普通化學-趙士鐸-(第三版)習題答案

./普XX學〔第三版習題答案中國農(nóng)業(yè)大學無機及分析化學教研組編第一章分散系1.1〔1溶液的凝固點下降土壤溶液濃度過大,滲透壓大于植物根細胞液的滲透壓溶液的凝固點下降沸點不斷上升,至溶液達到飽和后,沸點恒定；蒸氣凝結(jié)溫度恒定,等于溶劑的沸點.1.31.4凝固點自高至低順序：葡萄糖溶液、醋酸溶液、氯化鉀溶液1.5b=1.17molkg-1Tb=Kbb=0.52Kkgmol-11.17molkg-1=0.61KTb=373.76K=100.61Tf=Kfb=1.86Kkgmol-11.17molkg-1=2.18KTf=270.87K=-2.181.6=cRT=1.7化合物中C、H、O原子數(shù)比為21：30：2故該化合物的化學式為C21H30O21.8化學熱力學基礎(chǔ)2.1<1>錯誤；<2>正確；<3>錯誤；〔4錯誤；<5>正確；<6>正確；<7>錯誤；〔8錯誤2.2〔1/4[反應(yīng)式〔1-反應(yīng)式<2>]得：<1/2>N2<g>+<1/2>O2<g>=NO<g>fHm<NO,g>=<1/4>{rHm<1>-rHm<2>}=<1/4>[-1107kJmol-1-<-1150kJmol-1>]=90kJmol-12.3〔1/4[反應(yīng)式〔3-反應(yīng)式<4>+3反應(yīng)式<2>-反應(yīng)式<1>]得：N2<g>+2H2<g>=N2H4<l><5>fHm<N2H4,,g>=<1/4>{rHm<3>-rHm<4>+3rHm<2>-rHm<1>}=<1/4>{-143kJmol-1-<-286kJmol-1+3<-317kJmol-1>-<-1010kJmol-1>>=50.5kJmol-12反應(yīng)式〔4-反應(yīng)式〔5得：N2H4<l>+>O2<g>=N2<g>+2H2O<l>rHm=2rHm<4>-rHm<5>=2<-286kJmol-1>-50.5kJmol-1=-622.5kJmol-12.4rHm=2fHm<CO2,g>+3fHm<H2O,l>+<-1>fHm<CH3OCH3,l>+<-3>fHm<O2,g>fHm<CH3OCH3,l>=2fHm<CO2,g>+3fHm<H2O,l>-rHm=-183kJmol-12.5C<s>+O2<g>rHm<1>CO2<g>rHm<2>rHm<3>CO<g>+<1/2>O2<g>由題意知,rHm<1><0,rHm<2><0,rHm<3><0rHm<1>=rHm<2>+rHm<3>rHm<1>-rHm<3>=rHm<2><0即：以碳直接作燃料時放熱較多2.6C<s>+H2O<g>=CO<g>+H2rHm=fHm<CO,g>+<-1>fHm<H2O,g>=-110.5kJmol-1-<->241.8kJmol-1=131.3kJmol-1C<s>+O2<g>+H2O<g>rHm<1>CO2<g>+H2O<g>rHm<2>rHm<3>CO<g>+H2<g>+O2<g>rHm<1>=rHm<2>+rHm<3>rHm<1>-rHm<3>=rHm<2>>0由題意知,rHm<1><0,rHm<3><0故：以水煤氣作燃料時放熱較多2.7均為熵增過程.2.8標準狀態(tài)下：rHmrSm<0<0低溫自發(fā)<0>0任意溫度均自發(fā)>0>0高溫自發(fā)>0<0任意溫度均不可能自發(fā)2.9〔2〔反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增加的過程,rSm>02.10不可以.因為物質(zhì)的Sm,不是指由參考狀態(tài)的元素生成該物質(zhì)〔B=+1反應(yīng)的標準摩爾熵.2.11H:-40kJ-40kJG:-38kJ-38kJS:-6.7JK-1-6.7JK-12.12Sn<白錫>=Sn<灰錫>rHm<298K>=fHm<灰錫>+〔-1fHm<白錫>=-2.1kJmol-1<0rSm<298K>=Sm<灰錫>-Sm<白錫>=-7.41Jmol-1K-1<0反應(yīng)在標準狀態(tài),低溫自發(fā).在轉(zhuǎn)變溫度,rGm<T>=0rGm<T>rHm<298K>-TrSm<298K>T[rHm<298K>/rSm<298K>]283K2.132Fe2O3<S>+3C<S>=4Fe<S>+3CO2<g>rHm<298K>=3fHm<CO2,g>+<-2>fHm<Fe2O3,s>=467.87kJmol-1rSm<298K>=4Sm<Fe,s>+3Sm<CO2,g>+<-2>Sm<Fe2O3,s>+<-3>Sm<C,s>=557.98Jmol-1K-1反應(yīng)在標準狀態(tài)下自發(fā)進行：rGm<T>rHm<298K>-TrSm<298K>T>[rHm<298K>/rSm<298K>],即T>839K故以木炭為燃料時,因最高溫度低于839K,反應(yīng)不可能自發(fā).2CuO<s>+C<s>=2Cu<s>+CO2<g>rHm<298K>=-79.51kJmol-1>0rSm<298K>=189Jmol-1K-1>0反應(yīng)在標準狀態(tài),任意溫度均自發(fā)2.14<略>2.152AsH3<g>=2As<s>+3H2<g>rHm<298K>=-132.8kJmol-1<0rSm<298K>=15.71Jmol-1K-1<0標準狀態(tài),任意溫度下AsH3的分解反應(yīng)均自發(fā).加熱的目的是加快反應(yīng)速率.化學平衡原理3.1〔1正確,〔2錯誤,〔3錯誤.3.2K=403.33.44×<3>-2×<1>-2×<2>得所求反應(yīng)式故：ΔrGm=4ΔrGm<3>-2ΔrGm<1>-2ΔrGm<2>3.5pV=nRT故對于反應(yīng)H2<g>+I2<g>=2HI<g>3.6O2<g>=O2<aq>P<O2>=21.0kPa時：故：c<O2,aq>=2.88×10-4mol·L-1<2>K=85.5/1.37×10-3=6.24×1043.7Q=4逆向自發(fā)Q=0.1逆向自發(fā)Ag2CO3<s>=Ag2O<s>+CO2<g>ΔrGm<383K>=14.8kJ·mol-1lnK<383K>=-ΔrGm<383K>/RT=-4.65K<383K>=9.56×10-3K=p<CO2>/p為防止反應(yīng)正向自發(fā),應(yīng)保證Q>K故：p<CO2>>9.56×10-1kPa3.9CCl4<g>CCl4<l>ΔfHm/kJ·mol-1-102.93-135.4Sm/J·K-1·mol-1309.74216.4CCl4<g>=CCl4<l>ΔrHm=32.47kJ·mol-1ΔrSm=0.09334kJ·mol-1·K-1所以CCl4的正常沸點為T1=348K根據(jù)克拉貝龍——克勞休斯方程計算,可得在20kPa時,其沸點為304K.第四章化學反應(yīng)速率4.1不能4.2A的物理意義為PZ0,f的物理意義為相對平均動能超過Ec的A、B分子間的碰撞頻率與A、B分子間碰撞頻率的比值.4.3Z0基本不變,P不變,f大,k大,v大.4.4直線4.54.6略4.7解：4.84.9解：4.10解：第五章原子結(jié)構(gòu)5.1原子發(fā)射光譜,電子衍射5.2確定,動量,不確定,軌道5.3<2>,<4>正確5.4波函數(shù),電子的幾率密度5.5<1>5.6nlmms1200+1/22200-1/23210+1/2421+1+1/2521-1+1/25.7<3>5.8He+E<3s>=E<3p>=E<3d><E<4s>KE<3s><E<3p><E<4s><E<3d>MnE<3s><E<3p><E<3d><E<4s>5.9<略>5.104s,3d,4p5.11能級組,外層電子結(jié)構(gòu),主族元素基態(tài)原子內(nèi)層軌道,或全滿,或全空<穩(wěn)定構(gòu)型>5.12一,二,三主族元素,鑭系元素,第六周期鑭后元素5.13He>H,Ba>Sr,Ca>Sc,Cu>Ni,La>Y,Zr>Ti,Zr>Hf5.14<3>,<2>5.15Mg失去2個最外層s電子后成穩(wěn)定的電子構(gòu)型,故I3明顯大于I2,常見氧化數(shù)為+2；Al失去3個最外層電子后成穩(wěn)定的電子構(gòu)型,故I4明顯大于I3,常見氧化數(shù)為+3.Mg元素第一、第二電離能之和小于Al元素第一、第二、第三電離能之和,所以氣態(tài)Mg原子的金屬性強于Al.第六章化學鍵與分子結(jié)構(gòu)6.1<1>錯,<2>錯,<3>錯,<4>錯,<5>對,<6>錯6.2離子,BeO>MgO>CaO>SrO>BaO,BaCO3>SrCO3>CaCO3>MgCO3>BeCO36.3Fe2+:[Ar]3d6,9~17,Fe3+:[Ar]3d5,9~17,Pb2+:[Xe]5d106s218+2,Sn4+:[Kr]4d10,18,Al3+:[He]2s22p6,8,S2-:[Ne]3s23p6,8,Hg2+:[Xe]5d10,18.6.4OF2:非等性sp3雜化,V型,極性;NF3:非等性sp3雜化,三角錐,極性;BH3:等性sp2雜化,正三角型,非極性;SiCl4:等性sp3雜化,正四面體,非極性;NH3:非等性sp3雜化,三角錐,極性;HCN:等性sp雜化,直線型,極性；PCl3:非等性sp3雜化,三角錐,極性；PCl5:sp3d雜化,三角雙錐,非極性；CS2:sp雜化,直線型,非極性；SnCl2:非等性sp3雜化,V型,極性.6.5C2H6:sp3;C2H4:sp2CH3CCH:sp3spsp;CH3CH2OH:sp3;H2CO:sp2;COCl2:sp2.6.6正丁烷：否；1,3-丁二烯：否；2-丁炔：是6.7HFHClHBrHI;HFHClHBrHI;HIHBrHClHF;HFHIHBrHCl6.8<1>~c;<2>~d;<3>~a;<4>~b6.9<1>Fe3+電荷高、半徑小,極化力大于Fe2+;Zn2+18電子構(gòu)型,極化力、變形性大于Ca2+;Cd2+18電子夠型,極化力、變形性大于Mn2+.6.10ClO-,ClO2-,ClO3-,ClO4-.6.11HClO酸性強于HBrO.成酸元素原子電負性大,含氧酸酸性強.第七章酸堿反應(yīng)1〔略2H3O+,OH3<2>4<2>5H++OH-=H2O,1/KwH++B=HB<略去電荷>,Kb/KwHB+OH-=B-+H2O,Ka/KwHA+B=A+HB<略去電荷>KaKb/Kw6<1>K<正>=1.9×105>K<逆>,易于正向反應(yīng)〔2K<正>=2×10-11<K<逆>,易于逆向反應(yīng)〔3K<正>=1.4×102>K<逆>,易于正向反應(yīng)〔4K<正>=6.2×10-8<K<逆>,易于逆向反應(yīng)76.4×10-5,1.7×10-13,小于7.87.97.10C6H5NH2+H+=C6H5NH3+c<C6H5NH3+>=0.020mol·L-1Ka<C6H5NH3+>=Kw/Kb<C6H5NH2>=2.2×10-5應(yīng)用最簡式計算溶液酸度：c<H+>=6.6×10-4mol/LpH=3.27.11Kb1/Kb2>101.6所以可忽略第二步離解,按最簡式計算：c<C10H14N2>=0.050mol·L-1-1.9×10-4mol·L-1=0.050mol·L-1c<C10H14N2H+>=c<OH->=1.9×10-4mol·L-1c<C10H14N2H22+>=cKb2=1.4×10-11mol·L-17.12Kb1<S2->=Kw/Ka2<H2S>=1.4Kb2<S2->=Kw/Ka1<H2S>=7.7×10-8經(jīng)判斷,可忽略第二步離解,依近似式計算S2-+H2O=HS-+OHCeq/mol·L-10.10-xxxx=0.094即：c<OH->=0.094mol·LpH=12.97c<S2->=0.10mol·L-1-0.094mol·L-1=0.01mol·L-1c<HS->=c<OH->=0.094mol·Lc<H2S>=cKb2=7.7×10-8mol·L-17.13pH=1.30故：c<S2->=3.7×10-20mol·L-17.147.15pOH=5.00c<NH4+>=0.10mol/L/0.56=0.18mol/LM{<NH4>2SO4}=0.5c<NH4+>V<NH4+>M{<NH4>2SO4}=7.16因系統(tǒng)中含有2緩沖對,且酸與堿的濃度比均在緩沖范圍內(nèi),所以此溶液具有酸堿緩沖能力.若兩級酸常數(shù)相差較大,則酸堿濃度比將超出緩沖范圍,失去緩沖性質(zhì).7.17甘氨酸：不移動；谷氨酸：向正極運動；賴氨酸：向負極運動第八章沉淀—溶解反應(yīng)8.1Ksp<AgBr>={c<Ag+>/c}{c<Br->/c}Ksp<Ag2S>={c<Ag+>/c}2{c<S2->/c}Ksp{Ca3<PO4>2}={c<Ca2+>/c}3{c<PO43->/c}Ksp<MgNH4AsO4>={c<Ca2+>/c}{c<NH4+>/c}{c<AsO43->/c}8.2<1><2><3>8.3PbCO3計算結(jié)果偏低8.4因氫氧化鐵在水中溶解度極小,溶液pH約等于7.08.5〔28.6CaF2=Ca2++2F-F－+H+=HF根據(jù)：2c<Ca2+>=c<HF>+c<F->=2s,得：c<F->=2sKsp<CaF2>=<s/c><2s/1.028c>2S=3.38×10-48.7CaF2、CaCO3和MnS,KClO48.8此系統(tǒng)為多重平衡系統(tǒng),所以：8.9c<NH3故有氫氧化鎂沉淀生成.為防止沉淀生成,c<OH->/c的最大值為：8.10故不被沉淀的離子M2+的硫化物的溶度積最小為：Ksp={c<M2+>/c}{c<S2->/c}=0.01×1.0×10-21=1×10-23,所以,Mn2+,Ni2+不被沉淀.離子被完全定性沉淀時,c<M2+>≤10-5mol/L,g故可被沉淀完全的硫化物溶度積的最大值為：Ksp=10-5×1×10-21=10-26所以可被沉淀完全的離子為：Pb2+,Cd2+,Hg2+,Cu2+.8.11欲使Fe<OH>3沉淀完全：欲使Fe<OH>2不發(fā)生沉淀：所以應(yīng)控制pH約在2.8~6.5范圍.8.12〔略8.13CuCO3<計算得CuCO3的溶解度為1.2×10-5mol/L,即CuCO3飽和水溶液的體積濃度為0.76mg/L>8.14c<CO32->/c=Ka2<H2CO3{c<Ca>/c}{c<CO32->/c}=5.61×10-12<Ksp<CaCO3>所以無沉淀生成,不能用硝酸鈣溶液代替氫氧化鈣溶液來檢驗CO2.原因是溶液堿度較低,CO32-不是CO2的主要存在形體,即其濃度過低.8.15〔有關(guān)數(shù)據(jù)：Ksp<CaCO3>=4.96×10-9,Ksp<ZnCO3>=1.19×10-10,Ksp<MgCO3>=6.82×10-6,Ksp<NiCO3>=1.3×10-7,Ksp{Ca<OH>2}=5.5×10-6,Ksp{Zn<OH>2}=6.68×10-7,Ksp{Mg<OH>2}=5.61×10-12,Ksp{Ni<OH>2}=5.47×10-16,Ksp{Fe<OH>3}=2.64×10-39>在c<CO32->=0.10mol/L的碳酸鈉水溶液中：對于兩價離子M2+的氫氧化物:Q={c<M2+>/c}{c<OH->/c}2=1.78×10對于兩價離子的碳酸鹽：Q={c<M2+>/c}{c<CO32->/c}=10-2所以生成的沉淀是：CaCO3,Mg2<OH>2CO3,Zn2<OH>2CO3,Ni2<OH>2CO3對于三價離子Fe3+:Q={c<Fe3+>/c}{c<OH->/c}3=7.0×10-9>Ksp{Fe<OH>3所以生成Fe<OH>316<4>17溶度積,離子濃度,沉淀類型.8.18Ksp〔CaSO4=7.10×10-5Ksp〔CaSO4=<s/c>2得：s=8.4×10-3mol/Ls=c<SO42->M<SO42->=8.4×10-3mol/L×9.6×104mg/mol=806mg/L所以不可飲用.第九章氧化還原反應(yīng)還原,氧化不變,不變,變?yōu)閧K}n<1><2><4><3><1>2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2+8H2OH2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2OPbO2+2Cl-+4H2O=Pb2++Cl2+2H2OHg2Cl2+Sn2+=2Hg+Sn4++2Cl-2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2+4H+<1>Zn|Zn2+<0.020mol/L>||Ni2+<0.080mol/L>|Ni<2>Cl-<1.0mol/L>|Cl2<100kPa>||Fe3+<0.10mol/L>,Fe2+<1.0mol/L>ε=1.36V–0.71V=-0.65V<3>Cl-<1.0mol/L>|Cl2<100kPa>||Cr2O42-<1.0mol/L>,H+<10mol/L>,Cr3+<1.0mol/L>〔結(jié)果說明,在強酸性介質(zhì)中,重鉻酸根亦可以氧化氯離子9.11〔1ΔrGm=-2F{-0.138V-<-0.126V>}=2.32×103J/molΔrGm=-2F{-0.176V-<-0.135V>}=7.91×103J/molK=0.39因為：<Sn2+/Sn><<Pb2+/Pb>或因：ΔrGm>0或因：Q=10>K所以反應(yīng)逆向自發(fā)進行.〔2<NO3-/NO>=0.957V<Fe3+/Fe2+>=0.771VΔrGm=-3F{<NO3-/NO>-<Fe3+/Fe2+-3×96500C/mol×{0.957V-0.771V>}=-5.38×104J/molΔrGm=-3F{<NO3-/NO>-<Fe3+/Fe2+>}=-3×96500C/mol×{0.721V-0.771V>}=1.45×104J/mol因為：<NO3-/NO><<Fe3+/Fe2+>或因：ΔrGm>0或因：Q=1.0×1012>K所以反應(yīng)逆向自發(fā)進行結(jié)果說明,定性分析中利用棕色環(huán)法檢驗NO3-,若在pH約等于3的醋酸介質(zhì)中,反應(yīng)不能進行.該反應(yīng)應(yīng)在濃硫酸介質(zhì)中進行.〔3<HNO2/NO>=0.983V<Fe3+/Fe2+>=0.771VΔrGm=-F{<HNO2/NO>-<Fe3+/Fe2+>}=-96500C/mol×{0.983V-0.771V>}=-2.05×104J/molΔrGm=-F{<HNO2/NO>-<Fe3+/Fe2+>}=-96500C/mol×{0.806V-0.771V>}=-3.38×103J/mol因為：<HNO2/NO>><Fe3+/Fe2+>或因：ΔrGm<0或因：Q=1.0×103<K所以反應(yīng)正向自發(fā)進行.結(jié)果說明,可在pH約等于3的醋酸介質(zhì)中利用棕色環(huán)反應(yīng)定性檢驗亞硝酸根.9.129.13Pb2++2e-=PbPbSO4=Pb2++SO42-所以：9.14所以不能利用反應(yīng)Cu2++Br-制備CuBr.同理可證,不能利用Cu2++Cl-制備CuCl.所以可利用反應(yīng)CuCl2+Cu=2CuCl制備CuCl.9.15答案：若〔1為正極,c<H+>=0.054mol/L若〔2為正極,c<H+>=0.187mol/L9.16〔所求實際為c<H+>=10-14mol/L時,O2/H2O電極的電極電勢9.17<Hg2Cl2/Hg>=0.281V所以：<H+/H2>=<Hg2Cl2/Hg>-ε=0.281V-0.48V=-0.20V9.18若亞汞離子為Hg+,則電極反應(yīng)為：Hg++e-=Hg根據(jù)此電極反應(yīng),可寫出二電極的Nernst方程并可計算電池電動勢：計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)不符.若亞汞離子為Hg22+,則電極反應(yīng)為：Hg22++2e-=2Hg根據(jù)此電極反應(yīng),可寫出二電極的Nernst方程并可計算電池電動勢：計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)相符,故可知亞汞離子為Hg22+.9.19Hg22+=Hg2++Hg9.20根據(jù)標準電極電勢圖：<PbO2/Pb2+>=1.455V<O2/H2O2>=0.695V<H2O2/H2O>=1.76V下列反應(yīng)可自發(fā)進行：PbO2+H2O2+2H+=Pb2++O2+2H2OPb2++H2O2=PbO2+2H++<2>:2H2O2=2H2O+O2故PbO2〔MnO2等可催化過氧化氫歧化分解.9.22<1>KClO3+6HCl=3Cl2+KCl+3H2O<2>3I2+6KOH=KIO3+5KI+3H2O<3>2H2S+SO2=3S+2H2O<4>Bi<OH>3+Cl2+3NaOH=NaBiO3+2NaCl+3H2O<5>Sn+4HNO3=SnO2+4NO2+2H2O<6>Pb+4HNO3=Pb<NO3>2+2NO2+2H2O<7>MnSO4+O2+4NaOH=Na2MnO4+Na2SO4+2H2O2Pb2++Cr2O72－+H2O=2PbCrO4+2H+<9>2Cr<OH>4－+3HO2－=2CrO42－+5H2O+OH－<10>2MnO4－+3Mn2++2H2O=5MnO2+4H+<11>Hg<NO3>2=Hg+2NO2+O2<12>2Cu<NO3>2=2CuO+4NO2+O2<13>2KNO3=2KNO2+O2<14>Cr2O72－+3H2O2+8H+=2Cr3++3O2+7H2O<15>Cr2O72－+4H2O2+2H+=2CrO5+5H2O第十章配位化合物10.2A[Co<SO4><NH3>5]BrB[CoBr<NH3>5]SO410.3<2>10.4<4>10.5<1>Zn2+:3d104s04p0,sp3雜化,正四面體〔2Hg2+:5d104s04p0,sp3雜化,正四面體〔3Mn2+:3d54s04p04d0sp3d2雜化,正八面體〔4Co3+:3d64s04p0d2sp3雜化,正八面體10.6〔410.7<3>10.8<3>10.9<1>10.10<4>10.11<3>10.12<1>10.13Ag++2NH3=Ag<NH3>2+c0/mol·L-10.100.400ceq/mol·L-1x0.40-2<0.10-x>0.10-x10.14Ag++2NH3=Ag<NH3>2+ceq/mol·L-10.001