大学化学课后题答案.doc

第一章 物质结构基础1.de Bloglie 关系式： 又 已知；代入，2. (1) 3d；n=3, l=2, m=0,1, 2，共5个轨道，每一轨道至多两个电子，即：3,2,0, 1/2；3,2,1, 1/2；3,2,-1, 1/2；3,2,+2, 1/2；3,2,-2, 1/2；(2) 4s；n=4, l=0, 即4,0,0 (1/2)； (3) 氧原子中的4个p电子：n=2, l=1, m=0, 1, 即2,1,0, 1/2；2,1,1, +1/2(或-1/2)；2,1,-1, +1/2(或-1/2)； (4) 4s1电子，4,0,0,+1/2或4,0,0,-1/2。3.根据周期数、族序数和主、副族规律： (1)第3周期，零族，主族；(2)第5周期，A族，主族；(3)第4周期B，副族；(4)第4周期，B，副族。4.填表原子序数电子构型价电子层最高氧化值所属分区周期族原子中未成对电子数26FeAr3d64s23d,4s+8d区第4周期副族B433AsAr3d104s24p34s,4p+5p区第4周期主族A355CsXe6s16s+1s区第6周期主族A175ReXe4f145d56s25d,6s+7d区第6周期副族B55. (1), (2);, (3), (4)6. (1)Ga价电子构型为4s24p1，价电子数为3； (2)W原子的电子构型为Xe 4f145d46s2；(3)最外层有6个电子的元素应为A；(4) Sb原子的电子构型为Kr4d105s25p3，未成对电子数为3。7.(1)该元素属于A；(2)金属性强，电负性小；(3)一般氧化值为+2，其氧化物的化学式可表示为XO。8. (1)第3周期，A元素，硅，Si，Ne3s23p2； (2)第4周期的铁元素，26Fe，Ar 3d64s2； (3)有4个电子层，最高氧化值又与氯相同的金属元素是锰，25Mn，Ar3d54s2;(4)为29Cu，Ar3d104s1。9.离子化合物中影响库仑作用的因素是离子电荷和离子半径，作用力越大，熔点就越高。据此即可判断：(1) MgO BaS；(2) KCl CsCl；(3) NaF NaCl NaBr NaI；(4) MgSO4 K2SO4。10.原子半径和等于共价键键长的理论值，故：(1) HCl键长为(37+99) pm = 136 pm；(2) CN键长为(77+70) pm = 147 pm； (3) CCl键长：(77+99) pm = 176 pm；(4) CF键长：(77+64) pm = 141 pm； (5) NI键长(70+133) pm = 203 pm。11.根据元素周期表中 (1)阴离子半径大于相同电子构型的阳离子半径；(2)阴离子负价越高，外层电子排斥越显著，故大于相同电子构型的低价阴离子；(3)阳离子价数越高受原子核的吸引更大，故小于相同电子构型的低价阳离子。(1) O2-F-Na+Mg2+； (2) P3- Mg2+Al3+Si4+12. (1) BBr3为sp2杂化；(2) HgCl2为sp杂化；(3) SiH4为sp3杂化；(4) CS2为sp杂化；(5) Hg(CN)42-为sp3杂化；(6) PtCl62-为sp3d2杂化。13. (1) SiCl4的空间构型为正四面体；(2) H2Se构型为角形或V字形；(3) CO32-构型为正三角形； (4) ICl3构型为T字形；(5) AsCl5构型为三角双锥； (6) AlF63-构型为正八面体形。14. (1)ClF3，T字形，有极性；(2)TeCl4，变形四面体，有极性； (3)SO2，角形（或V字形），有极性；(4)XeF2，直线形，无极性； (5)NF3，三角双锥，有极性；(6)BrF5，四方锥，有极性。15.根据“构型相同时，元素间电负性相差越大，其电偶极距越大”规律： (1) NH3PH3AsH3， (2)AsF3AsCl3AsBr3AsI316.依题意：XMg，YP，ZCl：(1)电负性：Cl最大，Mg最小；(2)MgP共价键，两元素电负性差；MgCl离子键，Mg与Cl间电负性差为；(3)MgCl2，为离子化合物；YZ可生成PCl3和PCl5两种共价分子，其中PCl3构型为三角锥形，有极性，而PCl5则为三角双锥，结构对称，无极性。17(1) HCl分子间有色散力，诱导力和取向力；(2)He原子间只有色散力；(3)H2O分子间存在色散、诱导、取向三种作用力，此外还有氢键；(4) H2O-Ar分子间只有色散力和诱导力；（5）苯和CCl4分子间，只有色散力，因两者均为非极性分子；（6）苯酚和对甲苯酚间，分子间的三种作用力都有，且有氢键。18(1)硬度：MgF2NaCl；(2)熔点：MgOMgCl2；MgSNa2S；(3)在水中溶解度：MgF2CaCl2。 判断根据是题中物质均为离子化合物19. 根据：(1)离子晶体与离子电荷和离子半径有关；(2)分子晶体：如为同类型分子，分子的体积越大，分子间力越强；极性分子作用力强于相对分子质量相近的非极性分子。故：(1)沸点：I2Br2Cl2F2； (2)熔点：BaF2BaCl2BaBr2BaI2；(3)硬度：NaFNaClNaBrNaI。20.填表如下：物质晶体类型晶格结点上的粒子粒子间作用力主要物理性质MgCl2离子晶体Mg2+，Cl库仑力（离子键）硬度较大，脆性，熔、沸点较高，熔化或水溶液导电，机加工性差O2分子晶体O2分子色散力质软，熔、沸点极低，导热性差，绝缘性好，机加工性级差SiC原子晶体Si，C原子共价键硬度大，脆，熔、沸点高，导热性差，室温绝缘，高温半导体HF分子晶体HF极性分子三种分子间力加氢键与O2大致相同SiO2原子晶体SiO44-离子型共价键硬度大，脆性，熔、沸点高，导电性差，耐热性好，机加工性差BaO离子晶体Ba2+,O2-库仑力与MgCl2大致相同21. (1) CH4是非极性分子晶体，熔化时只需克服色散力；(2) CaCl2为离子晶体，必须克服其间作用的库仑力；(3) BN为共价型的原子晶体，要克服其共价键力，因此需很高的温度方可实现；(4) CO2干冰，非极性分子晶体，其中只存在极弱的色散力，很容易分开，这表现为干冰的升华性；(5) Ag，金属晶体，破坏金属键力，需较高的能量；(6) Ar，非极性分子晶体，只存在微弱的色散力，故常温下即为气态；(7) NH3，极性分子晶体，三种分子间力外，还存在氢键；(8) CuF2，离子晶体，克服其正、负离子间的库仑作用力。22. (1) X为Si，原子晶体，熔点、沸点高，脆性，硬度大，机械加工性差，晶体中电子跃迁较易，是典型的半导体元素；(2) XYSi3P4,近于原子晶体，熔、沸点较高，脆性，硬度大，机械加工性差；(3) XZSiCl4，非极性分子晶体，熔、沸点较低，不导电，导热性差，不能机械加工。习 题1. 某系统由A状态变至B状态共经历了三步。(1) 放热300kJ，环境对系统做功100kJ；(2) 吸热450kJ，体积不变；(3) 系统对环境做功500kJ，无热量变化。试计算该系统热力学能的变化量。解：2. 1.435g萘（C10H8）与适量的氧气一起放入弹式量热计中进行反应。水浴中盛水2000g，反应后，水温由20.17升高25.84，已知量热计热容为1.80kJ-1，如忽略温度计、搅拌器等吸收的少量热，试计算1mol萘燃烧反应的恒容热效应。解：3. 葡萄糖的发酵反应如下：,1mol葡萄糖的发酵反应产生的热力学能变化为72.8kJmol-1，试计算1mol葡萄糖在25，100kPa下的恒压热效应。解： kJmol-14. 比较下列各组物质中，何者有更大的焓值：（1）273K 1mol CO(g)和373K的1mol CO(g)H高温物 H低温物 ；（2）1mol C6H6（l）和1mol C6H6 (g)H气 H液 H固，；（3）1mol反应CaCO3（s） CaO（s）+ CO2(g)的生成物和反应物此反应为吸热反应，；（4）1mol反应 I2（g）+ H2（g） 2 HI(g) 的生成物和反应物此反应为放热反应，；。5. 利用标准生成焓数据，计算下列反应的标准热效应：（1）N2O4(g) + 3CO(g)N2O(g) + 3CO2(g)/ kJmol-1 9.16 110.52 81.05 393.14= 775.97 kJmol-1（2）2FeO(s) + CO2(g) Fe2O3(s) + CO(g)/ kJmol-1 271.96 393.14 824.25 110.52 = 2.29kJmol-1（3）CH4(g) + 4CuO(s) CO2(g) + 2H2O(l) + 4Cu(s)/ kJmol-1 74.81 157.32 393.14 285.83 0= 260.71 kJmol-1（4）2NaHCO3 Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(l)/ kJmol-1 950.81 1130.68 393.14 285.83= 91.97kJmol-16. 已知反应SiO2(s)+3C(石墨) S iC(s)+2CO(g)，kJmol-1，试用附录二中的有关数据计算SiC的标准生成焓，并与附录中的SiC的标准生成焓相比较。解：查表得(SiC, 立方) = 73.2 kJmol-1 (SiC, 六方) = 65.3 kJmol-17. 根据表2.1中C2H6(g) 和C2H4(g) 的标准燃烧焓数据，计算反应C2H4(g)+ H2(g) C2H6(g)的标准热效应。解：kJmol-18. 利用表2.1中乙醇（C2H5OH(l)）的标准燃烧焓数据及CO2(g)、H2O(l) 的标准生成焓数据计算乙醇在298K下的标准生成焓。解：kJmol-19. 已知 CH3COOH(l) + 2O2(g) 2CO2(g) + 2H2O(l); =873.81 kJmol-1C(石墨) + O2(g) CO2(g); =393.14 kJmol-1H2(g) +1/2O2(g) H2O(l); =285.83 kJmol-1求2C(石墨)+2 H2(g)+O2(g) CH3COOH(l)的。解：2(2)+ (3) (1) = (4) =484.13 kJmol-110. 煤的气化技术是由下列热化学反应组成，由碳与水反应生成甲烷。已知：CO (g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，= 41.4kJmol-1C(石墨)+H2O(g)CO(g)+H2(g)， = +131.4kJmol-1CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)， = 206.2kJmol-1试计算反应：2C(石墨) + 2H2O(g) CH4(g) + CO2(g)的标准热效应，并与用标准生成焓公式法计算结果相比较。解： = 15.2kJmol-1用标准生成焓公式法计算结果为= 15.69 kJmol-111. 如果仅从单位质量的放热量来作比较，试问C2H2（g）、C2H6(g)、H2(g)和N2H4(l)中何者是最佳的高能燃料？C2H2(g) C2H6(g) H2(g) N2H4(l) 所以仅从单位质量的放热量来作比较，H2(g)是最佳的高能燃料。12. 乙醇C2H5OH（l）和乙醛CH3CHO（l）完全燃烧时，分别放出热量为1366.8kJmol-1和1166.4kJmol-1。（1）写出该两化合物燃烧反应的热化学方程式；（2）计算乙醇氧化为乙醛反应的标准热效应。已知解：, , 乙醇氧化为乙醛的反应为：可见乙醇氧化为乙醛反应的标准热效应为200.4 kJmol-1用标准生成焓公式法计算结果为204.85kJmol-113. 根据附录二中标准熵的数据，计算下列反应的标准熵变：(1) SiO2(s) + 2H2(g) Si(s) + 2H2O(g)，41.84 130.57 18.83 188.72(2) NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g)， 94.56 192.34 186.70(3) SiO2(s) + 2H2O(l) SiH4(g) + 2O2(g)，41.84 69.91 204.51 205.03 (4) CH4(g) +2H2O(g)CO2(g) + 4H2(g)，186.15 188.72 213.64 130.5714. 已知25oC时,;,。试计算此时反应PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g) 的焓变。解： PCl3(g) + Cl2(g) PCl5(g)/ kJmol-1 287 0 374.915. 查附录二或附录七，计算下列反应的标准Gibbs函数变，并判断它们在298K时，能否自发?(1) 2C2H6(g) + 7O2 (g) 4CO2(g) + 6H2O(l)/ kJmol-1 32.89 0 393.51 237.18= 2929.9 kJmol-1 0; 在298K时能自发.(2) 4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(l)/ kJmol-1 16.48 0 86.57 237.18= 1010.88kJmol-1 0; 在298K时能自发.(3) Fe3O4(s) + 4CO(g) 3Fe(s) + 4CO2(g)/ kJmol-1 1015.46 137.15 0 393.51=9.98kJmol-1 0; 在298K时能自发.(4) / kJmol-1 456.01 157.30 833.6=62.99kJmol-1 0; 在298K时不能自发.Jmol-1K-1使 0 则 19. 已知2CH3OH(l) 2CH4(g) + O2(g) 在298K，100kPa下不能自发，试计算该反应自发进行的温度条件（假定反应中各物质均处于标准态）。解： 2CH3OH(l) 2CH4(g) + O2(g)/ kJmol-1 239.03 74.81 0 127.24 186.15 205.03kJmol-1Jmol-1K-1使 0 则 20. 已知反应：N2H4(l) + 2O2(g) N2(g) + 2H2O(g)，（1）试计算N2H4(l)的标准生成Gibbs函数变；（2）N2H4(l)在298K、100kPa下能否分解？解： N2H4(l) N2(g) + 2H2(g)， 0; 在298K时不能自发。2C(s) + O2 (g) 2CO(g)/ kJ mol-1 0 0 137.15kJmol-1 0; 在298K时能自发。两式相耦合，(1) + (2) 2C(s) + SiO2(s) + 2Cl2 (g) SiCl4(g) + 2CO(g)kJmol-1 5.61 10-12故有Mg (OH)2 沉淀生成。17. 解：Cd(OH)2 = 4.0 10-15 J = c(Cd2+) c(OH)2 = 0.01 c (OH )2 4.0 10-15 解得： c(OH)2 6.3 10-7 molL-1 ，即 pOH 7.8时刚刚有Cd(OH)2沉淀生成，要是其浓度达到国家标准10-5 molL-1以下，则 J = c(Cd2+) c(OH)2 = 10-5 c(OH )2 (4.0 10-15) 解得： c(OH )2 4.0 10-10 molL-1 ，即 pOH 9.3含Cd2+的废水方可达到国家排放标准。