又:
π=CosRT所以π
(1)<π
(2)<π(3)
1-2.某一元弱酸HA100mL,其浓度为0.10mol·L-1,当加入0.10mol·L-1的NaOH溶液50mL后,溶液的pH为多少?
此时该弱酸的解离度为多少?
(已知HA的Ka=1.0×10-5)
解:
HA+NaOH=NaA+H2O代入数据
0.10×1000.10×50
=10mmol=5mmol
可知HA过量5mmol,产生NaA5mmol,构成一个缓冲溶液。
由公式=5+lg(5/5)=5
解离度
1-3.欲配制pH=5.00的缓冲溶液500mL,现有6mol·L-1的HAc34.0mL,问需要加入NaAc·3H2O(M=136.1g·mol-1)多少克?
如何配制?
解:
根据公式代入计算,
得到:
nNaAc=0.363mol,m(NaAc·3H2O)=0.363×136.1=49.4克
配制方法:
称取49.4克NaAc·3H2O,溶解于100mL烧杯中,转移到500mL容量瓶中,稀释,定容,酸度计校正。
1-4.已知298K时PbI2在纯水中的溶解度为1.3510-3mol•L-1,求其溶度积。
(9.810-9)
解:
PbI2(s)PbI2(aq)Pb2++S2-
SS2S
又:
=4×(1.35×10-3)3=9.84×10-9
1-5.现有0.1mol•L-1的Fe2+和Fe3+溶液,控制溶液的pH值只使一种离子沉淀而另一种离子留在溶液中?
解:
Fe(OH)2开始沉淀时:
Fe(OH)3开始沉淀时:
所以,Fe3+先沉淀
当Fe3+沉淀完全时:
所以pH范围是:
4.02﹤pH﹤7.61
第2章化学反应的基本原理
2-1.估计下列各变化过程是熵增还是熵减。
(1)NH4NO3爆炸2NH4NO3(s)→2N2(g)十4H2O(g)十O2(g)
(2)臭氧生成3O2(g)→2O3(g)
解:
(1)NH4NO3爆炸后,气体体积急剧增大,是熵值增大的过程;
(2)生成臭氧后,气体体积减小,是熵减过程。
2-2.CO是汽车尾气的主要污染源,有人设想以加热分解的方法来消除之:
试从热力学角度判断该想法能否实现?
解:
受热分解反应一般为吸热反应,所以反应
其ΔH为正值。
另从反应式可知,反应前后的气体摩尔数减少,所以ΔS为负值。
根据公式
当ΔH为正值、ΔS为负值时,在任何温度下ΔG总是正值,所以此反应在任何温度都不能发生。
以加热分解方法来消除汽车尾气中的CO气在热力学上不能实现所以就不必徒劳去寻找催化剂了。
2-3.判断下列反应
(1)在25℃下能否自发进行?
(2)在360℃下能否自发进行?
(3)求该反应能自发进行的最低温度。
解:
查表得:
/kJ·mol-1-168.668.12-228.6
/kJ·mol-1-235.352.28-241.9
/J·K-1·mol-1282219.5188.7
(1)
因为>0,反应在25℃下不能自发进行。
(2)
根据公式
由于和随温度变化很小,可以看成基本不变。
<0
因此反应在360℃下能自发进行。
(3)求反应能自发进行的最低温度
根据公式
ΔG<0时反应自发进行,故
故该反应能自发进行的最低温度是89℃。
2-4.反应在760K时的标准平衡常数为33.3。
若将50.0g的注入容积为3.00L的密闭容器中,求760K下反应达平衡时的分解率,此时容器中的压力是多少?
解:
的初始分压为
该反应在恒温恒容下进行,以为基准计算。
开始时5.0500
平衡时5.05-xxx
解得x=4.45mol
在恒容恒温下转化的的分压为
的分解率为
=
平衡时
总压力为:
2-5.设某一化学反应的活化能为100kJ·mol-1
(1)当温度从300K升高到400K时速率加快了多少倍?
(2)温度从400K升高到500K时速率加快了多少倍?
说明在不同温度区域,温度同样升高100K,反应速率加快倍数有什么不同?
解:
根据公式求解
(1)
(2)
(3)以上计算说明,温度越高,升高同样温度使反应速率加快倍数减少。
这是由于温度高时本身反应速率快,升温反应加快的倍数相应地较小。
范特荷夫规则:
温度升高10℃,反应速率增加2—3倍。
它仅是一个近似规则,实际上与基础温度及活化能有关。
2-6.反应2NO(g)+H2(g)→N2(g)+H2O(g)的反应速率表达式为v=k[NO]2[H2],试讨论下列各种条件变化时对初速率有何影响。
(1)NO的浓度增加一倍
(2)有催化剂参加
(3)降低温度
(4)将反应容器的容积增大一倍
(5)向反应体系中加入一定量的N2
解:
(1)NO的浓度增加一倍,初速率增大到原来的4倍;
(2)有催化剂参加,初速率增大;
(3)降低温度,初速率减小;
(4)将反应器的容积增大一倍,初速率减小到原来的1/8;
(5)向反应体系中加入一定量的N2,初速率不变。
第3章电化学原理与应用
3-1.用氧化数法或离子电子法配平下列各方程式:
解;
(1)3As2O3+4HNO3+7H2O=6H3AsO4+4NO
(2)K2Cr2O7+3H2S+4H2SO4=K2SO4+Cr2(SO4)3+3S+7H2O
(3)6KOH+3Br2=KBrO3+5KBr+3H2O
(4)3K2MnO4+2H2O=2KMnO4+MnO2+4KOH
(5)4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O
(6)I2+5Cl2+6H2O=10HCl+2HIO3
(7)2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2+8H2O
(8)2MnO4-+SO32-+2OH-=2MnO42-+SO42-+H2O
3-2.配平下列各反应方程式,并将它们设计组成原电池,写出电池组成式:
(1)MnO4-+Cl-+H+Mn2++Cl2+H2O
(2)Ag++I-AgI(s)
解:
(1)(-)Pt,Cl2|Cl-||MnO4-,Mn2+,H+|Pt(+)
(2)(-)Ag,AgI|I-||Ag+|Ag(+)
3-3.如果下列原电池的电动势为0.500V(298K)
Pt,H2(100kPa)|H+(?
mol·L-1)||Cu2+(1.0mol·L-1)|Cu
则溶液的H+浓度应是多少?
解:
c(H+)=1.8×10-3mol·L-1
3-4.已知
PbSO4+2e-Pb+SO42-=-0.359V
Pb2++2e-Pb=-0.126V
求PbSO4的溶度积。
解:
Ksp=1.3×10-8
第4章物质结构
4-1.下列各组量子数的组合是否合理?
为什么?
(1)n=2,l=1,m=0
(2)n=2,l=2,m=-1
(3)n=3,l=0,m=0
(4)n=3,l=1,m=+1
(5)n=2,l=0,m=-1
(6)n=2,l=3,m=+2
(不合理的有:
(2)、(5)、(6)不符合量子化条件)
4-2.写出17Cl,19K,24Cr,29Cu,26Fe,30Zn,31Ga,35Br,59Pr和82Pb的电子结构式(电子排布)和价电子层结构。
原子
电子排布
价电子层结构
17Cl
[Ne]3s23p5
3s23p5
19K
[Ar]4s1
4s1
24Cr
[Ar]3d54s1
3d54s1
26Fe
[Ar]3d64s2
3d64s2
29Cu
[Ar]3d104s1
3d104s1
30Zn
[Ar]3d104s2
3d104s2
31Ga
[Ar]3d104s24p1
4s22p1
34Se
[Ar]3d104s24p4
4s22p4
35Br
[Ar]3d104s24p5
4s24p5
59Pr
[Xe]4f36s2
4f36s2
82Pb
[Xe]4f145d106s26p2
6s26p2
4-3.指出具有下列性质的元素(不查表,且稀有气体除外)
(1)原子半径最大和最小。
(2)电离能最大和最小。
(3)电负性最大和最小。
(4)电子亲合能最大。
答:
(1)原子半径最大和最小:
Cs,H
(2)电离能最大和最小:
F,Cs
(3)电负性最大和最小:
:
F,Cs
(4)电子亲合能最大:
Cl
4-4.指出下列分子中心原子的杂化轨道类型:
BCl3PH3CS2HCNOF2H2O2N2H4AsCl5SeF6
答:
BCl3(sp2)PH3(sp3不等性)CS2(sp)HCN(sp)OF2(sp3不等性)H2O2(sp3不等性)N2H4(sp3不等性)AsCl5(sp3d)SeF6(sp3d2)
4-5.试问下列分子中哪些是极性的?
哪些是非极性的?
CH4CHCl3BCl3NCl3H2SCS2
答:
极性分子:
H2SNCl3CHCl3
非极性分子:
CH4BCl3CS2
4-6.指出下列各对分子之间存在的分子间作用力的具体类型(包括氢键)
(1)苯和四氯化碳
(2)甲醇和水
(3)二氧化碳和水(4)溴化氢和碘化氢
答:
(1)色散力
(2)色散力,诱导力,取向力,氢键(3)色散力,诱导力(4)色散力,诱导力,取向力
第5章配位化合物
5-1.指出下列配合物的中心离子、配体、配位数、配离子电荷数和配合物名称。
K2[HgI4][CrCl2(H2O)4]Cl[Co(NH3)2(en)2](NO3)2Fe3[Fe(CN)6]2K[Co(NO2)4(NH3)2]Fe(CO)5
解:
配合物
中心离子
配体
配位数
配离子电荷数
名称
K2[HgI4]
Hg2+
I-
4
-2
四碘合汞(Ⅱ)酸钾
[CrCl2(H2O)4]Cl
Cr3+
Cl-,H2O
6
+1
氯化二氯·四水和铬(Ⅲ)
[Co(NH3)2(en)2](NO3)2
Co2+
NH3,en
6
+2
硝酸二氨·二乙二胺和钴(Ⅱ)
Fe3[Fe(CN)6]2
Fe3+
CN-
6
-3
六氰合铁(Ⅲ)酸亚铁
K[Co(NO2)4(NH3)2]
Co3+
NO2-,NH3
6
-1
四硝基·二氨和钴((Ⅲ)酸钾
Fe(CO)5
Fe
CO
5
0
五羰合铁
5-2.在100mL0.05mol·L-1Ag(NH3)2+溶液中加入1mL1mol·L-1NaCl溶液,溶液中NH3的浓度至少需多大才能阻止AgCl沉淀生成?
(0.5mol·L-1)
答:
至少要0.445m