无机化学教材课后习题答案-谢吉民第三版

1、 PAGE 43习题参考答案第一章 溶液和胶体1求 0. 10kgNaOH、0.10kg(2Ca2+)、0.10kg( 2 Na2CO3)的物质的量。解 ： M（NaOH）= 40g/ molM（2Ca2+）= 80g/ molM（ 1 Na CO ）= 53g/ mol223则各物质物质的量分别为n(NaOH) m(NaOH) 0.10 1000 2.50molM (NaOH)40m(2Ca2+ )0.10 1000n(2Ca2+ ) 1.25M (2Ca2+ )80moln( 1 Na CO ) m( 1 Na CO ) 223 0.101000 1.89 mol223M ( 1 Na C

2、O )532231溶液中KI 与 KMnO4 反应，假如最终有0.508gI2 析出，以(KI + 5 KMnO4)为基本单元，所消耗的反应物的物质的量是多少？ 解： 题中的反应方程式为10KI + 2KMnO4 +8H2SO4 = 5I2 + 2MnSO4 + 6K2SO4 + 8H2O将上述反应方程式按题意变换为141134KI + 5 KMnO4 + 5 H2SO4 =1mol2 I2 + 5 MnSO4 + 5 K2SO4 + 5 H2O12 mol10.508n（KI +KMnO ）mol54则所消耗的反应物的物质的量为254mol10.508n（KI +KMnO ）= 254254

3、= 0.004（mol）1将 5.0g CaCl2 溶于水，配制成 500ml 溶液，试求该溶液的 (CaCl2)、( 2 CaCl2)、c(CaCl2)1和 c( 2 CaCl2)。1解 ： M（CaCl2）= 111g/ molM（ 2 CaCl2）= 55.5 g/ mol (CaCl) m(CaCl) 5.0 10.0g / L22V0.51m 1(CaCl ) (CaCl )22 5.0 10.0g/L22V0.5c(CaCl ) (CaCl )2 10.0 0.09mol/L 2M (CaCl )211111 (CaCl )c2210.0(CaCl ) 0.18mol/L22M1(

4、CaCl ) 2255.5静脉注射用KCl 溶液的极限质量浓度为 2.7g/L，如果在 250 ml 葡萄糖溶液中加入 1安瓿(10 ml)100 g/LKCl 溶液，所得混合溶液中KCl 的质量浓度是否超过了极限值?解： 混合溶液中KCl 的质量浓度 (KCl) m(KCl) 100 0.010 3.85 g / LV0.250 0.010所得混合溶液中KCl 的质量浓度超过了极限值。某患者需补充Na+ 0.050mol，应补充NaCl 的质量是多少？若用生理盐水补充(NaCl)=9.0g/L，需生理盐水的体积是多少？解： 应补充NaCl 的质量m(NaCl)=n(NaCl)M(NaCl)=

5、0.05058.5=2.925（g）需生理盐水的体积V (生理盐水) m(NaCl) 0.050 58.5 0.325L 325ml (NaCl)9.0已知冰醋酸的密度为 1.05kg/L，质量分数为 91，试求该溶液的 c(HAc)、b(HAc)和 x(HAc)。解：M(HAc) = 60 g/ mol冰醋酸的 c(HAc)、b(HAc)和 x(HAc)分别为c(HAc) (1.051000) 0.91 16 (mol / L) 60b(HAc) 91/ 609 /1000 168.5mol / kgx(HAc) 91/ 60(91/ 60) (9 /18) 0.752什么叫稀溶液的依数性？

6、难挥发性非电解质稀溶液的四种依数性之间有什么关系？ 答：溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压力等性质只与溶质、溶剂微粒数的比值有关，而与溶质的本性无关，因为这类性质的变化规律只适用于稀溶液，所以统称为稀溶液的依数性。难挥发性非电解质稀溶液的四种依数性之间关系密切，可以根据下列公式进行换算pTTb f bKKKRTBbf8293K 时水的饱和蒸气压为 2.338kPa，将18g 葡萄糖(C6H12O6)溶于 100g 水中，求此葡萄糖溶液的蒸气压。解 ： M (C6H12O6)= 180 g/ mol葡萄糖溶液中水的摩尔分数为x (H100 /18O) 0.982218 /180 10

7、0 /18 则葡萄糖溶液的蒸气压为p = p0 x (H2O) = 2.3380.982 = 2.30 (kPa)9实验测得赖氨酸中 (C)=49.29%、(N)=19.16%、(H)=9.59%、(O)=21.89%。将 3.0g 赖氨酸溶于 120g 联苯中，测得溶液的凝固点降低值为 1.37K，试求赖氨酸的相对分子质量和分子式。（已知联苯的 K f =8.0Kkg/mol）解： 赖氨酸的摩尔质量为M 赖氨酸 Km 赖氨酸 8.0 3.0 146 g / mol f Tf m 联苯1.37 0.120即赖氨酸的相对分子质量为 146。一个赖氨酸分子中所含碳原子、氮原子、氢原子和氧原子的数目

8、分别为N C 146 0.4929 612N N 146 0.191614N H 146 0.09591N O 146 0.218916 2 14 2因此赖氨酸的分子式为C6H14N2O2。测得人体血液的凝固点降低值T f = 0.56K，求在 310 K 时人体血液的渗透压。解 ： K f（H2O）= 1.86 Kkg/ mol由于TK f RTf0.56 1.868.314 310解得= 776（kPa）即 310 K 时人体血液的渗透压为 776kPa。排出下列溶液在 310 K 时，渗透压力由大到小的顺序。（1） c(C6H12O6) = 0.20 mol/Lc(NaCl) = 0.2

9、0 mol/L（3）c(Na2CO3) = 0.20 mol/L解： 在相同温度下，溶液的渗透压力与渗透浓度成正比，因此，可以通过比较溶液渗透浓度的大小，确定溶液渗透压力的大小。三种溶液的渗透浓度分别为os61266126c (C HO ) = c(C HO ) = 0.20 (mol/L)osc(NaCl) = 2c(NaCl) = 20.20= 0.40 (mol/L)os2323c(Na CO ) = 3c(Na CO ) = 30.20= 0.60 (mol/L)所以溶液的渗透压力由大到小的顺序为(3)(2)(1)。生理盐水、50g/L 的葡萄糖(C6H12O6)溶液、12.5g/L

10、的碳酸氢钠(NaHCO3)溶液和18.7 g/L 的乳酸钠(NaC3H5O3)溶液均为临床上常用的等渗溶液。现将上述溶液，按下列体积配方配成三种混合液：11（1） 2 (50 g/L C6H12O6) + 2 (生理盐水)12（2） 3 (18.7 g/L NaC3H5O3) + 3 (生理盐水)12（3） 3 (12.5 g/L NaHCO3) + 3 (生理盐水)试通过计算回答上述三种混合液是等渗、低渗还是高渗溶液？11解： （1） 2 (50 g/L C6H12O6) + 2 (生理盐水)混合溶液的渗透浓度为c 1 50 1 2 9.0 0.293mol/L 293mmol/Los218

11、0258.5所以该混合溶液为等渗溶液。12（2） 3 (18.7 g/L NaC3H5O3) + 3 (生理盐水)混合溶液的渗透浓度为c 1 2 18.7 2 2 9.0 0.316 mol/L 316 mmol/Los3112358.5所以该混合溶液为等渗溶液。123 (12.5g/L NaHCO3) + 3 (生理盐水)混合溶液的渗透浓度为c 1 2 12.5 2 2 9.0 0.304os384358.5mol L-1 304mmol / L 所以该混合溶液为等渗溶液。假设某一动物细胞内液的渗透浓度为220 mmol/L，若将该动物细胞分别置于质量浓度为 12.5 g/L、9.25 g/

12、L、5.0 g/L 的 NaHCO3 溶液中，试问该动物细胞将各呈什么形态？解：各NaHCO3 溶液的渗透浓度分别为cos1cos2cos3NaHCO3NaHCO3NaHCO3 2 12.5 1000 298mmol / L 84 2 9.25 1000 220mmol / L 84 2 5.0 1000 119mmol/ L 84与题目所给动物细胞内液比较，12.5 g/L、9.25 g/L、5.0 g/L 的 NaHCO3 溶液分别为高渗溶液、等渗溶液和低渗溶液，因此，该动物细胞在其中呈现的形态分别为皱缩、正常和膨胀。将 1.01g 胰岛素溶于适量水中配制成 100ml 溶液，测得 298

13、K 时该溶液的渗透压力为4.34kPa，试问该胰岛素的相对分子质量为多少？m1.01解： M胰岛素 VRT 8.314 298 5.77 1034.34 0.1g / mol所以胰岛素的相对分子质量为 5.77103。将 KBr 溶液和 AgNO3 溶液混合以制备AgBr 溶胶，假设让 KBr 溶液过量，或者让AgNO3 溶液过量，试写出这两种情况下所制得的 AgBr 溶胶的胶团结构式，并指出胶粒的电泳方向。解：用KBr 溶液和AgNO3 溶液制备AgBr 溶胶的反应式为KBr AgNO3= AgBr溶胶 KNO3若 KBr 溶液过量，则胶核优先吸附Br，胶团结构式为AgBr m nBr- n

14、 xK+ x xK+由于 KBr 过量，因此生成的AgBr 溶胶为负溶胶，胶粒带负电，电泳时胶粒向正极移动。若 AgNO3 溶液过量，则胶核优先吸附Ag+，胶团结构式为AgBr m nAg+ n x NO- x xNO-33由于 AgNO3 过量，因此生成的 AgBr 溶胶为正溶胶，胶粒带正电，电泳时胶粒向负极移动。用等体积 0.0008 mol/L KI 溶液与 0.0010 mol/L AgNO3 溶液混合以制备AgI 溶胶。若在制得的 AgI 溶胶中，分别加入同浓度等体积的AlCl3 溶液、Na3PO4 溶液、MgSO4 溶液， 试写出三种电解质对上述AgI 溶胶聚沉能力的大小顺序。解：

15、用KI 溶液和AgNO3 溶液制备AgI 溶胶的反应式为KI AgNO3= AgI溶胶 KNO3用等体积 0.0008 mol/L KI 溶液与 0.0010 mol/L AgNO3 溶液混合制备AgI 溶胶时，AgNO3溶液过量，胶核优先吸附Ag+，胶粒带正电荷，制得的AgI 溶胶为正溶胶。对于AgI 正溶胶， 起聚沉作用的主要是电解质的阴离子，阴离子所带电荷数的绝对值越大，电解质的聚沉能力就越强。因此，三种电解质对AgI 正溶胶聚沉能力的大小顺序为Na3PO4 MgSO4 AlCl3 。溶胶具有稳定性的原因有哪些？用什么方法可破坏其稳定性。答：溶胶具有相对稳定性的原因有：胶团双电层中的吸附

16、离子和反离子都是溶剂化的，胶粒被溶剂化离子所包围，形 成了一层溶剂化保护膜。溶剂化膜既可以降低胶粒的表面能，又可以阻止胶粒之间的接触， 从而提高了溶胶的稳定性。同种溶胶中的胶粒带有相同电荷，相互间的静电斥力使胶粒不易聚集成大颗粒， 保持了溶胶的稳定。由于溶胶的分散程度很大，胶粒很小，布朗运动剧烈，能反抗重力作用而不下沉。在溶胶中加入电解质或者加入与胶粒带相反电荷的溶胶或者将溶胶加热等都可以破坏溶胶的相对稳定性，使溶胶发生聚沉。高分子溶液具有稳定性的原因有哪些？用什么方法可破坏其稳定性。答：高分子溶液具有稳定性的原因是由于分散相粒子带有电荷和分散相粒子的高度水化作用，其中高分子的水化作用是高分子

17、溶液稳定的主要因素。加入大量的电解质或与水作用强烈的有机溶剂如乙醇、丙酮等可以破坏高分子溶液的稳定性，使高分子化合物沉淀析出。第二章 电解质溶液计算 0.10 mol/L K3Fe(CN)6溶液的离子强度。1解：I=（0.3012+0.1032）=0.6(mol/L)2I0.1应用德拜-休克尔极限公式计算 0.10 mol/L KCl 溶液中的离子平均活度因子。解：对于KClI=0.1lg =0.509z z +=0.5091=0.16=0.69计算 0.005 mol/L KCl 溶液在 398K 时的渗透压：(1)用浓度计算；(2)用活度计算（=0.92）。解：（1）=icRT=20.00

18、58.314398=33.09(kPa)（2）=i cRT=20.920.0058.314398=30.44(kPa)写出下列酸的共轭碱的化学式：NH 、HS、HSO 、HPO-、HSO-4224244444解：NH3,HS, HSO , HPO , SO 2写出下列碱的共轭酸的化学式：SO2- 、S2、HPO-、HSO- 、NH42443解：HSO, HS, H PO , H SO , NH +434244根据质子理论判断下列各分子或离子在水溶液中哪些是酸？哪些是碱？哪些是两性物质?HS-、CO2- 、H32解：酸：H2S,HAcPO-4、NH3、H2S、HAc、OH-、H2O、 NO-23

19、32碱：CO 2, NH , OH, NO 42两性物质：HS, H2PO , H O根据有关 K 、K 大小，给下列各种酸的强度排序：abHAc、HCO- 、H O、HCN、HSO-3244aaa3解 ：Ka(HSO )K (HAc)K (HCN) K (HCO) K (H O)a2已知HCOOH 在 298K 时，Ka=1.8104，求其共轭碱的 Kb 是多少？ 解：Kb=KW/Ka=1014/(1.8104)= 5.61011将 0.4 mol/L 丙酸(HPr)溶液 125 ml 加水稀释至 400 ml；求稀释后溶液的pH（HPr 的Ka=1.3105）。解：稀释后丙酸浓度为 0.4

20、125/400=0.125(mol/L)K ca1.3105 0.125c/Ka500H+= pH=2.89 1.3103 ( mol/L计算下列溶液的pH：0.20 mol/L NH3 水与 0.20 mol/L HCl 等体积混合后的溶液。0.20 mol/L NH3 水与 0.20 mol/LHAc 等体积混合后的溶液。0.20 mol/L NaOH 与 0.20 mol/L HAc 等体积混合后的溶液。解：（1）混合后，全部生成浓度为 0.1 mol/L 的 NH4Cl:4WbKa(NH +)= K / K =1014/(1.8105)=5.561010K ca5.561010 0.1

21、c/Ka500H+= pH=5.13 7.46106 ( mol/L)5.561010 1.8105（2） 混合后，全部生成浓度为 0.1 mol/L 的 NH4Ac:4cKa(NH +)20KWK (NH ) K (HAc)a4aH+= pH=7.00, c20Ka(HAc)= 1.00107 ( mol/L)（3）混合后，全部生成浓度为 0.1 mol/L 的 NaAc:WaKb(Ac)= K / K (HAc)= 1014/(1.8105)=5.561010K cb5.561010 0.1c/Kb500OH= pOH =5.13pH=8.87 7.46106 ( mol/L)在 0.10

22、 mol/L NH3 溶液中，加入 NH4Cl 晶体，使其溶解后浓度为 0.20 mol/L，求加入 NH4Cl 前后，NH3 水中的OH及解离度。解：加入NH4Cl 前K cb1.8105 0.1c/Kb500OH= 1.34103 ( mol/L)=OH/ c=(1.34103/0.1) 100%=1.34%4加入NH Cl 后,有NH4ClNH4 +Cl-设平衡时溶液中OH为 x mol/L，则NH3H2ONH4 +OH-0.1x0.10.2+ x0.2x0.2x/0.1= Kb=1.8105OH=x=9.0106(mol/L)OH=c100% =9.0103 %近似计算 0.10 mo

23、l/L H PO溶液中的H+、 HPO- 、 HPO2- 及 PO3- ，由计算347.5103 0.1结果可得出什么结论?2444/解：c Ka1500H+= 2.74102 ( mol/L)K ca14H+=H2PO =2.74102(mol/L)K H HPO2 4 HPO2a 2HPO 4244a2HPO 2=K =6.2108(mol/L)K H PO3 4a 3HPO2 44PO3=Ka3HPO42/H+=(2.210136.2108)/(2.74102)=4.981019(mol/L)13. 欲使H2S 饱和溶液(浓度为 0.10 mol/L)中S2=1.01013大？解： Ka

24、1Ka2=H+2S2/H2Smol/L，应控制溶液的pH 为多K KH S/S2 a1a225.1108 1.21015 0.10 /(1.01013 )H+=7.82106(mol/L)pH=5.1114. 在氨水中加入下列物质，对氨水的解离度、解离常数、溶液的pH 有何影响？（1）NH4Cl； （2）NaCl； （3）H2O； （4）NaOH 解：对解离常数均无影响（1）NH4ClpH（2）NaClpH（3）H2OpH（4）NaOHpH第三章 缓冲溶液下列混合溶液是否具有缓冲作用?为什么?1 mol/L 的H2PO4 溶液 50 ml 与 0.1 mol/L Na2HPO4 溶液 50 m

25、l 混合。0.2 mol/L 的 HAc 溶液 100 ml 与 0.2 mol/L 的 NaOH 溶液 5 ml 混合。0.1 mol/L 的 NH3H2O 溶液 50 ml 与 0.2 mol/L 的 HCl 溶液 25 ml 混合。110mol/L 的 HAc 溶液 50 ml 与 110mol/L 的 NaAc 溶液 50 ml 混合。解：（1）具有缓冲作用，（2）、（3）、（4）无缓冲作用。因为（1）中存在着足够浓度的缓冲对；（2）中尽管有缓冲对，但缓冲对的缓冲比为 19，故其几乎没有缓冲作用；（3）中无缓冲对；（4）中缓冲对浓度太低。今需配制 pH 为 7.40 的缓冲液 100

26、ml，问应取 0.067 mol/L 的 Na2HPO4 溶液和 0.067 mol/L的 KH PO 溶液各多少 ml（已知 H PO的 pK 2.16，pK 7.21，pK12.32）？2434V (HPO2 )a1a2a3V (HPO2 )解： pH pKlg4即 7.4 7.21 lg4a 2V (HPO )V (H242PO )4解得：V( HPO 2 )=60.78 ml，则 V( H4PO )=39.22 ml24a将 50 ml 0.10 mol/LHAc 溶液与 25 ml 0.10 mol/LNaOH 溶液相混合，该混合液是否具有缓冲作用？试计算该溶液的pH（已知HAc K

27、 =1.74 105）。解；HAc+NaOHNaAc + H2O反应前/mmol0.10500.10250反应后/mmol0.10(5025)0.1025 溶液由HAc- Ac缓冲对组成，故具有缓冲作用。H K n(Ac- ) 1.74 105 0.10 25an(HAc)0.10 25= 1.74105 （mol/L）pH = 4.76a已知TrisHCl 在 37时的pK 为 7.85，今欲配制pH 为 7.40 的缓冲液，问在含有Tris 和TrisHCl 各为 0.05 mol/L 的溶液 100 ml 中，需加入 0.05 mol/L 的 HCl 溶液多少ml？解：设需加入HCl 的

28、体积为 x mol 根据pH p Kalgn(Tris)，有n(Tris H )7.4 7.85 lg 100 0.05 0.05x100 0.05 0.05x解得：x = 47.6 (ml)用 0.025 mol/L 的 H3PO4 溶液配成pH 为 7.4 的缓冲溶液 100 ml，需加入 0.025 mol/L 的NaOH 溶液与之中和，试计算所需H3PO4 溶液与NaOH 溶液的体积。解：根据题意，应用HPO 24HPO 2 缓冲对。4设需H3PO4 x ml，与H3PO4 反应的NaOH 为 y1 ml，与HPO2 反应的NaOH 为 y ml。24H3PO4+OH =HPO24+H

29、2Ommol0.025x0.025y10.025y1H PO24+OH =HPO 2 4+H2O0.025x0.025y10.025y20.025y2 x=y1 x+y1+y2=100，x=y1 y2=1002x7.4 7.21 lg0.025 y20.025x 0.025 y2解得：x=38.34(ml)，即需要H3PO4 38.34 ml。NaOH 需要：10038.34=61.66 (ml)今有 0.20 mol/L 的 NH3H2O 和 2.00 L 0.100 mol/L 的 HCl 溶液，若配制pH=9.60 的缓冲4溶液，在不加水的情况下，最多可配制多少ml 缓冲溶液？其中 NH

30、3H2O 和 NH +的浓度各为多少?321解： 设配制前NH H O 体积 VL。则NH H O + HCl = NH Cl + H O3242起始0.20V10.2001平衡0.20V 0.2000.20pH pKlgn(NH3 H O)2an(NH )4即 9.60 9.25 lg 0.20V 1 0.200.20V1=3.24(L)缓冲溶液总体积 V=3.24+2.00=5.24(L)NH HO=0.20V 0.20 0.085(mol/ L)132VNH+= 0.20 0.038(mol/L )4V试计算总浓度为 0.100 mol/L 的巴比妥缓冲溶液的最大缓冲容量和pH 为 8.

31、00 时的缓冲容量。解 ： =0.576c=0.5760.100=0.0576（mmol/(mlpH)）最大总根 据 pH p Ka lgc(B) ，有：c(HB)8.00 7.40 lgc(B)，解得： c(B) c(HB)c(HB)又 c(B)+c(HB)=0.100c(B)=0.08 mol/Lc(HB)=0.02 mol/L3.98 2.303 0.080 0.020 =0.037（mmol/(mlpH)）0.100第四章 沉淀溶解平衡溶度积常数的意义是什么？离子积和溶度积有何区别？溶度积与前述几个平衡常数（Ka、Kb、KW） 比较有何异同？答：溶度积常数是指在一定温度下，难溶电解质的

32、饱和溶液中各离子浓度幂的乘积，用Ksp 表示；而难溶电解质的离子积是指在任意情况下离子浓度幂的乘积，用IP = cm(An+) cn(B)表示。溶度积是达到沉淀溶解平衡时的离子积，在一定温度下，溶度积是个常数，而离子积不是常数。Ksp 仅是 IP 的一个特例。可以根据离子积与溶度积的相对大小，判断溶液中是否有沉淀生成（即溶度积规则）。Ka 为弱酸的解离平衡常数；Kb 为弱碱的解离平衡常数；KW 为水的离子积常数；Ksp 为难溶盐的溶度积常数。Ka、Kb、KW 和 Ksp 都是常数，其中 Ka、Kb 和 KW 所对应的平衡体系为单相离子平衡体系，而 Ksp 对应的是一个多相离子平衡体系。已知 M

33、g(OH)2 的 Ksp 是 5.611012，若溶液中 Mg2+浓度为 1.0104 mol/L，OH浓度为 2.0104 mol/L，下列哪种判断沉淀生成的方式是正确的？(1)(1.0104) (2.0104)2 = 4.01012Ksp 不沉淀 ；(2)(1.0104) (22.0104)2 =1.61011Ksp 生成沉淀。答（1）正确。已知室温下PbI2 的溶解度为 S mol/L，则其 Ksp 为 S3 还是 4S3？答 Ksp=4S3判断下列说法是否正确？两种难溶电解质，Ksp 大者，溶解度必也大；4AgCl 的 Ksp=1.771010，Ag3PO4 的 Ksp=1.05101

34、0，在Cl和PO 3浓度相同的溶液中，滴加AgNO3 溶液，先析出 Ag3PO4 沉淀；在一定温度下，AgCl 饱和溶液中Ag+及Cl浓度的乘积是常数；sp沉淀转化的方向是由 Ksp 大的转化为 K小的。33答 (1)不正确；（2）不正确；（3）正确；（4）不正确。 5在下列难溶物中，哪些不能通过Ksp 计算得到可靠的溶解度数值：BaCO 、Fe(OH) 、2 344Fe S 、BaSO 、AgCl、BaCrO 。答 BaCO 、Fe(OH) 、Fe S332 3溶度积规则的内容是什么？使用时应注意什么问题？什么叫沉淀溶解平衡中的同离子效应？盐效应？答 溶度积规则= IPK饱和溶液，无沉淀析出

35、，处于沉淀平衡状态。若有沉淀，沉淀亦不溶解。sp IPK过饱和溶液，可析出沉淀，直至建立平衡为止。sp IPK未饱和溶液，无沉淀生成。若向溶液中加入固体，固体会溶解，直至建立sp平衡。溶度积规则只适用于难溶或微溶电解质，对溶解度较大的物质如氯化钠，溶度积规则是不适用的。因加入含有共同离子的易溶性强电解质而使难溶电解质溶解度降低的效应，称为同离子效应。在难溶电解质饱和溶液中，加入不含共同离子的易溶性强电解质而使难溶电解质的溶解度增大的作用称为盐效应。PbCl2 在 0.130 mol/L 的Pb(NO3)2 溶液中的溶解度是 5.7103 mol/L，计算在同温度下PbCl2 的 Ksp(不考虑

36、盐效应的影响)。解 沉淀平衡时Pb2+PbCl22Cl-S0.130+S2S即 Pb2+=0.1357 (mol/L )Cl=2S = 25.7103 (mol/L)sp则K(PbCl2)= Pb2+Cl2= 0.1357(25.7103)2 = 1.76105在 0.0015 mol/L的MnSO4 溶液10 ml中，加入0.15 mol/L氨水5 ml，能否生成Mn(OH)2沉淀？如在上述MnSO4 溶液中先加 0.49 g 固体(NH4)2SO4，然后再加 0.15 mol/L 氨水 5 ml， 是否有沉淀生成？解 查表K Mn(OH) = 2.061014K (NH ) = 1.810

37、5sp2b3 在混合溶液中c(Mn2+) = 0.001510/15 = 0.001 (mol/L)c(NH3) = 0.155/15 = 0.05 (mol/L)bWb cK =0.101.810520Kc/K = 0.10/1.8105500 NH3 解离产生的OH为K cb1.8105 0.05OH- 9.5104 mol / LIP Mn(OH)2= c(Mn2+)c2(OH) = 0.001(9.5104)2 = 9.01010 IPMn(OH)2KspMn(OH)2= 2.061014 有Mn(OH)2 析出4 由(NH4)2SO4 解离产生的NH 为2 0.49NH+ 41320

38、.015 0.49 mol / L NH 的存在对氨的解离产生同离子效应，设溶液中的OH为 x mol/LNH+44NH+H O32OH-0.05x0.49+xx0.050.49KNH+ OH- 4bNH3 0.49 x0.05 1.810-5解方程得OH = x =1.84106 (mol/L)IPMn(OH)2 = c(Mn2+)c2(OH) = 0.001(1.84106)2 = 3.391015 IPMn(OH)2 KspMn(OH)2 = 2.061014 没有Mn(OH)2 沉淀析出在 0.10 mol/L 的 FeCl2 溶液中，通入H2S 气体，制成饱和溶液（H2S 饱和溶液的

39、浓度为 0.10 mol/L），欲使 Fe2+不生成FeS 沉淀，溶液的pH 最大为多少？解 查 表 Ksp(FeS) = 1.591019H2S 的 Ka1 = 5.1108，Ka2 = 1.21015要使 Fe2+不形成沉淀，S2需小于K （FeS）1.59 10-19S2 =sp=1.591018 (mol/L)Fe2 0.10在 H2S 饱和溶液中，H2S = 0.10 mol/LH S 2H O222H O+S2- 3K =K K=S2- HO 23=5.110-8 1.210-15aa1a2H S5.110-8 1.210-15 0.101.5910-182H O 1.9610-3

40、 mol / L3pH= lg(1.96103) = 2.71即溶液最大pH 值应为 2.71。若溶液中 Mg2+和Fe3+浓度皆为 0.10 mol/L，计算说明能否利用氢氧化物的分步沉淀使二者分离？解 查 表 KspFe(OH)3 = 2.641039KspMg(OH)2 = 5.611012根据溶度积原理，使Fe3+完全沉淀所需OH的最低浓度为K Fe(OH) 3spFe3332.6410-39110-6OH- 1.3810-11(mol / L)pH=14.00+ lg(1.381011)=3.14Mg2+不沉淀，溶液中OH的最高浓度为OH- KMg(OH) sp2Mg2 5.6110

41、-12 7.49 10-6 (mol / L) 0.10pH=14.00+ lg(7.49106)=8.87根据计算结果可知，只要将 OH浓度控制在 1.381011mol/L7.49106mol/L 之间， 即 pH 控制在 3.148.87 之间，即可使Fe3+和 Mg2+分离。若用NaOH 来控制这样的条件是困3难的，NH NH 缓冲液可满足这个要求。4解释下列现象CaC2O4 溶于盐酸而不溶于醋酸；将 H2S 通入ZnSO4 溶液中，ZnS 沉淀不完全；但如在 ZnSO4 溶液中先加入NaAc，再通入H2S，则ZnS 沉淀相当完全。答 （1）H2C2O4 的酸性比盐酸弱而比醋酸强；（2

42、）因为 H2S 两步解离只能解离出极少的 S2，因此 ZnS 沉淀不完全。加入 NaAc后，发生中和反应，生成大量S2，与Zn2+反应生成大量ZnS 沉淀。第五章 化学热力学基础指出在 W、Q、U、H、S、G、p、T、和 V 中，哪些是状态函数? 哪些的改变量只由始态、终态决定? 哪些数值与变化途径有关?答： U、H、S、G、P、T、V 是状态函数。状态函数的改变量只由始态、终态决定，而W、Q 的数值与变化途径有关。试说明 H、 H 、H 、 S 、G 、G 和 G各物理量的意义?rmfmcmrmfmrmrm答：略下列说法是否正确？放热反应均为自发反应。生成物的分子数比反应物多，则反应的rS必

43、为正值。稳定单质的H 、 G 和 S 皆为零。fmfmm若反应的 G0，则该反应在任何条件下均不能自发进行。rm,298凡是自发反应都是快速反应。答： (1) (2) (3) (4) (5) 4已知298K，100kPa时：H2(g)+1/2O2(g) H2O(g)rH m,1241.8 kJ/molH2(g)+ O2(g) H2O2(g)rH m,2136.3 kJ/mol试求反应 HO(g)1/2O (g) H O (g)的 H 值。2222rm解 ： H # rm H #rm,2 H #rm,1= 136.3 ( 241.8) = 105.5 kJ/mol已知下列热化学方程式：Fe2O3

44、(s)3CO(g) 2Fe(s)3CO2(g)3 Fe2O3(s)CO(g) 2 Fe3O4(s)CO2(g)H rm,1H 26.7 kJ/mol50.8 kJ/molrrFe3O4(s)CO(g) 3 FeO(s)CO2(g)m,2H m,336.5 kJ/mol不用查表，计算反应 FeO(s)CO(g) Fe(s)CO2(g)的rH 。m利用的结果和附录的数据计算FeO(s)的标准生成焓。解：（1） H #rm rH #m,3 1/ 2r3H #m,2 1 2rH #m,1 36.5 1/ 2 (50.8) 1 (26.7) = 7.28 (kJ/mol)32（2） H #rm H #f

45、m,CO2 ( g ) (fH #m,FeO(s) H #)fm,CO( g )即 7.28 = 393.51 fHm,FeO(s) ( 110.52) Hfm,FeO(s)= 290.27 (kJ/mol)用标准生成焓( fH )计算下列反应在 298K 和 100kPa 下的反应热。mNH3(g)+HCl(g) NH4Cl(s)CaO(s)+CO2(g) CaCO3(s)解： （1） H #rm H #fm,NH Cl(s)4 (fH #m,NH (g)3 H #)fm,HCl( g )= 314.4 ( 46.11)+ (92.307) = 175.98 (kJ/mol)（2） H #r

46、m H #fm,CaCO3(s) (fH #m,CaO(s) H #fm,CO2)( g )= 1206.9 ( 635.09)+ (393.51) = 178.3 (kJ/mol)用标准燃烧热( cH )计算下列反应在 298K 和 100kPa 下的反应热。m（1）2C2H2(g) + 5O2(g) 4CO2(g) + 2H2O(l)C2H5OH(l) CH3CHO(l) + H2(g)解： （1） H #rm 2 CH #m,C H2 2(g) 5 CH #m,O2(g) (4 cH #m,CO2(g) 2 cH #)m,H O(l)2= 2 ( 1299.6) + 5 0 (4 0 +

47、 2 0) = 2599.2 (kJ/mol)（1） H #rm H #cm,C H OH(l) (cH #m,CH CHO(l) H #cm,H)(g)2 532 H #cm,C H OH(l) (cH #m,CH CHO(l) H #)fm,H O(l)2 532 H # rm 1366.8 ( 1166.4) ( 285.83) = 85.43 (kJ/mol)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：CO(g) C(s) +1/2 O2(g)试从热力学角度判断该设想能否实现？解 ： G#rm fG#m,CO(g)= 137.15 (kJ/mol) 0 该设想无法实

48、现计算下列反应在298K 时的G ，并指出反应在标准态下自发进行的方向。rm（1） 2NH3(g) 2N2(g)+3H2(g)（2） CO(g)+NO(g) CO2(g)+1/2 N2(g)解 ： （1） G#rm G#fm,N (g)2 3fG#m,H (g)2 2fG#m,NH3 ( g )= 0 +3 0 2 ( 16.5) = 33.0 (kJ/mol) 0 标态下自发向左进行1（2） G #rm (fG #m,CO (g)2 G #2fm,N (g)2) (fG #m,CO( g ) G#)fm,NO( g )= 394.36 + 0 (137.15 + 86.57) = 343.7

49、8 (kJ/mol) 0rm 该条件下分解反应不能自发进行 G # H # T S # 0 时发生分解反应rmrmrm（3） H #rm H #fm,CH (g)4 1 2fH #m,O (g)2 H #fm,CH OH(l)3= 74.81+ 0 (238.7) =163.9 (kJ/mol) T H #rm 163.9 1000 =1014 K S #161.67rm计算反应 CO(g) + HO(g)CO (g) + H(g) 在 773K 时的G 及 K 。（设 273222rmp773K 范围内的rH 和mrS 保持不变。）m解： H #rm (fH #m,CO2(g) H #fm,

50、H2(g) (fH #m,CO( g ) H #)fm,H O( g )2= ( 393.51) + 0 (110.52) + ( 241.82) = 41.17(kJ/mol) S #rm (S #m,CO (g)2S #m,H (g)2) (S #m,CO(g) S #)m,H2O( g )= (213.6 + 130.58) (197.56 + 188.72) = 42.1(J/Kmol ) G #rm H #rmT S #rm= 41.171000 773 ( 42.1) = 8626.7(J/mol) G#rm 2.303RT lg K #plg K # G #rm8626.7 0.

51、583 K # pp= 3.832.303RT2.303 8.314 773反应 2 SO2(g) + O(g)22SO(g)在 727K 时 K 3p=3.45，计算在 827K 时的 K p值（ H rm=189 kJ/mol 可视为常数）。解： lgK #p,2 H #rmT T( 21 )K #2.303RT Tp,11 2K #lgp,2 189 1000(827 727 ) = 1.642K #p,2= 0.07873.452.303 8.314727 827第六章 化学动力学基础解释下列名词：化学反应速率；化学反应机制；基元反应；定速步骤；有效碰撞；活化 分子；活化能；活化络合物

52、；速率常数；反应分子数；反应级数；半衰期；催化剂；均相催化；多相催化；酶。答；化学反应速率：用来表示化学反应快慢的物理量，它与反应体系中某物质的浓度变化和发生此变化所用的时间有关。化学反应机制：用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应。基元反应：在反应中一步直接转化为产物的反应称为简单反应，又称基元反应。定速步骤：复杂反应的速率取决于组成该反应的多个反应中速率最慢的一步。有效碰撞：化学反应中，反应物分子亿万次碰撞中，只有极少数碰撞发生反应，这种能发生反应的碰撞称为有效碰撞。活化分子：能够发生有效碰撞的分子。活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子的平均能量之差。活化络合物：在反应物变成产物的

53、过程中，经过一个旧键即将断裂，新键马上生成的中间过渡状态。速率常数：反应速率方程式中比例常数 k 称为反应速率常数。反应分子数：基元反应中参与完成反应的分子数。反应级数：反应速率方程式中各反应物浓度幂的指数之和。半衰期：是指反应物浓度消耗一半所需要的时间，用t 表示。催化剂：是加入少量就能够显著改变反应速率，而其本身的质量和化学组成在反应前后保持不变的物质。均相催化：催化剂与反应物处于同一相中的反应称为均相催化反应。多相催化：催化剂与反应物处于不同相的反应称为多相催化反应。 酶：是一种特殊的、具有催化活性的生物催化剂。试用各组分浓度随时间的变化率表示下列反应的瞬时速率，并写出各速率之间的相互关

54、系。（1）2 N2O5 4 NO2 + O2（2）4 HBr + O2 2 B2r+ 2 H2O51 dc(N O2)1 dc(NO)dc(O )22解：（1） 22dt 4dtdt41 dc(HBr)dc(O)1 dc(Br)1 dc(H O)2（2） dt dt 2 2dt 2dt什么是质量作用定律？应用时有什么限制？答：在恒温条件下，基元反应的反应速率与各反应物浓度幂的乘积成正比，浓度幂的指数即基元反应中反应物前面的系数。这一定量关系称为质量作用定律。在应用时必须确定反 应是基元反应时才可以应用。试比较碰撞理论和过渡状态理论的异同点。答：相同点：都提出了活化能的概念。不同点：碰撞理论是从

55、分子运动论中总结得出的，而碰撞理论是从量子力学和统计力学中得出的，所以两者对活化能的解释不同。 5温度升高，化学反应的正反应速率和逆反应速率都加快，为什么化学平衡会发生移动？答：因为正逆反应速率加快的程度不同，当正反应速率加快程度大于逆反应速率加快的程度，平衡向正反应方向移动；当正反应速率加快程度小于逆反应速率加快的程度，平衡向逆反应方向移动。判断下列说法是否正确：复杂反应是由多个基元反应组成；在某反应的速率方程式中，若反应物浓度幂的次方值反应方程式中的计量系数相等，则反应一定是基元反应；复杂反应中，反应速率由最慢的反应步骤控制。答：（1）正确错误，反应是否是基元反应需要通过实验测定。符合质量

56、作用定律的未必是基元反应。正确。7对于化学反应：NO(g) + O (g) NO(g) + O (g)，于 25时测得的数据如下：32起始浓度(mol/L)序号2NOO315.01051.01050.02225.01052.01050.04432.51052.01050.022最初生成O2 的速率mol/(Ls)求该反应的级数；求该反应的速率常数；试写出该反应的速率方程式。解：（1）设该反应的速率方程式为 k c (NO) c (O )3从实验编号 12 可见，当 c(NO)保持不变，c(O3)增加到原来的 2 倍时，反应速率 增加到原来的 2 倍，即 c(B) = 1同理分析编号 23 的实

57、验数据，可得： c(A) = 1合并两式得该反应的速率方程式为： k c(NO) c(O )3故该反应的速率方程式可知该反应为二级反应。根据该反应的速率方程式： k c(NO) c(O )3将标号 13 中的任一组数据代入上述方程式中，如0.022 = k5.01051.0105得 k = 4.4107mol/（LS）根据前面结果可知，该反应的速率方程式为： 4.4 107 c(NO) c(O )3已知某药物分解 30%即为失效。药物溶液的质量浓度为5 g/L，一年后质量浓度降为 4.2 g/L。若此药物分解反应为一级反应，计算此药物的半衰期和有效期。解：因为该药物分解为一级反应，故2.303

58、 lg c2.3035.0k t0 lg 0.0145月-1半衰期t 0.693 0.693c124.2 47.8月12k0.01450分解 30%时药物含量为 c=c (130%)，故有效期为2.303c2.3035.0t klg0 lg 24.6月c0.01455.0 1 30%所以，此药物的有效期为 24.6 月，约为两年。某一同位素试样质量为 3.50 mg，经过 6.3 h 后，分析该同位素只有 2.73 mg，求该试样的半衰期。解：因为同位素衰变为一级反应，故2.303c2.3033.50k tlg 0 lg 0.039h-1半衰期t 0.693 0.693c6.32.73 17.

59、8h12k0.03910已知反应 HI(g) + CH3I(g) C4H(g) + I2(g)，在 650K 时，其速率常数是 2.0105，在 670K时速率常数是 7.0105，求该反应的活化能 Ea。解：由式（6-13）得E 2.303R(TTk1 2)lg2aT Tk211 2.3038.314( 650 670 ) lg 7.0 10-5670 6502.0 10-5 2.268105J / mol 226.8kJ / mol 11300K 时，反应H2O2(aq) 2HO(l) + 1/2O2(g) 的活化能为 75.3 kJ/mol。若用I催化，活化能降为 56.5 kJ/mol

60、。若用酶催化，活化能降为25.1 kJ/mol。试计算在相同温度下，该反应用 I催化及酶催化时，其反应速率分别是无催化时的多少倍？k Ae Ea解：根据公式可得无催化时为：RTk Ae 75.3103 8.314300I催化时：酶催化时： 56.5103 8.314300k Aek Ae 25.1103 8.314300将上面三公式相比较可得，I催化及酶催化时，其反应速率分别是无催化时的 1.9103和 5.5108 倍。在301K 时，鲜牛奶大约4 小时变酸，但在278K 冰箱内可保持 48 小时。假定反应速率与变酸时间成反比，试估算牛奶变酸反应的活化能。解：根据公式E 2.303R(TTk