山东大学无机化学测试试题大一下.docx

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山东大学无机化学测试试题大一下

山东大学无机化学试题大一下

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第一学期无机化学试题

一．名词解释（每个2分，共30分）

理想气体；过热现象；钻穿效应；状态函数；盖斯定律；活化能；盐类水解；溶液；反应级数；氧化数；电负性；电离能；化学键；晶格能；镧系收缩。

二．问答题（每题5分，共40分）

1．非电解质稀溶液的依数性有哪些？

用其中之一，设计一最合理的实验测定葡萄糖的莫尔质量。

2．试判断下列过程熵变的正负号

（1）溶解少量食盐于水中；

（2）水蒸气和炽热的碳反应生成CO和H2；

（3）冰熔化变为水；

（4）石灰水吸收CO2；

（5）石灰石高温分解。

3．解释下列事实：

（1）AgCl在纯水中的溶解度比在盐酸中的溶解度大；

（2）BaSO4在硝酸中的溶解度比在纯水中的溶解度大；

（3）Ag3PO4在磷酸中的溶解度比在纯水中的大；

（4）PbS在盐酸中的溶解度比在纯水中的大；

（5）Ag2S易溶于硝酸但难溶于硫酸；

4．根据酸碱质子理论，按由强到弱的顺序排列下列各碱：

NO2－、SO42－、HCOO－、HSO4－、Ac－、CO32－、S2－、ClO4－。

根据酸碱电子理论，按由强到弱的顺序排列下列各酸：

Li＋、Na＋、K＋、Be2＋、Mg2＋、Al3＋、B3＋、Fe2＋。

5．在原子的量子力学模型中，电子的运动状态要用几个量子数来描述？

简要说明各量子数的物理含义、取值范围和相互间的关系。

6．试判断满足下列条件的元素有哪些？

写出它们的电子排布式、元素符号和中文名称。

（1）有6个量子数为n＝3、l＝2的电子，有2个n＝4、l＝0的电子；

（2）第五周期的稀有气体元素；

（3）第四周期的第六个过渡元素；

（4）电负性最大的元素；

（5）基态4p轨道半充满的元素。

7．根据共价键理论，说明下列分子或离子的成键情况和空间构型：

H2O；CO2；PCl4＋；SO3；NO2－。

8．根据分子轨道理论，判断下列分子或离子的磁性大小和稳定性高低：

CO；O2；O22－。

三．计算题（每题10分，共30分）

1．向含有Cd2＋和Fe2＋浓度均为0.020mol·dm－3的溶液中通入H2S达饱和，欲使两种离子完全分离，则溶液的pH应控制在什么范围？

已知Ksp︒（CdS）＝8.0×10－27，Ksp︒（FeS）＝4.0×10－19，常温常压下，饱和H2S溶液的浓度为0.1mol·dm－3，H2S的电离常数为Ka1︒＝1.3×10－7，Ka2︒＝7.1×10－15。

2．为了测定CuS的溶度积常数，设计原电池如下：

正极为铜片浸泡在0.1mol·dm－3Cu2＋的溶液中，再通入H2S气体使之达饱和；负极为标准锌电极。

测得电池电动势为0.67V。

已知

＝0.34V，

＝－0.76V，H2S的电离常数为Ka1︒＝1.3×10－7，Ka2︒＝7.1×10－15。

求CuS的溶度积常数。

3.已知

＝1.25V，

＝0.72V。

设计下列三个标准电池：

（a）（－）Tl∣Tl＋ç⎢Tl3＋∣Tl（＋）

（b）（－）Tl∣Tl＋ç⎢Tl3＋，Tl＋∣Pt（＋）

（c）（－）Tl∣Tl3＋ç⎢Tl3＋，Tl＋∣Pt（＋）

（1）写出每一个电池对应的电池反应式；

（2）计算298K时，每个电池的标准电动势E︒和标准自由能变化△rGm°。

第一学期无机化学试题

（1）平分细则及标准答案

一．名词解释（每个2分，共30分）

理想气体；过热现象；钻穿效应；状态函数；盖斯定律；活化能；盐类水解；溶液；反应级数；氧化数；电负性；电离能；化学键；晶格能；镧系收缩。

答：

理想气体：

在任何温度和压力下都能满足理想气态方程的气体称为理想气体。

过热现象：

当用一内壁非常光滑的容器加热一种非常纯净的液体时，人们发现当温度达到甚至超过液体的沸点时，液体并没有沸腾，这种现象称为过热现象。

钻穿效应：

外层电子钻到原子内层空间靠近原子核的现象称为钻穿作用，由于钻穿作用而引起电子能量降低的现象称为钻穿效应。

状态函数：

用来确定体系状态（准确地讲应称为热力学性质）的物理量叫状态函数。

盖斯定律：

在（）TP或（）TV条件下，一个化学反应，不管是一步还是多步完成，其反应总的热效应相同。

活化能：

在过渡态理论中是指活化分子的平均能量与体系分子总平均能量之差；在过渡态理论中是指活化络合物的平均能量与反应物平均能量之差

盐类水解：

盐电离出的离子与水电离出的H＋离子或OH-离子结合生成弱酸或弱碱而使溶液的酸碱性发生改变的反应称为盐类水解。

溶液：

一种物质以分子、原子或离子的形式分散在另一种物质中，形成的均匀稳定的分散体系称为溶液。

反应级数：

化学反应速率方程中，各反应物浓度的幂次方之和称为该反应的反应级数。

氧化数：

在离子型化合物中，离子所带的电荷数即为其氧化数；在共价化合物中将共用电子全部归电负性大的原子所具有时各元素的原子所带的电荷数称为该元素的氧化数。

电负性：

分子（或离子晶体）中原子（或离子）对成键电子的吸引力。

电离能：

元素的基态气体原子失去最外层第一个电子成为气态＋1氧化态阳离子所需要的能量称为该元素的第一电离能。

化学键：

在分子、离子、或晶体中相邻原子间的强相互作用力称之为化学键。

晶格能：

相互远离的气态正离子和气态负离子逐渐靠近并结合形成1mol离子晶体时放出的能量称为该离子晶体的晶格能。

镧系收缩：

镧系元素随着原子序数的增加原子半径的减小（约11pm）称为镧系收缩（lanthanidecontraction）。

镧系收缩使第六周期镧系后面的副族元素的半径相当于减小了11pm，从而与第五周期同族元素的原子半径几乎相等（详见表7.5），又因为同族元素的价层电子构型相同，因此，他们的性质十分接近，在自然界中常共生在一起而难以分离。

二．问答题（每题5分，共40分）

9．非电解质稀溶液的依数性有哪些？

用其中之一，设计一最合理的实验测定葡萄糖的莫尔质量。

答：

非电解质稀溶液的依数性有蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压。

2分。

测定葡萄糖莫尔质量最好的方法是采用凝固点降低的方法，称取100.00g葡萄糖溶解于1000.00g水中，逐渐冷却测定其溶液的凝固点，根据其凝固点与273.15K的差值ΔT计算葡萄糖的莫尔质量M：

M＝

3分

10．试判断下列过程熵变的正负号

（6）溶解少量食盐于水中；

（7）水蒸气和炽热的碳反应生成CO和H2；

（8）冰熔化变为水；

（9）石灰水吸收CO2；

（10）石灰石高温分解。

答：

＋＋＋－＋（每个1分）。

11．解释下列事实：

（6）AgCl在纯水中的溶解度比在盐酸中的溶解度大；

（7）BaSO4在硝酸中的溶解度比在纯水中的溶解度大；

（8）Ag3PO4在磷酸中的溶解度比在纯水中的大；

（9）PbS在盐酸中的溶解度比在纯水中的大；

（10）Ag2S易溶于硝酸但难溶于硫酸。

答：

每个答案1分，共5分。

a）AgCl在纯水中的溶解度比在盐酸中的溶解度大——同离子效应；

b）BaSO4在硝酸中的溶解度比在纯水中的溶解度大——盐效应；

c）Ag3PO4在磷酸中的溶解度比在纯水中的大——Ag3PO4与磷酸反应生成易溶的AgH2PO4；

d）PbS在盐酸中的溶解度比在纯水中的大——S2－与H＋结合生成HS－或H2S；

e）Ag2S易溶于硝酸但难溶于硫酸——硝酸将S2－离子氧化成单质硫。

12．根据酸碱质子理论，按由强到弱的顺序排列下列各碱：

NO2－、SO42－、HCOO－、HSO4－、Ac－、CO32－、S2－、ClO4－。

根据酸碱电子理论，按由强到弱的顺序排列下列各酸：

Li＋、Na＋、K＋、Be2＋、Mg2＋、Al3＋、B3＋、Fe2＋。

答：

S2－、CO32－、Ac－、HCOO－、NO2－、HSO4－、SO42－、ClO4－。

3分

B3＋、Al3＋、Be2＋、Fe2＋、Mg2＋、Li＋、Na＋、K＋。

2分

13．在原子的量子力学模型中，电子的运动状态要用几个量子数来描述？

简要说明各量子数的物理含义、取值范围和相互间的关系。

答：

主量子数n

物理意义：

决定电子出现最大几率的区域离核的远近，主要决定电子的能量，代表了主电子层。

取值：

1、2、3、……1分

角量子数（副量子数）l

物理意义：

决定电子运动的角动量，决定原子轨道和电子云角度分布的情况或空间图像；同时决定多电子原子中电子运动的能量。

l的取值：

0，1，2，……（n－1）2分

磁量子数m

物理意义：

决定原子轨道在空间的伸展方向；决定在外磁场作用下电子绕核运动时角动量在外磁场方向上的分量大小（根据原子光谱在磁场中的分裂情况而得到的结果）。

m的取值：

0，±1，±2，±l1分

自旋量子数ms

物理意义：

代表了电子的自旋方向。

ms的取值：

±1/2。

1分

14．试判断满足下列条件的元素有哪些？

写出它们的电子排布式、元素符号和中文名称。

（1）有6个量子数为n＝3、l＝2的电子，有2个n＝4、l＝0的电子；

（2）第五周期的稀有气体元素；

（3）第四周期的第六个过渡元素；

（4）电负性最大的元素；

（5）基态4p轨道半充满的元素。

答：

每个答案1分，共5分。

（1）1s22s22p63s23p64s23d6，Fe，铁；

（2）1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p6，Xe，氙；

（3）1s22s22p63s23p64s23d6，Fe，铁；

（4）1s22s22p6，F，氟；

（5）1s22s22p63s23p64s23d104p3，As，砷。

15．根据共价键理论，说明下列分子或离子的成键情况和空间构型：

H2O；CO2；PCl4＋；SO3；NO2－。

答：

每个1分，共5分。

H2O：

O采取不等性sp3杂化，含有2个σO－H键，分子构型为“V”形；

CO2：

C采取sp杂化，含有2个σC－O键和2个

大π键，分子构型为直线形；

PCl4＋：

P采取sp3杂化，含有4个σP－Cl键，分子构型为正四面体形；

SO3：

S采取sp2杂化，含有3个σS－O键，分子构型为平面三角形；

NO2－：

N采取不等性sp2杂化，含有2个σN－O键，分子构型为“V”形；

16．根据分子轨道理论，判断下列分子或离子的磁性大小和稳定性高低：

CO；O2；O22－。

答：

CO、O2、O22－的分子轨道表达式分别为：

CO：

（σ1s）2（σ1s*）2（σ2s）2（σ2s*）2（π2py）2（π2pz）2（σ2px）2；

O2：

（σ1s）2（σ1s*）2（σ2s）2（σ2s*）2（σ2px）2（π2py）2（π2pz）2（π2py*）1（π2pz*）1；

O22－：

（σ1s）2（σ1s*）2（σ2s）2（σ2s*）2（σ2px）2（π2py）2（π2pz）2（π2py*）2（π2pz*）2；

只有O2含有成单电子显示顺磁性，CO和O22－均为反磁性；键级分别为CO3级、O22级O22－1级，因此稳定性由高到低的排列次序为CO、O2、O22－。

三．计算题（每题10分，共30分）

1．向含有Cd2＋和Fe2＋浓度均为0.020mol·dm－3的溶液中通入H2S达饱和，欲使两种离子完全分离，则溶液的pH应控制在什么范围？

已知Ksp︒（CdS）＝8.0×10－27，Ksp︒（FeS）＝4.0×10－19，常温常压下，饱和H2S溶液的浓度为0.1mol·dm－3，H2S的电离常数为Ka1︒＝1.3×10－7，Ka2︒＝7.1×10－15。

解：

由于Ksp︒（CdS）远远小于Ksp︒（FeS），因此，所求溶液pH的控制范围是指CdS已经沉淀完全而FeS尚未沉淀的pH间隔。

2分

溶液中存在H2S的电离平衡：

H2S＝2H＋+S2－

[H＋]＝

2分

Cd2+完全沉淀时[S2－]＝

mol·dm－31分

[H＋]＝

mol·dm－3，pH＝0.452分

FeS沉淀时[S2－]＝

mol·dm－31分

[H＋]＝

mol·dm－3，pH＝2.652分

故pH的选择范围为：

0.45＜pH＜2.65。

2分

2．为了测定CuS的溶度积常数，设计原电池如下：

正极为铜片浸泡在0.1mol·dm－3Cu2＋的溶液中，再通入H2S气体使之达饱和；负极为标准锌电极。

测得电池电动势为0.67V。

已知

＝0.34V，

＝－0.76V，H2S的电离常数为Ka1︒＝1.3×10－7，Ka2︒＝7.1×10－15。

求CuS的溶度积常数。

解：

设生成CuS沉淀后，正极溶液中Cu2＋的浓度为xmol·dm-3

所组成电池为：

（－）Zn|Zn2＋（1mol·dm-3）||Cu2+（xmol·dm-3）|Cu（＋）2分

电池反应为：

Cu2＋＋Zn===Cu＋Zn2＋

由

得方程：

0.670＝[0.337－（－0.763）]－

得x＝2.6

10－15　　[Cu2＋]＝2.6

10-15mol·dm－3；3分

溶液中S2－离子浓度为：

＝2.3×10－21mol·dm－3；3分

Ksp（CuS）＝[Cu2＋]·[S2－]＝2.6

10－15×2.3×10－21＝6.0×10－36。

2分

3.已知

＝1.25V，

＝0.72V。

设计下列三个标准电池：

（a）（－）Tl∣Tl＋ç⎢Tl3＋∣Tl（＋）

（b）（－）Tl∣Tl＋ç⎢Tl3＋，Tl＋∣Pt（＋）

（c）（－）Tl∣Tl3＋ç⎢Tl3＋，Tl＋∣Pt（＋）

（3）写出每一个电池对应的电池反应式；

（4）计算298K时，每个电池的标准电动势E︒和标准自由能变化△rGm°。

答：

（1）三个电池的电池反应完全相同：

Tl3＋＋2Tl=3Tl＋1分

（2）三个电池的电极反应不同，则电池的电动势不同。

1分

（a）电池，电子转移数为3

正极反应：

Tl3＋＋3e－===Tl

负极反应：

Tl===Tl＋＋e－

Ea°=E°（Tl3＋/Tl）－E°（Tl+/Tl）

因E°（Tl+/Tl）=3E°（Tl3＋/Tl）－2E°（Tl3＋/Tl+）=3×0.72－2×1.25=－0.34（V）

有Ea°=0.72－（－0.34）=1.06（V）2分

（b）电池，电子转移数为2

正极反应：

Tl3＋＋2e－===Tl＋

负极反应：

Tl===Tl＋＋e－

Eb°=E°（Tl3＋/Tl＋）－E°（Tl+/Tl）=1.25－（－0.34）=1.59（V）2分

（c）电池，电子转移数为6

正极反应：

Tl3＋＋3e－===Tl+

负极反应：

Tl===Tl3＋＋3e－

Ec°=E°（Tl3＋/Tl+）－E°（Tl3+/Tl）=1.25－0.72=0.53（V）2分

三电池反应的ΔrGm°相同：

ΔrGm°=－306.87kJ·mol-12分

第一学期无机化学试题

一．名词解释（每个2分，共20分）

过冷现象；屏蔽效应；可逆过程；缓冲溶液；盖斯定律；理想溶液；化学平衡；杂化轨道；歧化反应；镧系收缩。

二．问答题（每题5分，共50分）

17．设计实验，用凝固点下降原理测定葡萄糖的相对分子质量。

18．已知金（Au）的晶胞属面心立方，晶胞边长为0.409nm，试求：

a）的原子半径；

b）晶胞体积；

c）一个晶胞中金的原子个数；

d）金的密度（Au的相对原子质量为197）。

19．已知CS2

（1）在101.3kPa和沸点温度（319.3K）时气化吸热352J·g－1。

求1molCS2

（1）在沸点温度时气化过程的∆U、∆H、∆S、∆G。

20．以合成氨为例，定量说明浓度、压力和温度对化学平衡移动的影响。

21．根据质子平衡，推导小苏打溶液pH计算公式。

22．根据酸碱质子理论，按由强到弱的顺序排列下列各碱：

NO2－、SO42－、HCOO－、HSO4－、Ac－、CO32－、S2－、ClO4－。

根据酸碱电子理论，按由强到弱的顺序排列下列各酸：

Li＋、Na＋、K＋、Be2＋、Mg2＋、Al3＋、B3＋、Fe2＋。

23．在原子的量子力学模型中，电子的运动状态要用几个量子数来描述？

简要说明各量子数的物理含义、取值范围和相互间的关系。

24．写出29、35、42、66、79号元素的电子排布式、元素符号、中文名称，并判断它们在周期表所处的周期、族和区域。

25．根据共价键理论，说明下列分子或离子的成键情况和空间构型：

NH3；N2O；PCl6－；SO3；NO2。

10．据分子轨道理论，判断下列分子的磁性大小和稳定性高低：

CO；NO；O2。

三．计算题（每题10分，共30分）

1．在1dm30.10mol·dm－3ZnSO4溶液中含有0.010mol的Fe2＋杂质，加入过氧化氢将Fe2＋氧化为Fe3＋后，调节溶液pH使Fe3＋生成Fe（OH）3沉淀而除去，问如何控制溶液的pH?

已知Ksp︒[Zn（OH）2]＝1.2×10－17，Ksp︒[Fe（OH）3]＝4×10－38。

2．通过计算判断反应Cu2＋＋Cu＋2Cl－===2CuCl在298K、标准状态下能否自发进行，并计算反应的平衡常数K︒和标准自由能变化∆rGm︒。

已知

＝0.34V，

＝0.16V，Ksp︒[CuCl]＝2.0×10－6。

3．已知NO3－＋3H＋＋2e－===HNO2＋H2O反应的标准电极电势为0.94V，水的离子积为Kw＝10－14，HNO2的电离常数为Ka︒＝5.1×10－4。

试求下列反应在298K时的标准电极电势。

NO3－＋H2O＋2e－===NO2－＋2OH－

第一学期无机化学试题2答案及平分细则

一．名词解释（每个2分，共20分）

过冷现象；屏蔽效应；可逆过程；缓冲溶液；盖斯定律；理想溶液；化学平衡；杂化轨道；歧化反应；镧系收缩。

答：

过冷现象：

在一定外压下，如果一种纯液体的温度达到甚至低于其凝固点而不发生凝固的现象称为过冷现象。

屏蔽效应：

内层电子对外层电子的排斥相当于抵消了部分的核电荷，削弱了原子核对外层电子的吸引，这种作用称为屏蔽效应。

可逆过程：

某体系经某一过程，由状态I变到状态II之后，如果能使体系恢复到原来状态，而在环境中又不留下任何影响，则这一过程称为热力学可逆过程。

缓冲溶液：

能抵抗外来少量强酸、强碱的加入或稀释的影响而保持自身的pH不发生显著变化的溶液称为缓冲溶液。

盖斯定律：

在（）TP或（）TV条件下，一个化学反应，不管是一步还是多步完成，其反应总的热效应相同。

理想溶液：

从宏观热力学的角度讲，是指溶解过程不产生任何热效应的溶液，从微观力学的观点看，在理想溶液中溶质分子与溶剂分子间的作用力等于溶剂分子与溶剂分子间的作用力。

化学平衡：

在一定条件下，对可逆反应来讲，当正逆向反应速率相等、体系内各组分浓度不再随时间发生变化时的状态，也称平衡态。

杂化轨道：

在形成分子时，同一原子中不同类型、能量相近的原子轨道混合起来，重新分配能量和空间伸展方向，组成一组新的轨道的过程称为杂化，新形成的轨道称为杂化轨道。

歧化反应：

在反应中同一物质中同一元素处于同一氧化态的原子既有氧化数升高也有氧化数降低的反应称为歧化反应。

镧系收缩：

镧系元素随着原子序数的增加原子半径的减小（约11pm）称为镧系收缩。

镧系收缩使第六周期镧系后面的副族元素的半径相当于减小了11pm，从而与第五周期同族元素的原子半径几乎相等，又因为同族元素的价层电子构型相同，因此，他们的性质十分接近，在自然界中常共生在一起而难以分离。

二．问答题（每题5分，共50分）

26．设计实验，用凝固点下降原理测定葡萄糖的相对分子质量。

答：

称取100.00g葡萄糖溶解于1000.00g水中，逐渐冷却测定其溶液的凝固点，根据其凝固点与273.15K的差值ΔT计算葡萄糖的莫尔质量M：

M＝

5分

27．已知金（Au）的晶胞属面心立方，晶胞边长为0.409nm，试求：

a）的原子半径；

b）晶胞体积；

c）一个晶胞中金的原子个数；

d）金的密度（Au的相对原子质量为197）。

答：

（1）面心立方晶胞的一个正方形面上，处于对角线上的三个质点相互接触，所以对角线的长为4r（r为质点半径）。

所以r=

（nm）

（2）

（3）一个晶胞中八个顶点处各有一个质点、六个面上各一个质点，因此独立的金原子数为：

（4）

28．已知CS2

（1）在101.3kPa和沸点温度（319.3K）时气化吸热352J·g－1。

求1molCS2

（1）在沸点温度时气化过程的∆U、∆H、∆S、∆G。

答：

J

J·K－1

J·mol－1

29．以合成氨为例，定量说明浓度、压力和温度对化学平衡移动的影响。

答：

合成氨反应：

N2＋3H2＋＝2NH3

（1）浓度的影响：

平衡时

=

，

=0，此时若不改变产物浓度而增大反应物浓度，则

<

，

<0，平衡将向正反应方向移动。

反之亦然。

结论：

恒温下，增加反应物浓度或减少产物浓度，平衡向正反应移动；减少反应物浓度或增加产物浓度，平衡向逆反应方向移动。

2分

（2）压力的影响：

，平衡时

。

若将体系的体积减小一半，在平衡尚未移动之前，各组分的分压应该增大一倍，此时

<

，

<0，平衡向正反应方向移动，正方向是气体分子数减少的方向。

结论：

恒温下，增大体系的压力平衡向气体分子减少的方向移动，减小压力，平衡向气体分子数增加的方向移动。

如向体系中加入惰性气体增大压力，则总平衡不变。

1分

（3）温度的影响：

＝－46.11×2＝－92.22kJ·mol－1

即反应为一放热反应。

由

可知：

温度升高，

变小，即平衡向逆反应方向（吸热反应方向）移动。

结论：

升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，

降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。

2分

30．根据质子平衡，推到小苏打溶液pH计算公式。

答：

在溶液中存在下列平衡：

NaCO3＝Na＋＋HCO3-

HCO3-＝H＋＋CO32-Ka2＝5.6⨯10-11

HCO3-＋H2O＝H2CO3＋OH-Kh1＝

＝2.3⨯10-8

H2O＝H＋＋OH-Kw＝1.0⨯10-142分

根据质子平衡可得：

[H＋]＋[H2CO3]＝[CO32-]＋[OH-]

其中：

[H2CO3]＝

[CO32-]＝

[OH-]＝

将其代入（5－17）式，得到：

[H＋]＋

＝

＋

整理得：

[H＋]＝

2分

同样，当Ka2[HCO3-]》Kw，

》1（20倍以上）时，溶液中H＋离子浓度的近似计算公式为：

[H＋]＝

1分

31．根据酸碱质子理论，按由强到弱的顺序排列下列各碱：

NO2－、SO42－、HCOO－、HSO4－、Ac－、CO32－、S2－、ClO4－。

根据酸碱电子理论，按由强到弱的顺序排列下列各酸：

Li＋、Na＋、K＋、Be2＋、Mg2＋、Al3＋、B3＋、Fe2＋。

答：

S2－、CO32－、Ac－、H