工程力学顾晓勤刘申全练习册习题答案

第一章静力学根基1-1画出以下各图中物体A，构件AB，BC或ABC的受力图，未标重力的物体的重量不计，所有接触处均为圆滑接触。d〕f〕g〕1-2

试画出图示各题中〔a〕

AC杆〔带销钉〕和〔b〕

BC

杆的受力图

〔c〕a〕1-3画出图中指定物体的受力图。所有摩擦均不计，各物自重除图中已画出的外均不计。a〕〔b〕〔c〕d〕e〕第二章平面力系2-1电动机重P=5000N，放在水平梁AC另一端以撑杆BC支持，撑杆与水平梁的夹角为

的中央，如下列图。梁的A端以铰链固定，300。如忽略撑杆与梁的重量，求绞支座A、B处的拘束反力。题2-1图Fx

0,FB

cos30

FA

cos30

0Fy

0,FA

sin30

FB

sin30

P解得:FAFBP5000N2-2物体重P=20kN，用绳子挂在支架的滑轮B上，绳子的另一端接在绞车D上，如图所示。转动绞车，物体便能升起。设滑轮的大小及轴承的摩擦略去不计，杆重不计，A、、AB和支杆BC所受的力。BC三处均为铰链连结。当物体处于平衡状态时，求拉杆题2-2图Fx0,FABFBCcos30Psin300Fy0,FBCsin30Pcos30P0FAB3.732P解得:FBC2.732P2-3如下列图，输电线ACB架在两电线杆之间，形成一下垂线，下垂距离CD=f=1m，两电线杆间距离AB=40m。电线ACB段重P=400N，可近视认为沿AB直线平均散布，求电线的中点和两头的拉力。题2-3图以AC段电线为研究对象，三力汇交Fx

0,FAcos

FC,Fy

0,FAsin

FGtan1/10解得：FA201NFC2000N2-4图示为一拔桩装置。在木桩的点A上系一绳，将绳的另一端固定在点C，在绳的点B系另一绳BE，将它的另一端固定在点E。然后在绳的点D使劲向下拉，并使绳BD段水平，AB段铅直；DE段与水平线、CB段与铅直线成等角=0.1rad〔弧度〕〔当很小时，tan〕。如向下的拉力F=800N，求绳AB作用于桩上的拉力。题2-4图作BD两节点的受力图D节点：Fx0,FEcosFBD,Fy0,FEsinF节点：Fx0,FCsinFBD,Fy0,FCcosFABF联合解得：FAtan2100F80kN2-5

在四连杆机构

ABCD

的铰链

B和

C上分别作用有力

F1和

F2，，机构在图示地点平衡。求平衡时力F1和F2的大小间的关系。题2-5图以B、C节点为研究对象，作受力图节点：Fx10,FBCcos45F10BC节点：Fx20,F2cos30FBC0F16解得：F242-6匀质杆重W=100N，两头分别放在与水平面成300和600倾角的圆滑斜面上，求平衡时这两斜面对杆的拘束反力以及杆与水平面间的夹角。题2-6图2-7梁AB上作用一力偶，力偶矩为M，梁长为l，梁重不计。求在图a,b,两三种情况下，支座A和B的拘束反力。〔a〕〔b〕题2-7图〔a〕FAMFBl

(注意，这里，A与B处拘束力为负，表示实际方向与假定方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．相反，结果应与你的受力图一致，不同的受力图其结果的表现形式也不同)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(b)FAMFBlcos2-8在题图所示构造中二曲杆自重不计，曲杆AB上作用有主动力偶，其力偶矩为M，试求A和C点处的拘束反力。题2-8图作两曲杆的受力图，BC是二力杆，AB只受力偶作用，因此A、B组成一对力偶。即FAFB'MA0,2F'a2F'3aMBB22FB'2M4aFAFB2MFC4a2-9在图示构造中，各构件的自重略去不计，在构件BC上作用一力偶矩为M的力偶，各尺寸如图。求支座A的拘束反力。题2-9图作受力图2、BC只受力偶作用，力偶只能与力偶平衡MFBFC

l3、构件ADC三力汇交FX0,2FAF'02CFA2Ml2-10ABCD中的AB=0.1m,CD=0.22m,杆AB及CD上各作用一力偶。四连杆机构在图示地点平衡。m1杆重不计，求、2。=0.4kN.m,AD两绞处的拘束反力及力偶矩m题2-10图AB杆：M0,FBlABsin30M1CD杆M0,FBlCDsin75M2解得：M21.7kNm2-11滑道摇杆机构受两力偶作用，在图示地点平衡。OO1=OA=0.4m，m1=0.4kN.m,求另一力偶矩m2。及O、O1处的拘束反力。OB杆和滑块：

M

0,FA'0.4

sin60

M1CD杆

M0,FA

30.4

M

2解得：

FA

1.15kN,M

2

0.8kNmFO

FO1

FA

1.15kN2-12的单位为

试求图示各梁支座的拘束反力。设力的单位为m，散布载荷集度为kN/m。

kN，力偶矩的单位为

kN.m，长度〔a〕〔b〕题2-12图受力剖析如图：MA0,200.80.48FB1.6202.4FY0,FAFB200.820解得：FA15kN,FB21kN受力剖析如图：MA0,32022FB332FY0,FAyFB32022Fx0,FAxFB12解得：FAx15.98kN,FAy12.33kN,FB31.95kN2-13在图示a，b两连续梁中，q，M，a，及，不计梁的自重。求各连续梁在A，B，C三处的拘束反力。〔a〕〔b〕题2-13图1作受力图，BC杆受力偶作用FBFC

Macos2.对AB杆列平衡方程FX0,FAxFB'sinMtanaFY0,FAyFB'cosMaMA(F)0,MAFB'cosaMFAxMtanaFAyMa所以：MAM以BC为研究对象，列平衡方程FX0,FBxFCsinFY0,FByqaFCcos0MB(F)0,FCcosa1qa22FBxqatan2FByqa2FCqa2cos1.以AB为研究对象，列平衡方程FX0,FAxFBxqatan2FY0,FAyFByqa2MB(F)0,MAFBya1qa22FAxqatanFBx2FAyqaFBy2MA1qa22FCqa2cos2-14水平梁AB由铰链A和杆BC所支持，如下列图。在梁上D处用销子安装半径为r=0.1m的滑轮。有一跨过滑轮的绳子，其一端水平地系于墙上，另一端悬挂有重P=1800N的重物。如AD=0.2m，BD=0.2m，450，且不计梁、杆、滑轮和绳的重量。求铰链A和杆BC对梁的拘束反力。以滑轮和杆为研究对象，受力剖析如图列平衡方程：FX0,FAxPFB202FY0,FAyFB2P02MA(F)0,PrFB20.6P(0.2r)02解得：FAx2400NFAy1200NFB848.5N2-15如下列图，三绞拱由两半拱和三个铰链A，B，C组成，每个半拱重P=300kN，l=32m，h=10m。求支座A、B的拘束反力。题2-15图以整体为研究对象，由对称性知：FAxFBxFAyFByP300kN以BC半拱为研究对象MC0,P3lFBxhFByl82FBxFAx120kN2-16构架由杆AB，AC和DG组成，如下列图。杆DG上的销子E可在杆AC的圆滑槽内滑动，不计各杆的重量，在水平杆DGF的一端作用铅垂力F。求铅直杆AB上铰链A，D和B所受的力题2-16图解：以整体为研究对象FY0,FByFCyF0MB(F)0,FCyFFBy0,FCyF2.以DG杆为研究对象，列平衡方程FX0,FBxFDxFAx0FY0,FByFDyFAy0MB0,FDxaFAx2a0FAxFFBxF解得：FAyF3.以AB杆为研究对象，列平衡方程FX0,FDx'FE202FY0,FDy'FE2F02MD(F)0,FE2aF2a022-17图示构架中，物体重1200N，由细绳跨过滑轮不计杆和滑轮的重量。求支承A和B处的拘束反力以及杆

E而水平系于墙上，尺寸如下列图，BC的内力FBC。题2-17图以整体为研究对象FX

0,FAx

PFY

0,FAy

FB

P0MA(F)

0,FB

4P

(2

r)

P(1.5

r)

0FAx

1200N解得：

FAy

150NFB

1050N以CDE杆和滑轮为研究对象21.5P1.50MD(F)0,FB2221.5解得：FB1500N2-18在图示构架中，各杆单位长度的重量为300N/m，载荷P=10kN，A处为固定端，B，C，D处为绞链。求固定端A处及B，C为绞链处的拘束反力。2-22均质箱体A的宽度b=1m，高h=2m，重P=200kN，放在倾角300的斜面上。箱体与斜面间的摩擦因数fs=0.2。今在箱体的C点系一无重软绳，方向如下列图，绳的另一端绕过滑轮D挂一重物E，BC=a=1.8m。求使箱体处于平衡状态的重物E的重量。2-23尖劈顶重装置如下列图。在B块上受力P的作用。A与B块间的摩擦因数为fs〔其他有滚珠处表示圆滑〕。如不计A和B块的重量，求使系统保持平衡的力F的值。题2-23图以整体为研究对象，显然水平和铅直方向拘束力分别为F,P以A滑块为研究对象，分别作出两临界状态的力三角形FmaxPtan()FminPtan()其中为摩擦角，tanfsPtan()FPtan( )题2-24图2-25均质长板AD重P，长为4m，用一短板BC支撑，如下列图。假定AC=BC=AB=3m，BC板的自重不计。求A、B、C处的摩擦角各为多大才能使之保持平衡。题2-25图第三章空间力系3-1在正方体的顶角A和B处，分别作使劲F1和F2，如下列图。求此两力在x,y,z轴上的投影和对x,y,z轴的矩。并将图中的力系向点O简化，用解析式表示主矢、主矩的大小和方向。题3-6图3-7一平行力系由五个力组成，力的大小和作用线的地点如下列图。图中小正方格的边长为10mm。求平行力系的协力。题3-7图3-8求以下各截面重心的地点。成立图示坐标系I.S27050,yI150ICII.S30030,yII0IICyC27050150270503009030(a)题3-8图第五章杆件的内力5-1试求图示各杆1-1、2-2、3-3截面上的轴力，并作轴力图。题5-1图T/kNm5-2试求图示各杆在1-1、2-2截面上的扭矩。并作出各杆的扭矩图。题5-2图5-3在变速箱中，低速轴的直径比高速轴的大，何故？Me9549P,n变速箱中轴传达的扭矩与轴的转速呈反比，低速轴传达的扭矩大，故轴径大。5-4某传动轴，由电机带动，轴的转速n1000rmin〔转/分〕，电机输入的功率P20kW，试求作用在轴上的外力偶矩。Me9549P2095491909.8Nmn10005-5某传动轴，转速n300rmin，轮1为主动轮，输入功率P150kW，轮2、轮3与轮4为从动轮，输出功率分别为P210kW，P3P420kW。1〕试画轴的扭矩图，并求轴的最大扭矩；2〕假定将轮1和轮3的地点对换，轴的最大扭矩变为何值，对轴的受力是否有利。题5-5图Me19549P11591.5NmMe29549P2318.3NmnnMe3Me49549P3636.6NmnTmax1273.2NmTmax'954.9Nm对换后，最大扭矩变小，故对轴受力有利。5-6图示构造中，设P、q、a均为，截面1-1、2-2、3-3无限靠近于截面C或截面D。试求截面1-1、2-2、3-3上的剪力和弯矩。mqa2Pqa21q

P200N123ACBACDB123a2a1200200200(a)(b)题5-6图mqa2Pqa12q10kNm12DAC2DBAC21B200200200a1aa(c)(d)题5-6图5-7设图示各梁上的载荷P、q、m和尺寸a皆为，〔1〕列出梁的剪力方程和弯矩方程；〔2〕作剪力图和弯矩图；〔3〕判断Qmax和Mmax。2PmPaP2PAACDBBCaaaaa(a)(b)题5-7图题5-7图题5-7图题5-7图5-8图示各梁，试利用剪力、弯矩与载荷集度间的关系画剪力图与弯矩图。题5-8图题5-8图qqCDl4l2l4l3l3l3(e)(f)ql题5-8图qa2qqaqqqaaaaaa(g)(h)题5-8图5-9梁的弯矩图如下列图，试作载荷图和剪力图。题5-9图M20kNmM1kNm1m2m2mxx3kNm1m2m1m(c)(d)题5-9图5-10图示外伸梁，承受集度为q的均布载荷作用。试问当a为何值时梁内的最大弯矩之值〔即Mmax〕最小。为保证梁的最大弯矩值最小，即最大正弯矩等于最大负弯矩1qa21ql(la)1ql22228ll2l2a2显然取正当，即a215-11在桥式起重机大梁上行走的小车〔见图〕其每个轮子对大梁的压力均为P，2试问小车在什么地点时梁内弯矩为最大值？并求出这一最大弯矩。题5-11图FAP(2l2xd)P(2xd)l；FBlP(2xd)(lxd)2P(xd)(lxd)M2ll由于xd/2lxdld/2所以：xd时，M取极值2d)2即x2l3d,MP(2l48工程化学根基习题解第一章绪论P13.一些根本观点题5图1.鉴别以下表述的正确与否，正确的在后边括号内用“√〞错误的用“×〞表示：〔1〕1摩尔氧..........................................................................................................(X〕〔2〕1mol(OH)................................................(√)(3)化学反应通式可表示为ΣvBB=0...................................(X)(4)在宇宙中找不到绝对意义上的孤立系统..............................................................(√)2.选择题：〔要求将正确标号填入括号内，多项选择与单项选择自己判断〕〔1〕以下物质中属于微观粒子的是〔CD〕(A)分子〔B〕原子〔C〕高速运动的电子〔D〕光子〔2〕以下说法正确的选项是〔C〕〔A〕1摩尔氧的质量是8.0g(B)原子和分子的空间尺寸分别为1010m和10-7m原子和分子的空间尺寸在1010m~10-7m左右〔D〕我们能同时看到远处打雷发出光和听到打雷发出的声音〔3〕以下表述中错误的选项是〔BD〕(A)18.0gH2O物质的量是1mol(B)1.0mol氢的物质参加了反应〔C〕1.0mol的〔H2〕参加了反应〔D〕“反应进度〞说明，认识物质变化，必须考虑时间的变化3〔.用适合的文字或符号填入空格〕计量反应进行程度的物理量都是〔反应进度〕，它的符号是〔ξ〕，单位是〔mol〕,这个单位还能够方便地计量介观粒子和微观粒子的物质的量。在0℃时，一只烧杯中盛有水，水上浮着两块冰，问水和冰组成的系统中有几相？如果撒入食盐，保持系统的温度仍为0℃不变，直至冰和食盐全部溶解〔此时，冰点下降，详见ξ2.3所述〕，此时系统中有几相？如果再参加一些AgNO3溶液，有什么现象发生？此时系统有几相？如果还参加一些CCl4，又将发生什么现象？此时系统为几相？答：①两相〔固、液〕②一相〔液相〕③参加AgNO3有白色积淀生成，此时系统有两相〔液、固〕④参加CCl4发生疏层现象，此时系统三相〔水相、固、油相〕高温水蒸气对钢的化学腐化特别严重。其反应如下：Fe+H2O(g)=FeO+H2(g)2Fe+3H2O(g)=Fe2O3+3H2(g)3Fe+4H2O(g)=Fe3O4+4H2(g)试问，如果把上述三个反应作为一个系统来研究，这个系统一共有几种齐集状态？几个相？〔用化学符号表示出系统内各物质所属的齐集状态和相。〕答：有两个齐集状态：气态、固态有5个相：气态、FeFeOFe2O3Fe3O4某盐酸溶液的质量为216.5g,其中H2O为180g,求所含HCl物质的量。〔要求：运算过程中要写明单位。〕解:由题意得mHCl=216.5–180=36.5gnHCl=36.5g=1mol36.5g?mol17.化学反应方程式：CaCO3=CaO+CO2(g)，求1吨含有95%碳酸钙的石灰石在完全分解时最多能获得氧化钙和二氧化碳多少千克？解：设能获得氧化钙xkg,二氧化碳ykg,那么由题意得：mCaCo3=950〔kg〕CaCO3=CaO+CO2(g)1005644950xyx=56×950(kg)=532(kg)100y=44×950(kg)=418(kg)100化学反应方程式：3H2+1N2=NH3,试问：当反应过程中消耗掉2molN222时，该反应进度为多少？分别用H2、N2、NH3进行计算。如果把上述化学方程式改成：3H2+N2=2NH3，其反应进度又为多少？解：由题意得当反应方程式为

3H22

+12

N2

=NH

3时，反应消耗掉

2molN2

，那么恰好消耗掉6molH2，〔即

n(H

2)=

6mol〕，同时生成4molNH3。按反应进度定义式得：ξH2

=

n(H)/ν(H)=(22

6)mol/(

1.5)=4molξN2

=n(N)/2

ν(N)=(2

2)mol/(

0.5)=4molξNH3

=

n(NH)/3

ν(NH3

)=4mol/1=4mol当反应方程式为

3H2

+N

2

=2NH

3时，同理可得：ξH2

=ξN2

=ξNH3

=2mol化学方程式：O2+2H2=2H2O,反应进度ξ=0.5mol时，问消耗掉多少H2？生成了多少H2O?解：由反应进度定义式ξ=n/ν可得：Bn(H2)=ξ?ν(H2)=0.5mol×(2)=1moln)=ξνmol×mol(NH3?(NH3)=0.52=1答：消耗掉1molH2，生成1molH2O。思考题1．略。2．物质层次有哪些？各层次物质运用合用的理论是什么？答：〔1〕宏观物体——牛顿力学;2〕微观物体——量子力学；3〕宇官物体——广义相对论；4〕渺观物体——超弦〔？〕略。以人体或烧结炉为例说明系统和环境的区分和确定不是绝对的，而是相对的。答：系统的选择根据研究需要而定，不同的方法和不同的角度对系统的区分也不同。以烧结炉为例，在烧结炉中放置两块金属如铁片和银片，其间放有低熔点合金如锡和鉍的合金，在可控还原氛围如氮和氢的混淆气体保护下加热，那么两块难熔金属将被烧结在一同。在这个例子中，如果要议论烧结工艺的相关问题就能够把整个烧结炉作为系统，它包括金属片、低熔点合金随和体介质，而烧结炉外空间中的物质那么均为环境。如果想研究烧结炉内可控保护气体间发生的反应，那么便可把氮气分解的化学反应看作一个系统加以议论。而炉膛内的支架、难熔合金片、低熔点等物质及绝热均为环境。可见，“系统〞确实定是根据研究对象的需要区分的。略。6.20℃的实验室内，把一只盛有水和冰的但没有盖的瓶子作为一个系统来研究，那么该系统可称为什么系统？它可与环境互换些什么？假定盖上盖子密封，那么情况怎样？这个系统称为什么系统？假定将这个瓶子用绝对隔热〔实际上是不可能的〕石棉布包裹，情况又怎样？这个系统称为什么系统？如果把整个实验室作为一个孤立系统来议论，此时需要什么条件？答：〔1〕敞开系统，物质和能量的互换；〔2〕关闭系统，能量的互换；〔3〕孤立系统，既无物质的互换也无能量的互换；7.略。8.摩尔〔mol〕是物质的量的单位，使用时应注意什么？答：在使用物质的量的单位时必须指明根本单元。9.略。10.反应进度的物理意义是什么？能不能随便变动化学反应方程式？生成一定量的

H2O时，反应

1O2+H22

=H2O与反应

O2

+2H

2

=2H

2O的反应进度是否相同？答：〔1〕物理意义：反应系统中任何一种反应物或生成物在反应过程中物质的量的变化c与该物质的化学计量数ν的比值。B〔2〕因反应进度与化学计量数相关，故不能随便变动化学反应方程式。〔3〕生成物的物质的量一定，化学计量数不同，那么反应进度也不同。第二章物质的化学组成与齐集状态ξ2.1物质的化学组成写出以下配位化合物的名称或化学式，指出配位中心、配体、配位原子和配位数，并指出哪些是螯合物。〔1〕K[Pt(NH3)Cl3]三氯·一胺合铂〔Ⅱ〕酸钾〔2〕NaZnOH4]四羟基合锌〔Ⅱ〕酸钠2[()〔3〕[Ni(en)3]SO4硫酸三乙二胺合镍〔Ⅱ〕〔4〕[Co(NH3)5Cl]Cl2氯化一氯·亚胺合钴〔Ⅲ〕〔5〕Na2[CaY]乙二胺四乙酸合钙〔Ⅱ〕酸钾〔6〕NiCO4四羟基合镍( )〔7〕氯化二胺合银〔Ⅰ〕[AgNHCl(3)3]〔8〕六氰合铁〔Ⅱ〕酸钾K4FeCN6][( )简述金刚石、石墨和碳团簇构造的异同及其应用。答：硬度最大、熔点最高、不导电名贵金属导电性、润滑性铅笔芯、润滑材料、电极材料超导电性半导体、非线性光学等方面的应用列举三种不同种类的非整比化合物及其用途。答：计算机储藏元件的一种非晶态材料GdCo、GdFeSi:H信息、电子工业中经常用到的半导体材料钛镍形状记忆合金Ti50Ni指出聚苯乙烯、聚酰胺-610中的链节、重复单元和聚合度。聚苯乙烯聚酰胺-610链节H2CCHONH(CH2)5C重复单元H2CCHONH(CH2)5C聚合度n2n写出聚丙烯、聚丙烯腈、尼龙-66和聚二甲基硅氧烷的化学式，并按主链组成指出它们属于哪种高分子化合物。〔提示：碳链、杂链、元素有机类〕化学式类型聚丙烯*CHCH2n*碳链CH3聚丙烯腈*CHCH2*杂链nCN尼龙-66OO*NH(CH2)6NHC(CH2)4C*杂链n聚二甲基硅氧烷CH3*SiO*元素有机类nCH3略。指出蛋白质、DNA和RNA分子的组成和构造特点。答：构造特点组成蛋白质一条或多条肽链组成的生物大分子，相对分子质量可从一万到数百万DNARNA8.用适合的文字或符号填入空格内。〔1〕三丙烷基铝属有机金属化合物，其中COCCMO键的键能小于键和键O的键能，容易在键处断裂，它被宽泛用于化学气相积淀。(2)从遗传信息传达中心法那么可知，在人体中DNA拥有携带遗传信息的功能，RNA拥有复制遗传信息的功能，蛋白质拥有履行生命的功能。思考题剖析配位中心和配体的特点，为什么螯合物特别稳定？答：配位中心：处于配合物中心的地点的正离子或中性原子；配体：按一定空间地点排列在配位中心周围的负离子或中性分子。由于螯合效应，所以螯合物的稳定性很强。联系实际，简述团簇、非整比化合物在工程应用中的重要性。答：碳纳米管可用于未来电子工业制造电子器材和超细导线，使电子芯片集成度更高，体积更小。碳纳米管有优秀的力学性能，有很好的韧性，弹性比碳纤维高5个数量级，是制备高强度轻质材料的理想组元。非整比化合物等在材料中十分重要，能够控制或改良无机固体材料的光、电、声、磁、热和力学性质。比如，碳化物、氮化物在钢材中能够有效的提高钢材的硬度。略。联系实际，领会一般高分子化合物和生物大分子的异同。略比较蛋白质和核酸在生物体内的重要作用，现代生物工程主要包括哪些方面？答：略。2.2固体根据题意，选择正确的标号填入空格内。1〕B,F2〕D3〕C、D、E,D4〕A试比较以下典型离子晶体的熔点上下，并说明原因。CaF2CaOCaCl2MgOMgO>CaO>CaF2>CaCl2k(Q+Q)原因：f=+r2(r+)3.试比较以下这些晶体的熔点上下并说明原因。SiC、SiF4、SiBr4SiC>SiF4>SiBr4以下两类晶体的熔点〔℃〕：1〕NaF(993),NaCl(801),NaBr(747),NaI(601)(2)SiF4(-90.2),SiCl4(-70),SiBr4(5.4),SiI4(120.4)为什么钠卤化物的熔点老是比相应的硅卤化物的熔点高，而且递变规律不一致？答：钠卤化物是离子晶体，而硅的卤化物是分子晶体。6.比较并说明原因：〔1〕BaCl2，CCl4，AlCl3，FeCl2的熔点上下；〔2〕SiO2,CO2,BaO硬度大小。答：(1)BaCl2FeCl2CCl4>>AlCl3>;`k(Q+Q),离子半径：Ba2+>Fe2+3+4+f=(r++r)2>Al>CSiO2>BaO>CO26.写出耐高温金属和易熔金属各两种，简述它们的用途。答：耐高温金属：钨〔3410℃〕、铼〔3180℃〕，常被用作测高温的热电偶材料。易熔金属：Bi(231.97℃)、Sn(271.44℃)，用于低熔点合金的制备。简述非晶态线型高分子聚合物的不同力学状态及特点。塑料、橡胶对玻璃化温度和粘流化温度分别有什么要求？答：作为塑料要求在室温下能保持固定的形状，因此Tg越高越好；作为橡胶，要求能够保持高度的弹性，因此Tg越低越好。对高分子材料的加工来说，Tg与Tf差值越大，其应用范围就越宽，橡胶的耐热性耐寒性也越好。以下物质的用途分别鉴于它们的什么特性？〔1〕常温下橡皮塞密封容器口使其不漏气；高弹性〔2〕用BaCl2作盐浴剂，使经高温办理的金属慢慢冷却保持晶形。熔点沸点较高，稳定性较好，不易受热分解。3〕金属有机化合物用于制备镜子。金属有机化合物热分解产生金属的氧化物ξ2.3液体和液晶1．填空：1〕方向性，饱和性，降低，氢，氧。2〕单位质量溶剂C12H25SO3NaSO3-C12H25〔3〕，,,OCH2CH2OHRn,,油包水型乳液。4〕8，湿润剂，14~18，OW乳化剂5〕热致液晶，溶剂液晶。比较并简述原因：1〕纯水在10℃，20℃，50℃时的pH大小。依次降低2〕纯水在10℃，20℃，50℃时的电导率大小。依次升高3〕0.1mol?kg1,0.2mol?kg1,0.5mol?kg1蔗糖溶液的凝结点上下。依次降低4〕0.1mol的C6H12O6,0.1molNaCl,0.1molNa2SO4溶于1kg水中组成溶液的凝结点高低。依次降低5〕0．1mol?kg1,0.2mol?kg1,0.5mol?kg1的Na2SO4溶液的渗透压上下。依次升高ξ2.4气体和等离子体AA在25℃时，假定1dm3某气体混淆物中，O2,N2和CO2的物质的量分数分别为0.21，0.78，0.01，求总压为100kPa下各物质的分压。假定容器扩大到2dm3，CO2的分压为多少？解：pCO2=100*0.01=1kPapO2=21kPapN2=78kPa′pCO2=0.5kPa4.20℃时，某处空气中水的实际蒸汽压为1.001kPa，求此时的相对空气湿度；假定温度降低到10℃，相对湿度又为多少？解：由题意得：1.001×100%=42.8%2.3391.001×100%=81.5%1.2285.<5.6，CO2、SO2、NO,H2SO4、H2SO3、HNO3、HNO2、H2CO3“温室气体〞有哪些？惹起“臭氧层空洞〞的物质有哪些？答：①CO2、CH4、O3、N2O、CFCNOx、CFC§2.4气体和等离子体CO2等温室气体吸收，进而阻止了地球的热量向外空的散CO2等温室气体吸收，进而阻止了地球的热量向外空的散思考题1.略2.造成全球气候变暖、臭氧层空洞、光化学烟雾的原因是什么？对环境及人类有何危害？为什么不把H2O(g)称为温室气体？答：温室效应：太阳辐射透过大气，很少一局部被吸收，大局部抵达地面，地表又以红外辐射的形式向外辐射，被大气中发，致使大气层增温。臭氧层空洞、光化学烟雾：NOX、CFC以及一些工业用剂等，在大气中能发生一系列的光化学反应而损坏臭氧层。危害：臭氧层的损坏，致使过度的紫外线射到地面，惹起植物、生物、人类病变增加；加快高分子材料的老化；增加城市光化学烟雾，加剧环境的污染；造成高空平流层变冷和地面变暖。因为H2O(g)会在空气中凝集放热。3.抽烟者从一支烟中吸入约20mg的烟微粒，假定这些烟微粒是直径为400nm、密度为1.0g·cm3的球体，那么这些微粒的总外表积是多少？请从吸附角度剖析抽烟的危害。答：由题意得：Ai=A=4πr2=3=3V4πr3r2.0×103

5=1.5×105㎝-1A=Ai·V=Ai·m×520×103g=3000㎝31.5ρ101.0gcm34.略5.造成全球气候变暖、臭氧层空洞、光化学烟雾的原因是什么？对环境及人类有何危害？为什么不把H2O(g)称为温室气体？答：温室效应：太阳辐射透过大气，很少一局部被吸收，大局部抵达地面，地表又以红外辐射的形式向外辐射，被大气中发，致使大气层增温。臭氧层空洞、光化学烟雾：NOX、CFC以及一些工业用剂等，在大气中能发生一系列的光化学反应而损坏臭氧层。危害：臭氧层的损坏，致使过度的紫外线射到地面，惹起植物、生物、人类病变增加；加快高分子材料的老化；增加城市光化学烟雾，加剧环境的污染；造成高空平流层变冷和地面变暖。因为H2O(g)会在空气中凝集放热。6.抽烟者从一支烟中吸入约20mg的烟微粒，假定这些烟微粒是直径为400nm、密度为1.0g·cm3的球体，那么这些微粒的总外表积是多少？请从吸附角度剖析抽烟的危害。答：由题意得：Ai=A=4πr2=3=3V43r2.0×πr10

5=1.5×105㎝-13m=1.5×10520×103g3A=Ai·V=Ai·×3=3000㎝ρ1.0gcm第三章物质的构造和材料的性质§3.1原子核外电子运动状态1.鉴别以下对原子核外电子运动的说法哪些是正确的，哪些是错误的？a)×b)√c)×2.动量地点3.n0,1,2,3共44f74.波动〔干涉、衍射〕5.请对元素基态原子的相关问题填写下表：组态1p2s2d3p5f6s是否存在×√×√√√主量子数2356角量子数0130轨道〔个数〕1371最多可容纳电子数261426.铯的电子逸出功为3.04×10-19J，试求：1〕使铯产生光效应的光的最小频次极其波长各是多少？2〕如果要抵达能量为2.4×10-19J,必须使用波长为多少纳米的光照射？解：由题意得：(1)νΔε3.04×1019J=4.59×1014-16.63×1034Jshλc=3.0×108ms1=×7m=ν4.59×1014s16.5410(2)λ=c=hc=3.0×108ms1×6.63×1034Js=8.3×107mνΔε2.4×1019J思考题1.略2.核外电子运动有什么特点？哪些事实能够说明？答：特点：光的波粒二象性波动：干涉、衍射；微粒：光电效应、黑体辐射现象§3.2元素周期律金属材料1.采用表格形式分别列出Ti，Cr，Ni,Cu,Ti4+,Cr3+,Ni2+,Cu2+的外层电子排布式和未成对电子数。3d24s23d54s13d84s23d104s13s23p63s23p63d33s23p64s226210322.某元素的化合价为+6，最外层电子数为1，原子半径是同族元素中最小的，试写出它的：1〕核外电子排布；2〕外层电子排布式；3)+3价离子的外层电子排布式；答：由题意得：该元素为Cr1〕1s22s22p63s23p63d54s13d54s13〕3s23p63d53.分别计算出第三周期11Na,14Si,17Cl三种元素核作用在外层电子上的有效核电荷数，并解释其对元素性质的影响。解：11Na：Z′=11－(2×1.00+8×0.85)=2.2Si：Z=14－(2×1.00+8×0.85+3×0.35)=4.1514Cl：Z=17－(2×1.00+8×0.85+6×0.35)=6.1174.比较Ti,Fe,Ca,Co,Ga,Mn,Br的金属性强弱。Ca>Ti>Mn>Fe>Co>Ga>Br5.分别计算第四周期19K和Ca两种元素作用在4s电子上的有效核电荷数，比较两种元20素的金属性强弱。答：19K：Z=19－(10×1.00+8×0.85)=2.220Ca：Z=20－(10×1.00+8×0.85+1×0.35)=2.85金属性：19K>20Ca6.略7.什么叫固溶加强，它对金属材料的性质有何影响？答：当溶质元素溶入溶剂元素后，能使原来的晶格发生畸变，它们将阻挡材料因外力作用而惹起的形变，因而使固溶体的强度获得提高，但其延展性和导电性将会下降，这种现象称

3s23p63d91为固溶加强。8.比较Ti,Gr,Co,Cu与碳形成碳化物的趋向的大小，并解释原因。答：Ti>Gr>Co>Cu电子数：Ti

Gr

Co

Cu2

5

7

10一般来讲，d电子数越小，那么金属元素与硼、碳、氮联合强度就越大，稳定性也越大。思考题p区零族元素和d区第Ⅷ族元素的最外层电子组态是否相同？试写出它们的通式。答：p区零族元素：ns2np1~6d区第Ⅷ族元素:(n－1)d1~10ns1~22.合金有哪几种根本种类？置换固溶体和空隙固溶体的晶格构造有何区别？答：根据合金中组成元素之间相互作用的情况不同，一般可分为三种构造种类：金属固溶体型；金属间化合物型；简单机械混淆型。置换固溶体：溶质原子占有了溶剂原子的地点；空隙固溶体：溶质原子半径小，散布在溶剂原子缝隙之间。3.3化学键分子间力高分子材料练习题用正确的内容和标号填入空格内，使以下说法完整无误：1〕c,fab,c,da,ddb2.乙二胺四乙酸根合钙Ca2+Y4-比较化学键、氢键、分子间作使劲的大小。答：分子间作使劲<氢键<化学键分别指出能溶解聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚碳酸脂的溶剂。答：聚甲基丙烯酸甲酯——环己酮聚氯乙烯——丙酮聚碳酸脂——乙醛丁二烯分子中的σ键和π键各是多少？答：9，2指出以下四组物质中有氢键的物质，并用电负性及化学的观点解释之。a〕HF，HCl,HIH2O,H2S,H2Se(c)CH3CH2OH,CH4,CH2CH2OOHH*C(CH2)4CN(CH2)6N*(d)n,*H2CHC**H2CHC*CNnCl,n7.写出聚二甲基硅氧烷线型分子的化学式，简述它的性质和产生这些性质的原因。CH3*SiO*n答：CH3性质及产生的原因：〔1〕耐热性。这是由于SiO键的键能〔452kJmol1〕大于CC键、CO键。2〕耐寒性。线型有机硅氧烷的分子较对称，硅氧烷的极性不大，因此耐寒性较好。3〕耐水性。聚有机硅氧烷的侧链是羟基，呈憎水性。4〕电绝缘性。聚有机硅氧烷拥有不随外电场而取向极化的非极性侧基和分子的对称性，因此有高度的绝缘性和介电性能。8.略。思考题1.化学键是什么？一般可分红几类？各类化学键中原子、电子的关系是怎样？原子在分子中对电子吸引力的大小用什么来权衡？答：①化学键：原子联合态〔比方分子〕中相邻原子间较强烈的相互作用。②一般可分为离子键、共价键两类。③离子键是由正负离子痛过强烈的静电作用而形成的化学键，没有自由电子。共价键是由共享电子对形成的化学键。④电负性来权衡。2.两个氢原子是怎样联合成分子的？两个氦原子为什么不能联合成He2分子？答：〔1〕在氢分子中，两个H原子的1s轨道能够组合成1个H2的两个分子轨道。而2个1s电子首先填充在成键分子轨道中，填充的结果使整个分子系统的能量降低，因此，H2分子能够稳定存在。〔2〕下面我做不来了~~~§3.4晶体缺陷陶瓷和复合材料略。陶瓷一般由哪些相组成，它们对陶瓷的形成和性能有什么作用和影响？答：陶瓷由晶相、玻璃相、晶界相随和相组成。晶相决定了陶瓷的刚性、导热性等物理性质；玻璃相对制品所起的作用是是黏结作用、填充气孔以及降低烧结温度等，同时也为制品提供了一定的韧性。晶界的构造对陶瓷的性能影响很大；气孔的存在能够提高陶瓷的绝热性能，但气孔也能使陶瓷的抗击穿能力下降，受力时容易产生裂纹，透明度下降。3.为什么硅酸盐陶瓷做绝缘材料时要求Na+离子含量越低越好？氧化铝〔刚玉〕陶瓷、氧化镁陶瓷等绝缘性能怎样，为什么一般情况下不用它们做绝缘材料？答：在陶瓷材料中，K2ONa2O之比值不应小于3.5，即钠离子的含量越低越好。因为金属离子的电荷数高，离子半径大，那么与硅氧四面体负离子的构造也牢固，绝缘性能好。高铝瓷、镁质瓷中，Al2O3和MgO的含量很高，价钱昂贵，所以一般情况下不用不用它们做绝缘材料。写出氮化硅陶瓷的化学式，指出化学键种类，指出它的特性和用途。Si3N4氮化硅是经过共价键联合而形成的原子晶体。它在1200℃下可维持室答：温时的强度和硬度，在氧化性不太强的介质中最高平安使用温度可达1650℃~1750℃，因此氮化硅陶瓷可用于火箭发动机尾管及焚烧室，也可用于无冷却汽车发动机。第四章化学反应与能源§4.1热化学与能量转变1.在下述各题四种表述或数据中选择正确的答案，填在空格中：1〕abbdcbH2.在以下反应过程中：与是否有区别？为什么？请计算说明。其中〔1〕和3〕以1molCaCO3分解、1molCH4完全氧化计算，〔2〕以生成2mol的H2O计算，〔4〕以析出1molCu计算。CaCO3(s)810℃→CaO(s)+CO2(g)〔1〕2H2(g)+O2(g)25℃→2H2O(l)〔2〕CH4(g)+O2(g)25℃→CO2(g)+2H2O(g)〔3〕CuSO4(aq)+Zn25℃→ZnSO4(aq)+Cu〔4〕解：〔1〕H=U+RTH=179.2kJmol1U=170.2kJmol1〔2〕H=U3RTH=571.6kJmol1U=564.2kJmol1H=U+RT(3)H=802.5kJmol1U=805.0kJmol1(4)U=H=218.7kJmol13.某企业已根据反应：Na2S(s)+9H2O(g)=Na2S?9H2O(s)制成化学储能装置。Na2S(s)和Na2S?9H2O(s)在298.15K时的标准摩尔生成焓分别是kJmol1—372.86和—3079.41kJmol1Na2SNa2S?9H2O时所放出，试求1kg乏味的吸收水蒸气变成的热量。解：从附录中查得Na2S(s)+9H2O(g)=Na2S?9H2O(s)rHmθ(B)/(kJmol1)—241.8—3079.41—372.86rHmθ=ΣυBfHmθ(B)B=θ?2O,s)θθfHm(Na2S9HfHm(Na2S,s)9fHm(H2O,g)=[3079.41(372.86)9×(241.8)]kJmol1=53035kJmol1M(Na2S)=78gmol1又知：530.35kJmol1×1000g1=6799.36kJ所以放出的热量=78gmolN2H4(l)和N2O4(g)50.63kJmol14.在298.15K时的标准摩尔生成焓分别是和9.66kJmol1，计算火箭燃料联氨和氧化剂四氧化二氮反应：2N2H4(l)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(l)放出的热量。解：从附录中查得

的标准焓变。计算32g液态联氨完全氧化时所2N2H4(l)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(l)rHmθ(B)/(kJmol1)9.660—285.850.63rHmθ=ΣυBfHmθ(B)B=4fHmθ(H2O,l)+3fHmθ(N2,g)fHmθ(N2O4,g)2fHmθ(N2H4,l)=[4×(285.8)+3×09.662×50.63]kJmol1=1254.12kJmol1M(N2H4)=32gmol1又知：Q=m?rHmθ=32g1×(1254.12)kJmol1=627.06kJMυ2432gmol×所以：NH5.计算298.15KCaO(s)+H2O(l)=Ca+(aq)+2OH(aq)时反应：的标准摩尔焓变rHmθ(298.15K)400JK180%被吸收，要将其从.设某罐头的热容为,反应放出的热有25℃加热到80℃，需CaO起码多少克？解：从附录中查得CaO(s)+H2O(l)=Ca2+(aq)+2OH(aq)rHmθ(B)/(kJmol1)—634.9—285.8—542.8-230.0rHmθ=ΣυBfHmθ(B)B=2fHmθ(OH,aq)+fHmθ(Ca2+,g)fHmθ(H2O,l)fHmθ(CaO,s)=[2×(230)+(542.8)(285.8)(634.9)]kJmol1=82.1kJmol1设需要CaOx克，那么：x×(82.1)×80%=CsT=0.4×(8025)56x=18.76(g)6.298.15K时，在弹式热量计中，将5.0g液态苯完全焚烧生成CO2(g)和H2O〔l),放热209.2kJ，计算该反应的△U和△H。1mol液态苯在弹式热量计中完全焚烧放热多少？解：由题意得：C6H6(l)+15O2→6CO2(g)+3H2O(l)2U=Q=209.2kJH=U+nRT=209.21.5RT=212.92kJ1000∴Qυ=78×209.2kJ)=3263.52kJmol157.恒容反应热和恒压反应热有什么不同？试分别估计以下两个放热过程中，Qp和Qv值的大小？为什么？1H2(g)+O2(g)=H2O(g)1H2(g)+O2(g)=H2O(l)Qv=U=240.56kJmol1解：〔1〕Qp=U+nRT=U1RT=241.8kJmol12Qv=U=282.08kJmol1〔2〕Qp=U+nRT=U3RT=285.8kJmol12Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)8.估算炼铁炉中主要反应：的热效应。解：从附录中查得Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)rHmθ(B)/(kJmol1)—393.5—824.2—110.50rHmθ=ΣυBfHmθ(B)B=[3×(393.5)3×(110.5)(824.2)]kJmol1=24.8kJmol19.设轻汽油的组成是C5H12,估算焚烧1g汽油放出的热量。解：从附录中查得：C5H12(l)+8O2(g)→5CO2(g)+6H2O(g)rHmθ(B)/(kJmol1)—393.5-241.8—179.280rHmθ=ΣυBfHmθ(B)B=[6×(241.8)+5×(393.5)(179.28)]kJmol1=3239.02kJmol1Q=3239.02kJmol1=44.99kJg172gmol1§4.2化学反应的方向和限度1.判断以下说法是否正确，正确的在后边括号内用“√〞表示，错误用“×〞表示：〔1〕×√×××√2.不查表，试比较以下物质的标准摩尔熵值的大小〔1〕H2O(s22O(g〕；〕，HO(l〕,HH2O(s〕<H2O(l〕<H2O(g〕(2)298.15K,398.15K,498.15K时的H2O(g〕；298.15K<398.15K<498.15K[H2O(g〕](3)同一温度下的Fe,FeO,Fe2O3.Fe<FeO<Fe2O3原因：一般说来，同样的原子或原子联合态单元在气态时的熵值S较液态、固态依次增大；原子在联合态中的数目越多，熵值越大；温度越高，粒子的热运动越快，所以熵S越大。C(s)+CO2(g)=2CO(g)时的标准摩尔吉布斯函数变。3.计算反应：在298.15K解：由附录查得：C(s)+CO2(g)=2CO(g)rGmθ(B)/(kJmol1)—394.4—137.2rGmθ=ΣυBrGmθ(B)B=[2×(137.2)(394.4)]kJmol1=120kJmol1CaCO3(s)=2CaO(s)+CO2(g)rGm值，假定此时的p(CO2)4.近似计算反应：在1222K时的为100kPa，判断可否自发进行。解：由题意得：rHmθ(298.15K)=ΣυBrHmθ(B)B=[(634.9)+(393.5)(1207.6)]kJmol1=179.2kJmol1rSmθ(298.15K)=ΣυBrSmθ(B)B=(38.1+213.891.7)Jmol1K1=160.2J

mol

1

K

1rGmθ(1222K

)

≈

rHmθ(298.15)

TrSmθ(298.15)=179.2

×1000J

mol

1

1222K

×160.2J

mol

1

K=16.56kJ

mol

1p(CO2)=100kPaQ=1∴rGm(1222K)=rGmθ(1222K)=16.56kJmol1∴反应能自发进行。5.制取半导体材料硅，可用以下反应：SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)(1)估算上述反应的rHmθ(298.15K)rSmθ(298.15K)；及〔2〕估算上述反应的rGmθ(298.15K)，在标准状态298.15K下正反应可否自发进行？〔3〕估算上述反应的rGmθ(1000K)下正反应可否自发进行？，在标准状态1000K4〕估算上述反应制取硅时，自发进行的温度条件。解：由题意得：rHmθ(298.15K)=ΣυBrHmθ(B)(1)B=[0+2×(110.5)2×0(910.7)]kJmol1=689.7kJmol1rSmθ(298.15K)=ΣυBrSmθ(B)B=[18.8+2×197.72×5.741.5]Jmol1K1=361.3Jmol1K1rGmθ(T)≈rHmθ(298.15)TrSmθ(298.15)(2)=689.7kJmol1298.15K×361.3Jmol1K1=581.98kJmol1〔3〕rGmθ≈rHmθ(298.15)TrSmθ(298.15)=689.7kJmol11000K×361.3Jmol1K1=328.4kJmol1>0所以不能自发进行〔4〕要使反应能自发进行，那么rGmθ(T)≈rHmθ(298.15)TrSmθ(298.15)<0即689.7kJmol1T×361.3Jmol1K1<0?