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无机化学第二版课后习题答案

2017-08-12 投稿作者:我想回到过去 点击:170

篇二:《无机化学》习题解析和答案

》北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室编,高等教育出版社,2002年8月第4版。

2、参考书

《无机化学》北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室编,高等教育出版社,1992年5月第3版。

《无机化学》邵学俊等编,武汉大学出版社,2003年4月第2版。

《无机化学》武汉大学、吉林大学等校编,高等教育出版社,1994年4月第3版。 《无机化学例题与习题》徐家宁等编,高等教育出版社,2000年7月第1版。 《无机化学习题精解》竺际舜主编,科学出版社,2001年9月第1版

《无机化学》电子教案

绪论(2学时)

第一章原子结构和元素周期系(8学时)

第二章分子结构(8学时)

第三章晶体结构(4学时)

第四章配合物(4学时)

第五章化学热力学基础(8学时)

第六章化学平衡常数(4学时)

第七章化学动力学基础(6学时)

第八章水溶液(4学时)

第九章酸碱平衡(6学时)

第十章沉淀溶解平衡(4学时)

第十一章 电化学基础(8学时)

第十二章 配位平衡(4学时)

第十三章 氢和稀有气体(2学时)

第十四章 卤 素(6学时)

第十五章 氧族元素(5学时)

第十六章 氮、磷、砷(5学时)

第十七章 碳、硅、硼(6学时)

第十八章 非金属元素小结(4学时)

第十九章 金属通论(2学时)

第二十章 s区元素(4学时)

第二十一章 p区金属 (4学时)

第二十二章 ds区元素(6学时)

第二十三章 d区元素(一)第四周期d区元素(6学时)

第二十四章 d区元素(二)第五、六周期d区金属(4学时)

第二十五章 核化学(2学时)

1 .化学的研究对象

什么是化学?

● 化学是研究物质的组成、结构、性质与变化的一门自然科学。(太宽泛)

● 化学研究的是化学物质 (chemicals) 。

● 化学研究分子的组成、结构、性质与变化。

● 化学是研究分子层次以及以超分子为代表的分子以上层次的化学物质的组成、结构、性质和变化的科学。

● 化学是一门研究分子和超分子层次的化学物种的组成、结构、性质和变化的自然科学。 ● 化学研究包括对化学物质的①分类;②合成;③反应;④分离;⑤表征;⑥设计;⑦性质;⑧结构;⑨应用以及⑩它们的相互关系。

2 .化学的主要分支

经典化学的四大分支:

无机化学、有机化学、分析化学、物理化学。

无机化学的研究对象:除碳以外的其它所有元素及其化合物。

有机化学的研究对象:碳氢化合物及其衍生物。

分析化学的研究对象:化学物质的分离和表征。

物理化学的研究对象:化学反应的规律、化学物质的结构、结构的测定方法,化学物质和化学反应与电、声、光、磁、热的相互关系等等,是用物理的方法研究化学。

新型学科分支或交叉学科:

元素化学、配位化学、合成化学、仪器分析、电化学、光化学、磁化学、化学热力学、化学动力学、胶体化学、界面化学、结构化学、结晶化学、高分子化学、化学工程学、地球化学、环境化学、生物化学(生命化学)、农业化学、工业化学、天体化学、宇宙化学、固体化学、药物化学、核化学(放射化学、辐射化学)、化学信息学、化学商品学、化学教育学 222222 。 3 .怎样学好化学

( 1 )要有动力:做任何事情都需要有动力,学习化学同样要有动力,只有明确了为什么要学化学,自己想学化学,才有可能学好化学。

( 2 )要重视实践的指导作用:要做好实验,要认真完成作业,要善于思考,要做研究,要学会自学。

( 3 )要讲究方法:要选找出最适合自己的学习方法。在学习的过程中,应努力学习前人是如何进行观察和实验的,是如何形成分类法、归纳成概念、原理、理论的,并不断体会、理解创造的过程,形成创新的意识,努力去尝试创新。在学习的过程中,应努力把握学科发展的最新进展,努力将所学的知识、概念、原理和理论理解新的事实,思索其中可能存在的矛盾和问题,设计并参与新的探索。

[ 课后任务 ]

1 .详细阅读本书 p11 以前的所有内容。

2 从 http://www.cas.org/cgi-bin/regreport,pl 查截止目前化学物质的总数目。

[ 教学要求 ]

1 .掌握近代理论在解决核外电子运动状态问题上的重要结论:电子云概念,四个量子数的意义, s 、 p 、 d 原子轨道和电子云分布的图象。

2 .了解屏蔽效应和钻穿效应对多电子原子能级的影响,熟练掌握核外电子的排布。 3 .从原子结构与元素周期系的关系,了解元素某些性质的周期性。

[ 教学重点 ]

1 .量子力学对核外电子运动状态的描述。

2 .基态原子电子组态的构造原理。

3 .元素的位置、结构、性质之间的关系。

[ 教学难点 ]

1 .核外电子的运动状态。

2 .元素原子的价电子构型。

[ 教学时数 ] 8 学时

[ 教学内容 ]

1 .核外电子运动的特殊性:核外电子运动的量子化特征(氢原子光谱和玻尔理论)。核外电子运动的波粒二象性(德布罗衣的预言,电子的衍射试验,测不准关系)。

2 .核外电子运动状态的描述:波函数、电子云及其图象表示(径向与角度分布图)。波函数、原子轨道和电子云的区别与联系。四个量子数(主量子数 n ,角量子数 l ,磁量子数 m ,自旋量子数 ms )。

3 .核外电子排布和元素周期表;多电子原子的能级(屏蔽效应,钻穿效应,近似能级图,原子能级与原子序数关系图)。核外电子排布原理和电子排布(能量最低原理,保里原理,洪特规则)。原子结构与元素周期性的关系(元素性质呈周期性的原因,电子层结构和周期的划分,电子层结构和族的划分,电子层结构和元素的分区)。

4 .元素某些性质的周期性,原子半径,电离势,电子亲和势,电负性。

1-1 道尔顿原子论

古代自然哲学家对物质之源的臆测:本原论(元素论)和微粒论(原子论)

古希腊哲学家德谟克利特( Democritus, 约 460—370 B C ):宇宙由虚空和原子构成,每一种物质由一种原子构成。

波意耳:第一次给出了化学元素的操作性定义 ---- 化学元素是用物理方法不能再分解的最基本的物质组分,化学相互作用是通过最小微粒进行的,一切元素都是由这样的最小微粒组成的。1732 年,尤拉( Leonhard Euler, 1707—1783 ):自然界存在多少种原子,就存在多少种元素。

1785 年,法国化学家拉瓦锡( Antoine L. Lavoisier 1743—1794 ):提出了质量守衡定律:化学反应发生了物质组成的变化,但反应前后物质的总质量不变。

1797 年,里希特( J. B. Richter 1762—1807 ):发现了当量定律。

1799 年,法国化学家普鲁斯特( Joseph L. Proust 1754—1826 ):发现定比定律:来源不同的同一种物质中元素的组成是不变的。

1805 年,英国科学家道尔顿( John Dalton 1766—1844 ):把元素和原子两个概念真正联系在一起,创立了化学原子论:每一种化学元素有一种原子;同种原子质量相同,不同种原子质量不同;原子不可再分;一种不会转变为另一种原子;化学反应只是改变了原子的结合方式,使反应前的物质变成反应后的物质。

倍比定律:若两种元素化合得到不止一种化合物,这些化合物中的元素的质量比存在整数倍的比例关系。

瑞典化学家贝采里乌斯( J. J. Berzelius 1779—1848 ):确定了当时已知元素的原子量,发明了元素符号。

1-2 相对原子质量(原子量)

1-2-1 元素、原子序数和元素符号

化学中元素的概念经过两次重大发展,从古代元素概念到近代化学的元素概念。再到现代化学的包括同位素的元素概念,这些进展对化学这门重要基础科学确有革命性意义。

古代元素的本来意义是物质的基元单位,是世界万物的组成部分,如我国的五行学说;古希腊的四元素说,但这些仅仅是一种天才的猜测。正如恩格斯指出的那样“古代人的天才的自然哲学的直觉 ” 。不是近代的科学概念仅是人类深入物质层次的认识水平的暂时性界限。如四元素说认为物质本原是几种抽象的性质,由这些原始性质组合成元素,再由元素产生万物,这种把本来不存在的脱离物质的抽象性质当做第一性东西,是错误的,唯心的。以此为指导思想,自然会产生 “ 哲人石 ” 的思想。

十七世纪下半叶英国波义耳 (Boyle. R. 1627—1691) 批判了上述元素的错误慨念,于 1661 年在其名著《怀疑派的化学家》一书中提出了新的元素慨念。 “ 元素是组成复杂物体和分解复杂物体时最后所得的那种最简单的物体 ” ,是用一般化学方法不能再分解为更简单的某些实物 ”“ 化学的目的是认识物体的结构。而认识的方法是分析,即把物体分解为元素 ” 。波义耳第一次把物质的最终组成归结为化学元素。他的元素概念是实在的基元物质。波义耳确实为人们研究万物的组成指明了方向,因此,这是化学发展中的一个转折点,对此恩格斯给予了高度的评价,认为 “ 波义耳把化学确立为科学 ” 。但这个概念在很大程度上有主观因素。确认什么是元素往往有个人经验和当时化学方法的局限性问题。当时无法分解的东西不一定是元素。如波义耳本人就认为火是元素。发现氧的英国普列斯特里 (Priestley . J . 1733—1804) 和瑞典的舍勒 (K . W . Scheele , 1742 一 l786) 都还相信 “ 燃素 ” 是元素。正是 “ 这种本来可以推翻全部燃素说观点,并使化学发生革命的元素在他们手中没能结出果实来。

十九世纪原子分子论建立后,人们认识到一切物质都是由原子通过不同的方式结合而构成的。在氧气、氧化镁、水、二氧化硫、碳酸钙等性质各不相同的物质中都合有相同的氧原子,于是元素的概念被定义为: “ 同种的原于叫元素 ” 。元素是在原子水平上表示物质组分的化学分类名称。

原子核组成的奥秘被揭开以后,人们通过科学实验发现:同种元素的原子核里所含的质子数目是一样的,但中子数却可以不同。如自然界中氧元素的原子有 99.759% 是由 8 个质子和 8 个中于组成的 168O) ,有 0.037 %是由 8 个质子和 9 个中子组成的 ( 178O) , 0.204% 是由 8 个质子和 10 个中子组成的 ( 188O) 。因为中于数不同,所以同一元素可以有原子质量不同的几种原子,但决定元素化学性质的主要因素不是原于质量而是核外电子数,核外电子数又决定于核内的质子数即核电荷数,所以质子数相同的一类原子,共化学性质基本是相同的。

根据现代化学的观念, 元素是原子核里质子数(即核电荷数)相同的一类原子的总称。 这样,人们就进一步了解了元素的本质,元素就是以核电荷为标准,对原子进行分类的,也就是说,原子的核电荷是决定元素内在联系的关键。

迄今为止,人们已经发现的化学元素有 109 种 ( 但第 108 号元素尚待最后认定 ) ,它们组成了目前已知的大约五百万种不同物质。宇宙万物都是由这些元素的原子构成的。

由同种元素组成的物质称单质,如氧气、铁、金刚石等。单质相当于同一元素表现为实物时的存在状态。

由不同种元素组成的物质称化合物,如氧化镁、硫酸、氢氧化钠、食盐、水等。

最后,必须注意的是,我们不要把元素、单质、原子三个概念彼此混淆。元素和单质是宏观的概念。单质是元素存在的一种形式 ( 自由态或称游离态 ) 。某些元素可以形成几种单质,譬如碳的同素异性体有金刚石、石墨两种;硫的同素异性体有正交硫、单斜硫、无定形硫和弹性硫等。

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,如此小的位臵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、14Si:1s22s22p63s23p2,或[Ne] 3s23p2;23V:1s22s22p63s23p63d34s2,或[Ar]3d34s2;40Zr:

1s22s22p63s23p63d104s24p64d25s2,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

2、

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

4、

52345L iF<NaF

<KF<RbF<CsF;(3)HF>HCl>HBr>HI。

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。

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

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+])= Eθ

(Cu2+/CuI)+0.0592lg([I-][Cu2+]),Eθ(Cu2+/Cu)- Eθ(Cu2+/CuI)= 0.0592lg{[I-][Cu2+][Cu+]/[Cu2+]},即

0.159-0.86=0.0592lgKsp,得Ksp=1.4?1012。

13、反应为Cd2++Fe?Cd+Fe2+:Kθ=[Fe2+]/[Cd2+];lgKθ=2[(-0.403)-(-044)]/0.0592,得Kθ=18。

14、(1)电池符号位(-)Ag ?AgI ?I-(1mol/L) ??Ag+ (1mol/L ) ?Ag(+);(2)正极:Ag++e-?Ag,负极:Ag++ I-=AgI+e-,电池:Ag++I-=AgI;(3)Eθ= Eθ(Ag+/Ag )- Eθ(AgI/Ag)=0.7991-(-0.152)=0.951(V);(4)略;(5)lgKθ=lg(1/Ksp)=nEθ/0.0592,得Ksp=8.6?10-17。

15、氢电极:Eθ(H+/H2)=-0.0592pH,[p(H2)=100kPa=pθ,cθ=1 mol/L],则Eθ(H+/H2)=-0.0592pH-(-0.7626)=0.46,得pH=5.11。

16、反应Ag++Zn=2Ag+ Zn2+中,平衡时c(Ag+)=x,c(Zn2+)=0.350-0.5x, lgKθ=lg([Zn2+]/[Ag+]2) =

2?[0.7991-(-0.7626)]/0.0592,得Kθ=5.76?1052,因为Kθ非常大,则[Zn2+]=0.350-0.50x≈0.350,(0.350-0.50x)/x2=Kθ=5.76?1052,x=(Ag+)=2.47?10-27(mol/L )。

17、由题设反应可知反应转移的电子数n=6,Kθ=[A2+]3/[B3+]2 =(5.00?10-3)/(2.00?10-2)= 3.13?10-4;Eθ=0.0592lg Kθ/n=0.0592lg(3.13?10-4)/6=-0.0346 (V);?rGmθ=20.0(KJ/mol )。

第六章 配位化合物

1、(1)二氯化六氨合钴(II),6,N;(2)二氯化一氯?五氨合钴(III),6,N、Cl-;(3)二硫氰酸根?二(三苯基磷)合钯(II),4,S、P;(4)二异硫氰酸根?二(三苯基磷)合钯(II),4,N、P;(5)二(硫代硫酸根)合银(I)离子,2,S;(6)二氯化四氨?二水合镍(II),6,N、O

2、(1)[Co(NO2)3(NH3)3] (2) [CoCl2(NH3)3(H2O)]Cl (3) [PtCl2(OH)2(NH3)2] (4) K2[PtCl6]

6、(1)右;(2)左;(3)右;(4)右;(5)右。

7、这些Lewis碱的软度由小到大的顺序为:Cl-<NH3<Br-<S2O32-<I-<CN-<S2-。根据硬软酸碱规则,软酸Ag+与上述系列中较软的碱结合的产物更稳定。

Ag++ Cl-=AgCl(s)+NO3- 、AgCl(s)+2 NH3=[Ag(NH3)2] ++ Cl-、Ag(NH3)2++ Br-= Ag Br(s)+2 NH3、

Ag Br(s)+2 S2O32-= Ag(S2O3) 23--+ Br-、Ag(S2O3) 23-+ I-= Ag I(s)+2 S2O32-、Ag I(s)+2 CN-= Ag(CN) 2- + I-

2 Ag(CN) 2- + S2-= Ag2 S(s) +4 CN-

9、溶液中最少应加入CN-的浓度为5.0×10-3mol/L。

10、设AgI在2.0mol/L氨水中的溶解度为S,AgI(s)+2NH3=[Ag(NH3)2]++I-,平衡时浓度分别为[NH3]=2-2S,[Ag(NH3)2+] =[I-]=S,更加多重平衡规则,有K=KSPKS={[Ag(NH3)2+][I-]}/[NH3]2=S2/(2-2S)2,则S≈(22KSPKS)1/2=4?8.52?10-17?1.6?107=7.38?10-5 (mol/L),故Ag I在2.0mol/L氨水中的溶解度为7.38×10-5mol/L。

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