工程化学基础第二版练习题参考答案Word文档下载推荐.docx
《工程化学基础第二版练习题参考答案Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程化学基础第二版练习题参考答案Word文档下载推荐.docx（48页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
1.略
2.物质层次有哪些？
各层次物质运用适用的理论是什么?
答：
（1）宏观物体——牛顿力学
（2）微观物体一一量子力学；
（3）宇官物体一一广义相对论；
（4）渺观物体一一超弦（？
）
3.略。
4.以人体或烧结炉为例说明系统和环境的划分和确定不是绝对的，而是相对的。
系统的选择根据研究需要而定，不同的方法和不同的角度对系统的划分也不同。
以烧结炉为例，在烧结炉中放置两块金属如铁片和银片，其间放有低熔点合金如锡和铋的合金，在可控还原气氛如氮和氢的混合气体保护下加热，则两块难熔金属将被烧结在一起。
在这个例子中，如果要讨论烧结工艺的有关问题就可以把整个烧结炉作为系统，它包括金属片、低熔点合金和气体介质，而烧结炉外空间中的物质则均为环境。
如果想研究烧结炉内可控保护气体间发生的反应，那么就可把氮气分解的化学反应当作一个系统加以讨论。
而炉膛内的支架、难熔合金片、低熔点等物质及绝热均为环境。
可见，“系统”的确定是根据研究对象的需要划分的。
5.略。
6.20C的实验室内，把一只盛有水和冰的但没有盖的瓶子作为一个系统来研究，那么该系统可称为什么系统？
它可与环境交换些什么？
若盖上盖子密封，则情况怎样？
这个系统称为什么系统？
若将这个瓶子用绝对隔热（实际上是不可能的）石棉布包裹，情况又如何？
如果把整个实验室作为一个孤立系统来讨论，此时需要什么条件？
答：
（1）敞开系统，物质和能量的交换；
（2）封闭系统，能量的交换；
（3）孤立系统，既无物质的交换也无能量的交换；
7.略。
8.摩尔（mol）是物质的量的单位，使用时应注意什么？
在使用物质的量的单位时必须指明基本单元。
9.略。
10.反应进度的物理意义是什么？
能不能随便改动化学反应方程式？
生成一定量的H2O时，反应
1
丄O2+H2二H2O与反应O2+2H2=2出0的反应进度是否相同？
2
（1）物理意义：
反应系统中任何一种反应物或生成物在反应过程中物质的量的变化c与该物质的化学计量数v的比值。
（2）因反应进度与化学计量数有关，故不能随便改动化学反应方程式。
（3）生成物的物质的量一定，化学计量数不同，则反应进度也不同。
第二章物质的化学组成和聚集状态
§
2.1物质的化学组成
练习题（p.23）
1.
化学式或名称
名称或化学式
配位中心
配位体
配位原子
配位数
K[Pt（NH3）C13]
一氯一氨合铂（n）酸
钾
Pt（n）
NH3,Cl
N,Cl
4
Na2[Zn（OH）4]
四羟合锌（n）酸钠
Zn（n）
OH
O
Ni（en）3]SO4
硫酸三乙二胺合镍
（n）
Ni（n）
H2NCH2CH2NH2
（en）
N
6
[Co（NH3）5Cl]C12
二氯化一氯五氨合钻
（皿）
Co（皿）
Na2[CaY]
乙二胺四乙酸合钙
（n）酸钠
Ca（n）
（-OOCCH2）2NCH2-
CH2N（CH2COOJ2
（EDTA或Y4-）—
N,O
Ni（CO）4
四羰合镍（0）
Ni（0）
CO
氯化二氨合银
（1）
[Ag（NH3）2]C1
Ag（I）
NH3
六氰合铁（n）酸钾
K4[Fe（CN）6]
Fe（n）
CN
其中，螯合物有：
（3）[Ni（en）3]SO4和（5）Na2[CaY]
2.答：
金刚石、石墨和碳团簇都是碳的同素异形体。
金刚石的C原子之间通过
共价键形成原子晶体，是天然产物中硬度最大、熔点最高（3550C）、不导电的贵
重材料；
石墨晶体中同层粒子间以共价键结合，平面结构的层与层之间则以分子
间力结合。
由于层间的结合力较弱，容易滑动，所以有导电性和滑动性，用于铅
笔芯、润滑材料、电极材料。
碳团簇，如C60,是由60个碳原子以20个六边形和12个五边形相间组成的32面体球形分子，形如足球，具有类似“烯烃”的某些
反应性能，也称“足球烯”，球碳团簇及其衍生物在超导电性、半导体、非线性光学等方面具有奇异性能。
碳纳米管是一种由单层或多层石墨卷成的纳米微管，多层碳管各层之间的间隔为石墨的层间距。
碳管两头可以是空的，也可被半个C60或更大的球碳所封闭。
碳纳米管可以是不同禁带宽度的半导体，可以用于未来电子工业制造电子器件和超薄导线，使电子芯片集成度更高，体积更小，也是
制备高强度轻质材料的理想组元。
3.Sni—xCnxO2，存在于黑漆古铜镜中，是表层耐磨物质；
Y2O2S:
Eu3+，可用作彩色电视的发光材料；
GaAsi-xPx，制备发光二极管的材料。
（另外还可以举出许多例子）
有两个链节:
聚酰胺一610
聚酰胺的聚合度是2n。
.（CH2-CH4-
层中的链节、重复单元都是
CH-CH_
4•聚苯乙烯
乜，聚合度是n。
聚合度以链节数来计量。
【注意】高分子化合物的重复单元可以包含不同的链节,
特别注意，在聚酰胺化学式中，名称后的第一个数字指二元胺的碳原子数，第二
个数字指二元酸的碳原子数，所以聚酰胺一610是由己二胺和癸二酸为单体缩聚而得的。
5.
名称
化学式
类型
聚丙烯
碳链咼分子
聚丙烯腈
尼龙一66
杂链高分子
聚二甲基硅
氧烷
兀素有机高分子
6.
高分子名称
单体化学式
命名
聚乙烯
CH2=CH2
乙烯
CH3CH=CH2
丙烯
聚氯乙烯
ClCH=CH2
氯乙烯
聚苯乙烯
苯乙烯
聚四氟乙烯
CF2=CF2
四氟乙烯
聚异戊二烯
CH2=C|-CH=CH2
2-甲基-1，3-丁二烯
CH3
（异戊二烯）
聚酰胺
H2N（CH2）6NH2
HOOC（CH2）4COOH
己二胺
'
—f*.曲厶
己一酸
NH（CH2）5C=O
己内酰胺
聚甲基丙烯酸甲酯
CH2=C—COOCH3
2-甲基-丙烯酸甲酯
聚环氧乙烷
CH^—CH2
环氧乙烷
CH2=CHCN
丙烯腈
聚丙烯酰胺
丙烯酰胺
聚对苯二甲酸乙二
HOCH2CH2OH
1,4-苯二甲酸（对苯二
（醇）酯
甲酸）
乙二醇
酚醛树脂
3，HCHO
苯酚
甲醛
聚二甲基硅氧烷
二甲基二羟基硅烷
ABS
CH2=CHCN，CH2=
CH=CH2
丙烯腈，1,3-丁二烯，
CH—CH=CH2，心
7•答：
蛋白质分子是一条或多条多肽链构成的生物大分子，多肽链由氨基酸通过肽键（酰胺键，一CO
—NH—）共价连接而成，相对分子质量可从一万到数百万。
各种多肽链都有自己特定的氨基酸顺序，人体蛋白质由20种氨基酸组成，除脯氨酸外，其它19种均是a-氨基酸，结构通式为R—
CH（NH2）COOH，R是每种氨基酸的特征基团。
蛋白质有不同层次的结构，分为一级、二级、三级和四级结构。
多肽链中氨基酸的数目、种类和连接顺序称为蛋白质的一级结构；
多肽链中若干肽段在空间的伸张方式，如a-螺旋、B-折叠等称二级结构；
多肽链在二级结构基础上，依靠基团相互作用进一步卷曲、折叠而成的更复杂的三维空间结构称三级结构；
两条或两条以上具有三级结构的多肽链按特定方式结合而成的聚合体称四级结构。
一级结构又称为基本结构，二级结构以上属高级结构。
通常只有那些具有高级结构的蛋白质才有生物活性。
脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）由磷酸、脱氧核糖或核糖、有机碱组成，有机碱分别为腺嘌呤（Adenine）,鸟嘌呤（Guanine）,胞嘧啶（Cytosine）,胸腺嘧啶（Thymine）和尿嘧啶（Uracil）,简称A，G，C，T，U。
它们的基本结构单元是单核苷酸，单核苷酸通过3'
5'
-磷酸二酯键互相连接形成多核苷酸
链。
DNA和RNA结构之间的主要区别在戊醛糖和嘧啶碱上。
核酸与蛋白质一样，
也有特殊的空间结构，DNA通过碱基互补配对原则形成双螺旋结构。
DNA和RNA的基本化学组成
组成
DNA
RNA
酸
H3PO4
戊醛糖
脱氧核糖
核糖
有
机
碱
嘌
呤
腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）
嘧
啶
胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）
胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）
单
核苷酸
3'
—腺嘌呤脱氧核苷酸5'
—
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
—鸟嘌呤核苷酸5'
尿嘧啶核苷酸
8.
（1）金属有机，C—O，C—0,化学气相沉积。
（2）DNA，RNA，蛋白质
1.分析配位中心和配体的特征，为什么螯合物特别稳定？
配位中心：
处于配合物中心的位置的正离子或中性原子；
配体：
按一定空间位置排列在配位中心周围的负离子或中性分子。
由于螯合效应，所以螯合物的稳定性很强。
2.联系实际，简述团簇、非整比化合物在工程应用中的重要性。
碳纳米管可用于未来电子工业制造电子器材和超细导线，使电子芯片集成度更高，体积更小。
碳纳米管有优异的力学性能，有很好的韧性，弹性比碳纤维高5个数量级，是制备高强度轻质材料的理想组元。
非整比化合物等在材料中十分重要，可以控制或改善无机固体材料的光、电、声、磁、热和力学性质。
例如，碳化物、氮化物在钢材中可以有效的提高钢材的硬度。
4.联系实际，体会一般高分子化合物和生物大分子的异同。
略
5.比较蛋白质和核酸在生物体内的重要作用，现代生物工程主要包括哪些方
面？
略。
2.2固体
练习题（p.32）
1.
（1）B,F。
（2）D。
（3）C、D、E、F,D、F。
（4）A。
2．熔点高低为：
MgO>
CaO>
CaF2>
CaCl2。
因为电荷之间作用力为f=k（Q+Q－）/（r++r－）2，典型离子晶体的
熔点与其作用力有相同的变化规律，其中以Q+、Q-为主，r+、r-为参考。
3•熔点高低为：
SiC>
SiBr4>
SiF4。
因为粒子间作用力大小与晶体的熔点高低规律一致，SiC是原子晶
体，SiF4和SiBr4为分子晶体，原子晶体以共价键结合，分子晶体以分子间力结合，共价键作用强于分子间力。
在同为分子晶体的SiF4和SiBr4中，SiBz的相对分子质量大于SiF4，前者分子间力大于后者。
4•因为钠卤化物是离子晶体，而所列硅卤化物均为分子晶体。
离子晶体以离子键结合，离子间作用力大，而分子晶体以分子间力结合，分子间力较离子键弱，所以硅卤化物的熔点总比钠卤化物的低。
离子键强弱随电荷数增大而增强，而分子间力随相对分子量的增大而增强，所以两者间变化规律不一致。
5.⑴熔点由高到低为：
BaCl2>
FeCl2>
AICI3>
CCl4。
因为BaCb为典型的离子晶体，熔点较高；
FeCb和
AlCl3同为过渡型晶体，高价态的倾向于形成共价键为主的分子晶体，熔点、沸点较低；
低价态的倾向于形成以离子键为主的离子晶体，熔点、沸点较高。
正离子价态越高，吸引负离子的电子云的能力越强；
负离子的半径越大，其电子云越易被正离子吸引过去。
结果减弱了正、负离子间作用力。
故AlCl3
比FeCl3更偏向于分子晶体，熔点更低；
CCI4则为典型的分子晶体，熔点更低。
（2）硬度从大到小为：
Si02>
Ba0>
C02。
因为SiO2是原子晶体，硬度最大；
BaO是典型的离子晶
体，硬度较大；
CO2为典型的分子晶体，硬度最小。
6•耐高温金属：
W（钨，熔点3410°
C），Re（铼，熔点3180C）。
W和Re用于测高温的热电偶材料。
易熔金属：
Hg（汞，熔点—38.87C），用于测体温的温度计。
Sn（锡，熔点231.9C），用于制作自动
灭火设备、锅炉安全装置、信号仪器（表）、电路中的保险丝等的合金材料。
7.非晶态线型高分子聚合物在不同温度下可以呈现出玻璃态、高弹态和粘流态
等三种不同的物理状态。
低温时处于玻璃态，此时不仅高分子的整个分子链不能运动，连个别的链节也不能运动，变得如同玻璃体一般坚硬。
当温度升高到一定程度时，高分子的整个链还不能运动，但其中的链节已可以自由运动了，此时在外力作用下所产生的形变可能达到一个很大的数值，表现出很高的弹性，称为高弹态。
当温度继续升高，使整条分子链可以自由运动，成为流动的粘液，此时称为粘流态。
由玻璃态向高弹态转变的温度叫做玻璃化温度（Tg）。
由高弹态向粘流态转
变的温度叫做粘流化温度（Tf）。
塑料的Tg高于室温，橡胶的Tg低于室温。
作为塑料，要求在室温下能保持固定的形状，因此Tg越高越好。
作为橡胶，要求能
够保持高度的弹性，因此Tg越低越好。
Tf是高分子化合物成型加工的下限温度。
温度高，流动性大，便于注塑、浇塑和吹塑等加工。
但Tf过高可能引起分解，
高分子化合物的分解温度是成型加工的上限温度。
对高分子材料的加工来说，Tf
越低越好；
对耐热性来说，Tf越高越好。
Tg与Tf差值越大，橡胶的耐寒、耐热性也越好，其应用温度范围越宽。
8.
（1）基于橡皮室温下处于高弹态这一力学特征。
室温下橡皮塞处于高弹态，在外力作用下能产生形变，表现出很高的弹性，故可以密封容器口使其不漏气。
（2）基于BaCl2的高温稳定性。
BaCb是典型的离子晶体，熔点高，稳定性较好，
不易受热分解，其熔融态可用作高温时某些金属的加热或恒温介质，即盐浴剂,使该经高温处理的金属慢慢冷却保持晶形
（3）基于金属有机化合物中化学键的不同稳定性。
过渡金属有机化合物中，M
—C键不是典型的离子键，键能一般小于C—C键，容易在M—C处断裂，用于
化学气相沉积（CVD），能沉积成高附着性的金属膜，致密的金属膜附着在玻璃上制得镜子。
2.3液体和液晶
练习题（p.44）
1.
（1）饱和，方向，降低，氢，氧
C12H25
（3）
（2）1千克溶剂
SO3Na—
，-SO3-，—C17H35,—O-（CH2-CH2-O）―，R
油包水型乳状液
（4）8,润湿剂；
16-18，洗涤剂、增溶剂
（5）热致液晶，溶致液晶
2.⑴pH大小：
10C时>
20C时>
50C时，因为pH=—1g[c（H+）/C]，Kw"
=[c（H+）/c"
]•[c（OH-）/c
9]，Kw"
随温度升高而升高，故c（H+）随温度升高而升高，pH随温度升高而减小。
（2）电导率大小：
10C时<
20C时<
50C时，因为Kw亠随温度升高，电离岀来的OH—、H+都增加，所以电导率增大。
（3）凝固点高低：
0.1molkg1>
0.2molkg1>
0.5molkg1，因为TfTfTfKfbB，Tf表示溶液的凝固点下降值，Tf*、Tf分别表示纯溶剂和溶液的凝固点；
bB是溶质的质量摩尔浓度，单位为
mol•kg-1，Kf为凝固点下降常数，取决于纯溶剂的特性而与溶质特性无关。
⑷凝固点高低：
C6H12O6的>
NaCI的>
Na2SO4的，因为C6H12O6是非电解质，NaCI和Na2SO4是强电解质，在水溶液中电离岀的离子数不同，0.1mol•kg」NaCl和0.1mol•kg」Na2SO4溶液的实际质点的
质量摩尔浓度分别为0.2mol•kg-l和0.3mol•kg」，根据凝固点下降公式，凝固点随质点数的增加而降低。
（5）渗透压高低：
0.1molkg1<
0.2molkg1<
0.5molkgS因为=cRT，浓度增大，渗透压也增大。
3.
（1）水的气化热（100C时的气化热为40.67kJ-mol-1）很大，水气化成水蒸气时要吸收大量热，水的摩尔热容（25C时为75.4J-mol-1-K-1）也很大，使水升高温度需要吸收较大的热，水温受环境温度影响较小，所以水是廉价安全的制冷剂和载冷剂。
（2）水的摩尔热容很大，使水升高温度能够吸收较大的热，工厂常用喷水来降温。
（3）雪熔化成水需要从环境中吸收熔化热（在101.325kPa时为6kJ-mol-1）。
（4）表面活性物质具有润湿作用，含有表面活性物质的水溶液容易在固体表面铺展开来而润湿整个表面。
（5）表面活性物质浓度大于临界胶束浓度时，溶液中内部的表面活性物质分子的憎水基之间互相以分子间力缔合形成胶束，胶束中能使溶液溶解一些原本不溶或微溶于水的物质，即表面活性物质具有增溶作用。
（6）含有少量表面活性物质的水溶液容易在固体表面铺展开来而润湿整个表面，带走油污，水剂价廉、安全无毒，而汽油、煤油等有机溶剂存在一定毒性，所以用溶有表面活性物质的水剂清洗油污是一项既节能又安全的措施。
（5）乳化燃料指由燃料油（煤油、汽油、柴油、重油、渣油）和水组成的油包水型乳化液。
水是分散相，均匀地悬浮在油中，燃料油则包在水珠的外层。
由于水的沸点低于燃料，高温下包裹在油滴中的水珠发生“微爆”作用，使油滴变得更小，有利于燃烧。
另外，可以发生水煤气反应等化学作用，即：
C+H2O=CO+H2,C+2H2O=CO2+2H2,CO+H2O=CO2+H2,2H2+O2=2H2O，使燃烧反应更趋完
全。
所以，乳化燃料能够节约能源、减少污染
4.
物质
作用
四乙基铅
（C2H5）4Pb
提高汽油辛烷值，高度
有效抗爆剂
甲基叔丁基醚
CH3—o—C（CH3）3
提高汽油辛烷值
硝酸异辛酯
CH3CH2CH2CH2CH（CH2
CH3）CONO2
柴油十六烷值改进剂
2,6-二叔丁基
对甲酚
抗氧化剂
5.常见表面活性物质的分类、结构举例
阴离子型
类别
羧基酸类
烷基磺酸类
烷基方基磺酸类
硫酸酯类
结构
式
R—COONa
R—SO3Na
R—OSO3Na
Ci7H35COONa
硬脂酸钠
（肥皂主要成分）
烷基酰胺磺酸
钠
十一烷基苯磺酸
2-乙基-己基硫
酸钠
阳离子型
胺基盐类
季铵盐类
吡啶盐类
氯化烷基胺
溴化十八烷基一甲基铵
烷
元基氯代吡啶
非
酯类
醚类
离
子
型
失水山梨醇（斯盘）
聚氧乙烯基醇醚（平平加型）
聚氧乙烯烷基苯酚醚（OP型）
两
性
烷基一甲基铵丙酸
卵磷脂
高
阳离子型
阴离子型
分
聚-4-乙烯溴化十一烷基吡啶
聚丙烯酸钠
2.4气体和等离子体
练习题（p.51）
1.（A）
2.（A）
3.
（1）据pi=（ni/n）p，所以有:
p（02）=100kPax0.21=21Pa,p（N2）=100kPax0.78=78kPa,p（NO2）=100kPax0.01=1.0kPa。
（2）因为pV=nRT,V=2V0，所以p=扌p0=50kPa。
4.
（1）空气的相对湿度=p（H2O,实）/p（H2O，饱）x100
查表，20C时p（H2O,饱）=0.2339kPa，贝U
相对湿度=（0.1001/0.2339）X100=42.80。
（2）若温度降低到10C，此时水的实际蒸气压为：
p（H2O.实）=0.1001kPaX283.15/293.15=0.09669kPa
查表，10C时p（H2O,饱）=0.1228kPa
所以，相对湿度=0.09669/0.1228X100=78.73
5.小于5.6CO2、S03H2CO3、H2S0,。
6•温室气体CO2、SO3、O3、N2O和CFxClx等,引起臭氧层破坏的有N2O、CFxClx等气体。
7.对流层：
温室效应；
平流层：
防紫外线。
2.造成全球气候变暖、臭氧层空洞、光化学烟雾的原因是什么？
对环境及人类有何危害？
为什么不把H20（g）称为温室气体？
温室效应：
太阳辐射透过大气，很少一部分被吸收，大部分到达地面，地表又以红外辐射的形式向外辐射，被大气中C02等温室气体吸收，从而阻止了地球的热量向外空的散发，致使大气层增温。
臭氧层空洞、光化学烟雾：
NOx、CFC以及一些工业用剂等，在大气中能发生一系列的光化学反
应而破坏臭氧层。
危害：
臭氧层的破坏，致使过量的紫外线射到地面，引起植物、生物、人类病
升级会员 