普通化学赵士铎第三版习题答案解析

./普XX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1.1〔1溶液的凝固点下降土壤溶液浓度过大,渗透压大于植物根细胞液的渗透压溶液的凝固点下降沸点不断上升,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。1.31.4凝固点自高至低顺序：葡萄糖溶液、醋酸溶液、氯化钾溶液1.5b=1.17molkg-1Tb=Kbb=0.52Kkgmol-11.17molkg-1=0.61KTb=373.76K=100.61Tf=Kfb=1.86Kkgmol-11.17molkg-1=2.18KTf=270.87K=-2.181.6=cRT=1.7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C21H30O21.8化学热力学基础2.1<1>错误；<2>正确；<3>错误；〔4错误；<5>正确；<6>正确；<7>错误；〔8错误2.2〔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>[-1107kJmol-1-<-1150kJmol-1>]=90kJmol-12.3〔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>+3rHm<2>-rHm<1>}=<1/4>{-143kJmol-1-<-286kJmol-1+3<-317kJmol-1>-<-1010kJmol-1>>=50.5kJmol-12反应式〔4-反应式〔5得：N2H4<l>+>O2<g>=N2<g>+2H2O<l>rHm=2rHm<4>-rHm<5>=2<-286kJmol-1>-50.5kJmol-1=-622.5kJmol-12.4rHm=2fHm<CO2,g>+3fHm<H2O,l>+<-1>fHm<CH3OCH3,l>+<-3>fHm<O2,g>fHm<CH3OCH3,l>=2fHm<CO2,g>+3fHm<H2O,l>-rHm=-183kJmol-12.5C<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><0rHm<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>+H2rHm=fHm<CO,g>+<-1>fHm<H2O,g>=-110.5kJmol-1-<->241.8kJmol-1=131.3kJmol-1C<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2.7均为熵增过程。2.8标准状态下：rHmrSm<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2.9〔2〔反应为气体物质的量增加的过程,rSm>02.10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。2.11H:-40kJ-40kJG:-38kJ-38kJS:-6.7JK-1-6.7JK-12.12Sn<白锡>=Sn<灰锡>rHm<298K>=fHm<灰锡>+〔-1fHm<白锡>=-2.1kJmol-1<0rSm<298K>=Sm<灰锡>-Sm<白锡>=-7.41Jmol-1K-1<0反应在标准状态,低温自发。在转变温度,rGm<T>=0rGm<T>rHm<298K>-TrSm<298K>T[rHm<298K>/rSm<298K>]283K2.132Fe2O3<S>+3C<S>=4Fe<S>+3CO2<g>rHm<298K>=3fHm<CO2,g>+<-2>fHm<Fe2O3,s>=467.87kJmol-1rSm<298K>=4Sm<Fe,s>+3Sm<CO2,g>+<-2>Sm<Fe2O3,s>+<-3>Sm<C,s>=557.98Jmol-1K-1反应在标准状态下自发进行：rGm<T>rHm<298K>-TrSm<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>=-79.51kJmol-1>0rSm<298K>=189Jmol-1K-1>0反应在标准状态,任意温度均自发2.14<略>2.152AsH3<g>=2As<s>+3H2<g>rHm<298K>=-132.8kJmol-1<0rSm<298K>=15.71Jmol-1K-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。化学平衡原理3.1〔1正确,〔2错误,〔3错误。3.2K=403.33.44×<3>-2×<1>-2×<2>得所求反应式故：ΔrGm=4ΔrGm<3>-2ΔrGm<1>-2ΔrGm<2>3.5pV=nRT故对于反应H2<g>+I2<g>=2HI<g>3.6O2<g>=O2<aq>P<O2>=21.0kPa时：故：c<O2,aq>=2.88×10-4mol·L-1<2>K=85.5/1.37×10-3=6.24×1043.7Q=4逆向自发Q=0.1逆向自发Ag2CO3<s>=Ag2O<s>+CO2<g>ΔrGm<383K>=14.8kJ·mol-1lnK<383K>=-ΔrGm<383K>/RT=-4.65K<383K>=9.56×10-3K=p<CO2>/p为防止反应正向自发,应保证Q>K故：p<CO2>>9.56×10-1kPa3.9CCl4<g>CCl4<l>ΔfHm/kJ·mol-1-102.93-135.4Sm/J·K-1·mol-1309.74216.4CCl4<g>=CCl4<l>ΔrHm=32.47kJ·mol-1ΔrSm=0.09334kJ·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4.1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。4.3Z0基本不变,P不变,f大,k大,v大。4.4直线4.54.6略4.7解：4.84.9解：4.10解：第五章原子结构5.1原子发射光谱,电子衍射5.2确定,动量,不确定,轨道5.3<2>,<4>正确5.4波函数,电子的几率密度5.5<1>5.6nlmms1200+1/22200-1/23210+1/2421+1+1/2521-1+1/25.7<3>5.8He+E<3s>=E<3p>=E<3d><E<4s>KE<3s><E<3p><E<4s><E<3d>MnE<3s><E<3p><E<3d><E<4s>5.9<略>5.104s,3d,4p5.11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>5.12一,二,三主族元素,镧系元素,第六周期镧后元素5.13He>H,Ba>Sr,Ca>Sc,Cu>Ni,La>Y,Zr>Ti,Zr>Hf5.14<3>,<2>5.15Mg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6.1<1>错,<2>错,<3>错,<4>错,<5>对,<6>错6.2离子,BeO>MgO>CaO>SrO>BaO,BaCO3>SrCO3>CaCO3>MgCO3>BeCO36.3Fe2+:[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]5d10,18.6.4OF2: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:sp2CH3CCH:sp3spsp;CH3CH2OH:sp3;H2CO:sp2;COCl2:sp2.6.6正丁烷：否；1,3-丁二烯：否；2-丁炔：是6.7HFHClHBrHI;HFHClHBrHI;HIHBrHClHF;HFHIHBrHCl6.8<1>~c;<2>~d;<3>~a;<4>~b6.9<1>Fe3+电荷高、半径小,极化力大于Fe2+;Zn2+18电子构型,极化力、变形性大于Ca2+;Cd2+18电子够型,极化力、变形性大于Mn2+。6.10ClO-,ClO2-,ClO3-,ClO4-。6.11HClO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+,OH3<2>4<2>5H++OH-=H2O,1/KwH++B=HB<略去电荷>,Kb/KwHB+OH-=B-+H2O,Ka/KwHA+B=A+HB<略去电荷>KaKb/Kw6<1>K<正>=1.9×105>K<逆>,易于正向反应〔2K<正>=2×10-11<K<逆>,易于逆向反应〔3K<正>=1.4×102>K<逆>,易于正向反应〔4K<正>=6.2×10-8<K<逆>,易于逆向反应76.4×10-5,1.7×10-13,小于7.87.97.10C6H5NH2+H+=C6H5NH3+c<C6H5NH3+>=0.020mol·L-1Ka<C6H5NH3+>=Kw/Kb<C6H5NH2>=2.2×10-5应用最简式计算溶液酸度：c<H+>=6.6×10-4mol/LpH=3.27.11Kb1/Kb2>101.6所以可忽略第二步离解,按最简式计算：c<C10H14N2>=0.050mol·L-1-1.9×10-4mol·L-1=0.050mol·L-1c<C10H14N2H+>=c<OH->=1.9×10-4mol·L-1c<C10H14N2H22+>=cKb2=1.4×10-11mol·L-17.12Kb1<S2->=Kw/Ka2<H2S>=1.4Kb2<S2->=Kw/Ka1<H2S>=7.7×10-8经判断,可忽略第二步离解,依近似式计算S2-+H2O=HS-+OHCeq/mol·L-10.10-xxxx=0.094即：c<OH->=0.094mol·LpH=12.97c<S2->=0.10mol·L-1-0.094mol·L-1=0.01mol·L-1c<HS->=c<OH->=0.094mol·Lc<H2S>=cKb2=7.7×10-8mol·L-17.13pH=1.30故：c<S2->=3.7×10-20mol·L-17.147.15pOH=5.00c<NH4+>=0.10mol/L/0.56=0.18mol/LM{<NH4>2SO4}=0.5c<NH4+>V<NH4+>M{<NH4>2SO4}=7.16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。7.17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8.1Ksp<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}8.2<1><2><3>8.3PbCO3计算结果偏低8.4因氢氧化铁在水中溶解度极小,溶液pH约等于7.08.5〔28.6CaF2=Ca2++2F-F－+H+=HF根据：2c<Ca2+>=c<HF>+c<F->=2s,得：c<F->=2sKsp<CaF2>=<s/c><2s/1.028c>2S=3.38×10-48.7CaF2、CaCO3和MnS,KClO48.8此系统为多重平衡系统,所以：8.9c<NH3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：8.10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}=0.01×1.0×10-21=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+。8.11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2.8~6.5范围。8.12〔略8.13CuCO3<计算得CuCO3的溶解度为1.2×10-5mol/L,即CuCO3饱和水溶液的体积浓度为0.76mg/L>8.14c<CO32->/c=Ka2<H2CO3{c<Ca>/c}{c<CO32->/c}=5.61×10-12<Ksp<CaCO3>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。8.15〔有关数据：Ksp<CaCO3>=4.96×10-9,Ksp<ZnCO3>=1.19×10-10,Ksp<MgCO3>=6.82×10-6,Ksp<NiCO3>=1.3×10-7,Ksp{Ca<OH>2}=5.5×10-6,Ksp{Zn<OH>2}=6.68×10-7,Ksp{Mg<OH>2}=5.61×10-12,Ksp{Ni<OH>2}=5.47×10-16,Ksp{Fe<OH>3}=2.64×10-39>在c<CO32->=0.10mol/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=1.78×10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=7.0×10-9>Ksp{Fe<OH>3所以生成Fe<OH>316<4>17溶度积,离子浓度,沉淀类型。8.18Ksp〔CaSO4=7.10×10-5Ksp〔CaSO4=<s/c>2得：s=8.4×10-3mol/Ls=c<SO42->M<SO42->=8.4×10-3mol/L×9.6×104mg/mol=806mg/L所以不可饮用。第九章氧化还原反应还原,氧化不变,不变,变为{K}n<1><2><4><3><1>2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2+8H2OH2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2OPbO2+2Cl-+4H2O=Pb2++Cl2+2H2OHg2Cl2+Sn2+=2Hg+Sn4++2Cl-2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2+4H+<1>Zn|Zn2+<0.020mol/L>||Ni2+<0.080mol/L>|Ni<2>Cl-<1.0mol/L>|Cl2<100kPa>||Fe3+<0.10mol/L>,Fe2+<1.0mol/L>ε=1.36V–0.71V=-0.65V<3>Cl-<1.0mol/L>|Cl2<100kPa>||Cr2O42-<1.0mol/L>,H+<10mol/L>,Cr3+<1.0mol/L>〔结果说明,在强酸性介质中,重铬酸根亦可以氧化氯离子9.11〔1ΔrGm=-2F{-0.138V-<-0.126V>}=2.32×103J/molΔrGm=-2F{-0.176V-<-0.135V>}=7.91×103J/molK=0.39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>=0.957V<Fe3+/Fe2+>=0.771VΔrGm=-3F{<NO3-/NO>-<Fe3+/Fe2+-3×96500C/mol×{0.957V-0.771V>}=-5.38×104J/molΔrGm=-3F{<NO3-/NO>-<Fe3+/Fe2+>}=-3×96500C/mol×{0.721V-0.771V>}=1.45×104J/mol因为：<NO3-/NO><<Fe3+/Fe2+>或因：ΔrGm>0或因：Q=1.0×1012>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>=0.983V<Fe3+/Fe2+>=0.771VΔrGm=-F{<HNO2/NO>-<Fe3+/Fe2+>}=-96500C/mol×{0.983V-0.771V>}=-2.05×104J/molΔrGm=-F{<HNO2/NO>-<Fe3+/Fe2+>}=-96500C/mol×{0.806V-0.771V>}=-3.38×103J/mol因为：<HNO2/NO>><Fe3+/Fe2+>或因：ΔrGm<0或因：Q=1.0×103<K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。9.129.13Pb2++2e-=PbPbSO4=Pb2++SO42-所以：9.14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。9.15答案：若〔1为正极,c<H+>=0.054mol/L若〔2为正极,c<H+>=0.187mol/L9.16〔所求实际为c<H+>=10-14mol/L时,O2/H2O电极的电极电势9.17<Hg2Cl2/Hg>=0.281V所以：<H+/H2>=<Hg2Cl2/Hg>-ε=0.281V-0.48V=-0.20V9.18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+。9.19Hg22+=Hg2++Hg9.20根据标准电极电势图：<PbO2/Pb2+>=1.455V<O2/H2O2>=0.695V<H2O2/H2O>=1.76V下列反应可自发进行：PbO2+H2O2+2H+=Pb2++O2+2H2OPb2++H2O2=PbO2+2H++<2>:2H2O2=2H2O+O2故PbO2〔MnO2等可催化过氧化氢歧化分解。9.22<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+2H2O2Pb2++Cr2O72－+H2O=2PbCrO4+2H+<9>2Cr<OH>4－+3HO2－=2CrO42－+5H2O+OH－<10>2MnO4－+3Mn2++2H2O=5MnO2+4H+<11>Hg<NO3>2=Hg+2NO2+O2<12>2Cu<NO3>2=2CuO+4NO2+O2<13>2KNO3=2KNO2+O2<14>Cr2O72－+3H2O2+8H+=2Cr3++3O2+7H2O<15>Cr2O72－+4H2O2+2H+=2CrO5+5H2O第十章配位化合物10.2A[Co<SO4><NH3>5]BrB[CoBr<NH3>5]SO410.3<2>10.4<4>10.5<1>Zn2+:3d104s04p0,sp3杂化,正四面体〔2Hg2+:5d104s04p0,sp3杂化,正四面体〔3Mn2+:3d54s04p04d0sp3d2杂化,正八面体〔4Co3+:3d64s04p0d2sp3杂化,正八面体10.6〔410.7<3>10.8<3>10.9<1>10.10<4>10.11<3>10.12<1>10.13Ag++2NH3=Ag<NH3>2+c0/mol·L-10.100.400ceq/mol·L-1x0.40-2<0.10-x>0.10-x10.14Ag++2NH3=Ag