无机化学课后练习题解答

无机化学课后练习题解答第二章 物质的状态2一敝口烧瓶在 280K时所盛的气体，需加热到什么温度时，才能使其三分之一逸出? 解：由题知要使三分之一的气体逸出瓶外，即体积为原来的 1.5倍，而这一过程压力始终保持不变，故有：(P0V1)/T1 = (P0V2)/T2 所以有 T 2 = (T1V2)/V1 = 2801.5=420K答：略。4容器中有 4.4 g CO2，14 g N2，12.8g O2，总压为 2.026105Pa，求各组分的分压。解：由题意知：CO2: n= 4.4/44 = 0.1molN2: n=14/28=0.5molO2: n=12.8/32=0.4mol有道尔顿分压定律：CO2: p=2.026104PaN2: p=1.013104PaO2: p=8.104104Pa答：略。8在 291K和总压为 1.013105Pa时，2.70 dm3含饱和水蒸汽的空气，通过CaCl2干燥管，完全吸水后，干燥空气为 3.21 g，求 291K时水的饱和蒸汽压。解 ：3.21g 空气在 291K，2.7L 的容积中其压力为： PV=Nrt所以 P 空气 =3.212918.31/290.0027=99185PaP 水蒸气 =P 总压 - P 空气 =101300-99185=2.12103Pa答：略第三章 原子结构4已知 M2+离子 3d轨道中有 5个电子，试推出：（1）M 原子的核外电子排布；（2）M 原子的最外层和最高能级组中电子数；（3）M 元素在周期表中的位置。答：（1）Mn 1s 22s22p63s23p63d54s2(2) 最外层 2个电子,最高能级组中 5个电子(3) 第四周期,第 VIIIB族6据原子结构的知识，写出第 17号、23 号、80 号元素的基态原子的电子结构式。答：17 号元素 Cl,其电子结构式为 1s22s22p63s23p523号元素 V, 其电子结构式为 1s22s22p63s23p63d34s280号元素 Hg, 其电子结构式为 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s29列各组量子数哪些是不合理的，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答：(2)、 （5） 、 （6）不合理10 列说法是否正确？不正确的应如何改正？a) s电子绕核运动，其轨道为一圆周，而电子是走 S 形的；b) 主量子数 n为 1时，有自旋相反的两条轨道；c) 主量子数 n为 4时，其轨道总数为 16，电子层电子最大容量为 32；d) 主量子数 n为 3时，有 3s，3p，3d 三条轨道。答：（1）错误，（2）错误（3）正确（4）错误13 据原子轨道近似能级图，指出下表中各电子层中的电子有无错误，并说明理由。元 素 K L M N O P1922303360222228108889818201822318 12 2答：元素 K L M N O P19 2 8 8 122 2 8 10 230 2 8 18 233 2 8 18 560 2 8 18 22 8 217 么是元素的电负性？电负性在同周期，同族元素中各有怎样变化规律？答：电负性：原子在分子中吸引电子的能力。同周期依次递增，同族中依次递减，副族变化不太明显。第四章 化学键与分子结构6 何理解共价键具有方向性和饱和性？答：共价键具有方向性：原子轨道在空间有一定的取向，成键时要满足最大重叠原理。共价键具有饱和性：成键时原子提供的成键轨道和成单电子数目是一定的。7 F3是平面三角形的几何构型，但 NF3却是三角 的几何构型，试用杂化轨道理论加以说明。答：根据杂化轨道理论：BF3分子中的 B采取 sp2杂化，其分子构型为平面三角形NF3分子中的 N采取 sp3不等性杂化，其分子构型为三角锥形10试用价层电子互斥理论判断下列分子或离子的空间构型。说明原因。HgCl2 BCl3 SnCl2 NH3 H2O PCl5 SF6 IF5 COCl2 答： 分子或离子 中心原子的电子对数 杂化方式 空间构型HgCl2 2 sp 等性 直线型BCl3 3 sp2等性 平面三角型SnCl2 3 sp2不等性 V 型NH3 4 sp3不等性 三角锥型H2O 4 sp3不等性 V 型PCl5 5 sp3d等性 三角双锥型SF6 6 sp3d2等性 正八面体型IF5 6 sp3d2不等性 四角锥型COCl2 3 sp2等性 平面三角型11试用价键法和分子轨道法说明 O2和 F2分子的结构。这两种方法有何区别？答 ：价键理论认为形成共价键的电子只局限于两个相邻原子间的小区域内运动，不把分子作为一个整体考虑，它对氢分子离子中的单电子键、氧分子中的三电子键以及分子的磁性等也无法解释。分子轨道理论，着重于分子的整体性，它把分子作为一个整体来处理，比较全面地反映了分子内部电子的各种运动状态，它不仅能解释分子中存在的电子对键、单电子键、三电子键的形成，而且对多原子分子的结构也能给以比较好的说明。11 写出 O22-，O 2 ，O 2+ ，O 2-分子或离子的分子轨道式。并比较它们的稳定性？答：由氧分子的分子轨道能级顺序及键级的计算方法，得：键级 O 2+ O2 O2- O22-2.5 2 1.5 1稳定性为： O 2+ O2 O2- O22-12 已知 NO2，CO 2，SO 3分子其键角分别为 132，180，120，判断它们的中心原子轨道的杂化类型？答：NO 2 分子的键角介于 1200到 1800之间，故其中心原子 N的杂化类型为sp2,CO2 分子的键角为直线形，故其中心原子 C的杂化类型为 sp,而 SO3的键角为 120故其中心原子 S的杂化类型为 sp2,19. 试用离子极化的观点，解释下列现象：a) AgF易溶于水，AgCl，AgF，AgI 难溶于水，溶解度由 AgF到 AgI依次减小。b) AgCl，AgBr，AgI 的颜色依次加深。答： Ag+为 18e构型，有较强的极化作用，同时又有较大的变形性；而由 F-到I-其变形性依次增大，所以由 AgF到 AgI其共价性依次增强，导致溶解度依次减小，颜色依次加深。20. 试比较下列物质中键的级性的大小。NaF， HF， HCl， HI， I 2答：键级大小顺序：NaFHFHClI 223. 判断下列各组分子之间存在着什么形式的分子间作用力？苯和 CCl4； 氦和水； CO2气体； HBr 气体； 甲醇和水。答：（1） 、 （3）只有色散力 （2）色散力和诱导力 （4）取向里、色散力和诱导力（5） 取向里、色散力和诱导力，氢键24. 试判断 Si和 I2晶体哪种熔点较高，为什么？答：熔点 Si I 2晶型 原子晶体 分子晶体第五章 氢和稀有气体3. 写出工业制氢的三个主要化学方程式和实验室中制备氢气最简便的方法？答： 工业水煤气法： C + H 2O K173H2 + CO烷烃脱氢法： C 2H6 CH2=CH2 + H2实验室法： Zn + H 2SO4 H 2 + ZnSO46何为盐型氢化物？什么样的元素能形成盐型氢化物？怎样证明盐型氢化物内存在 H负离子？答: 为离子型氢化物，指氢同电负性较小的碱金属或碱土金属化合时获得一个电子形成 H-离子。离子型氢化物与水发生强烈反应放出氢气：NaH + H2O = H2 + NaOHH- + H+ = H210 出 XeO3在酸性介质中被 I离子还原得到 Xe的反应方程式。答：XeO 3 + 6H+ + 9I- = 3I3- + Xe + 3H2O14完成并配平下列反应方程式：（1） XeF4 + ClO （2） XeF4 + Xe （3） Na4XeO6 + MnSO4 + H2SO4 （4） XeF4 + H2O （5） XeO3 + Ba(OH)2 （6） XeF6 + SiO2 答 XeF 4 +2 ClO3-+2 H2O=Xe + 2ClO4-+ 4HFXeF 4 + Xe = 2XeF25Na 4XeO6 + 2MnSO4 +7 H2SO4 =5XeO3 +2 NaMnO4 + 7 H2O + 9Na2SO46XeF 4 + 12 H2O = 2 XeO3 +4Xe + 24HF+ 3O22XeO 3 +2 Ba(OH)2 = Ba2XeO6 + Xe + O2 + 2H2O2XeF 6 + SiO2 = 2XeOF4 + SiF4第六章 化学热力学初步2.计算体系的热力学能变化，已知：（1） 体系吸热 1000J，对环境做 540J的功；（2） 体系吸热 250J，环境对体系做 635J的功；解：(1) U= Q-W = 1000-540=460J(2) U= Q-W = 250+635=885J9.为什么在标准状态下稳定单质的熵不为零？答 : 在 0K是任何完整晶型中的分子或原子只有一种排列方式，即唯一的一种微观状态，其熵值为零。而在标准状态下的单质不符合上述条件，其熵值是一个差值。所以不为零。13.已知下列数据 fHm0（CO 2，g）= 393.5 kJmol -1 fHm0（Fe 2O3，s）= 822.2 kJmol -1 fHm0（CO 2，g）= 394.4kJmol -1 fHm0（Fe 2O3，s）= 741.0kJmol -1求反应 Fe2O3（s） + 3/2C(s) 2Fe(s) + 3/2CO2(g)在什么温度下能自发进行。解：Fe 2O3（s） + 3/2C(s) 2Fe(s) + 3/2CO 2(g) rGm0= rHm0 - T rSm0 rSm0= ( rHm0 - rGm0)/T计算得： rHm0=231.95kJ/mol rGm0=149.4 kJ/mol rSm0= 276.83 kJ/mol则临界温度为 T= rHm0/ rSm0 = 837K答：略14.查表求反应 CaCO3(s) CaO(s) + CO 2(g)能够自发进行的最低温度。解：CaCO 3(s) CaO(s) + CO 2(g) rHm0= 178.29 kJ/mol rSm0= 160.49 kJ/molKT= rHm0/ rSm0 = 1110K答：略第七章 化学反应速率3.简述反应速率的碰撞理论的理论要点。答：(1)反应物分子间的碰撞频率越高，反应速率越大。（2）发生反应的分子必须具有一定的能量。（3） 发生反应的分子必须有一定的空间取向。（4） 活化能的概念。4.简述反应速率的过渡状态理论的理论要点。答：（1）在反应过程中，要经过一个过渡状态，即反应物分子要先形成活化配合物。（2）反应速率的大小决定于：活化配合物的浓度、活化配合物的分解速率等因素。（3）活化能的概念：反应物与活化配合物之间的能量差。6. 295K时，反应 2NO + Cl2 2 NOCl，其反应物浓度与反应速率关系的数据如下：NO/moldm 3Cl2/moldm Cl2/moldm 3s10.1000.5000.1000.1000.1000.5008.010-32.010-14.010-2问：（1）对不同反应物反应级数各为多少？（2）写出反应的速率方程；（3）反应的速率常数为多少？解：v= k c NOx c Cl2y(1)x=2 y=1(2)v= k cNO2 c Cl2(3)k=8dm3mol-1s-1答：略7.反应 2 NO（g） + 2 H2（g） N2（g） + 2 H2O其速率方程式对NO（g）是二次、对 H2（g）是一次方程。（1） 写出 N2生成的速率方程式；（2） 如果浓度以 moldm3表示，反应速率常数 k的单位是多少？（3） 写出 NO浓度减小的速率方程式，这里的速率常数 k和（1）中的 k的值是否相同，两个 k值之间的关系是怎样的？解： (1) v N2= k1 cNO2 c H2（2）(3) vNO= k2 cNO2 c H2 vN2 = vNO/2 k2 = 2k111. 高温时 NO2分解为 NO和 O2，其反应速率方程式为 (NO2) = kNO22在 592K，速率常数是 4.9810-1dm3mol-1s-1，在 656K，其值变为4.74dm3mol-1s-1，计算该反应的活化能。解：由阿伦尼乌斯公式解得 E a = 113.7 kJ/mol第八章 化学平衡4.已知下列反应的平衡常数： HCN H+ + CN- K10NH3 + H2O NH4+ + OH- K20H2O H+ + OH K30试计算下面反应的平衡常数：NH 3 + HCN NH4+ CN答：K=( K 10K20)/ K30 = 0.8227. 反应 H2 + CO2 H2O + CO在 1259K达平衡，平衡时H 2=CO2=0.44moldm，H 2O=CO=0.56moldm 3。求此温度下反应的经验的平衡常数及开始时 H2和 CO2的浓度。解：9. HI分解反应为 2HI H2 + I2，开始时有 1molHI，平衡时有 24.4%的 HI发生了分解，今欲将分解百分数降低到 10%，试计算应往此平衡系统中加若干摩 I2。解： 2HI H2 + I2起始 1 0 0转化 0.244 0.122 0.1222756.0= 9.5)(xx=0.37mol10. 在 900K和 1.013105Pa时 SO3部分离解为 SO2和 O2SO3（g） SO2（g）+ 1O2（g）若平衡混合物的密度为 0.925gdm3，求 SO3的离解度。解： PV=nRT P m=nRT PM=RTM=RT= 5310.94.892.0=68.33SO3（g） SO2（g）+ O2（g）x 0 0a-x x 1xxax21364)(80= 68.33ax= 0.34 所以 SO3的离解度是 34%。答：略13. 对于下列化学平衡 2HI（g） H2（g） + I 2（g）在 698K时，K c=1.8210 2。如果将 HI（g）放入反应瓶内，问：（1）在HI为 0.0100moldm 3时，H 2和 I 2各是多少？（2）HI（g）的初始浓度是多少？（3）在平衡时 HI的转化率是多少？解： （1）2HI（g） H2（g） + I 2（g）2x x xx20.=1.8210 2 x=1.3510 3moldm 3H2和 I 2各是 1.3510 3moldm ，1.3510 moldm 3。（2）HI=0.01+21.3510 =0.0127moldm（3） = 017.353100%=21.3%答：略15. 某温度下，反应 PCl5（g） PCl3（g）+ Cl2（g）的平衡常数K=2.25。把一定量的 PCl5引入一真空瓶内，当达平衡后 PCl5的分压是2.533104Pa。问：（1） 平衡时 PCl3和 Cl2的分压各是多少？（2） 离解前 PCl5的压强是多少？（3） 平衡时 PCl5的离解百分率是多少？解： （1） 2)(.3PCl=2.25 PCl5P 3l=P 2l=7.60104Pa（2）P 5Cl=(2.533+7.6)105Pa（3）P 5l= 410.67100% = 75.25%答：略23. 在一定温度和压强下，某一定量的 PCl5的气体体积为 1dm3,此时 PCl5气体已有 50%离解为 PCl3和 Cl2。试判断在下列情况下，PCl 5的离解度是增大还是减小。（1） 减压使 PCl5的体积变为 2 dm3；（2） 保持压强不变，加入氮气，使体积增至 2dm3；（3） 保持体积不变，加入氮气，使压强增加 1倍；（4） 保持压强不变，加入氯气，使体积变为 2dm3；（5） 保持体积不变，加入氯气，使压强增加 1倍。解： （1）增大；（2）增大；（3