容器中，測得混合氣體的總壓為150 kPa ，（1）求兩種氣體的初始壓力；（2）求混合氣體中氮和氧的分壓；（3）將溫度上升到 210 ，容器的總壓。5-9在25 ， 1.47MPa 下把氨氣通入容積為1.00 L 剛性壁容器中，在350 下催化劑使部分氨分解為氮氣和氫氣，測得總壓為 5MPa ，求氨的解離度和各組分的摩爾分數(shù)和分壓。5-10 某乙烯和足量的氫氣的混合氣體的總壓為 6930Pa ，在鉑催化劑催化下發(fā)生如下反應： C2H4(g) +H2(g) = C2H6(g) 反應結束時溫度降至原溫度后測得總壓為4530Pa 。求原混合氣體中乙烯的摩爾分數(shù)。5-11以下哪些關系式是正確的（ p、V、n 無下標時表示混合氣體的總壓、總體積和總的物質的量）？說明理由。pVB = nBRT pBV = nBRT pBVB = nRT pV = nRT 5-12以下系統(tǒng)內各有幾個相？（1） 水溶性蛋白質的水溶液；（2）氫氧混合氣體；（3）鹽酸與鐵塊發(fā)生反應的系統(tǒng)（4）超臨界狀態(tài)的水。5-13 10g水在 373K 和100kPa 下汽化，所做的功多大？（設水蒸氣為理想氣體）5-14反應CaC2(s) + 2H2O(l) =Ca(OH)2(s) + C2H2(g)在 298K 下的標準摩爾熱力學能變化量為-128 kJ.mol-1 。求該反應的標準摩爾焓變。5-15 人類登月使用的阿波羅火箭的第一級火箭使用了550 噸煤油在2.5min內與氧氣發(fā)生燃燒產生巨大推力。以C12H26（l）為煤油的平均分子式的燃燒熱為-7513 kJ.mol-1 ，試計算這個燃燒發(fā)應的功率。5-16已知Al2O3(s) 和MnO2 的標準摩爾生成焓為-1676 kJ.mol-1 和 -521 kJ.mol-1 ，計算1g鋁與足量MnO2反應（鋁熱法）產生的熱量。5-17已知Cl-（aq）的標準摩爾生成焓為-167.5 kJ.mol-1 ，計算1 mol HCl(g) 溶于足量的水釋放多少熱？注計算得到的值為氯化氫的熔解熱；HCl(g)的標準摩爾生成焓可從本書附表中查獲。假設水量的多少與水合反應的程度無關（事實上是有關的，因此的數(shù)值通常設定為無限稀釋。）5-18用標準摩爾生成焓的數(shù)據(jù)計算SiF4(g) 與足量H2O(l) 反應生成 SiO2(s) 和HF(g) 的摩爾反應焓。5-19利用本書附表與下列數(shù)據(jù)計算石灰?guī)r以 CaCO3 （方解石）計被 CO2(g) 溶解發(fā)育成 喀斯特地形的如下反應的標準摩爾生成焓：CaCO3(s) + CO2(g)+ H2O(l)=Ca2+ (aq) +2HCO3-(aq) fHm/ kJ.mol-1: Ca2+ (aq) -543.0 HCO3-(aq) -691.15-20火柴頭中的P4S3(s)的標準摩爾燃燒熱為-3677 kJ.mol-1 注：燃燒產物為 P4O10(s)和SO2 ，利用本書附表的數(shù)據(jù)計算P4S3(s)的標準摩爾生成焓。5-21諾貝爾（Alfred Nobel 1833-1896） 發(fā)明的炸藥爆炸可使產生的氣體因熱膨脹體積增大1200倍，其化學原理是硝酸甘油發(fā)生如下分解反應：4C3H5(NO3)3(l) =6N2(g) + 10H20(g) + 12CO2(g) +O2(g)已知C3H5(NO3)3(l)的標準摩爾生成焓為-355 kJ.mol-1 ，計算爆炸反應的標準摩爾反應焓。5-22生石灰的水化反應放出的熱足以將紙張著火或雞蛋煮熟。試利用本書附表的數(shù)據(jù)計算500g（1市斤）生石灰（s）與足量的水生成熟石灰（s）放出的熱（注：可忽略溶解反應）。5-23生命體的熱源通常以攝入的供熱物質折合成葡萄糖燃燒釋放的熱量，已知葡萄糖C6H12O6(s)的標準摩爾生成焓為-1272 kJ.mol-1 ，利用本書附表的數(shù)據(jù)計算它的燃燒熱。5-24經(jīng)測定，葡萄糖完全氧化反應：C6H12O6(s)+6 O2(g) =6CO2(g) +H2O(l)的標準摩爾反應自由能為-2840 kJ.mol-1 ，試查出產物的標準生成自由能，計算葡萄糖的標準摩爾生成自由能。將所得數(shù)據(jù)與上題的生成焓數(shù)據(jù)做比較。5-25已知N2、NO 和O2 的解離焓分別為 941.7 kJ.mol-1 、631.8 kJ.mol-1 和493.7 kJ.mol-1，僅利用這些數(shù)據(jù)判斷NO 在常溫常壓下能不能自發(fā)分解。5-26 預計下列反應是熵增反應還是熵減反應？不能預計的通過標準熵進行計算。（1） 葡萄糖燃燒；（2）乙炔燃燒；（3）碳酸氫鈉分解；（4）鐵絲燃燒；（5）甲烷與水蒸氣反應生成水煤氣（steam gas-CO與H2 的混合氣）；（6）甲烷和氧氣反應生成合成氣（syngas-CO 和H2的混合氣體）。5-27查閱熱力學數(shù)據(jù)表，試回答，若在常溫下將碳（石墨）氧化為一氧化碳的反應做成燃燒電池，這個電池可以提供的最大電能多大？在電池放電時，吸熱還是放熱？這個電池的焓變多大？是正值還是負值？由此題你對焓的概念有什么新的認識？5-28碘鎢燈因在燈內發(fā)生如下可逆反應： W(s) + I2(g) =WI2(g)碘蒸氣與擴散到玻璃內壁的鎢會反應生成碘化鎢氣體，后者擴散到鎢絲附近會因鎢絲的高溫而分解出鎢重新沉積到鎢絲上去，從而延長燈絲的使用壽命。已知在298 K時： W(s) WI2(g) I2(g) fGm/ kJ.mol-1 0 -8.37 19.327 Sm / J.mol-1 .K-1 33.5 251 260.69 （a）設玻璃內壁的溫度為623K ，計算上式反應的 fGm(623K) 。（b）估計WI2(g)在鎢絲上分解所需的最低溫度。5-29用凸透鏡聚集太陽光加熱倒置在液汞上的裝滿液汞的試管內的氧化汞，使氧化汞分解出氧氣，是拉瓦錫時代的古老實驗。試從書后附錄查出氧化汞氧氣和液汞的標準生成焓和標準熵，估算：使氧氣的壓力達到標態(tài)壓力和1kPa 所需的最低溫度（忽略汞的蒸氣壓），并估計為使氧氣壓力達1kPa ，試管的長度至少多長？5-30查出生成焓和標準熵，計算汽車尾氣中的一氧化氮和一氧化碳在催化劑表面上反應生成氮氣和二氧化碳在什么溫度范圍內是自發(fā)的。這一反應能否實際發(fā)生？5-31石灰窯的碳酸鈣需加熱到多少度才能分解（這時，二氧化碳的分壓達到標準壓力）？若在一個用真空泵不斷抽真空的系統(tǒng)內，系統(tǒng)內的氣體壓力保持10Pa ，加熱到多少度，碳酸鈣就能分解？5-32以下反應，哪些在常溫的熱力學標態(tài)下能自發(fā)向右進行？哪些不能？ 298K rHm/ kJ.mol-1 rSm/ J.mol-1.K-1(1)2CO2(g)=2CO (g)+O2(g) 566.1 174 (2)2N2O(g)=N2(g) +O2(g) -163 22.6 (3)NO2(g) =2N2(g) + O2(g) 113 145(4)2NO2(g) = 2NO(g) +O2(g) -67.8 120(5)CaCO3 (l)=CaO(l) +CO2(g) 178.0 161(6)C(s) + O2(g) = CO2(g) -393.5 3.1 (7)CaF2(s) +aq =CaF2(aq) 6.3 -1525-33計算氯化銨固體在試管內及在斜置的兩頭開口的玻璃管內分解所需的最低溫度。5-34銀器與硫化物反應表面變黑是生活中的常見現(xiàn)象。（1）設空氣中H2S 氣和H2氣 “物質的量”都只達10-6mol ，問在常溫下銀和硫化氫能否反應生成氫氣？溫度達多高，銀器表面才不會因上述反應而變黑？（2）如果考慮空氣中的氧氣加入反應，使反應改為2Ag(s) +H2S(g) +1/2 O2(g) =Ag2S (g) + H2O(l) ，該反應是否比銀單獨和硫化氫反應放出氫氣更容易發(fā)生？通過計算來回答。溫度對該反應自發(fā)性的影響如何？附：298K 下 Ag2S 的標準生成焓和標準熵分別為 31.8 kJ/ mol-1和146 J.mol-1. K-1 5-35高價金屬的氧化物在高溫下容易分解為低價氧化物。以氧化銅分解為氧化亞銅為例，估算分解反應的溫度。該反應的自發(fā)性是焓驅動還是熵驅動的？溫度升高對反應自發(fā)性的影響如何？5-36很早就有人用熱力學理論估算過，CuI2 固體在 298K 下的標準摩爾生成焓和標準摩爾生成自由能分別為-21.34 kJ.mol-1 和 23.85 kJ.mol-1 ?？墒?，碘化銅固體卻至今并沒有制得過。據(jù)認為，這不是動力學上得原因而是熱力學上的原因。試分析是什么原因。5-37已知二氧化鈦（金紅石）在常溫下的標準摩爾生成焓和標準熵分別為-912 kJ/mol 和50.25J.mol-1.K-1 ，試分析以下哪一種還原反應是消耗能量最省的？TiO2(s) + 2H2(g)= Ti(s) + 2H2O(g)TiO2(s) + C(s) = Ti(s) +CO2(g)TiO2(s) + 2Cl2 (g)+ C(s) = TiCl4(l)+ CO2(g)TiCl4(l) +2H2(g)= Ti(s) +4HCl(g)附：TiCl4(l) 298 K下的生成焓和標準熵分別為-750.2 kJ/mol 和 252.7 J.mol-1.K-1 5-38以溫度T/K 為橫坐標，以生成焓fG/kJ.mol-1為縱坐標，利用吉布斯-亥姆霍茲方程畫出CO(g) 和CO2(g)的生成焓隨溫度變化的曲線。（1）哪條曲線的斜率較大？為什么？（2）兩條曲線的相交點對反應CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) 有什么特殊的物理意義？（3）在圖上的fG（CO） fG（CO2） 和 fG（CO） fG（CO2）的溫度區(qū)間里，反應CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g)的方向性有何不同？（4）請在圖上添加一條曲線，用以判斷反應Fe2O3(s) 在什么溫度區(qū)間可被CO還原為鐵。提示：需按反應1/3 Fe2O3(s)+ CO =2/3 Fe + CO2 來添加該曲線而不應直接使用fGm(Fe2O3)的溫度曲線。（5）通過此題你對不同反應的自由能的可比性或者說比較不同反應的自由能有沒有物理意義有什么認識？5-39 Cu2+與配體反應的熱力學參數(shù)如下圖（水溶液，25 ）。利用這些數(shù)據(jù)計算Cu2+ 與4個氮配合的平衡常數(shù)（lgK），并對穩(wěn)定性的差異做出解釋。5-40分辨如下概念的物理意義：（1）封閉系統(tǒng)和孤立系統(tǒng)。（2） 環(huán)境壓力和標準壓力。（3） 熱力學標準態(tài)和理想氣體標準狀態(tài)。（4） 氣體的分壓和分體積。（5） 功熱和能。（6） 等壓膨脹和可逆膨脹功。（7） 膨脹功和有用功。（8） 熱力學能和焓。（9） 等壓熱效應和等容熱效應。（10） 生成焓燃燒焓和反應焓。（11） 過程和狀態(tài)。（12） 狀態(tài)函數(shù)和非狀態(tài)函數(shù)。（13） 過程的自發(fā)性和可逆性。（14） 理想氣體和非理想氣體。（15） 標準自由能和非標準自由能。（16）吸熱化合物和放熱化合物。（17）標準熵和反應熵。（18）熵增大原理的適用系統(tǒng)。（19）熱力學分解溫度與實際分解溫度。（20）熱力學和動力學。5-41判斷以下說法的正確與錯誤，盡量用一句話給出你作出判斷的根據(jù)。（1）溫度高的物體比溫度低的物體有更多的熱。（2）氫氧爆鳴氣反應產生的熱使氣體體積急劇膨脹引起爆炸。（3）加熱向碳酸鈣提供了能量導致了碳酸鈣分解。（4）醋酸溶于水自發(fā)電離產生氫離子和醋酸根離子，這是由于醋酸電離反應的標準摩爾自由能的數(shù)符是負值。（5）碳酸鈣的生產焓等于CaO(s) + CO2(g) =CaCO3 (s) 的反應焓。（6）高錳酸鉀不穩(wěn)定，加熱分解放出氧氣，是由于高錳酸鉀是吸熱化合物。（7）高錳酸鉀在常溫下能夠穩(wěn)定存在是由于它在常溫下的標準生成自由能大于零。（8）氮氣的生成焓等于零，所以它的解離焓也等于零。（9）單質的生成焓等于零，所以它的標準熵也等于零。（10）單質的生成焓都等于零。（11）水合氫離子的標準熵等于零。（12）水合離子的生成焓是以單質的生成焓為零為基礎求得得。第六章化學平衡常數(shù)6-1 寫出下列各反應的標準平衡常數(shù)表達式。(1)2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g)(2)NH4HCO3(s) = NH3(g) + CO2(g) + H2O(g)(3)CaCO3(s) = CO2(g) + CaO(s)(4)Ag2O = 2Ag(s) + 1/2 O2(g)(5)CO2(g) = CO2(aq)(6)Cl2(g) + H2O(l) = H+(aq) + Cl-(aq) + HClO(aq)(7)HCN(aq) = H+(aq) + CN-(aq)(8)Ag2CrO4(s) = 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)(9)BaSO4(s) + CO32-(aq) = BaCO3(s) + SO42-(aq)(10)Fe2+(aq) + 1/2 O2(g) + 2H+(aq) = Fe3+(aq) + H2O(l) 6-2已知反應 ICl(g) = 1/2 I2(g) + 1/2 Cl2(g) 在 25 時的平衡常數(shù)為 K = 2.210-3，試計算下列反應的平衡常數(shù)：(1)ICl(g) = I2(g) + Cl2(g)(2)1/2 I2(g) + 1/2 Cl2(g) = ICl(g)6-3 下列反應的 Kp 和 Kc之間存在什么關系？(1)4H2(g) + Fe3O4(s) = 3Fe(s) + 4H2O(g)(2)N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)(3)N2O4(g) = 2NO2(g)6-4實驗測得合成氨反應在 500 的平衡濃度分別為：H2=1.15mol/L ，N2=0.75mol/L ，NH3=0.261mol/L ，求標準平衡常數(shù) K、濃度平衡常數(shù) Kc以及分別用 Pa 為氣體的壓力單位和用bar為氣體的壓力單位的平衡常數(shù) Kp。6-5已知HCN = H+ + CN- K1 = 4.910-10NH3 + H2O = NH4+ + OH- K2 = 1.810-5 H2O = H+ + OH- K3 = 1.010-14求反應 NH3 + HCN = NH4+ + CN- 的平衡常數(shù) K 。6-6反應 CO(g) + H2O(g) = CO2 + H2(g) 在 749K 時的平衡常數(shù) K =2.6 。設（1）反應起始時 CO 和 H2O 的濃度都為 1mol/L（沒有生產物，下同）；（2）起始時 CO 和 H2O 的摩爾比為1比3，求 CO 的平衡轉化率。用計算結果來說明勒夏特列原理。6-7將 SO3