中国人民大学《普通化学原理》考研复习习题集及答案

2.什么是临界温度?它与液体的正常沸点有何区别?3.最常用的表示浓度的方法有几种?4.什么是分散系?分散系是如何分类的?5.如何理解溶胶的稳定性?破坏溶胶稳定性的办法有哪些?7.什么叫表面活性剂?其分子结构有何特点?9.某容器中含有14.0gN₂、16.0gO₂、4.40gCO₂,20ε时容器的压力为200kPa,计算各气P(N₂)=0.455×200kPa=91kPaP(O₂)=0.455×200kPa=91kPaP(CO₂)=0.90×200kPa=18kPa2m(NaCl)=0.900%×300×3M=342.4g·mol-为1g·ml-1)416.硫化砷溶胶是由H₃AsO₃和H₂S溶液作用而制得的试写出硫化砷胶体的胶团结构式(电位离子为HS-)。试比较NaCl、MgCl₂、AlCl₃三种电解质对该溶胶的聚沉能力，并说明原因。52原子结构1、玻尔氢原子结构理论的要点及其主要贡献是什么?答：玻尔氢原子结构理论主要有是(1)原子核外电子只能在符合玻尔量子化条件的、具有确定的半径和能量的稳定轨道上运动，电子在稳定轨道上运动时，既不吸收能量也不放出能量。(2)不同的原子轨道能量不同，轨道离核越远，能量越高；(3)电子在不同的轨道间跃迁时，才能发生能量的辐射或吸收；发射光谱的能量决定于两个轨道间的能量差。玻尔氢原子结构理论的主要贡献是将量子化概念引入到了原子结构中，提出了电子运动的轨道和能量都是量子化的。该理论较好的解释了氢原子和类氢离子的发射光谱，使人们开始了对原子结构的系统、科学的认识。2、微观体系中的电子运动与宏观物质比较，有什么不同?现代原子结构理论是如何来描述电子的运动状态的?答：微观体系中的电子运动与宏观物质比较，最大的特点是其表现出来的波粒二象性，并且电子波是一种不同于机械波和电磁波的一种概率波。现代原子结构理论是根据量子力学建立薛定谔方程，通过对薛定谔方程求解所得的波函数来描述电子的运动状态的，而波函数又是由量子数决定的，因此，通常可用四个量子数的3、量子力学的原子轨道概念与玻尔理论的原子轨道概念有什么不同?答：量子力学的原子轨道是具有确定量子数取值的一个波函数，也叫原子轨函，它没有固定轨迹的含义；而玻尔理论的原子轨道则是指一个具有固定轨迹的、绕核的圆形轨道。4、原子轨道和电子云的角度分布图有哪些异同?答：两者相同之处在于：首先在于两者在空间出现了极大值的位置和大小是相同的，其①原子轨道的角度分布图有正负之分，而电子云的角度分布只有正值；②p,d态电子云的角度分布图比原子轨道的角度分布要瘦小些。5、4个量子数的取值和物理意义分别是什么?答：主量子数n的取值为正整数，即n=1,2,3,4,5,6,7……,主量子数表明了原子轨道离核的远近，同时说明了原子轨道能量的高低。角量子数Z的取值规定为l=0,1,2,3……(n-1)。角量子数表明了原子轨道角动量的6磁量子数的取值为m=0,±1,±2,……±(l-1)。磁量子数说明的是原子轨道在空间和和6、什么是屏蔽效应和钻穿效应?他们对原子轨道能量有何影响?8、元素原子第一电离能的周期性变化规律及其原因是什么?原子的各原子参数之间相9、什么叫镧系收缩?什么叫镧系收缩效应?14种元素原子半径减小的累计值还是不少的，因此到镧系后的几个第六周期副族元素的原7解：(1)表示角量子数l=0的电子亚层；(2)表示主量子数为3,角量子数l=2的电子亚层；(3)表示主量子数为2,角量子数l=2的电子亚层中填有两个电子。解：(1)Eg<E₂<E₃<E,角量子数相同，随着主量子数的增加，电子离核越来越远，故(3)对单电子原子体系，原子轨道能量只决定于主量子数，所以Eg>E₂;对多电子原子体系，核电荷Z在15到20之间时，发生了能级交错，Em<E₂₄;核电荷Z在小于15或8大于20时，E>E₃a。解：(1)、不正确(2)、激发态(3)、激发态(4)、不正确(5)、基态(5)基态原子的外层电子组态为3d¹4s²。910、A、B两元素，A原子的M层和N层的电子数分别比B原子的M层和N层的电子数少7个和4个，写出A、B两原子的名称和电子排布式。11、IA和IB族元素的最外层电子数都是1,但它们的金属性强弱却很不同，试从有解：同周期的IA族元素与IB族元素比较，两者电子层数相同，但IB族元素核电荷比IA族元素原子半径比IB族元素的大，IB族元素原子的核对外层电子的吸引力3化学键与分子结构思考题习题答案1、共价键和离子键有无本质的区别?两者各有什么特点?2、共价键的两种类型σ键和π键是怎样形成的?各有何持点?答：原子轨道沿着键轴头碰头的重叠形成的共价键叫σ键，σ键重叠程度较大，键能σ键不会被破坏；沿着键轴，原子轨道“肩并肩”的重叠形成的是π键。由于π键是原子轨道“肩并肩”的重叠形成的，因此，其重叠程度较小，键能低于σ键，稳定性较差，含有π键的物质化学性质活泼，容易参加化学反应。另外，由于π键针对键轴反对称，所以3、什么叫极性共价键?什么叫做极性分子?键的极性和分子的极性有什么关系?4、分子轨道理论对物质的顺磁性是如何解释的?举例说明。答：碳原子以SP²杂化轨道和氢原子的1S轨道重叠成键，4个氢原子与2个碳原子形成答：表3-13四种晶体的比较8、什么叫离子极化?离子极化对物质性质有何影响?9、什么是分子间作用力?分子间作用力有何特点?10、氢键是怎样形成的?氢键的怎样形成对物质性质有什么影响?一个电负性较大的、带有孤对电子的Y原子，H原子与Y原子结℃,比NaF的熔点993℃高得多，为什么?3、写出0,,0;,0分子或分子离子的分子轨道式，并比较它们的稳定性，判断它们的磁0;:kko3s0₂8O3n72nn3nπ2nπ键级=1.5从键级来看，Ot>O₂>O3,所以稳定性大小顺序为O>O₂>Oz;由于轨道中都有成单电子，故三者都是顺磁性的。4、BF,和NF,的杂化轨道类型和分子几何构型分别是什么?它们是极性还是非极性分子?NF₃SP³不等性杂化，三角锥形，极性分子。5、利用价层电子对互斥理论判断下列分子或离子的空间几何构型：(1)BeCl₂(2)SnCl₂(3)PH;(4)SO;(5)AIF(6)PCl,(7)答：(1)BeCl:直线形，(2)SnCl₂V形，(3)PH;正四面体形，(4)SO}三角锥形，(9)PO正四面体形，(10)₀,V形。大，阴离子的离子的变形性增大，离子极化逐渐增强，所以熔、沸点逐渐降低，在水中的溶解度逐渐减小，颜色逐渐加深。7、将下列分子按化学键的极性大小依次排列，并说明原因：F₂、HF负性差越来越小，共价键的极性也越来越小；所以其化学键的极性大小依次为8、下列各对分子间存在的分子间力有哪些，是否存在氢键?(1)H₂~H₂,(2)H₂O~H₂0,(3)NH₃~H₂O,(4)CCl₄~H₂O答：(1)H₂~H₂,存在色散力，无氢键；(2)H₂0~H₂0,存在取向力、诱导力和色散力，有分子间氢键；(3)NH₂~H₂0,存在取向力、诱导力和色散力，有分子间氢键；(4)CCl,~H₂0,9、下列物质哪些能形成分子间氢键，哪些能形成分子内氢键，哪些不能形成氢键?(1)苯，(2)NH,(3)CH,(4)水杨醛，(5)对羟基苯甲醛，(6)H,BO₃答：(1)苯，不能形成氢键；(2)NH,分子间氢键；(3)C₂H,不能形成氢键；(4)水杨醛，分子内氢键；(5)对羟基苯甲醛，分子间氢键；(6)H,BO₃,分子内氢键。答：(1)NaCl,离子晶体，结合力为离子键；(2)SiC,原子晶体，结合力为共价4化学热力学基础1、判断下列说法是否正确，并说明理由。(2)热力学标准态下的纯气体的分压为100kPa,温度为298.15K。(4)298.15K时，反应O₂(g)+S(g)=SO₂(g)答：(1)错。指定单质的△Gm°,△Hm°皆为零，但Smθ不为零。(2)错。在化学热力学中选100kPa为标准压力，用p°表示。把处于温度T、压力为p⁹状态下的纯固体、纯液体和纯理想气体分别作为固体、液体、气体的标准状态。此处温度T没有给定，对应每个T都有一个标准状态。298.15K仅仅是经常选用的温度。(3)错。△Gme只能判断标准状态下反应是否自发进行。(4)错。S(g)不是指定单质，而且Sm°有绝对值，不能用类似的办法计算。(5)对。该反应的△Hm°(298K)<0,△Sm°(298K)>0。(6)错。等温方程式中的△Gm与△Gme必须在同一温度下。2、指出下列各关系式成立的条件答：(1)等温等容，系统不做非体积功(W₄=0);(2)等温等压，系统不做非体积功(W=0);(3)等温，且系统无非体积功。3、指出下列过程△G,△H,△S的正、负号，并说明使过程自发进行的温度条件(2)△S<0△H<0,低温自发(△G<0),高温不自发(△G>0);(3)△S>0△H>0,高温自发(△G<0),低温不自发(△G>0);(4)△S>0△H>0,高温自发(△G<0),低温不自发(△G>0)。4、一热力学系统在等温定容的条件下发生一变化时，放热15kJ,同时做电功35kJ.假若系统在发生变化时，不做非体积功(其他条件不变),计算系统能放出多少热。等温定容，不做非体积功Qv=△U=50kJ5、由下列热力学数据计算NaCl(s)的晶格能U解：(5)-(1)-(2)-(3)-(4)得：Na*(g)+Cl(g)=NaCl(s),△Hm⁸=-U(以正值表示)-U=△Hm⁸(5)-△Hme(1)-△Hm⁸(=-411.2kJmol-1-119.8kJ·mol-1-108.4kJmol1-495.8kJ·mol1+3U取正值，故晶格能为786.5kJ-mol-l6、生物体内有机物的分解氧化对菌体的生长、营养的消耗十分重要。例如醋酸杆菌可通过乙醇氧化反应而获得生产所需要的能量，其过程分两步完成：CH₃CH₂OH→CH₃CHO请根据下列反应及其反应热计算生物体内乙醇被氧化成乙醛及乙醛被进一步氧化成乙酸的反应热。(1)CH₃CH₂OH(1)+3O₂(g)=2CO₂(g)+3H₂O1)△Hm⁸=1371kJmol-¹(3)CH₃COOH(1)+2O₂(g)=2CO₂(g)+2H₂O(1)△Hm⁸=876kJmol-¹CH₃CH₂OH(1)+1/2O₂(g)=CH₃CHO(1)+H₂O()=(-1371kJmol-l)-(-1168kJ-mol-l)=-203kJ·mol-l=(-1168kJmoll)-(-876kJmol-l)=-292kJ-mol-l△Hm⁸(CH₃OH(1))=238.5kJmol¹8、化学反应A(g)+B(g)=2C(g),A、B、C均为理想气体。在25℃,标准状态下，该过故为等压过程，根据(1)Qo=△H⁸=-40kJ根据(2)△U⁸=Q+W=-2kJ+W解：(1)△Gm⁸=2△Gm°(Fe)+△Gmθ(Al₂O₃)-△Gm⁰(Fe₂O₃)-2△Gmθ(Al)(2)△Gm⁸=2×△Gm⁶(H₂O(g))+△Gm⁶(SiF4(g))-△Gm⁶(=2×(-228.6kJmol¹)+(-1506.2kJmol¹)-(-805.0kJmol-l)-4×(-2(4)△Gm⁸=4×△Gm⁸(Fe(OH)3(S))-2×△Gm⁰(H₂O(=4×(-694.5kJmol-l)-2×(-237.2kJ-mol-l)-4×(-483.6kJ·mol-l)只有(2)符合条件，可推断NO(g),即反应(2)能在高温标准态下由N2g)和O2g)=-166.69kJmoll-2×(-155.23)kJ·mol-l△Hm⁸=-297.2kJ-mol-¹-+296.9kJmol-l=-0.3kJmoll<0=131.0Jmol-¹K-¹,Sm9(F2,g)=203.3Jmol-¹K¹,Sm⁹(HF,g)=175.3Jmol04Gm9(298K)=2×(-271)kJmol-¹=-542kJmol¹4Gm⁸(298K)=4H°(298K)-T4Hm°(298K)=4Gm°(298K)+T=-542kJmol¹+298×0.0163kJmo≈-537.14kJmol-¹-(1273.15K)×0.0163kJmol¹=-55=635.55kJmol-¹-393.51kJmol-¹+1206.88kJmoll=177.82kJ-mol-l=39.75Jmol¹K¹+213.64Jmol¹K¹-92.89Jmol-¹K-l=16石灰石的分解温度约为1108K。16、某气体反应，△Hm⁸=10.5kJmol-l,△Sm⁸=41.8Jmol-1.K-1,一定温度下达时各物质分压均为100kPa。估计反应温度。解：定温下达平衡，故△Gm⁸=0;4-17、298K时，反应：(1)HF(aq)+OH(aq)=H₂O(1)+F~(aq)=-61.86kJmol-¹+79.89kJmol-¹=5化学平衡(4)正确。气在水中溶解度为1.38×10³mol·L¹,计算以上反应在20℃时的x°,并计算20℃时与101kPa大气平衡的水中氧的浓度c(O₂),大气中p(O₂)=21.0kPa。①根据题意，O₂在水中达到溶解平衡时，c(O₂)=1.38×10³mol·L-1,p(O₂)=101kPaSO₂的起始浓度是0.4molL-¹,O₂的起始浓度是1molL¹,当80%的SO₂转化为SO₃时，反应即达到平衡，求平衡时三种气体的浓度和平衡常数。6、55℃、100kPa时N₂O₄部分分解成NO₂,系统平衡混合物的平均摩尔质量为61.2gmoL¹,求：(1)N₂O₄的解离度α和标准平衡常数KO(328K);(2)计算55℃系统总压力为10kPa时N₂O₄的离解度α。(已知M(NO₂)=46g解：(1)设平衡时系统中N₂O₄的摩尔分数为x,则NO₂的摩尔分数为1-x由题意得：92x+(1-x)46=61.2故p(N₂O₄)=33kPa;p(NO₂)=67根据化学反应计量数，达到平衡时消耗N:p(N₂O₄)=0.64kPa,p(NO₂)=9.36k(1)上述反应是吸热反应还是放热反应?为吸热反应8、一定温度下，在煤气发生炉中同时发生下列二个反应：当两个反应均达到化学平衡时，炉内CO₂的分压为2.0×10³kPa,计算炉内CO的分压。p(O₂)同时满足两个平衡，p(CO)=1.5×10¹³×100kPa=1.5×10¹K);在383K烘干Ag₂CO₃(s)时，为防止其受热分解，空气中p(CO₂)最低应为多少kPa?110、根据有关热力学数据，近似计算CCl₄①在101.3kPa压力下和20kPa压力下的沸腾K)=-10293kJmof¹,s(CCl₄,g,298K)=309.74所以，的正常沸点为/△₂S=348K减压：p(苯酚)₂=1.333×104Pa,T=?由6化学动力学习题答案反应级数为2+1=3。(2)k=v/[c²(NO)c(O₂)]=2.5×10-3/(0(3)v=kc²(NO)c(O₂)=2.5×10³×0.01(1)vi=a×1²×0.5=0.5a(mol·L-¹·s¹)(月)解法二(代数法):(1)将各相邻两组数据代入公式,可得k分别等于0.0967、0.0961和0.0963,取平均值k₁=9.64×10-2,分别代入t=4,8,12,16(h)时数据，分别得到co=7.06,7.05,7.06,7.06;取平均值co=7.06(mg·故第二针应在下午二点半左右注射。由反应式可知：HBr所消耗NaOH体积=t分钟后所消耗NaOH体积-反应前(t=0)所消耗NaOH体积c(HBr)=(10.25-10.00)×ac(a-溴代丙酸)=(10.00-0.25)×a/V=9.75a/V(mol·Ll)(2)半衰期(1)设反应速率方程为：v=k·cm,则v₂/v₁=k₂/k₁据有pH=5.2710.已知某氨水溶液的pH值为11.30,求该氨溶液的浓度。11.计算在室温下饱和CO₂水溶液[即c(H₂CO₃)=0.040mol·L¹]中c(H、12.奴弗卡因是一种一元弱碱，测得c=0.020mol·L-1奴弗卡因水溶液的pOH=5.12pH=8.88pH=2.89pH=3.33019.欲配制pH=5.00c(HAc)=0.10mol·L¹的缓冲溶液500ml,需要2.0mol·L-4(2)加入的NaOH与HAc反应后++(3)加入的HCl与NaAc反应后十十8沉淀溶解平衡2、试计算下列化合物的溶解度(以mol-L-1表示)。(1)碘化亚铜(I)K[CuI]=1.1×10-¹2(2)氟化镁K₂p°[MgF₂]=6.3×10⁹(3)草酸银K⁹[Ag₂C₂O4]=5.0×10¹2解释(1)和(3)的K₂p°解：(1)CuI.S=(K⁸[CuI])l²=1.0×10-⁶(mol-L-¹)(3)Ag₂C₂O₄S=(Kp⁸[Ag₂C₂O₄]/4)l³=1.1×10⁴(molL-1)因为(1)和(3)是不同类型难溶电解质，所以溶解度不同。物质的量。根据计算结果，用水还是用稀硫酸作洗液比较解：等体积混合后C(Mg²+)=0.05molL¹C(NH₃H₂O)=0.005mol-L-¹C(OH)=(CK₂⁹)l²=(0.005×1.8×1Q=(3×10+)²×0.05=4.5×10⁹>K⁹所以有Mg(OH)₂沉淀生成。5、已知CaF₂的溶度积为4.0×10¹l,求CaF₂在下列情况时的溶解度(以mol·L-¹表示)。(1)在纯水中；(2)在1.0×10²molL-¹NaF溶液中；(3)在1.0×10²molL-CaCl₂溶液中。解：(1)在纯水中，设其溶解度(S)为xmolL-1x=(K₂p⁹/4)J/3=(4.0×10-11/4)l(2)在1.0×10-²molL-INaF溶液中，设溶解度(S)为ymolL-1Cc₄²*=yCr=2y+1.0×10²=1.0×10²(mol-L¹)(同离子效应)y=4.0×10-7(molL-l)(1)在1.0×10²molL-CaCl₂溶液中，设溶解度(S)为zmolLl6、某溶液中含有0.10mol-LlBa²+和0.10molL-lAg*,在滴加Na₂SO₄溶液时(忽略体积的变化),哪种离子首先沉淀出来?当第二种离子沉淀析出时，第一种被沉淀离子是否沉淀完全?两种离子有无可能用沉淀法分离?解：根据溶度积规则，要BaSO₄沉淀C(SO₄²)>1.1×1010/0.10=1.1×10⁹(mol-L-1)所以BaSO₄先沉淀。[(C(H*)²C(S²)]/[C(H₂SC(H)>(Kay8Ka₂θC(H₂S)(Ce)²/C(S²))l=9配位化合物与配位平衡(1)六氯合铂(IV)酸钾(2)六氰合铁(Ⅱ)酸钾(3)三氯化六氨合钴(Ⅲ)(4)氯化二氯·四水合铬(IⅢ)(5)三硝酸根·三氨合钴(Ⅲ)(6)二溴·氯·二氨·水合钴(IⅢ)(7)五羰基合铁(1)错。有些配合物无外界，如[CrCl₂(NH₃)4]。(2)错。中性金属原子或某些高氧化数的非金属离子也可作为配合物的形成体。如Ni(CO)4,[SiF6]²。(3)错。含多齿配体的螯合物中，配位体的数目不等于形成体的配位数，如(4)错。配离子的电荷数是形成体的电荷数与所有配体电荷数的代数和，如[FeF₆]³。(5)正确。(6)正确。(7)错。配离子的Ka°越大，该配离子的解离越容易，稳定性越小。(8)错。对于不同类型的配离子，不能单从KP大小来判断配离子的稳定性。(9)错。每种金属离子都有一个最高配位数。当中心离子已经达到最高配位数后，即解答：中心离子配体及配位数配离子的电荷六氯合锑酸铵(IⅢⅢ)二氯化氯·五氨合钴(Ⅲ)0氯·羟基·二氨合铂(Ⅱ)二氨·四水合铬(Ⅲ)配离子0三氯·羟基·二氨合铂(IV)二氯·草酸根·乙二胺合铁(Ⅲ)离子四硫氰·二氨合铬(IⅢ)离子六氯合铂(IV)酸钾0三羟基·水·乙二胺合铬(ⅢI4解答：(3),(5)。5解答：(1),(2),(3)6解答：(2),(3)。(1)外轨型sp³d²,顺磁性。(2)内轨型d²sp³,顺磁性。(3)外轨型sp³d²,顺磁性。(4)内轨型d²sp³,反磁性。(5)外轨型sp³d²,顺磁性。(1)直线型。(2)正八面体型。(3)平面正方形。(3)正四面体。(5)正八面体。(1)配位个体中与中心原子或离子结合的分子或离子叫配位体，简称配体；配体中直(2)从配合物的价键理论出发，凡配位原子的孤对电子填在中心原子或离子由外层轨(4)几何异构体，指化学式相同，内、外界相同，但配合物中配位键的排列顺序不同(1)氨水中NH₃作为配体，AgCl(2)实质上是H*与配体NH₃反应生成了弱酸NH₄*,从而使配位平衡向解离方向移动。[Cu(NH₃)₄]²+(深蓝色)+4H₂O+4H*=[Cu(H₂O)4]²+(浅蓝色)+4NH⁴。(4)通常K⁹(MYJ>R⁹(CaYJ)(6)由于[Ag(S₂O₃)z]³(K;⁸=2.9×10l³)非常稳定，用沉淀能力很强的沉淀剂12解答：X+14解答：0B2Ag⁴+S²=Ag₂SK=1/K⁸(Ag₂S)=1/(2×1049)(3)A[FeF₆]³=Fe³++6FK=(1.0×10⁴²)/(2.04×10l(4)A[Cu(NH₃)₄]²*=Cu²⁴+6.阳(或正),氧化，阴(或负),还原解：(1)Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O(2)2Mn2++5BiO3-+14H+=(3)5H202+2MnO4-+6H+还原剂由强到弱：Zn>Sn>H₂O₂>Br