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无机化学上册答案

2017-08-10 投稿作者:爱那个少年不后悔。 点击:78

篇一:大学《无机化学》第四版-上册 习题答案

">第一章物质的结构

1-1 在自然界中氢有三种同位素,氧也有三种同位素,问:总共有种含不同核素的水分子?由于3H太少,可以忽略不计,问:不计3H时天然水中共有多少种同位素异构水分子?

1-2 天然氟是单核素(19F)元素,而天然碳有两种稳定同位素(12C和13C),在质谱仪中,每一质量数的微粒出现一个峰,氢预言在质谱仪中能出现几个相应于CF4+的峰?

1-3 用质谱仪测得溴得两种天然同位素的相对原子质量和同位素丰度分别为50。54%,81Br 80。9163占49。46%,求溴的相对原子质量(原子量)。 79Br 789183占

1-4 铊的天然同位素203Tl和205Tl的核素质量分别为202。97u和204。97u,已知铊的相对原

子质量(原子量)为204。39,求铊的同位素丰度。

1-5 等质量的银制成氯化银和碘化银,测得质量比m(AgCl):m(AgBr)=1。63810:1, 又测得银和氯得相对原子质量(原子量)分别为107。868和35。453,求碘得相对原子质量(原子量)。

1-6 表1-1中贝采里乌斯1826年测得的铂原子量与现代测定的铂的相对原子质量(原子量)相比,有多大差别?

1-7 设全球有50亿人,设每人每秒数2个金原子,需要多少年全球的人才能数完1mol金原子(1年按365天计)?

1-8 试讨论,为什么有的元素的相对质量(原子量)的有效数字的位数多达9位,而有的元素的相对原子质量(原子量)的有效数字却少至3~4位?

1-9 太阳系,例如地球,存在周期表所有稳定元素,而太阳却只开始发生氢燃烧,该核反应的产物只有氢,应怎样理解这个事实?

1-10 中国古代哲学家认为,宇宙万物起源于一种叫“元气”的物质,“元气生阴阳,阴阳生万物”,请对比元素诞生说与这种古代哲学。

1-11 “金木水火土”是中国古代的元素论,至今仍有许多人对它们的“相生相克”深信不疑。与化学元素论相比,它出发点最致命的错误是什么?

1-12 请用计算机编一个小程序,按1.3式计算氢光谱各谱系的谱线的波长(本练习为开放

式习题,并不需要所有学生都会做)。

n1 n2

1(来曼光谱) 1波长

2(巴尔麦谱系)1 2 3 4

波长

3(帕逊谱系) 1 2 3 4

波长

4(布来凯特谱系) 1 2 3 4

波长

5(冯特谱系) 1 2 3 4

波长

1-13 计算下列辐射的频率并给出其颜色:(1)氦-氖激发光波长633nm;(2)高压汞灯辐射

之一435。8nm;(3)锂的最强辐射670。8nm。

1-14 Br2分子分解为Br原子需要的最低离解能为190KJ。mol-1 ,求引起溴分子解离需要吸收的最低能量子的波长与频率。

1-15 高压钠灯辐射589.6nm和589.0nm的双线,他们的能量差为多少KJ.mol-1 ?

1-16 当频率为 1.0×10Hz 的辐射照射到金属铯的表面,发生光电子效应,释放出的光量

子的动能为 5.2×10-19 ,求金属铯释放电子所需能量。 -15

1-17 变色眼镜因光照引起玻璃中的氯化银发生分解反应——AgCl-Ag+Cl ,析出的银微粒导

致玻璃变暗,到暗处该反应逆转。已知该反应的能量变化为310KJ.mol-1 ,问:引起变色眼镜变暗的最大波长为多少?

1-18 光化学毒雾的重要组分之一——NO2 解离为NO 和O2 需要的能量为305KJ.mol-1,引起这种变化的光最大波长多大?这种光属于哪一种辐射范围(可见,紫外,X光等等)? 已知射到地面的阳光的最短波长为320nm,NO2 气体在近地大气里会不会解离?

1-19 氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为103nm,问:它相应于氢原

子核外电子的哪一个跃迁?

1-20 氦首先发现于日冕。1868年后30年间,太阳是研究氦的物理,化学性质的唯一源泉。 (a)观察到太阳可见光谱中有波长为4338A,4540A,4858A,5410A,6558A

的吸收(1A=10-10m来分析,这些吸收是由哪一种类氢原子激发造成的?是 He,He +还是He2+ ?

(b)以上跃迁都是由ni=4向较高能级(nf)的跃迁。试确定 nf 值,求里德堡常数RHei+。 (c)求上述跃迁所涉及的粒子的电离能I(Hej+),用电子伏特为单位。

(d)已知 I(He+)/ I(He)=2.180。这两个电离能的和是表观能A(He2+),即从He 得到He2+的能量。A(He2+)是最小的能量子。试计算能够引起He 电离成He2+ 所需要的最

低能量子。在太阳光中,在地球上,有没有这种能量子的有效源泉?

(c=2.997925×108 ms-1;h=6.626×10-34Js;1eV=96.486KJ.mol-1=2.4180×1014Hz)

1-21 当电子的速度达到光速的20.0%时,该电子的德布罗意波长多大? 锂原子(质量7.02amu)以相同速度飞行时,其德布罗意波长多大?

1-22 垒球手投掷出速度达152Km.h-1质量为142g的垒球,求德布罗意波长。

1-23 处于K﹑L﹑M 层的最大可能数目各为多少?

1-24 以下哪些符号是错误的?(a)6s(b)1p (c)4d(d)2d(e)3p (f)3f

1-25 描述核外电子空间运动状态的下列哪一套量子数是不可能存在的?

nlm nlm nlm nlm

200 110 21-1655

1-26 以下能级的角量子数多大?(a)1s (b)1p (c)4d (d)2d (e)3p (f)3f

1-27 4s﹑5p﹑6d﹑7f﹑5g 能级各有几个轨道?

1-28 根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态:

(a)K (b)Al (c)Cl (d)Ti(Z=22) (e)Zn(Z=30)

(f)As(Z=33)

1-29 若构造原理对新合成的及未合成的人造元素仍有效,请预言第118和166号元素在周期表中的位臵(注:1999年美国宣布合成了118 号元素及其衰变产物116号元素,但2001年因不能重复而收回该报道)。

1-30 给出下列基态原子或离子的价电子层电子组态,并用方框图表示轨道,填入轨道的电

子则用箭头表示。(a)Be (b)N (c)F (d)Cl- (e)Ne+ (f)Fe3+ (g)As3+

1-31 下列哪些组态符合洪特规则?

1s 2s 2p 3s 3p

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↓↓

↑↓ ↑↓ ↑↑ ↑

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓↑↓ ↑↑↑↑

1-32 以下哪些原子或离子的电子组态是基态﹑激发态还是不可能的组态?

(a)1s22s2(b)1s23s1 (c)1s23d3(d)[Ne]3s23d1 (e)[Ar]3d24s2 (f)1s22s22p63s1

(g)[Ne]3s23d12 (f)[Xe]4f7 ( g)[Ar]3d6

1-33 Li﹑Na﹑K﹑Rb﹑Cs 的基态的最外层电子组态与次外层电子组态分别如何? + ++ ++

1-34 以下+3价离子哪些具有8电子外壳?Al , Ga, Bi, Mn, Se3+3+3+3+ 3+

1-35已知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为:

(a) 3s23p5(b)3d64s2(c)5s2(d)4f96s2(e)5d106s1

试根据这个信息确定它们在周期表中属于哪个区?哪个族?哪个周期?

篇二:《无机化学》(上)习题答案

"txt">1-1在自然界中氢有三种同位素,氧也有三种同位素,问:总共有多少种含有不同核素的水分子?由于3H太少,可忽略不计,问:不计3H时天然水中共有多少种同位素异构水分子?

2111解: c 3 ? c 3 ? c 3 ? c 3? 3 ) 共有18种不同核素的水分子 ? 3 ?(3? 18

2 1 11 共有9种不同核素的水分子

c2?c3?c2?c3?3?(1?2)?9

1-2.答:出现两个峰

1-3用质谱仪测得溴的两种天然同位素的相对原子质量和同位素丰度分别为 79Br 78.9183 占 50.54%,81Br 80.9163 占 49.46%,求溴的相对原子质量。

解:

1-4铊的天然同位素203Ar(Br)?78.9183?50.54%?80.9163?49.46%?79.91205Tl和Tl的核素质量分别为202.97u和204.97u,已知铊的相对原子质量为204.39,求铊的同位素丰度。

解: 设203Tl的丰度为X,205Tl的丰度为1-X

204.39 = 202.97X + 204.97(1-X) X= 29.00%

1-5等质量的银制成氯化银和碘化银,测得质量比m(AgCl):m(AgI)= 1:1.63810,又测得银和氯的相对原子质量分别为107.868和35.453,求碘的原子量。

解: m(AgCl)1107.868?35.453?.63810? X m ( AgI) 1 107.868X= 126.91 ?

1-8为什么有的元素原子量的有效数字的位数多达9位,而有的元素的原子量的有效数字的位数却少至3~4位?

答:单核素元素只有一种同位素,因而它们的原子量十分准确。而多核素元素原子量的准确性与它们同位素丰度的测量准确性有关(样品的来源、性质以及取样方式方法等)。若同位素丰度涨落很大的元素,原子量就不可能取得很准确的数据。

1-13.解:(1)r=c /λ=(3×108)/(633×10-9) = 4.74×1014 Hz氦-氖激发是红光

(2)r=c/λ=(3.0×108)/(435.8×10-9) = 6.88×1014 Hz 汞灯发蓝光

(3)r=c/λ=(3.0×108)/(670.8×10-9) = 4.47×1014 Hz 锂是紫红

1-14 Br2分子分解为Br原子需要的最低解离能为190kJ.mol-1,求引起溴分子解离需要吸收的最低能量子的波长与频率。

解:

??E190000??4.76?1014s?123?34NAh6.02?10?6.626?103?108?109????630nm?4.76?1014c

1-17. 解:r = E/h = (310×103)/(6.63×10-34×6.02×1023) 则λ = c/r = 397 nm

1-18光化学毒雾的重要组分之一——NO2解离为NO和O2需要的能量为305kJ.mol-1,引起这种变化的光最大波长多大?属于哪种辐射范围?已知射到地面阳光最短波长为320 nm ,NO2气体在近地大气里会不会解离?

解:

属于紫外光区(可见光波长范围400~760nm),在近地大气里会解离。

1-19氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为103 nm,问:它相应于氢原子核外电子的哪一个跃迁?

解:

NAhc6.02?1023?6.626?10?34?3?108???E305000?3.92?10?7m?392nm6.626?10?34?3?108?E?h???1.93?10?18J?12.1ev?9?103?10c?E??13.6(11?)?12.122n2n1

已知 n1= 1 解得:n2=3即电子从M→K

1-21当电子的速度达到光速的20%时,该电子的德布罗依波长多大?当锂原子(质量7.02amu)以相同速度飞行时,其德布罗依波长多大?

解:

h6.626?10?34????1.21?10?11m?12.1pm

1-23.解:K层电子最大数目:2L层电子最大数目:8M层电子最大数目:8 h6.626?10?34?16?4?2???9.48?10m?9.48?10pm?278mv7.02?1.66?10?3?10?20%

1-24.解:(b)1p (d) 2d(f) 3f这些符号是错误的。

1-25.解:N=1l=1m=0 这一套量子数是不存在的

1-26.解:(a) l=0(b) l=1(c) l=2 (d) l=0 (e)l=3(f)

1-27. 解:4s能级有1个轨道 5p能级有3个轨道

6d能级有5个轨道 7f能级有7个轨道

5g能级有9个轨道

1-28根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态:

(a)19K(b)13Al (c)17Cl (d)22Ti (e)30Zn (f)33As

解:K: [Ar]4s1 Al: [Ne]3s23p1

Cl: [Ne]3s23p5 Ti: [Ar]3d24s2

Zn: [Ar]3d104s2 As: [Ar]3d104s24p3

1-29请预言第118和第166号元素在周期表中的位置.

解:118号:[Rn]5f146d107s27p6第七周期, 零族

166号: [118]5g186f147d108s28p4第八周期, ⅥA族

1-30 给出下列基态原子或离子的价电子层电子组态,并用方框图表示轨道。

(a) Be(b)N(c)F((原文来自:wWW.bDFqy.com 千叶 帆文摘:无机化学上册答案)d)Cl-(e)Ne+(f) Fe3+(g)As3+

解:Be: 2s2

N: 2s22p3

F: 2s22p5

Cl-: 3s23p

6

l=4

Ne+: 2s22p5

Fe3+: 3d5

As3+: 4s2

1-31. 解: 1s 2s 2p

这组组态符合洪特规则

1-32 以下哪些原子或离子的电子组态是基态、激发态还是不可能的组态?

(a)1s22s2 (b)1s23s1 (c)1s23d3 (d)[Ne]3s23d1 (e)[Ar]3d24s2 (f)1s22s22p63s1 (g)[Ne]3s23d12答:a e f h i 是基态 b c d 是激发态 g是不可能组态

1-33 Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+的基态最外层电子组态与次外层电子组态分别如何?

解: Li+: 1s2

Na+: 2s22p6 次外层——1s2 2e-

K+: 3s23p6 次外层——2s22p68e-

Rb+: 4s24p6 次外层——3s23p63d1018e-

Cs+: 5s25p6次外层——4s24p64d10 18e-

1-34 Al3+, Cs+具有8电子外壳

1-35 已知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为:

(a) 3s23p5 (b) 3d64s2 (c)5s2 (d)4f96s2 (e) 5d106s1

试根据这个信息确定它们在周期表中属于哪个区?哪个族?哪个周期?

解: (a) p区、ⅦA、第三周期

(b) d区、 Ⅷ、第四周期

(c) s区、ⅡA、第五周期

(d) f区、ⅢB、第六周期

(e) ds区、ⅠB、第六周期

1-36 根据Ti、Ge、Ag、Rb、Ne在周期表中的位置,推出它们的基态原子的电子组态。

解: Ti:ⅣB、第四周期电子组态:[Ar]3d24s2

Ge:ⅣA、第四周期 电子组态:[Ar]3d104s24p2

Ag:ⅠB、第五周期 电子组态:[Kr]4d105s1

Rb:ⅠA、第五周期 电子组态:[Kr]5s1

Ne:零族、第二周期电子组态:[He]2s22p6

1-37 试推测114号元素在周期表的位置和可能的氧化态。

答: 114号:[86Rn] 5f146d107s27p2 第七周期、ⅣA、氧化态——+2、 +4

1-38 第八周期的最后一个元素的原子序数多大?请写出它的基态原子的电子组态。第八周期的最后一个元素: 原子序数 = 86 + 32 +50 = 168

[118] 5g186f147d108s28p6

1-42 某元素的基态价层电子构型为5d26s2,请给出比该元素的原子序数小4的元素的基态原子电子组态。

答: [54Xe] 4f126s2

1-43 某元素的价电子为4s24p4,问:它的最外层、次外层的电子数;可能氧化态及在周期表中的位置,它的基态原子的未成对电子数,它的氢化物的立体结构。

答:最外层=6e-, 次外层=18e-;氧化态= -2、+4、+6;第四周期、ⅥA,p区; 未成对电子= 2, 氢化物的结构为V型。

1-44 某元素基态原子最外层为5s2,最高氧化态为+4,它位于周期表哪个区?是第几周期第几族元素?写出它的+4氧化态离子的电子构型。若用A代替它的元素符号,写出相应氧化物的化学式。 答: d区、第五周期、ⅣB;

篇三:《无机化学》第6版张天蓝主编课后习题答案

class="txt">第一章 原子结构

1、υ=?E/h=(2.034?10-18 J) / (6.626?10-34 J?s)=3.070?1015 /s; ?=hc/?E= (6.626?10-34 J?s ?2.998?108 m/s ) / (2.034?10-18 J)= 9.766?10-8 m

2、?υ ? h/2?m?x = (6.626?10-34 kg?m2/s) / (2?3.14?9.11?10-31 kg?1?10-10 m)=1.16?106 m/s。其中1 J=1(kg?m2)/s2, h=6.626?10-34 (kg?m2)/s

3、(1) ?=h/p=h/mυ=(6.626?10-34 kg?m2/s) / (0.010 kg?1.0?103 m/s)= 6.626?10-35 m,此波长太小,可忽略;(2)?υ≈h/4?m?υ =(6.626?10-34 kg?m2/s) / (4?3.14?0.010 kg?1.0?10-3 m/s)= 5.27?10-30 m,如此小的位置不确定完全可以忽略,即能准确测定。

4、He+只有1个电子,与H原子一样,轨道的能量只由主量子数决定,因此3s与3p轨道能量相等。而在多电子原子中,由于存在电子的屏蔽效应,轨道的能量由n和l决定,故Ar+中的3s与3p轨道能量不相等。

5、代表n=3、l=2、m=0,即3dz2轨道。

6、(1)不合理,因为l只能小于n;(2)不合理,因为l=0时m只能等于0;(3)不合理,因为l只能取小于n的值;(4)合理

7、(1)≥3;(2)4≥l≥1;(3)m=0

8、1s22s22p63s23p2,或[Ne] 3s23p2;1s22s22p63s23p63d34s2,或[Ar]3d34s2;1s22s22p63s23p63d104s24p64d25s2,14Si:23V:40Zr:

或[Kr]4d25s2;42Mo: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s1,或[Kr]4d55s1;79Au:

1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s1,或[Xe]4f145d106s1;

9、3s2:第三周期、IIA族、s区,最高氧化值为II;4s24p1:第四周期、IIIA族、p区,最高氧化值为III; 3d54s2:第四周期、VIIB族、d区,最高氧化值为VII;4d105s2:第五周期、IIB族、ds区,最高氧化值为II;

10、(1)33元素核外电子组态:1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d10s24p3,失去3个电子生成离子的核外电子组态为:1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2,属第四周期,V A族;(2)47元素核外电子组态:1s22s22p63s23p63d104s24p64d05s1或[Kr]4d105s1,失去1个电子生成离子的核外电子组态为:1s22s22p63s23p63d104s24p64d10或[Kr]4d10,属第五周期,I B族;(3)53元素核外电子组态:1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p5或[Kr]4d105s25p5,得到1个电子生成离子的核外电子组态为:1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6或[Kr]4d105s25p6,属第五周期,VII A族。

11、根据电子填充顺序,72元素的电子组态为:1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d26s2,或[Xe]4f145d26s2;其中最外层电子的主量子数n=6,属第6能级组,在第6周期,电子最后填入5d轨道,是副族元素,属IV B族,d区元素,其价电子为5d26s2,用4个量子数表示为:5、2、0、+1/2;5、2、1、+1/2;6、0、0、+1/2;6、0、0、-1/2;

12、(1)Br比I的电负性大;(2)S比Si的电离能大;(3)S-比S的电子亲和能大。

13、1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d105f145g186s26p66d106f147s17d108s28p5,第8周期,VII A族,p区。

14、最外层6个电子,次外层18个电子(3s23p63d10);它位于第4周期、VI A族、p区;其基态原子的未成对电子数为2。

第二章 分子结构

1、略。

2、

3、CH4:sp3杂化;C2H2:sp杂化;C2H4:sp2杂化;H3COH:sp3杂化;CH2O:sp2杂化。

4、

5、根据电负性的差距越大,所形成的化学键的极性越大可以进行判断:(1)极性NaCl>MgCl2>AlCl3>SiCl4>PCl5;

(2)LiF<NaF<KF<RbF<CsF;(3)HF>HCl>HBr>HI。

6、略。

7、(1)C原子的价层电子组态为2s22p5,得到4个电子或失去4个电子才能形成稳定的电子层结构,但得失4个电子是十分困难的,故很难形成离子键。

(2)AlBr3为共价化合物,熔融时以分子形式存在,故导电性能差。AlBr3溶于水后,在极性水分子的作用下发生电离,生成Al3+和Br-,故水溶液能导电。

(3)邻羟基苯甲酸的羟基和羧基相邻,主要形成分子内氢键。而对羟基苯甲酸的羟基和羧基相互背离,不能形成分子内氢键,但能形成分子间氢键,分子间氢键使分子间的作用力增大,导致对羟基苯甲酸的熔点高于邻羟基苯甲酸。

(4)根据VSEPR理论,BeF2分子中心原子Be的价层电子对数为2,为直线型分子。SF2分子中心原子S的价层电子对数为4,轨道构型为四面体,但因有2对孤对电子,故SF2的分子构型为V型。

(5)P元素有3s、3p和3d轨道,价层电子组态为3s23p3,与Cl原子化合时,可采用sp3不等性杂化与3个Cl原子生成PCl3分子,也可以采用sp3d杂化与5个Cl原子生成PCl5分子;N元素只有2s和2p轨道,价电子组态为2s22p3,只能采用sp3不等性杂化,有3个未成对电子与3个Cl原子生成NCl3分子。

(6)用分子轨道理论解释(略)。

(7)H2S分子中存在取向力、诱导力和色散力,而H2O分子中除了存在取向力、诱导力和色散力外,还有分子间氢键,导致分子间作用力较大,沸点较高。故是H2O液体,而H2S是液体。

(8)用极化理论进行解释(略)。

(9)CO分子为碳氧三键,成键时氧原子多提供一对电子,抵消了C、O间由于电负性差距而产生的偶极矩,故CO分子的偶极矩很小;CO2分子的碳氧键虽为极性键,但其分子为对称的直线型分子,故偶极矩为零。

(10)BF3分子为对称的平面三角形构型,虽B-F键为极性键,但其分子偶极矩仍为零。NF3分子为不对称的三角锥型构型,且N-F键为极性键,正负电荷中心不重合,故分子的偶极矩不为零。

8、(1)色散力。

(2)取向力、诱导力、色散力、氢键。

(3)取向力、诱导力、色散力。

(4)诱导力、色散力。

(5)取向力、诱导力、色散力。

9、(1)H2<Ne<CO<HF。H2、Ne为非极性分子,分子间只存在色散力,色散力随分子量增大而增大,因此Ne的分子间作用力大于H2分子间作用力。CO分子为极性分子,分子间存在着取向力、诱导力、色散力,其分子量又比Ne大,分子间色散力大于Ne。HF分子间除存在取向力、诱导力、色散力以外,还存在分子间氢键。

(2)CF4<CCl4<CB4<CI4。CF4、CCl4、CB4和CI4均为非极性分子,分子间只存在色散力,色散力随分子量增大而增大,因此沸点依次升高。

10、略。

第三章 溶解与沉淀

1、(1)离子积和溶度积的表达式均是所有产物浓度的系数次方之积比上所有反应物浓度的系数次方之积。但离子积表示的是任意溶液,是个变量,而溶度积表示的是饱和溶液,是个常量。(2)AgBr在AgNO3溶液中的溶解度很小,是因为同离子效应;而在KNO3溶液中的溶解度增大,是因为盐效应。

2、PbI2:Kspθ=[Pb2+][I-]2;AgBr:Kspθ=[Ag+][Br-];Ba3(PO4) 2:Kspθ=[Ba2+]3[CO32-]2;Fe(OH)3:Kspθ=[Fe3+][OH-]3; Ag2S:Kspθ=[Ag+]2[S2-];

3、BaSO4设的溶解度为S,则S(BaSO4)=[Kspθ(BaSO4)]1/2=[1.08?10-10]1/2=1.08?10-5 (mol/L)=1.08?10-5?233 (g/ L)=2.33?10-3 (g/ L)。

4、先将PbI2的溶解度转化为以mol/L为单位,即S(PbI2)= [6.22?10-2?10]/461=1.35?10-3 (mol/L),假设其全部电离,则:Kspθ(PbI2)= [Pb2+][I-]2=S?(2S)2=4S3=9.8?10-9

5、AB2的溶解度为S=(2.4?10-3)/80=3?10-5 (mol/L),则Kspθ(AB2)=4S3=4?(3?10-5)3=1.08?10-13

6、混合后:c(Ag+)=10/30?1.0?10-4=1/3?10-4 (mol/L),c(CrO42-)=20/30?2.0?10-4=4/3?10-4 (mol/L),则Q(Ag CrO4)= c(Ag+)2? c(CrO42-)= (1/3?10-4)2 ? (4/3?10-4)= 1.48?10-13 < Kspθ(AgCrO4)= 1.12?10-12,故无沉淀生成。

7、Cl-有一半沉淀为AgCl时,溶液中剩余的Ag+浓度为:c(Ag+)=Kspθ(AgCl)/c(Cl-)=(1.77?10-10)/0.05=3.54?10-9 (mol/L),此时残留的I-浓度为:c(I-)=Kspθ(AgI)/c(Ag+)=(8.52?10-17)/(3.54?10-9)=2.41?10-8 (mol/L)

8、查表知:Kspθ(AgI)=8.52?10-17,Kspθ(Ag2CO3)=8.46?10-12,Kspθ(Ag2S)=6.3?10-50。(1)用Na2CO3处理的转化反应为:2 AgI (s)+ CO32- (aq) ? Ag2CO3 (s)+2 I- (aq) ,其平衡常数为K=[I-]2/[CO32-]=[I-]2[Ag+]2/ [CO32-][Ag+]2 =

[Kspθ(AgI)]2/[Kspθ(Ag2CO3)]=(8.52?10-17)2/(8.46?10-12)= 8.58?10-22,平衡常数非常小,AgI不能转化为Ag2CO3;(2)用(NH4)2S处理的转化反应为:2 AgI (s)+ S2- (aq)? Ag2S (s)+2 I- (aq) ,其平衡常数为K=[I-]2/[S2-]=[I-]2[Ag+]2/

[S2-][Ag+]2 = [Kspθ(AgI)]2/[Kspθ(Ag2S)]=(8.52?10-17)2/(6.3?10-50)= 1.15?1017,平衡常数非常大,AgI能转化为Ag2S;(3)若在1.0L的(NH4)2S溶液中转化0.01 mol AgI的沉淀,则溶液中[I-]=0.01 mol/L,则根据K=[I-]2/[S2-]得,

[S2-]=[I-]2/K=(0.01)2/1.15?1017=8.69?10-22 (mol/L),(NH4)2S溶液的初始浓度为c(S2-)=[S2-]+[I-]/2=8.69?10-22

+0.01/2=0.005 (mol/L)。

9、查表知:Kspθ[Fe(OH)3]=2.79?10-39,Kspθ[Fe(OH)2]=4.87?10-17。当Fe3+开始沉淀时,溶液中的OH-浓度至少为c (OH-)?{Kspθ[Fe(OH)3]/ c(Fe3+)}1/3=[(2.79?10-39)/ 0.02]1/3=5.19?10-13 (mol/L),pOH=12.29,pH?1.71;同样,当Fe2+开始沉淀时,溶液中的OH-浓度至少为c (OH-)?{Kspθ[Fe(OH)2]/ c(Fe2+)}1/2=[(4.87?10-17)/ 0.02]1/2=4.94?10-8 (mol/L),pOH=7.31,pH?6.69。故溶液的pH控制在1.71-6.69范围时,Fe3+以Fe(OH)3形式沉底,而Fe2+不生成沉底。

10、设沉淀溶解平衡时Ca2+浓度为x mol/L。CaCO3(s) + 2HAc(aq) ? Ca2+ (aq) + 2Ac-(aq) + H2CO3(aq),平衡时,

[HAc]=1.0,[Ca2+]=x,[Ac-]=2x,[H2CO3]=0.040,K={[Ca2+][Ac-]2[H2CO3]}/ [HAc]2={[Ca2+][Ac-]2[H2CO3][H+][CO32-]}/ {[HAc]2[H+][CO32-]}= {Kspθ[CaCO3]?Kaθ[[HAc]]/{ Ka1θ[[H2CO3? Ka2θ[[H2CO3]}=[2.89?10-9?(1.76?10-5)]/

[4.2?10-7?4.79?10-11]=0.043,故HAc的初始浓度为c(HAc)= [HAc]+ [Ac-]=1.0+5?0.65=2.3 mol/L。

11、两种溶液混合后,溶液中Ca2+和CO32-浓度分别为:c (Ca2+)=(20?1.0?10-4)/50=4?10-5 mol/L,c

(CO32-)=(30?5.0?10-4)/50=3?10-4 mol/L,离子积Q= c (Ca2+)? c (CO32-)=4?10-5?3?10-4=1.2?10-8 > Kspθ,故有沉淀生成。若混合后稀释至500ml,则溶液中的Ca2+和CO32-浓度分别为:c (Ca2+)=(20?1.0?10-4)/500=4?10-6 mol/L,c (CO32-)=(30?5.0?10-4)/500=3?10-5 mol/L,离子积Q= c (Ca2+)? c (CO32-)=4?10-6?3?10-5=1.2?10-10 < Kspθ,故无沉淀生成。

第四章 酸与碱

1、NH3+H2O=NH4++OH-,Kb=[NH4+][OH-]/[NH3];CH3COO-+H2O= CH3COOH+OH-,Kb=[CH3COOH][OH-]/[CH3COO-];H2O +H2O=H3O++OH-,Kb=[ H3O+][OH-]= KW;OH-+H2O= OH- + H2O,Kb=[OH-]/[OH-]=1;H3O+>CH3COOH >NH4+>H2O

2、HS-+H2O=S2-+H3O+,Ka=[H3O+][S2-]/[HS-];HS-+H2O= H2S+OH-,Kb=[H3O+][H2S]/[HS-];H2O +H2O=H3O++OH-,Ka=[ H3O+][OH-]= KW;H3O++H2O=H3O++H2O,Ka=[OH-]/[OH-]=1;[Zn(H2O)6]2++H2O=H3O++[Zn(H2O)5(OH)]+,Ka=[Zn(H2O)5(OH)+][H3O+]/ [Zn(H2O)62+];OH-> S2-> [Zn(H2O)5(OH)]+ > H2O

3、因为[H3O+][OH-]= KW=1.0?10-14,所以[OH-]= KW/[H3O+]=1.0?10-14/1.0?10-5=1.0?10-9 mol/L

4、已知pKa(HCO3-)=10.32,pKa(HPO42-)=12.36,因酸性HCO3-> HPO42-,故碱性CO32-< PO43-

5、HAc+NH3=Ac-+NH4+,由于接受质子的能力NH3> H2O,故乙酸在液氨中的酸性更强。

6、质子传递平衡式为:NH3+H2O=NH4++OH-,且c=1.00 mol/L,查表知Ka(NH4+)=5.62?10-10,则Ka(NH3)=1.78?10-5,由于c?Kb(NH3)>10KW,且c/Kb(NH3)>100,故用最简式求pH值。即[OH-]=[cKb]1/2=[1.00?1.78?10-5]1/2=4.22?10-3,即pH=14-pOH=11.63。

7、(1)质子传递平衡式为:NH4++H2O= NH3+ H3O+,且c=0.10 mol/L,查表知Ka(NH4+)=5.62?10-10。由于c?Ka(NH4+)>10KW,且c/Ka(NH4+)>100,故用最简式求pH值。即[H+]=[cka]1/2=[0.10?5.62?10-10]1/2=7.5?10-6,即pH=5.12。

(2)CH3NH2+H2O= CH3NH3++ OH-,且c=1.0 mol/L,查表知Kb(CH3NH2)=4.38?10-4。由于c? Kb(CH3NH2)>10KW,且c/ Kb(CH3NH2)>100,故用最简式求pH值。即[OH-]=[ckb]1/2=[0.10?4.38?10-4]1/2=2.1?10-2,即

pH=14-pOH=14.00-1.68=12.32。(3)F-+H2O= HF+ OH-,且c=0.30 mol/L,查表知Kb(F-)=5.62?10-4。由于c?Kb(F-)>10KW,且c/Kb(F-)>100,故用最简式求pH值。即[OH-]=[ckb]1/2=[0.30?5.62?10-4]1/2=2.3?10-6,即pH==14-pOH=8.36。

8、c=0.030 mol/L,查表知Ka[Al(H2O)]3+=1.3?10-5。由于c? Ka[Al(H2O)]3+>10KW,且c/ Ka[Al(H2O)]3+>100,故用最简式求pH值。即[OH-]=[cka]1/2=[0.030?1.3?10-5]1/2=1.3?10-5,即pH==3.21。

9、已知乙酰水杨酸的摩尔质量为180,故其物质的量浓度c=(0.65/180) ?(1/0.24)=1.5?10-2 mol/L,且查表知其Ka=3.3?10-4。由于c?Ka>10KW,而c/Ka=45<100,故用半近似法计算溶液的pH值。即[H+]=[-c+(c2+4Ka)1/2]/2 ={-3.3?10-4+[(3.3?10-4)2+4?3.3?10-4?1.5?10-2]1/2}/2=2.066?10-3,即pH=2.68。

10、本题为两性溶液(略)

11、已知Ka(NH4+)=5.6?10-10,NH4Cl的分子量为53.5,故c(NH4+)=(1.1/53.5) ?(1/0.10)=0.20 mol/L,而c(NH3?H2O)= 0.20 mol/L,故根据缓冲溶液公式可知:pH=pKa+lg[c(NH3?H2O)/[c(NH4+)]=-lg(5.6?10-10) + lg(0.20/0.20)=9.25;加入0.20L水后,缓冲比(NH3?H2O)/[c(NH4+)不变,故溶液的pH仍为9.25。

12、(1)比较酸常数可知,以HNO2计算pH,忽略HCN的贡献。(2)通过平衡式计算。(略)

13、查表知H3PO4的Ka2=6.2×10-8,故pKa2=7.21,由[H2PO4-]和[HPO42-]组成的缓冲溶液,根据缓冲溶pH值计算公式可知,pH=pKa2+lg [HPO42-]/[H2PO4-],即7.40=7.21+ lg [HPO42-]/[H2PO4-],则[HPO42-]/[H2PO4-]=1.55。

14、此题首先要分析所得溶液的成分。(1)溶液为一元弱酸。c?Ka>10KW,且c/Ka>100,故

[H+]=[cka]1/2=[1.0?1.75?10-5]1/2=4.2?10-2,即pH=1.38。(2)为NaAc的一元弱碱溶液。

Kb=KW/Ka=10-14/(1.75?10-5)=5.71?10-10,c=0.50 mol/L,因c?Kb>10KW,且c/Kb>100,故

[OH-]=[ckb]1/2=[0.5?5.71?10-10]1/2=1.69?10-5,即pH=14-pOH=14-4.77=9.23。(3)为缓冲溶液。混合后,c(Ac-)= c(HAc)=0.25 mol/L,故pH=pKa+lg [Ac-]/[HAc]=-lg(1.75?10-5)+lg1=4.76。(4)此为NaAc和NaOH的混合溶液,溶液pH用强碱NaOH计算,忽略弱碱Ac-的贡献,混合后c(NaOH)=0.005 mol/L,即pOH=-lg 0.005=-2.30, 故

pH=14-2.30=11.70(5)此为缓冲溶液。混合后c(NaOH)=0.005 mol/L,该NaOH会立即与HAc反应,导致最终溶液中的c(HAc)=0.25?1.0/1.01-0.005=0.245,而c(Ac-)=0.25?1.0/1.01+0.005=0.255,根据缓冲溶液pH计算公式可知:pH=pKa+lg [Ac-]/[HAc]=-lg(1.75?10-5)+lg(0.255/0.245)=4.78。

15、由pH=pKa2+lg[VB/(V-VB)]可知,7.40=7.21+ lg[VB/(1-VB)],解得VB =0.62 L,VA =1-0.62=0.38 L。

16、根据平衡HA+H2O=H3O++A-,平衡时c(HA)=c-x=c(1-α),c(H3O+)=x=cα,c(A-)=x=cα,采用最简式求Ka,即Ka= cα2=0.100?(3.7?10-2)2=1.4?10-4,计算结果反过来验证可知c/Ka>100,表明可以用最简式计算。

17、Ka=1.75?10-5,根据平衡HA+H2O=H3O++A-,平衡时c(HA)=c-x≈c,c(H3O+)=x,c(A-)=x,故Ka= x2/(c-x) ≈x2/c,即c=x2/Ka=(10-2.378)/ (1.75?10-5)= (1.75?10-5)/ (1.75?10-5)=1.0;要使pH值等于3.00,乙酸的浓度应为:c2= x2/Ka=(10-3.00)2/

(1.75?10-5)= (1.00?10-6)/ (1.75?10-5)=0.0574,根据c1v1=c2v2可知,v2= c1v1/ c2=1.00?0.200/0.0574=1.75 L,故所需水的体积应为1.75-0.1=1.65L。

18、查表知Ksp=5.5?10-6。设Ca(OH)2饱和溶液的溶解度为x,则根据沉淀溶解平衡式可知,Ksp=[Ca2+][OH-]2=x?(2x)2,x=(Ksp/4)1/3=1.1?10-2,则[OH-]=2x=2.2?10-2,pH=14-pOH=12.34

19、略。

第五章 氧化还原

1、(1)系数依次为:2,5,14,5,5,2,7;(2)系数依次为:10,6,11,5,6,22;(3)系数依次为:3,2,2,1,4;(4)系数依次为:3,6,5,1,3;(5)系数依次为:1,2,3,1,2,2。

2、(1)正极:2H++2e- =H2,负极:H2+2OH-=H2O+2e-,电池:H++OH-= H2O;(2)正极:Ag++e-=Ag,负极:Ag+I-=AgI+e-,电池:Ag++ I-=AgI;(3)正极:Cu2++Cl-+e-= CuCl,负极:Cu+=Cu2++e-,电池:Cu++ Cl-=CuCl;(4)正极:Cu2++2e-=Cu,负极:Cu+4NH3=Cu(NH3)42++2e-,电池:Cu++4NH3=Cu(4NH3)42+

3、(1) (-)Zn ?Zn 2+(c1)??H+(c2) ?H2(p) ?Pt(+)

(2) (-)Hg ?Hg 2Cl2 ?Cl- (c1) ??Fe3+( c2),Fe2+( c3) ?Pt(+)

(3) (-)Pb ?PbSO4 ?SO42-(c1) ??Pb2+ ( c2) ?Pb(+)

(4) (-)Ag ?Ag(NH3)2+( c1), NH3 ( c2) ((Ag+ ( c3) (Ag(+)

4、(1) Eθ(Ag+/Ag)=0.7991V;Eθ(Cu2+/Cu)=0.340V;Eθ<0,反应不能自发进行。

(2) Eθ(I2/I-)=0.5355V;Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.154V;Eθ<0,反应不能自发进行。

(3) Eθ(O2/ H2O)=1.229V;Eθ(Fe3+/Fe2+)=0.771V;Eθ>0,反应可自发进行。

(4) Eθ(S/S2-)=-0.407V;Eθ(SO32-/S)=-0.59V;Eθ>0,反应可自发进行。

5、(1)正极:Cu2++2e-=Cu;Eθ(Cu2+/Cu) =0.340V;

负极:Ni=Ni2++2e-;Eθ(Ni2+/Ni)=-0.257V;

电池:Cu2++Ni=Cu+ Ni2+

Eθ= Eθ(Cu2+/Cu)- Eθ(Ni2+/Ni)=0.340-(-0.257)=0.597(V)

( Gθm=-nF Eθ=-2(96500(0.597/1000=-115(KJ/mol)

(2)正极:Cl2+2e-=2 Cl-;Eθ(Cl2/ Cl-)=1396V;

负极:Fe=Fe2++2e-;Eθ(Fe2+/ Fe)=-0.44V;

电池: Cl2+ Fe=Fe2++ 2 Cl-

Eθ= Eθ(Cl2/ Cl-)- Eθ(Fe2+ Fe)=1.396-(-0.44)=1.8(V)

? Gθm=-nF Eθ=-2?96500?1.8/1000=-3.5?102(KJ/mol)

6、反应(1)lgK1θ=1[0.7991-0.771]/0.0592,得K1θ=2.98;反应(2)lgK2θ=5[1.5-1.087]/0.0592,得K2θ=7.6?1034。

7、设计电池:(-)Ag ?Ag2C2O4 (s) ?C2O42- (1 mol/L) ??Ag+ (1 mol/L) ?Ag(+),电池反应为:2Ag+C2O42-=Ag2C2O4 (n=2),lgKθ=lg(1/Ksp)=2[0.7991- Eθ(Ag2C2O4/Ag)]/0.0592,得Eθ(Ag2C2O4/Ag)=0.466 V。

8、(1)标准状态时,Eθ(MnO2/Mn2+)=1.23V,Eθ(Cl2/Cl-)=1.396 V,Eθ<0,反应不能自发进行;(2)用浓盐酸时,c(Cl-)=c(H+)=12mol/L,令p(Cl2) =pθ=100kPa,c(Mn2+)=1.00 mol/L,则:E(MnO2/Mn2+)=1.23 + [0.0592lg(124/1.00)]/2=1.36 V,E(Cl2/Cl-)=1.396+[0.0592lg(1/124)]/2=1.33 V,E(MnO2/Mn2+)>E(Cl2/Cl-),故反应能自发进行。

9、对于氢电极,E(H+/H2)=0.0000+{0.0592lg[c2(H+)/(pH2/pθ)]}/2,当p(H2)=100kPa=pθ,cθ=1 mol/L时: E(H+/H2)=-0.0592pH,令参比电极的电极电势为ER,则有(1)ER+0.0592?9.18=0.418,(2) ER+0.0592 pH=0.312,联立(1)(2)方程组可解得pH=7.39。

10、E={Eθ(B2+/B)+[0.0592lgc(B2+)]/2}-{Eθ(A2+/A)+[0.0592lgc(A2+)]/2},当c(A2+)= c(B2+)时,E=Eθ=0.360 V,c(A2+)= 0.100 mol/L,c(B2+)= 1.00?10-4 mol/L带入上式得:E=0.360+[0.0592lg (1.00?10-4)/0.100]/2=0.271V。

11、正极:氯化银电极,Eθ(AgCl/Ag)=0.2223 V;负极:氢电极。当Eθ(H+/H2)=-0.0000 V,[p(H2)=100kPa=pθ,cθ=1 mol/L时:E(H+/H2)=-0.0592pH,则0.568=0.2223-(-0.0592pH);pH=5.84,假设c/Ka>100,[H+]=(cKa)1/2,计算可得一元弱酸HA的Ka=4.2?10-12。

12、将两电极组成原电池,平衡时,原电池的电动势等于零。即:Eθ(Cu2+/Cu)+0.0592lg([Cu2+]/[Cu+])=

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