无机及分析化学教材课后习题答案.docx
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无机及分析化学教材课后习题答案
第一章物质结构基础
1-1.简答题
(1)不同之处为:
原子轨道的角度分布一般都有正负号之分,而电子云角度分布图均为正值,因为Y平方后便无正负号了;除s轨道的电子云以外,电子云角度分布图比原子轨道的角度分布图要稍“瘦”一些,这是因为︱Y︱≤1,除1不变外,其平方后Y2的其他值更小。
(2)几率:
电子在核外某一区域出现的机会。
几率密度:
电子在原子核外空间某处单位体积内出现的几率,表示微粒波的强度,用电子云表示。
(3)原子共价半径:
同种元素的两个原子以共价单键连接时,它们核间距离的一半。
金属半径:
金属晶体中相邻两个金属原子核间距离的一半。
范德华半径:
分子晶体中相邻两个分子核间距离的一半。
(4)BF3分子中B原子采用等性sp2杂化成键,是平面三角形;而NF3分子中N原子采用不等性sp3杂化,是三角锥形。
(5)分子式,既表明物质的元素组成,又表示确实存在如式所示的分子,如CO2、C6H6、H2;化学式,只表明物质中各元素及其存在比例,并不表明确实存在如式所示的分子,如NaCl、SiO2等;分子结构式,不但表明了物质的分子式,而且给出了分子中各原子的具体联接次序和方式,像乙酸的结构式可写为
[
其结构简式可记为CH3COOH。
1-2解1错;2错;3对;4对;5对;6错。
7对;8错;9对10错;11错;12错。
1-3波动性;微粒性
1-4.3s=3p=3d=4s;3s<3p<4s<3d;3s<3p<3d<4s;
1-532;E4s 1-6HF>HCl>HBr>HI;HF>HCl>HBr>HI;HF 1-7 (1)M原子的核外电子排布: 。 。 (2)M原子的最外层电子数为2,最高能级组中电子数为7。 (3)M元素在周期表中属于第4周期, ,Mn。 1-8aefhi是基态bcd是激发态g是不可能组态 1-9 (1)电子数为35,1个未成对电子。 (2)4个电子层;4个能级组;18个轨道;8个能级1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p;7个价电子 (3)第四周期,ⅦA,非金属,最高氧化态为7。 1-10 (1)Zn元素,属于ds区,第4周期,IIB族。 (2)位于IIIA族、p区、价层电子构型为ns2np1的元素。 - 1-11答: 该元素的价层电子排布式为: 3d104s1,为铜元素,属于第4周期,IB族,ds区。 1-12 (1)Si≈Ge>As (2)As>Si>Ge(3)As>Si=Ge(4)As>Ge>Si 1-13NH4+中心原子N采取等性sp3杂化,CS2中心原子C采取sp杂化,C2H4中心原子C采取sp2杂化。 1-14PCl3中心原子P价电子构型3s23p3,采取不等性sp3杂化,分子构型三角锥形。 HgCl2中心原子Hg价电子构型5d106s2,采取sp杂化,分子构型直线形。 BCl3中心原子B价电子构型2s22p1,采取sp2杂化,分子构型正三角形。 H2S中心原子S价电子构型3s23p4,采取不等性sp3杂化,分子构型折线形。 1-15极性分子: HF、NO、CHCl3、NF3、C2H5OH、C2H5OC2H5 , 非极性分子: Ne、Br2、CS2、C2H4、C6H6 1-16 (1)不能; (2)不能;(3)能;(4)能 1-17答: [Ar]3d54s1;[Xe]4f145d106s26p1;[Kr]5s1;[Ar]3d9;[Ar]3d1;[Kr]4d105s2 1-18答: V型;直线;正八面体;正四面体;三角锥;四面体 第二章化学反应的基本原理 2-1简答题 1.热力学第一定律,又称为能量守恒与转换定律。 其定义为: 自然界一切物体都具有能量,能量有各种不同形式,它能从一种形式转化为另一种形式,从一个物体传递给另一个物体,在转化和传递过程中能量的总和不变。 根据能量守恒定律,可得体系热力学能(亦称内能)的变化ΔU为Q与W之和,即ΔU=Q+W。 2.热力学只规定了浓度(或压力)——规定100kPa为标准压力,但未指定温度。 因从手册中查到的热力学常数大多是K下的数据,所以本书以K为参考温度。 ( 同一种物质,所处的状态不同,标准状态的含义也不同,具体规定如下: ①气体的标准状态物质的物理状态为气态,气体具有理想气体的性质,且气体的压力(或分压)值为标准压力。 ②纯液体(或纯固体)的标准状态处于标准压力下,且物理状态为纯液体(或纯固体)。 ③溶液的标准状态处于标准压力下,且溶质的质量摩尔浓度bθ=1mol∙kg-1的状态。 热力学用bθ表示标准浓度,且bθ=1mol∙kg-1。 对于比较稀的溶液,通常做近似处理,用物质的量浓度c代替b,这样标准状态就可近似看做c=1mol∙L-1时的状态,记为cθ。 2-2判断题 1×;2×;3√;4√;5×;6×;7×;8×;9×;10×;11√;12×;13×; 2-3填空题 1.Q=mol,W=mol,ΔrUmθ=mol,ΔrHmθ=mol,ΔrSmθ=mol,ΔrGmθ=mol 2.放,<,>,< 3.kJ/mol,K ' 4.2ΔrGmθ (1)+3ΔrGmθ(3)-2ΔrGmθ (2) 5.Kθ=40 6 74×(3)-2× (1)-2× (2)得所求反应式 故: ΔrGm=4ΔrGm(3)-2ΔrGm (1)-2ΔrGm (2) 8Q=4,逆向自发, Q=,逆向自发 9大,小;小,小 10.速率常数,活化能;11v=kc(A)2c(B),三级; } 12.56.6kJ,×10—; 13一级、×10-4mol•l-1s-1、增大、向右; 2-4选择题 (1)C; (2)A;(3)C;(4)C;(5)D;(6)A;(7)C;(8)B;(9)B;(10)B;11;B12A;13B14C;15A;16B,17C,18B,19D,20C,21C 2-5计算题 1解: 先写出配平的化学反应式,再计算出反应的标准热效应和标准熵变,即可估算出转变温度T转的值。 B2O3(s)+2NH3(g)→2BN(s)+3H2O(g) /kJ·mol-1––– ? /J·K-1·mol-1 该反应属于 , 的类型,故算得的温度是该反应自发进行的最低温度。 这在一般的工业生产中是完全可以实现的。 因此,该反应有可能通过适当提高温度(约840℃)来自发进行。 显然,上述计算的前提是假定反应中各物质均处于标准态。 2解: 2AgNO3(s)=Ag2O(s)+2NO2(g)+1/2O2(g) ) △rHθm=mol,△rSθm=mol·K T转=>K, 可确定AgNO3(s)分解的最终产物是Ag。 3解: 未反应时,PCl5的物质的量 设反应达到平衡时,气体总的物质的量为: 根据反应式: 可得,达到平衡时, , 根据理想气体分压定律: 4解: △rHθm== rSθm= rGθm(350K)=△rHθm-T△rSθm=**10-3= lnKθ(350K)=×350=Kθ(350K)= Q=p(CH3OH)/pθ p(CO)/pθ.(p(H2)/pθ)2 $ = 因为Q 5解: 设反应掉的SO2的分压为xkPa 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 100500 100-x | 6解: 为防止反应正向自发,应保证Q>Kθ,故p(CO2)>×10-1kPa 7解: CCl4(l)=CCl4(g) - ΔfHmθ/kJ·mol-1-ΔrHmθ=kJ·mol-1 Smθ/J·mol-1·K-1ΔrSmθ=J·mol-1·K-1 p=kPa≈100kPa, Tb≈T转=ΔrHmθ/ΔrSmθ==(K) 又据克拉贝龙-克劳修斯方程式: ln{20/}=(Tb-)/× 解得: 20kPa压力下,Tb=(K) 8解: | xx 9解4HBr(g)+O2(g)=2H2O(g)+2Br2(g) ∵ ∴ 10解: 设速率方程为 : (1) (2) (1)/ (2)得: 11解: (1)设速率方程为v=kcn(CH3CHO)。 任选两组数据,代入速率方程即可求得n值。 如选第1,4两组数据得: mol-1·L·s-1=kmol·L-1)n mol-1·L·s-1=kmol·L-1)n 两式相除得: " 解得n≈2,故该反应的速率方程为: v=kc2(CH3CHO) (2)将任一组实验数据(如第3组)代入速率方程,可求得k: mol·L-1·s-1=kmol·L-1)2 k=mol-1·L·s-1 (3)当c(CH3CHO)=mol·L-1时: v=kc2(CH3CHO)=mol-1·L·s-1×mol·L-1)2 ( =mol·L-1·s-1 12解: r= 13解: 解: 14解: 15解: } 第三章气体、溶液和胶体 3-1简答题: 1.由于雪的表面有一层水膜,将盐洒在雪里后,盐会溶解于水膜中形成溶液,致使蒸气压下降,凝固点降低,从而使雪融化。 2.与海水相适应,海鱼体内细胞液的渗透压高于淡水,将海鱼置于淡水中后,淡水就会向海鱼的细胞内渗透,致使细胞肿胀甚至破裂(溶血现象)。 当然水压力等环境的变化,亦应是海鱼难以在淡水中存活的原因。 3. (1)溶胶是多相分散体系,有巨大的比表面,在电解质溶液中会选择吸附某种离子,而获得表面电荷。 (2)胶体粒子表面上的分子与水接触时发生电离,其中一种离子进入介质水中,结果胶体粒子带电。 3-2;×10-3;-0.163℃;kPa;;·kg·mol-1 3-3半透膜存在;膜两边浓度不相等;低浓度向高浓度方向渗透 、 3-4粒子直径在1~100nm之间的分散系;丁铎尔效应;许多难溶的小分子聚集体;胶核;选择性地吸附与其组成相类似的离子;电势离子 3-5胶粒带有同种电荷和有水化膜;与胶粒带相反电荷的离子 3-6水包油,油包水,O/W 3-7解: (1)混合前: 混合后: 混合前后n数相等 ∴ 也可这样计算: ) (2) (3) 3-8解: 查表得, ) 则 (1) (2) (3) (4) 3-9解.该蔗糖水溶液的质量摩尔浓度为,由ΔTb=Kb∙bB得 ΔTb=mol∙kg-1×K∙mol-1∙kg=K沸点为+=。 3-10解苯的凝固点下降常数为K·kg·mol-1,设萘的摩尔质量为M,则 3-11解.ΔTf=Tf*-Tf=-=K 根据ΔTf=Kf∙bB ∴因甘油的M=92g∙mol-1,故100g水中应加入的甘油质量为 mB=M×nB=92g∙mol-1×mol=15.55g 3-12解.ΔTf=Tf*-Tf=-= 根据ΔTf=Kf∙bBM=148g∙mol-1 3-13解.根据ΔTf=Kf∙bB∴当溶液很稀时,有c≈bB 根据Π=cRT=mol∙kg-1×kPa∙dm3∙mol-1∙K-1×(273+37)K=776kPa 3-14解. 红细胞行为正常。 3-15解: H2S在溶液中离解为H+和HS-,所以AS2S3溶液胶团结构简式为:
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