普通化学赵士铎 习题答案.docx
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普通化学赵士铎习题答案
普通化学
（第三版）习题答案
中国农业大学
无机及分析化学教研组编
第一章分散系
（1）溶液的凝固点下降
（2）土壤溶液浓度过大，渗透压大于植物根细胞液的渗透压
（3）溶液的凝固点下降
1.2沸点不断上升，至溶液达到饱和后，沸点恒定；
蒸气凝结温度恒定，等于溶剂的沸点。
凝固点自高至低顺序：
葡萄糖溶液、醋酸溶液、氯化钾溶液
b=mol?
kg-1
?
Tb=Kbb=?
kg?
mol-1?
mol?
kg-1=
Tb==100.61℃
?
Tf=Kfb=?
kg?
mol-1?
mol?
kg-1=
Tf==-
?
=cRT=
化合物中C、H、O原子数比为21：
30：
2
故该化合物的化学式为C21H30O2
第二章化学热力学基础
（1）错误；
（2）正确；（3）错误；（4）错误；（5）正确；（6）正确；（7）错误；（8）错误
（1/4）[反应式
（1）-反应式
（2）]得：
（1/2）N2（g）+（1/2）O2（g）=NO（g）
?
?
fHm?
（NO,g）=（1/4）{?
rHm?
（1）-?
rHm?
（2）}
=（1/4）[-1107kJ?
mol-1-（-1150kJ?
mol-1）]
=90kJ?
mol-1
（1/4）[反应式（3）-反应式（4）+3?
反应式
（2）-反应式
（1）]得：
N2（g）+2H2（g）=N2H4（l）（5）
?
?
fHm?
（N2H4,,g）=（1/4）{?
rHm?
（3）-?
rHm?
（4）+3?
?
rHm?
（2）-?
rHm?
（1）}=
（1/4）{-143kJ?
mol-1-（-286kJ?
mol-1+3?
（-317kJ?
mol-1）-（-1010kJ?
mol-1））=
kJ?
mol-1
2?
反应式（4）-反应式（5）得：
N2H4（l）+）O2（g）=N2（g）+2H2O（l）
?
rHm?
=2?
?
rHm?
（4）-?
rHm?
（5）=2?
（-286kJ?
mol-1）-?
mol-1=kJ?
mol-1
?
rHm?
=2?
fHm?
（CO2,g）+3?
fHm?
（H2O,l）+（-1）?
?
fHm?
（CH3OCH3,l）+（-3）?
fHm?
（O2,g）
?
?
fHm?
（CH3OCH3,l）=2?
fHm?
（CO2,g）+3?
fHm?
（H2O,l）-?
rHm?
=-183kJ?
mol-1
C（s）+O2（g）?
rHm?
（1）CO2（g）
?
rHm?
（2）?
rHm?
（3）
CO（g）+（1/2）O2（g）
由题意知，?
rHm?
（1）<0,?
rHm?
（2）<0,?
rHm?
（3）<0
?
rHm?
（1）=?
rHm?
（2）+?
rHm?
（3）
?
rHm?
（1）-?
rHm?
（3）=?
rHm?
（2）<0
即：
以碳直接作燃料时放热较多
2.6C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）
?
rHm?
=?
fHm?
（CO,g）+（-1）?
fHm?
（H2O,g）=
kJ?
mol-1-（-）kJ?
mol-1=kJ?
mol-1
C（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
由题意知，?
rHm?
（1）<0,?
rHm?
（3）<0故：
以水煤气作燃料时放热较多
均为熵增过程。
标准状态下：
?
rHm?
?
rSm?
<0
<0
低温自发
<0
>0
任意温度均自发
>0
>0
高温自发
>0
<0
任意温度均不可能自发
（2）（反应为气体物质的量增加的过程，?
rSm?
>0）
不可以。
因为物质的Sm?
不是指由参考状态的元素生成该物质（?
B=+1）反应的标准摩尔熵。
?
H?
:
-40kJ-40kJ
?
G?
:
-38kJ-38kJ
?
S?
:
?
K-1J?
K-1
Sn（白锡）=Sn（灰锡）
?
rHm?
（298K）=?
fHm?
（灰锡）+（-1）?
?
fHm?
（白锡）=?
mol-1<0
?
rSm?
（298K）=Sm?
（灰锡）-Sm?
（白锡）=?
mol-1K-1<0
?
反应在标准状态，低温自发。
在转变温度，?
rGm?
（T）=0
?
rGm?
（T）?
?
rHm?
（298K）-T?
rSm?
（298K）
T?
[?
rHm?
（298K）/?
rSm?
（298K）]?
283K
2Fe2O3（S）+3C（S）=4Fe（S）+3CO2（g）
?
rHm?
（298K）=3?
fHm?
（CO2,g）+（-2）?
?
fHm?
（Fe2O3,s）=?
mol-1
?
rSm?
（298K）=4?
Sm?
（Fe,s）+3Sm?
（CO2,g）+（-2）?
Sm?
（Fe2O3,s）+
（-3）?
Sm?
（C,s）=?
mol-1?
K-1
反应在标准状态下自发进行：
?
rGm?
（T）?
?
rHm?
（298K）-T?
rSm?
（298K）
T>[?
rHm?
（298K）/?
rSm?
（298K）],即T>839K
故以木炭为燃料时，因最高温度低于839K，反应不可能自发。
2CuO（s）+C（s）=2Cu（s）+CO2（g）
?
rHm?
（298K）=kJ?
mol-1>0
?
rSm?
（298K）=189J?
mol-1?
K-1>0
?
反应在标准状态,任意温度均自发
（略）
2AsH3（g）=2As（s）+3H2（g）
?
rHm?
（298K）=?
mol-1<0
?
rSm?
（298K）=?
mol-1?
K-1<0
?
标准状态,任意温度下AsH3的分解反应均自发。
加热的目的是加快反应速率。
第三章化学平衡原理
（1）正确，
（2）错误，（3）错误。
K=40
4×（3）-2×
（1）-2×
（2）得所求反应式
故：
ΔrGm=4ΔrGm（3）-2ΔrGm
（1）-2ΔrGm
（2）
pV=nRT
故对于反应H2（g）+I2（g）=2HI（g）
（1）O2（g）=O2（aq）
P（O2）=时：
故：
c（O2,aq）=×10-4mol·L-1
（2）K=×10-3=×104
Q=4逆向自发Q=逆向自发
3.8Ag2CO3（s）=Ag2O（s）+CO2（g）
ΔrGm（383K）=·mol-1
lnK（383K）=-ΔrGm（383K）/RT=
K（383K）=×10-3
K=p（CO2）/p
为防止反应正向自发，应保证Q>K
故：
p（CO2）>×10-1kPa
CCl4（g）CCl4（l）
ΔfHm/kJ·mol-1
Sm/J·K-1·mol-1
CCl4（g）=CCl4（l）
ΔrHm=·mol-1
ΔrSm=kJ·mol-1·K-1
所以CCl4的正常沸点为T1=348K
根据克拉贝龙——克劳休斯方程计算，可得在20kPa时，其沸点为304K。
第四章化学反应速率
不能
4.2A的物理意义为PZ0，f的物理意义为相对平均动能超过Ec的A、B分子间的碰撞频率与A、B分子间碰撞频率的比值。
Z0基本不变，P不变，f大，k大，v大。
直线
略
解：
解：
解：
第五章原子结构
原子发射光谱,电子衍射
确定,动量,不确定,轨道
（2）,（4）正确
波函数,电子的几率密度
（1）
n
l
m
ms
1
2
0
0
+1/2
2
2
0
0
-1/2
3
2
1
0
+1/2
4
2
1
+1
+1/2
5
2
1
-1
+1/2
（3）
He+E（3s）=E（3p）=E（3d）KE（3s）MnE（3s）（略）
4s,3d,4p
能级组,外层电子结构,主族元素基态原子内层轨道,或全满,或全空（稳定构型）
一,二,三主族元素,镧系元素,第六周期镧后元素
He>H,Ba>Sr,Ca>Sc,Cu>Ni,La>Y,Zr>Ti,Zr>Hf
（3）,
（2）
Mg失去2个最外层s电子后成稳定的电子构型，故I3明显大于I2，常见氧化数为+2；Al失去3个最外层电子后成稳定的电子构型，故I4明显大于I3，常见氧化数为+3。
Mg元素第一、第二电离能之和小于Al元素第一、第二、第三电离能之和，所以气态Mg原子的金属性强于Al。
第六章化学键与分子结构
（1）错,
（2）错,（3）错,（4）错,（5）对,（6）错
离子,BeO>MgO>CaO>SrO>BaO,
BaCO3>SrCO3>CaCO3>MgCO3>BeCO3
Fe2+:
[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.
OF2:
非等性sp3杂化,V型,极性;
NF3:
非等性sp3杂化,三角锥,极性;
BH3:
等性sp2杂化,正三角型,非极性;
SiCl4:
等性sp3杂化,正四面体,非极性;
NH3:
非等性sp3杂化,三角锥,极性;
HCN:
等性sp杂化，直线型，极性；
PCl3:
非等性sp3杂化，三角锥，极性；
PCl5:
sp3d杂化，三角双锥，非极性；
CS2:
sp杂化，直线型，非极性；
SnCl2:
非等性sp3杂化，V型，极性。
6.5C2H6:
sp3;C2H4:
sp2;
CH3CCH:
sp3spsp;
CH3CH2OH:
sp3;H2CO:
sp2;COCl2:
sp2.
正丁烷：
否；
1，3-丁二烯：
否；
2-丁炔：
是
HFHClHBrHI;HFHClHBrHI;HIHBrHClHF;HFHIHBrHCl
（1）~c;
（2）~d;（3）~a;（4）~b
（1）Fe3+电荷高、半径小，极化力大于Fe2+;
（2）Zn2+18电子构型，极化力、变形性大于Ca2+;
（3）Cd2+18电子够型，极化力、变形性大于Mn2+。
ClO-,ClO2-,ClO3-,ClO4-。
HClO酸性强于HBrO。
成酸元素原子电负性大，含氧酸酸性强。
第七章酸碱反应
1（略）
2H3O+,OH-
3
（2）
4
（2）
5H++OH-=H2O,1/Kw
H++B=HB（略去电荷），Kb/Kw
HB+OH-=B-+H2O,Ka/Kw
HA+B=A+HB（略去电荷）KaKb/Kw
6
（1）K（正）=×105>K（逆），易于正向反应
（2）K（正）=2×10-11（3）K（正）=×102>K（逆），易于正向反应
（4）K（正）=×10-87×10-5,×10-13,小于
C6H5NH2+H+=C6H5NH3+
c（C6H5NH3+）=·L-1
Ka（C6H5NH3+）=Kw/Kb（C6H5NH2）=×10-5
应用最简式计算溶液酸度：
c（H+）=×10-4mol/LpH=
Kb1/Kb2>
所以可忽略第二步离解，按最简式计算：
c（C10H14N2）=·L-1-×10-4mol·L-1=mol·L-1
c（C10H14N2H+）=c（OH-）=×10-4mol·L-1
c（C10H14N2H22+）=cKb2=×10-11mol·L-1
Kb1（S2-）=Kw/Ka2（H2S）=
Kb2（S2-）=Kw/Ka1（H2S）=×10-8
经判断，可忽略第二步离解，依近似式计算
S2-+H2O=HS-+OH-
Ceq/mol·L-1xx
x=
即：
c（OH-）=mol·L-1
pH=
c（S2-）=mol·L-1-mol·L-1=mol·L-1
c（HS-）=c（OH-）=mol·L-1
c（H2S）=cKb2=×10-8mol·L-1
pH=
故：
c（S2-）=×10-20mol·L-1
pOH=
c（NH4+）=L/=L
M{（NH4）2SO4}=0.5c（NH4+）V（NH4+）M{（NH4）2SO4}=11.9g
因系统中含有2缓冲对，且酸与碱的浓度比均在缓冲范围内，所以此溶液具有酸碱缓冲能力。
若两级酸常数相差较大，则酸碱浓度比将超出缓冲范围，失去缓冲性质。
甘氨酸：
不移动；谷氨酸：
向正极运动；赖氨酸：
向负极运动
第八章沉淀—溶解反应
Ksp（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}
（1）
（2）
（3）
PbCO3计算结果偏低
因氢氧化铁在水中溶解度极小，溶液pH约等于
（2）
CaF2=Ca2++2F-
F－+H+=HF
根据：
2c（Ca2+）=c（HF）+c（F-）=2s，得：
c（F-）=2s/
Ksp（CaF2）=（s/c）（2s/1.028c）2S=×10-4mol/L
CaF2、CaCO3和MnS,KClO4
此系统为多重平衡系统，所以：
8.9c（NH3）=L
故有氢氧化镁沉淀生成。
为防止沉淀生成，c（OH-）/c的最大值为：
故不被沉淀的离子M2+的硫化物的溶度积最小为：
Ksp={c（M2+）/c}{c（S2-）/c}=××10-21=1×10-23,所以，Mn2+,Ni2+不被沉淀。
离子被完全定性沉淀时，c（M2+）≤10-5mol/L,g故可被沉淀完全的硫化物溶度积的最大值为：
Ksp=10-5×1×10-21=10-26
所以可被沉淀完全的离子为：
Pb2+,Cd2+,Hg2+,Cu2+。
欲使Fe（OH）3沉淀完全：
欲使Fe（OH）2不发生沉淀：
所以应控制pH约在~范围。
（略）
CuCO3（计算得CuCO3的溶解度为×10-5mol/L,即CuCO3饱和水溶液的体积浓度为L）
8.14c（CO32-）/c=Ka2（H2CO3）=×10-11
{c（Ca）/c}{c（CO32-）/c}=×10-12所以无沉淀生成，不能用硝酸钙溶液代替氢氧化钙溶液来检验CO2。
原因是溶液碱度较低，CO32-不是CO2的主要存在形体，即其浓度过低。
（有关数据：
Ksp（CaCO3）=×10-9,Ksp（ZnCO3）=×10-10,
Ksp（MgCO3）=×10-6,Ksp（NiCO3）=×10-7,Ksp{Ca（OH）2}=×10-6,Ksp{Zn（OH）2}=×10-7,Ksp{Mg（OH）2}=×10-12,
Ksp{Ni（OH）2}=×10-16,Ksp{Fe（OH）3}=×10-39）
在c（CO32-）=L的碳酸钠水溶液中：
对于两价离子M2+的氢氧化物:
Q={c（M2+）/c}{c（OH-）/c}2=×10-6
对于两价离子的碳酸盐：
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
对于三价离子Fe3+:
Q={c（Fe3+）/c}{c（OH-）/c}3=×10-9>Ksp{Fe（OH）3}
所以生成Fe（OH）3
16（4）
17溶度积，离子浓度，沉淀类型。
Ksp（CaSO4）=×10-5Ksp（CaSO4）=（s/c）2
得：
s=×10-3mol/L
s=c（SO42-）M（SO42-）=×10-3mol/L××104mg/mol
=806mg/L
所以不可饮用。
第九章氧化还原反应
9.3还原，氧化
9.4不变，不变，变为{K}n
9.5
（1）
9.6
（2）
9.7（4）
9.8（3）
9.9
（1）2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+
（2）2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
（3）2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2+8H2O
（4）H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O
（5）PbO2+2Cl-+4H2O=Pb2++Cl2+2H2O
（6）Hg2Cl2+Sn2+=2Hg+Sn4++2Cl-
（7）2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2+4H+
9.10
（1）
Zn|Zn2+L）||Ni2+L）|Ni
（2）Cl-L）|Cl2（100kPa）||Fe3+L）,Fe2+L）
ε=–=
（3）Cl-L）|Cl2（100kPa）||Cr2O42-L）,H+（10mol/L）,Cr3+L）
（结果说明，在强酸性介质中，重铬酸根亦可以氧化氯离子）
（1）
ΔrGm=-2F{-}=×103J/mol
ΔrGm=-2F{-}=×103J/mol
K=
因为：
?
（Sn2+/Sn）
（Pb2+/Pb）
或因：
ΔrGm>0
或因：
Q=10>K
所以反应逆向自发进行。
（2）
?
（NO3-/NO）=
?
（Fe3+/Fe2+）=
ΔrGm=-3F{?
（NO3-/NO）-?
（Fe3+/Fe2+）}=
-3×96500C/mol×{}=×104J/mol
ΔrGm=-3F{?
（NO3-/NO）-?
（Fe3+/Fe2+）}=-3×96500C/mol×{}=×104J/mol
因为：
?
（NO3-/NO）
（Fe3+/Fe2+）
或因：
ΔrGm>0
或因：
Q=×1012>K
所以反应逆向自发进行
结果说明，定性分析中利用棕色环法检验NO3-，若在pH约等于3的醋酸介质中，反应不能进行。
该反应应在浓硫酸介质中进行。
（3）
?
（HNO2/NO）=
?
（Fe3+/Fe2+）=
ΔrGm=-F{?
（HNO2/NO）-?
（Fe3+/Fe2+）}=-96500C/mol×{}=×104J/mol
ΔrGm=-F{?
（HNO2/NO）-?
（Fe3+/Fe2+）}=-96500C/mol×{}=×103J/mol
因为：
?
（HNO2/NO）>?
（Fe3+/Fe2+）
或因：
ΔrGm<0
或因：
Q=×103所以反应正向自发进行。
结果说明，可在pH约等于3的醋酸介质中利用棕色环反应定性检验亚硝酸根。
Pb2++2e-=Pb
PbSO4=Pb2++SO42-
所以：
所以不能利用反应Cu2++Br-制备CuBr。
同理可证，不能利用Cu2++Cl-制备CuCl。
所以可利用反应CuCl2+Cu=2CuCl制备CuCl。
答案：
若
（1）为正极，c（H+）=L
若
（2）为正极，c（H+）=L
（所求实际为c（H+）=10-14mol/L时，O2/H2O电极的电极电势）
?
（Hg2Cl2/Hg）=
所以：
?
（H+/H2）=?
（Hg2Cl2/Hg）-ε=-=
若亚汞离子为Hg+,则电极反应为：
Hg++e-=Hg
根据此电极反应，可写出二电极的Nernst方程并可计算电池电动势：
计算结果与实验数据不符。
若亚汞离子为Hg22+,则电极反应为：
Hg22++2e-=2Hg
根据此电极反应，可写出二电极的Nernst方程并可计算电池电动势：
计算结果与实验数据相符，故可知亚汞离子为Hg22+。
Hg22+=Hg2++Hg
根据标准电极电势图：
?
（PbO2/Pb2+）=
?
（O2/H2O2）=
?
（H2O2/H2O）=
下列反应可自发进行：
（1）PbO2+H2O2+2H+=Pb2++O2+2H2O
（2）Pb2++H2O2=PbO2+2H+
（1）+
（2）:
2H2O2=2H2O+O2
故PbO2（MnO2等）可催化过氧化氢歧化分解。
（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+2H2O
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