案例版无机化学习题答案

习题详解第二章1. 在医学及药学中常用的溶液的组成标度包括哪些？这些组成标度的定义各是什么？答：常用的溶液的组成标度包括质量分数、摩尔分数、质量摩尔浓度、体积分数、质量浓度、物质的量浓度和比例浓度。质量分数定义为溶质B的质量除以溶液的质量。摩尔分数定义为溶质B的物质的量与溶液的总物质的量之比。质量摩尔浓度定义为溶质B的物质的量除以溶剂的质量。体积分数定义为在相同温度和压力下，物质B的体积除以混合物混合前各组分体积之和。质量浓度定义为溶质B的质量除以溶液的体积。物质的量浓度定义为溶质B的物质的量除以溶液的体积。比例浓度定义为将固体溶质1 g或液体溶质1 mL制成X mL溶液。2. 在溶液中，KI和KMnO4可发生如下反应：10KI + 2KMnO4 + 16H+ = 12K+ + 2Mn2+ + 5I2 + 8H2O若反应后有0.476 g I2生成，则以(KI +KMnO4)为基本单元时，所消耗的反应物的物质的量是多少？解：3. 现有一患者需输液补充Na+ 3.0 g，如用生理盐水（9.0 g L-1 NaCl溶液），应需多少体积？解：4. 经检测某成年人每100 mL血浆中含K+ 20 mg、Cl- 366 mg，试计算它们各自的物质的量浓度（单位用mmolL-1表示）。解：5. 在室温下，物质B（MB = 100.00 gmol-1）的饱和溶液9.00 mL的质量为10.00 g，将该溶液蒸干后得到溶质2.00 g，试计算此溶液的：(1) 质量分数B；(2) 质量浓度B；(3) 质量摩尔浓度bB；(4) 物质的量浓度cB。解： 6. 试简要回答以下问题：(1) 为什么在冰上撒食盐，会使冰融化，且体系的温度会下降？(2) 在临床治疗中，当需要为病人大剂量输液时，为什么一般要输等渗溶液？答：(1) 因为冰的表面总附有少量水，当撒上盐后，盐溶解在水中形成溶液，此时溶液的蒸气压下降，当它低于冰的蒸气压时，冰就会融化。冰融化时将吸收大量的热，于是冰盐混合物的温度就会降低。(2) 在临床治疗中，当需要为病人大剂量输液时，补充的液体应与病人血浆等渗，否则可能导致机体内水分调节失常及细胞的变形或破坏而造成不良后果，如溶血或血管“栓塞”等现象，严重时甚至危及生命。7. 溶液A由1.59 g 蔗糖（Mr = 342）溶于20.0 g水组成，溶液B由1.45 g 尿素（Mr = 60）溶于20.0 g水组成。(1) 在相同温度下，哪个溶液的蒸气压高？(2) 若将两者同时放入同一恒温密闭的容器内，经过足够长时间后，其各自的浓度是否会发生改变？为什么？(3) 当上述系统的蒸气压达到平衡时，转移的水的质量是多少？解：(1) 根据Raoult定律可知，溶液A的蒸气压下降小，故蒸气压较高。(2) A溶液变浓，B溶液变稀。因为浓度不同的溶液置于同一恒温密闭的容器内，由于bB不同，蒸气压P不同，蒸发与凝结速率不同。A溶液蒸气压较高，溶剂蒸发速率大于B溶液，故A溶液中的溶剂将转移至B溶液。(3) 设转移的水为x g，当两者蒸气压相等时，b(A) = b(B)，即 x = 13.5 g8. 比较下列溶液的凝固点的高低：(1) 0.2 molkg-1葡萄糖的水溶液； (2) 0.2 molkg-1乙二醇的水溶液；(3) 0.2 molkg-1乙二醇的苯溶液； (4) 0.2 molkg-1氯化钾的水溶液。已知苯的凝固点为5.5 ，苯的Kf = 5.10 Kkgmol-1，水的Kf = 1.86 Kkgmol-1。解：对于非电解质溶液Tf = KfbB，对于电解质溶液Tf = iKfbB，题目中各溶液的质量摩尔浓度相同，其凝固点由高到低顺序为：(3)(1)(2)(4)。9. 在相同温度下，下列溶液的渗透压力由大到小的顺序是什么？(1) c(NaOH) = 0.1 molL-1； (2) c(K3PO4) = 0.1 molL-1；(3) c(Na2CO3) = 0.1 molL-1； (4) c(C6H12O6) = 0.1 molL-1。解：对于非电解质溶液= cRT，对于电解质溶液= icRT，渗透压力由大到小顺序为：(1)(3)(2)(4)。10. 尼古丁是烟草的主要有害成分之一，其实验式是C5H7N。若将0.634 g尼古丁溶于10.0 g水中，所测得的沸点在101.3 kPa下为100.200 。试写出尼古丁的分子式。解： （MB = Kb mB /mATb）故，尼古丁的分子式为C10H14N2 。11. NH4Cl针剂在临床可用于治疗碱中毒，其每只的规格为20.00 mL，含0.1600 g NH4Cl。试计算该针剂的物质的量浓度和渗透浓度。在37 时，该针剂在37 时的渗透压力是多少，若将红细胞置于其中，则形态能否维持正常？解：（渗透浓度cos就是渗透活性物质的物质的量除以溶液的体积。即渗透活性物质的总浓度。）此溶液为等渗溶液，故红细胞在其中可维持正常形态。12. 将2.00 g白蛋白溶于100 mL水中，在室温25时测定此溶液的渗透压力为0.717 kPa。计算该白蛋白的相对分子质量。此溶液的凝固点是多少？解：故Mr = 6.92104 。故该溶液的凝固点为-5.3810-4 。13. 什么是晶体渗透压力和胶体渗透压力？并简述两者不同的生理功能。答：在医学上，通常将电解质和小分子物质统称为晶体物质，其产生的渗透压力称为晶体渗透压力；而将大分子物质称为胶体物质，其产生的渗透压力称为胶体渗透压力。因为人体内的半透膜（如细胞膜和毛细血管壁等）的通透性不同，因而晶体渗透压力与胶体渗透压力在维持体内水盐平衡中的功能也不同，即表现出不同的生理作用。晶体渗透压力是决定细胞内液和细胞外液之间水分转移的主要因素。血浆的胶体渗透压力在调节血容量及维持血浆和组织间液之间的水平衡方面起着重要的作用。14. 人的血浆在-0.560 凝固，则37 时血浆的渗透浓度及渗透压力各为多少？解：Cos= 301 mmolL-115. 某电解质HA溶液，其质量摩尔浓度b(HA)为0.10 molkg-1，测得该溶液的Tb为0.052 K，求该物质的解离度。解： HA在水溶液中存在解离平衡：HA(aq)H+(aq)+ A- (aq) 初始时的b/molkg-1 0.10平衡时的b/molkg-1 0.10 0.10达到解离平衡时，溶液中所含HB的未解离部分和已解离成离子部分的总浓度为：) +0.10+0.10 molkg-1 = 0.10(1+) molkg-1由Tb = KbbB可得0.052 K = 0.512 Kkgmol-1 0.10(1+) molkg-1= 0.016 = 1.6%16. 试述离子相互作用理论的要点和离子氛的概念，并用该理论解释为何强电解质在水溶液中的表观解离度小于100%。答：该理论的要点是：(1)强电解质在水溶液中是全部解离的。(2)离子间通过静电力相互作用，每一个离子都被周围电荷相反的离子包围着，形成所谓离子氛。在强电解质溶液中，由于电解质全部解离，离子浓度一般较大。由于离子氛的存在，离子间相互作用而互相牵制，强电解质溶液中的离子并不是独立的自由离子，不能完全自由运动，因而不能百分之百地发挥离子应有的效能，故通过实验测得的强电解质在水溶液中的表观解离度小于100%。17. 求25 时0.01 molL-1 HCl溶液的离子强度、活度因子、活度。解：=0.010 molkg-1(+1)2+0.010 molkg-1(-1)2 = 0.010 molkg-1 = 0.8918. 分别用浓度和活度计算0.0050 molL-1 KNO3溶液在25的渗透压力，设= 0.92。解：用浓度计算：用活度计算：第三章1. 用酸碱质子理论判断下列分子或离子在水溶液中哪些是质子酸？哪些是质子碱？哪些是两性物质？H3PO4，HSO4-，H3O+， HS-，Al(H2O)63+，CO32-，HCOOH，NH4+，OH-，H2S，HPO42-，HCN，S2-解：质子酸：H3PO4，H3O+，Al(H2O)63+，HCOOH，H2S，HCN， NH4+质子碱：CO32-，OH-，S2-两性物：HSO-4，HS-，HPO42-2. 找出下列酸碱的各自相应的共轭碱或共轭酸：NH4+，H2CO3，H2PO4-，PO43-， H2O，Cr(OH-)(H2O) 52+，S2-，Ac-解：共轭酸碱对NH4+NH3，H2PO4-HPO42-，H2CO3HCO3-， HPO42-PO43 -，HS-S2-，HAcAc-，Cr(H2O) 63+Cr(OH-)(H2O) 52+3. 根据酸碱质子论写出下列质子酸在水溶剂中的解离平衡反应式及酸度平衡常数Ka表达式。 （1）HCN；（2）NH4+答： HCN + H2O CN+ H3O+ NH4+ + H2ONH3 + H3O+ 4弱电解质溶液稀释时，为什么解离度会增大？而溶液中水合氢离子浓度反而减小呢？答：（1）根据稀释定律，Ka在一定温度下为一常数，对同一弱电解质，当溶液稀释时，浓度c变小，则解离度将变大。（2）又因H3O+ ，所以当c变小时，H3O+将减小。5. 什么叫弱电解质溶液中的同离子效应？盐效应？在同离子效应存在的同时，是否存在盐效应？以哪个效应为主？答：（1）同离子效应：在弱电解质溶液中，加入与该弱电解质含有相同离子的强电解质使弱电解质解离度的现象叫同离子效应。 （2）盐效应：在弱电解质的溶液中，加入不含共同离子的强电解质时引起弱电解质的解离度稍微增大的效应叫盐效应。 （3）在产生同离子效应的同时，也存在盐效应，只不过与同离子效应相比，盐效应较弱，是以同离子效应为主。6计算0.10 molL-1 H2S水溶液中同时含有0.10 molL-1HCl时的S2-浓度。解. H2S分两步解离(1) H2S + H2O H3O + HS- (2) HS-+H2O H3O+ + S2- 根据多重平衡规则(1) + (2) 得H2S + 2H2O 2H3O+ + S2-溶液中的H3O+浓度应包括HCl电离出的H3O+及H2S两步解离出的H3O+，因H2S的很小，加之同离子效应，溶液中H3O+的总浓度可以近似地用HCl解离出的H+浓度代替，H2S的平衡浓度也可近似地用H2S起始浓度代替。故由计算知道：在含有0.10 molL-1HCl的0.10 molL-1H2S水溶液中，。与纯水H2S水溶液中的相比较，由于0.10 molL-1HCl的存在，使S2-降低很多。反之，如果降低溶液的酸度，则促使H2S的解离平衡右移，结果使S2-离子浓度增大。7计算0.10 molL-1NaCN溶液中的OH、H3O+和pH为多少？已知Kb(CN-)= 1.610-5。解： c/Ka = 0.10 molL-1/ 1.610-5 500，可用最简式计算 8计算0.10 molL-1H2S水溶液的H3O+、pH、S2-和H2S的。已知Ka1 = 9.110 -8，Ka2 =1.210 -13。解： Ka1Ka2，只考虑H2S的第一步解离对H3O+的贡献。c/Ka = 0.10 molL-1/ 8.910-8 500 所以根据最简公式计算H2SH2OH3O+HSS2-按第二步解离平衡计算HSH2OH3O SH2S在水溶液中的解离分两步进行，则表达式中的H3O+应当相同。又因Ka1极小，HS-的解离很少，假设，于是 9乳酸HC3H5O3是糖酵解的最终产物，在体内积蓄会引起机体疲劳和酸中毒，己知乳酸的Ka=1.410-4,试计算浓度为1.010-3 molL-1溶液的pH。解： c/Ka = 0.10 molL-1/ 1.410-4 500 10麻黄碱（C10H15ON）又名麻黄素，为一元弱碱，常用于预防及治疗支气管哮喘及鼻黏膜肿胀、低血压症等。实验验测得其水溶液的pH为10.26，己知麻黄素的Kb = 2.3310-5，求麻黄碱的浓度。解： 11氢氟酸的Ka = 6.310-4，问氢氟酸的浓度需要多少才能使溶液中H3O+为0.018 molL-1？解： 12在温度为298 K，NH3的 Kb1.810-5，计算（1）0.10molL-1 NH3水溶液中OH-及。（2）在l L 0.10 molL-1NH3水溶液中加入0.20 mol NH4Cl（忽略引起的体积变化）后溶液中的OH-和解离度。并比较计算结果。解： (1) NH3解离平衡时，溶液中OH一 = = molL-1,则 NH3 = (0.10-) molL-1NH3 + H2O + OH一初浓度molL-1 0.10 0 0平衡浓度molL-1 0.10- 平衡时 整理得：()2= 0解一元二次方程得： （2）因为加NH4Cl产生同离子效应，抑制了NH3的解离，使溶液中OH-NH4+，故由解离平衡常数关系式导出OH- 离子浓度的计算公式。同前面讨论的一样，这里忽略水的解离。根据题意有NH3 + H2O + OH- 平衡时 即 由于同离子效应的结果，故 NH3 c(NH3)，NH4+ c(NH4Cl),代入上式， 得： 以上计算说明，由于同离子效应的存在，OH-由1.310-3 molL-1下降到3.610-5 molL-1，解离度也由1.3下降到0.036，两者下降的幅度都相当大。13计算在298 K时，0.01 molL-1一氯乙酸（CH2ClCOOH）溶液的pH和？己知一氯乙酸的Ka=1.310-3。解： c/Ka = 0.10molL-1/ 1.310-3500，应采用近似公式计算CH2ClCOOH + H2O H3O+ + CHCl2COO- pH = 2.0014计算在298 K时，1.010-4 molL-1乙胺溶液的pH？已知乙胺的Kb为4.510-4。解 C2H5NH2 + H2O C2H5H3+ + OH-且c/Kb= 1.010-4/4.510-4molL-1500时不能直接用一元弱碱水溶液中OH-离子浓度的最简式计算，而用一元弱碱水溶液中OH -离子浓度的近似公式计算 15. 计算在298 K时，0.10 molL-1甘氨酸（氨基乙酸）溶液的pH。（已知甘氨酸的Ka1 = 4.510-3，Ka2 = 1.610-10）解 由于cKa220 Kw，c20 Ka（20Ka1），可采用两性物质的最简公式计算H3O+pH = 6.0716. 计算在298 K时，0.10 molL-1NH4CN溶液的pH。已知Ka(NH4+) = 5.610-10，Ka（HCN）= 6.210-10）解 由于Kac 20 Kw，又c20 Ka，故可采用两性物质式（3-33）计算H3O+，则pH = 9.2317. 计算0.10 molL-1Na2CO3水溶液的pH及。已知Kb1(CO32-) = 2.110-4，Kb2 (HCO3-) = 2.210-8解 Kb1/Kb2102，且Kb1c20 Kw时，忽略Kw，溶液的OH-按一元弱碱近似公式计算第四章1. 溶度积与离子积有何区别？答：溶度积是难溶电解质达到沉淀溶解平衡时溶液中的离子浓度幂次方乘积。离子积是难溶电解质溶液中的离子浓度幂次方乘积。前者是在平衡状态下，用表示，后者是在任意状态下，用Q表示。溶度积是离子积的特例。2. 已知下列银盐的溶度积分别为：， ，。 按它们在水中的溶解度由小到大进行排序。答：根据溶度积与溶解度的关系可计算获得各银盐的溶解度分别为：3. 解释下列现象： （l）AgBr在纯水中的溶解度比在硝酸银溶液中的溶解度大。答：硝酸银的同离子效应使AgBr溶解度降低。 （2）BaSO4在硝酸钾溶液中的溶解度比在纯水中的溶解度大。答：硝酸钾的盐效应使BaSO4溶解度增大。 （3）ZnS在盐酸中的溶解度比在纯水中的溶解度大。答：盐酸的加入使溶液中的S2-离子与其反应生成弱电解质H2S，使ZnS的溶解度增大。 （4）CuS易溶于硝酸但难溶于硫酸。答：CuS的溶度积很小，不溶于硫酸，但能与硝酸发生氧化还原反应而溶解。 （5）HgS难溶于硝酸但易溶于王水。答：HgS的溶度积很小，也不能与硝酸发生氧化还原反应，但能与王水作用，其中硝酸起氧化作用，盐酸起配位作用，从而使离子积减小而溶解4. 根据下列难溶化合物在水中的溶解度，计算。（1）AgI的溶解度为 1.08 g / 500 mL；（2）Mg(OH)2溶解度为 6.53 mg / 1000 mL。5. 计算下列各难溶化合物的溶解度（不考虑其他副反应）。 （l）BaF2在0.10 molL-1 BaCl2溶液中；（2）Ag2CrO4在 0.010 molL-1 AgNO3溶液中； （3）Mg(OH)2在 0.10 molL-1 MgCl2溶液和0.10 molL-1NaOH溶液中。6. 溶液中同时含有氯离子和铬酸根离子，其浓度分别为 Cl- = 0.010 molL-1， = 0.10 molL-1，当逐滴加入硝酸银溶液时，首先生成的沉淀是什么？ 当第二种离子开始生成沉淀时，第一种离子在溶液中的浓度是多少？解：分别计算两种离子开始沉淀时所需要的Ag+离子浓度：AgCl开始沉淀时：Ag2CrO4开始沉淀时：由于AgCl开始沉淀时所需要的Ag+离子浓度比Ag2CrO4开始沉淀时所需要的Ag+离子浓度小得多，因此，Cl-离子先被沉淀。当开始沉淀时，即溶液中首先生成AgCl沉淀，当开始沉淀时，Cl- = 5.2810-5 molL-1。7. 何谓沉淀转化？举例说明沉淀转化的条件。答：在含有沉淀的溶液中，加入适当的试剂与某一离子结合，使得第一种沉淀转变为第二种沉淀的过程称为沉淀的转化。实现沉淀转化时有两种情况：（1）由溶解度大的难溶电解质转化为溶解度小的难溶电解质，例如由= 2.5310-8的PbSO4转化为= 1.7710-14的PbCrO4，其转化平衡常数为1.43106，该转化较易进行。（2）条件包括：由溶解度小的难溶电解质转化为溶解度大的难溶电解质，例如由= 1.0810-10的BaSO4转化为= 2.5810-9的BaCO3，其转化平衡常数为0.04，该转化在通常情况下较难发生，但是可以通过多次反复用Na2CO3处理BaSO4，转化反应仍能进行得较完全。8. 已知BaSO4的。计算BaSO4在 0.01 molL-1 NaNO3溶液中的溶解度 (当离子强度I = 0.01时，活度系数)。解：溶液的离子强度9. 在 10.0 mL 0.0015 molL-1 MgCl2溶液中，先加入 0.45 g固体 NH4Cl（忽略体积变化）；然后加入5.0 mL 0.15 molL-1氨水。通过计算说明是否有Mg(OH)2沉淀生成？解：Q = c(Mg2+)c(OH-)2因为，Q =2.4910-15=5.6110-12，混合后溶液中有Mg(OH)2沉淀生成。若在上述混合溶液中同时加入50.00 g (NH4)2SO4 固体，则溶液构成缓冲溶液，溶液中的各离子浓度可计算如下：Q =9.9410-13=5.6110-12，无Mg(OH)2沉淀生成。11. 向一定酸度0.1 molL-1 NiCl2溶液中通H2S气体至饱和 (H2S = 0.1 molL-1)，溶液中刚有沉淀产生。计算该溶液的pH。若欲将NiS沉淀完全，应如何控制溶液的酸度？解：当Ni2+离子刚产生NiS沉淀时，S2-离子浓度为： 此时，溶液的H+离子浓度为：pH = 1.74溶液中刚产生NiS沉淀时溶液的pH为1.74。若欲将NiS沉淀完全，溶液中的Ni2+离子浓度 3.7412. 用0.20 molL-1 Na2CO3溶液500 mL 处理BaSO4沉淀，可使多少克BaSO4转化为BaCO3？解：设转化的BaSO4为x mol，则BaSO4(s) + (aq) BaCO3 (s) + (aq)起始的物质的量/mol 0.200.5 平衡的物质的量/mol 0.200.5-x x转化反应的平衡常数为： 13. 如果要使100 mL Na2S溶液中的0.020 mol AgBr完全转化为Ag2S，Na2S溶液的初始浓度应该是多少？解：设平衡时溶液中的Na2S为x mol，则2AgBr(s) + S2-(aq) Ag2S (s) + 2Br-(aq)起始的物质的量/mol 0.020 平衡的物质的量/mol x 0.020转化反应的平衡常数为：因此需要Na2S的初始量应该为：0.010 mol + 4.7110-41 mol 0.010 mol，即Na2S溶液的初始浓度应该是0.010 mol / 0.100L = 0.10 molL-1。14. 一种混合离子溶液中含有0.020 molL-1 Pb2+ 和0.010 molL-1 Fe3+， 若向溶液中逐滴加入NaOH溶液（忽略加入NaOH后溶液体积的变化），问：（1）哪种离子先沉淀？（2）欲使两种离子完全分离，应将溶液的pH控制在什么范围？解：沉淀两种离子所需要的NaOH溶液浓度可计算如下：因此Fe3+先沉淀。沉淀完全Fe3+需要的最小NaOH溶液浓度可计算如下：即当Fe3+沉淀完全时，Pb2+还不能沉淀析出，因此可将二者得以完全分离。15. 在含有0.010 molL-1 Ca2+ 和0.10 molL-1Ba2+ 的混合液中，滴加Na2SO4溶液。通过计算说明有无可能将Ca2+ 和Ba2+ 分离完全。解：沉淀两种离子所需要的Na2SO4溶液浓度可计算如下：可见，Ba2+先沉淀，当Ca2+开始沉淀时，说明Ba2+已经沉淀完全（2.1910-8 molL-1），因此能将Ca2+和Ba2+分离完全。第五章1. 什么叫缓冲溶液？氨水中同时含有NH4+和NH3，它为何不是缓冲溶液？答：能抵抗外来少量强酸、强碱或稀释而保持其pH基本不变的溶液称为缓冲溶液。氨水中虽然含有共轭酸NH4+和共轭碱NH3，但NH4+浓度很小，当外来少量强碱侵入时，不足以抵抗，pH发生很大改变，因此它不是缓冲溶液。2. 药典规定配制pH为7.4的磷酸缓冲液的方法是：取磷酸二氢钾1.36 g，加0.1 molL-1NaOH溶液79 mL，用水稀释至200 mL。试计算此缓冲溶液的精确和近似pH。 答：此缓冲溶液的近似 此缓冲溶液的离子强度I 0.10，共轭酸H2PO4-的Z = -1，查表5.1得校正因数 此缓冲溶液的精确 pH = 7.79 + (-0.32) = 7.473. 人体血浆和尿液中均含有H2PO4- -HPO42-缓冲系，正常人体血浆和尿液中分别为和。已知校正后的pKa(H2PO4-) = 6.80，试计算血浆和尿液pH。答：正常人体血浆中 根据Henderson方程式；正常人体尿液中 根据Henderson方程式）4. 什么是缓冲容量？哪些因素影响缓冲容量的大小？如何影响？在什么条件下，缓冲溶液具有最强的缓冲能力？答：缓冲容量是衡量缓冲能力大小的尺度，具体定义为使单位体积缓冲溶液的pH改变一个单位所需加入一元强酸或一元强碱的物质的量。影响缓冲容量的主要因素有缓冲系的总浓度和缓冲比。缓冲比一定时，总浓度越大，缓冲容量越大；总浓度一定时，缓冲比越接近于1，缓冲容量越大。总浓度一定时，当缓冲比等于1时，缓冲溶液具有最强的缓冲能力。5. 何谓缓冲范围？试确定下列缓冲溶液的缓冲范围：(1) NH3-NH4Cl溶液(2) NaH2PO4-Na2HPO4溶液答：缓冲溶液能发挥其缓冲作用的pH范围称为缓冲范围，缓冲溶液的缓冲范围为：。因此缓冲范围分别为(1) 9.25 1；(2) 7.21 16. 实验室现有0.1 molL-1的HCl、HAc、NaOH和NaAc溶液，欲配制pH为4.5的缓冲溶液，可以有几种配法？每种配法所需溶液及体积比分别为多少？解：所配制的每种缓冲溶液中的共轭酸应为HAc，其pKa接近于4.5。可以有三种配法：(1) 直接用HAc + NaAc，根据Henderson方程式有：解得：；(2) HCl + NaAc（过量），；(3) HAc + NaOH（过量）， ）7. 将20.0 mL 0.10 molL-1的某一元弱酸(HA)与10.0 mL 0.10 molL-1NaOH溶液混合，混合溶液的pH为5.00，求一元弱酸的Ka值是多少？解：根据Henderson方程式有：pKa = 5.00Ka=1.010-58. 在磷酸氢二钾溶液中分别加入KOH溶液或HCl溶液，写出可能的缓冲溶液的抗酸成分、抗碱成分、缓冲系及各缓冲系的缓冲范围。若以上三种溶液的物质的量浓度相同，它们以怎样的体积比混合，才能使所配制的缓冲溶液具有最强的缓冲能力？(已知：H3PO4的pKa1 = 2.16，pKa2 = 7.21，pKa3 = 12.32)解：配法缓冲系抗酸成分抗碱成分缓冲范围体积比K2HPO4+HClH2PO4- HPO42-HPO42-H2PO4-6.218.212:1K2HPO4+HClH3PO4-H2PO4-H2PO4-H3PO41.163.162:3K2HPO4+KOHHPO42-PO43-PO43-HPO42-11.3213.322:190. 某一元弱酸(HA)与其共轭碱KA组成的缓冲溶液中，c(HA)=0.25 molL-1，若在此100 mL缓冲溶液中加入0.005 mol KOH固体，溶液的pH变为5.60。试计算加入KOH固体前缓冲溶液的pH及缓冲溶液的缓冲容量。（已知：Ka=5.010-6）解：假设加入KOH固体前溶液中共轭碱的浓度为c(A-)，则加入KOH固体后溶液中弱酸和其共轭碱的浓度分别为：c(A-)= c(A-)0.10+0.005/0.10 c(HA)=(0.250.10-0.005)/0.10根据Henderson方程式有：由上式可解得：c(A-) = 0.35 molL-1加入KOH前，缓冲溶液的pH为：10. 比较下列各缓冲溶液的缓冲容量的大小。(1) 0.02 molL-1HAc-0.08 molL-1NaAc溶液(2) 0.04 molL-1HAc-0.06 molL-1NaAc溶液(3) 0.05 molL-1HAc-0.05 molL-1NaAc溶液(4) 0.01 molL-1HAc-0.09 molL-1NaAc溶液(5) 0.03 molL-1HAc-0.07 molL-1NaAc溶液解：缓冲容量的大小主要取决于缓冲系的总浓度和缓冲比，各缓冲系的总浓度均为0.10 molL-1，所以主要比较缓冲比，缓冲比分别为4、3/2、1、9、7/3，缓冲比越接近于1，缓冲容量越大，缓冲比等于1时，缓冲容量最大，因此缓冲容量的大小为：41523。11. 今有四种缓冲系：NH3+OH-NH2OH(pKb = 7.97)、NH4+-NH3(pKb = 4.75)、HAc-NaAc(pKa = 4.76)、HCOOH-HCOO-(pKa = 3.74)，试问：(1) 配制pH = 9.00的缓冲溶液选用哪种缓冲系最好？(2) 若选用的缓冲系的总浓度为0.2 molL-1，需要共轭碱和共轭酸的物质的量为多少才能配成1 L的缓冲溶液？解：缓冲系的pKa= pH时，缓冲能力最强，但是实际应用中pH不可能恰好等于，因此选择时尽可能使缓冲系的pKa 接近于所配制的pH，而四种缓冲系的pKa 分别为6.03、9.25、4.76和3.74，故(1) 选用NH4+-NH3缓冲系最好；(2) (1)n(共轭碱) + n(共轭酸) = 0.2 mol (2)联立 (1) 和 (2) 方程，解得：n(共轭碱) = 0.128 mol，n(共轭酸) = 0.072 mol12. 人体正常血浆的pH为7.40，考虑血浆温度及其它因素的影响，校正后的pKa1(H2CO3) = 6.10和pKa(H2PO4-) = 6.80，试计算：(1) 37时血浆中和分别为多少？(2) 已知血浆中H2CO3和HCO3-的总浓度为0.0252 molL-1，计算H2CO3和HCO3-。解：(1) 根据 所以37时血浆中同理所以37时血浆中(2) 由(1)知 HCO3- = 20H2CO3 而HCO3- + H2CO3 = 0.0252 molL-1H2CO3 = 0.024 molL-1，HCO3- = 0.0012 molL-1第六章1试述热力学第一定律并写出其数学表达式。答：热力学第一定律就是能量守恒定律，即能量只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，但在转化和传递过程中，能量的总数量不变。热力学第一定律数学表达式为：UQW。2什么是Hess定律？Hess定律的理论基础是什么？答：Hess定律：一个化学反应不管是一步或分几步完成，这个反应的热效应总是相同的。Hess定律的理论基础是热力学第一定律。因为焓是状态函数，只要化学反应的始态和终态一定，则H便是定值，与反应的途径无关。3在常压下，0以下的水会自发地结成冰，显然这是一个熵降低的过程，为什么该过程能自发进行？答：该过程是一个相变的过程，在此过程中体系要放出热量，即热效应，而且放热较多，根据，尽管0，但，从而，所以上述过程能自发进行。4试判断下列反应在101.3下能否自发进行？为什么？ 答：上述反应，所以为放热反应，又因为该反应的生成物中有5个气体分子，因此是熵增加的过程，即，故有，反应能自发进行。5夏天为了降温，采取将室内电冰箱门打开，接通电源并紧闭门窗（设墙壁门窗均不传热）。该方法能否使室内温度下降？为什么？答：不能。该情况相当于一个绝热系统中做电功，电机发热只能使室温升高。6如果在孤立系统中发生一个变化过程，及是否一定为零？答：孤立系统的热力学能不可能变化，故一定为零。但有无焓的变化，要具体计算：，故孤立系统中只要有压力变化，就有焓变。7标准状态下苯的沸点是353K，其摩尔气化热Qp是30.75。若标准态下1mol液态苯向真空等温蒸发成苯蒸气，并假设该蒸气为理想气体，求此过程的Q、W、U、H、S和G。解：1mol液态苯等温等压（100kPa）可逆蒸发成苯蒸汽，有G = 0等压条件下的气化热即为焓变：= 1mol 30.75 kJmol-1 = 30.75 kJ液苯在沸点下的汽化可以看作是可逆过程，因此气化热也是可逆热。 JK-1mol-1根据热力学第一定律表达式 ，此处Q为气化热，W为气化过程中的体积功。标准状态下摩尔液态苯的密度为0.88 gmL-1，所以体积V液 = 88.64mL将苯蒸汽看作理想气体，标准状态下摩尔气态苯的体积V气0.02935 m3气化过程中的体积变化= 0.02926 m3 气= 30750 J + =30750 J-100000 Pa0.02926 m3 =27824 J向真空膨胀p外=0，因此体积功W=0，= 27824 J由该题的计算可知一定量的固体或液体转变成气体时体积的变化基本可以不考虑原来凝聚态的体积大小，可近似用气体体积代入计算。8合成氨反应的化学计量方程式可写成（1）N2 + 3H2 = 2NH3 （2）若反应起始时，N2、H2、NH3的物质的量分别为10、30和0mol，反应进行到t时，N2、H2、NH3的物质的量分别为7、21和6mol，求时间为t时反应（1）和反应（2）的反应进度。解：各物质的物质的量变化为：= 7 mol10 mol = -3mol= 21mol30 mol = -9mol= 6mol0 mol = 6mol对反应（1），由反应进度的定义可得：同理，对反应（2）得：9人体肌肉活动中的一个重要反应是乳酸氧化成丙酮酸，计算25oC条件下该反应的r。（已知：乳酸和丙酮酸的燃烧热分别为-1364 kJmol-1和-1168 kJmol-1）解： 10计算下列反应在298.15K标准态下的，并判断自发进行的方向。（1）（2）（3）解：（1）= -228.6 kJmol-100 =-228.6 kJmol-1 0正向反应自发进行。（2）= 287.6kJmol-100 = 175.2kJmol-1 0 正向反应非自发进行。（3）= 2(-394.4kJmol-1) + 2(-174.8kJmol-1)(-910.6 kJmol-1) = -227.8 kJmol-1 0 正向反应自发进行。11已知下列反应：2Fe(s) O2(g) Fe2O3(s)4Fe2O3(s) Fe(s) 3Fe3O4(s)在298.15K、100kPa下，rGqm分别为-742.2 kJmol-1与-79 kJmol-1。计算Fe3O4的fGqm 。解：2Fe(s) O2(g) Fe2O3(s) （1）4Fe2O3(s) Fe(s) 3Fe3O4(s) （2）（1） + （2） 得： 3Fe(s) 2O2(g) Fe3O4(s) rGqm = （-742.2 kJmol-1） + （-79 kJmol-1） = -1015.9 kJmol-1fGqm =rGqm = -1015.9 kJmol-112糖代谢的总反应为：C12H22O11（s）+ 12O2(g) = 12CO2(g) + 11H2O(l)（1）从附表的热力学数据求298.15K，标准态下的rGqm、rHqm和rSqm。（2）如果在体内只有30%的自由能变转化为非体积功，求在37下，1mol C12H22O11（s）进行代谢时可以得到多少非体积功。解：(1) rGqm12fGqm(CO2,g)11fGqm(H2O,l)fGqm(C12H22O11,s)12fGqm(O2,g)12394.4kJmol-111237.1 kJmol-11544.6 kJmol-11205796.3 kJmol-1rHqm12fHqm(CO2,g)11fHqm(H2O,l)fHqm(C12H22O11,s)12fHqm(O2,g)12393.5 kJmol-111285.8 kJmol-12226.1 kJmol-11205639.7 kJmol-1rSqm12fSqm(CO2,g)11fSqm(H2O,l)fSqm(C12H22O11,s)12fSqm(O2,g)12213.8JK-1mol-1+1170.0JK-1mol-1360.2JK-1mol-112205.2 JK-1mol-1513.0 JK-1mol-1(2) rGqmrHqm（310.15K）TrSqm（310.15K） 5639.7 kJmol-1 310.15K0.5130 kJK-1mol-1 5798.8 kJmol-11mol C12H22O11（s）在体温进行代谢时可以得到的非体积功为： W1 mol 5798.8 kJmol-1 30% 1739.6 kJ13已知反应在298K时的62.4 kJmol1，=26.5 kJmol1，19.3 kJmol1，1.7 kJmol1，求该反应在373K时的。解：根据标准摩尔生成热得 26.50 kJmol162.4 kJmol10 4.7kJmol1根据化学反应标准摩尔自由能变得 1.7 kJmol119.3 kJmol10 7.95kJmol1根据公式，得10.9JK1mol1则 4.7 kJmol1373K10.9103 kJ K1mol1 8.8kJmol114已知298K时CuO(s)的-157.3 kJmol1，-129.7 kJmol1，若此时氧气的分压为21.3kPa，试计算铜被氧化成氧化铜所需的最低温度。解：反应方程式：根据公式得298K时反应的标准熵变为：若反应能自发进行，则温度T时的要小于零，即则 = 铜氧化成氧化铜所需最低温度为1.82 103K。15关于生命的起源问题，有人主张最初植物或动物复杂分子是由简单分子自发形成的。对此进行过较多研究，例如尿素的形成，其反应和有关热力学数据如下：CO2(g) + 2NH3(g) (NH2)2CO(s) + H2O(l) (JK-1mol-1) 213.8 192.8 104.6 70.0 f(kJmol-1) -393.5 -45.9 -333.2 -285.8(1) 计算25oC时反应的r、r、r。(2) 若在25oC，反应自发进行，最高温度达多少时，反应就不再进行了。解：（1）r = + = 104.670.02192.8213.8= -424.8同理 r = -285.8 kJmol1333.2 kJmol1（-393.5245.9）kJmol1= -133.7 kJmol1 （2）若要该反应不再进行，必须，由于温度对和的影响可以忽略，所以,即因此，若要该反应不再进行，必须温度至少达到314.7K。第七章1. 什么是可逆反应？什么是化学平衡？什么是多重平衡规则?答：在一定条件下，一个化学反应一般即可按反应方程式从左向右进行，又可从右向左进行，这样的化学反应叫可逆反应。当正、逆反应速率相等时，系统中各物质的浓度不再发生变化，反应达到了平衡。根据自由能判据，当rGm = 0时，反应达最大限度，处于平衡状态。在多重平衡的体系中，若某反应是由几个反应相加而成，则该反应的标准平衡常数等于各分反应的标准平衡常数之积，若相减而成，则该反应的标准平衡常数等于各分反应的标准平衡常数相除，这种关系称为多重平衡规则2. 说明实验平衡常数与标准平衡常数的关系。（1）与的关系对比与Kc的表达式可知，与Kc数值相等，但是单位为1的量，而Kc则不一定没有单位。若a + b = d + e，则Kc无单位，若，Kc有单位。（2）与Kp的关系=当a + b = d + e时，与Kp在数值上相同，并且都没有单位。当时，Kp有单位，Kp在数值上不等于。3. 温度如何影响平衡常数？答：不论浓度、压强还是体积变化，它们对化学平衡的影响都是通过改变Q而得以实现的，温度对化学平衡的影响却是从改变平衡常数而产生的，平衡常数与温度的关系：对于正向吸热反应，当升高温度时，即，必然有，也就是说平衡将向吸热反应方向移动；对于正向放热反应，当升高温度，即时，则必有，就是说平衡向逆反应方向移动。4. 写出下列各反应的标准平衡常数表达式和实验平衡常数表达式：（1） 2SO2(g) + O2(g) 2SO3 (g) （2） AgO(s) 2Ag(s)+O2(g) （3） Cl2(g) + H2O(l) H+(aq) + Cl(aq) + HClO(aq)（4） Fe2+(aq) + O2(g) + 2H+(aq) Fe3+(aq) + H2O(l)解：（1） （2） （3） （4） 5. 计算下列反应在298.15K标准态下的，判断自发进行的方向，求出标准平衡常数K（1） CO(g) + NO(g) CO2(g) + N2(g)（可用于汽车尾气的无害化）（2） C6H12O6(s)2C2H5OH(l) + 2CO2(g) （可用于发酵法制乙醇）解：（1）=394.4 kJmol-1 (137.2)kJmol-1 87.6kJmol-1 =344.8kJmol-1由公式=得出 K = 2.7 1060（2）= 2174.8kJmol-12394.4 kJmol-1 +910.6kJmol-1 =227.8kJmol-1由公式=得出 K = 8.410396. 已知反应 ICl(g) = I2(g) + Cl2(g) 在 25 时的平衡常数为 = 2.210-3，试计算下列反应的标准平衡常数：（1） 2ICl(g) I2(g) + Cl2(g)（2） I2(g) + Cl2(g) ICl(g)解：（1） （2） 7. 已知（1）HCN H+ + CN- = 4.910-10（2）NH3 + H2O NH4+ + OH- = 1.810-5 （3）H2O H+ + OH- = 1.010-14求反应 （4）NH3 + HCN NH4+ + CN- 的平衡常数 K 。解：因为（1）+（2）-（3）=（4），所以根据多重平衡规则得：8. 超音速飞机在平流层飞行放出的燃烧尾气中的 NO 会通过下列反应破坏其中保护我们免受太阳光中的短波紫外线辐射伤害的臭氧:NO(g) + O3(g) NO2(g) + O2(g)如果已知 298K 和 100kPa 下 NO、NO2和 O3 的摩尔生成自由能分别为 87.6 kJ mol-1、51.3 kJ mol-1、163.2 kJ mol-1，求上面的反应的 Kp 和 Kc 。 解： (51.887.6163.6) kJ mol-1199.4 kJ mol-1 Kc8.971034 =当a + b = d + e时，与在数值上相同 Kp8.9710349. 在693K和723K下氧化汞分解为汞蒸气和氧的平衡总压分别为5.16 104 Pa和1.08105 Pa ，求在该温度区域内分解反应的标准摩尔焓和标准摩尔熵变。解：HgO (s)= Hg (g)+O2(g)693K时，总=3.44104Pa； 总=1.72104Pa8.314 Jmol-1K-1693Kln0.1411.33 kJmol-1同理在723K时，总=0.72105Pa； 总=0.36105Pa8.314Jmol-1K-1723Kln0.4325.05 kJmol-1