无机化学课后习题答案(天津大学第四版)

第2章 化学反应的方向、速率和限度 习题参考答案1.解： = -3347.6 kJmol-1; = -216.64 Jmol-1K-1; = -3283.0 kJmol-1 0该反应在298.15K及标准态下可自发向右进行。2.解： = 113.4 kJmol-1 0 该反应在常温(298.15 K)、标准态下不能自发进行。 （2） = 146.0 kJmol-1; = 110.45 Jmol-1K-1; = 68.7 kJmol-1 0 该反应在700 K、标准态下不能自发进行。3.解： = -70.81 kJmol-1 ; = -43.2 Jmol-1K-1; = -43.9 kJmol-1 （2）由以上计算可知： (298.15 K) = -70.81 kJmol-1;(298.15 K) = -43.2 Jmol-1K-1 = - T 0 T = 1639 K4.解：（1） = = = （2） = = = （3） = = = （4） = = = 5.解：设、基本上不随温度变化。 = - T (298.15 K) = -233.60 kJmol-1(298.15 K) = -243.03 kJmol-1(298.15 K) = 40.92, 故 (298.15 K) = 8.31040(373.15 K) = 34.02,故 (373.15 K) = 1.010346.解：（1） =2(NH3, g) = -32.90 kJmol-1 0 该反应在298.15 K、标准态下能自发进行。（2） (298.15 K) = 5.76, (298.15 K) = 5.81057. 解：（1） (l) = 2(NO, g) = 173.1 kJmol-1= = -30.32, 故 = 4.810-31（2）(2) = 2(N2O, g) =208.4 kJmol-1= = -36.50, 故 = 3.210-37（3）(3) = 2(NH3, g) = -32.90 kJmol-1= 5.76, 故 = 5.8105 由以上计算看出：选择合成氨固氮反应最好。8.解： = (CO2, g) - (CO, g)- (NO, g) = -343.94 kJmol-1 0，所以该反应从理论上讲是可行的。9.解: (298.15 K) = (NO, g) = 90.25 kJmol-1 (298.15 K) = 12.39 Jmol-1K-1 (1573.15K)(298.15 K) -1573.15(298.15 K) = 70759 J mol-1 (1573.15 K) = -2.349, (1573.15 K) = 4.4810-310. 解： H2(g) + I2(g) 2HI(g) 平衡分压kPa 2905.74 - 2905.74 - 2= 55.3= 2290.12p (HI) = 2kPa = 4580.24 kPan = = 3.15 mol11.解：p (CO) = 1.01105 Pa, p (H2O) = 2.02105 Pa p (CO2) = 1.01105 Pa, p (H2) = 0.34105 PaCO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)起始分压105 Pa 1.01 2.02 1.01 0.34 J = 0.168, = 10.168 = J,故反应正向进行。12.解：（1） NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g)平衡分压/kPa = 0.070则 = 0.26100 kPa = 26 kPa平衡时该气体混合物的总压为52 kPa （2）T不变，不变。 NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g) 平衡分压/kPa 25.3+ = = 0.070= 17 kPa13.解：（1） PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)平衡浓度(molL-1) = = 0.62mol L-1， (PCl5) = 71%PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 平衡分压 0.20 0.5 0.5= = 27.2 （2） PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 新平衡浓度(molL-1) 0.10 + 0.25 - 0.25 += molL-1 = 0.62mol L-1 (T不变，不变) =0.01 molL-1，(PCl5) = 68% （3） PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)平衡浓度(molL-1) 0.050 += = 0.62 molL-1= 0.24 molL-1，(PCl5) = 68%比较(2)、(3)结果，说明最终浓度及转化率只与始、终态有关，与加入过程无关。14.解： N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)平衡浓度(molL-1) 1.0 0.50 0.50= =若使N2的平衡浓度增加到1.2mol L-1，设需从容器中取走摩尔的H2。 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)新平衡浓度(molL-1) 1.2 0.50+(30.2) - 0.50-20.20= =0.9415. 解：（1）（CO）=61.5%;（2）（CO）=86.5%; (3)说明增加反应物中某一物质浓度可提高另一物质的转化率;增加反应物浓度，平衡向生成物方向移动。16.解： 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)平衡分压kPa 101-79.2 = 21.8 286 - 79.22 = 246 79.2（673K）= 5.36= ，(673 K) = - 9.39 kJmol-117.解： (298.15 K) = -95278.54 Jmol-1(298.15 K) = (298.15 K) - 298.15 K(298.15 K)(298.15 K) = 9.97 Jmol-1K-1，(500 K) -97292 Jmol-1(500 K) = 0.16， 故 =1.41010 或者 ，(500 K) = 1.4101018.解：因(298.15 K) = (1) +(2) = -213.0 kJmol-1 0, 说明该耦合反应在上述条件可自发进行。第3章 酸碱反应和沉淀反应 习题参考答案解：（1）pH=-lg c(H+)=12.00（2）0.050molL-1HOAc溶液中， HOAc H+ + OAc-c平/(molL-1) 0.050-x x xc(H+) = 9.510-4molL-1pH = -lg c(H+) = 3.022解：（1）pH = 1.00 c(H+) = 0.10molL-1pH = 2.00 c(H+) = 0.010molL-1等体积混合后：c(H+) =（0.10molL-1+0.010molL-1）/2 = 0.055 molL-1pH = -lgc(H+) = 1.26（2）pH = 2.00 c(H+) = 0.010molL-1pH = 13.00 pOH = 14.00-13.00 = 1.00, c(OH-) = 0.10molL-1等体积混合后：酸碱中和后：H+ + OH- H2O c(OH-) = 0.045molL-1 pH =12.653解：正常状态时 pH = 7.35 c(H+) = 4.510-8molL-1pH = 7.45 c(H+) = 3.510-8molL-1患病时pH = 5.90 c(H+) = 1.210-6molL-1 患此种疾病的人血液中c(H+)为正常状态的2734倍。4解：一元弱酸HA，pH2.77 c(H+)=1.710-3molL-1 HA H+ + A-c平/(molL-1) 0.10-1.710-3 1.710-3 1.710-3 = 5解：溶液的pH = 9.00, c(H+) = 1.010-9molL-1 故 c(OH-) = 1.010-5molL-1假设在1.0 L 0.10 molL-1氨水中加入x mol NH4Cl(s)。NH3H2O NH4+ + OH-c平/(molL-1) 0.10-1.010-5 x+1.010-5 1.010-5x = 0.18应加入NH4Cl固体的质量为: 0.18molL-11L53.5gmol-1 = 9.6g6解：设解离产生的H+浓度为x molL-1，则HOAc H+ + OAc-c平/(molL-1) 0.078-x x 0.74+x ，x = 1.910-6 ，pH = -lg c(H+) = 5.72向此溶液通入0.10molHCl气体，则发生如下反应： NaOAc + HCl NaCl + HOAc反应后：c(HOAc) = 0.18 molL-1，c(OAc-) = 0.64 molL-1设产生的H+变为xmolL-1，则 HOAc H+ + OAc-c平/(molL-1) 0.18-x x 0.64+xx = 5.110-6，pH =5.30(pH) = 5.30-5.72 = -0.427. 解：（1）设NH4Cl水解产生的H+为x molL-1，则NH4+ + H2O NH3H2O + H+c平/(molL-1) 0.010-x x x x = 2.410-6，pH = 5.62（2）设NaCN水解生成的H+为xmolL-1，则 CN- + H2O HCN + OH-c平/(molL-1) 0.10-x x x x = 1.310-3，pH = 11.118解：（1）Kai(HClO)= 2.910-8；（2）Ksp(AgI) = 8.5110-179解：（1）设CaF2在纯水中的溶解度(s)为x molL-1。因为CaF2为难溶强电解质，且基本上不水解，所以在CaF2饱和溶液中： CaF2 （s） Ca2+ + 2F-c平/(molL-1) x 2x c(Ca2+)c(F-)2 = Ksp(CaF2) x = 1.110-3（2）设CaF2在1.010-2molL-1NaF溶液中的溶解度(s)为y molL-1。 CaF2 （s） Ca2+ + 2F-c平/(molL-1) y 2y+1.010-2 c(Ca2+)c(F-)2 = Ksp(CaF2)y(2y+1.010-2)2 = 5.210-9 y = 5.210-5（3）设CaF2在1.010-2 molL-1CaCl2溶液中的溶解度(s)为z molL-1。 CaF2（s） Ca2+ + 2F-c平/(molL-1) 1.010-2+z 2z c(Ca2+)c(F-)2 = Ksp(CaF2) (z+1.010-2)(2z)2 = 5.210-9 z = 3.610-47解：溶液混合后有关物质的浓度为： HA + OH- A- + H2Oc/(molL-1) 设c(H+) = xmolL-1，则弱酸HA，弱酸根A-及氢离子H+的平衡浓度表示为： HA A- + H+c平/(molL-1) xpH = 5.00 = -lg x，x = 1.0010-5 molL-1代入弱酸HA的解离平衡常数表示式：（近似计算） 10解：（1）由题意可知：c(Mg2+) = 0.050 molL-1当c(Mg2+)c(OH-)2Ksp(Mg(OH)2)时开始有Mg(OH)2沉淀出。（2）c(Al3+)c(OH-)3 = 4.010-22Ksp(Al(OH)3)，所以还有Al3+可被沉淀出。 c(Fe3+)c(OH-)3 = 2.010-22Ksp(Fe(OH)3)，所以还有Fe3+可被沉淀出。11解： Cd2+ + Ca(OH)2 Ca2+ + Cd(OH)2Cd(OH)2(s) Cd2+ + 2OH- Ksp=7.210-15若使c(Cd2+)0.10mgL-1 =8.910-7molL-1 pH(14.00-pOH) = 10.012解：（1）混合后：c(Mn2+) = 0.0010molL-1 c(NH3H2O) = 0.050 molL-1设OH-浓度为x molL-1 NH3H2O NH4+ + OH-c平/(molL-1) 0.050-x x x x2 = 9.010-7，即 c(OH-)2 = 9.010-7c(Mn2+)c(OH-)2 =9.010-10Ksp(Mn(OH)2) =1.910-13所以能生成Mn(OH)2沉淀。（2）已知(NH4)2SO4的相对分子质量为132.15c(NH4)2SO4) =molL-1 = 0.25molL-1c(NH4-) = 0.50 molL-1设OH-浓度为x molL-1 NH3H2O NH4+ + OH-c平/(molL-1) 0.050-x 0.50+x x x=1.810-6 c(OH-)=1.810-6molL-1c(Mn2+)c(OH-)2 = 3.210-15Ksp(Mn(OH)2)，所以不能生成Mn(OH)2沉淀。13解：使BaSO4沉淀所需 Ag2SO4沉淀所需故BaSO4先沉淀。当Ag+开始沉淀时，c(Ba2+)10-5molL-1故此时Ba2+已沉淀完全。即可用加入Na2SO4方法分离Ba2+和Ag+。14解：Fe3+沉淀完全时，c(OH-)的最小值为 pH = 2.81若使0.10 molL-1MgCl2溶液不生成Mg(OH)2沉淀，此时c(OH-)最大值为 pH = 8.88所以若达到上述目的，应控制2.81pH8.88。15解：（1）Pb(OH)2、Cr(OH)3开始析出所需c(OH-)的最低为 因为c1(OH-)c2(OH-)，所以Cr(OH)3先沉淀。（2）Cr(OH)3沉淀完全时所需OH-最低浓度为 Pb(OH)2不沉出所容许的OH-最高浓度为 c(OH-)2.210-7molL-1即c(OH-)应控制在（4.010-9molL-12.210-7）molL-1 pHmin = 5.60 pHmax = 7.34所以若要分离这两种离子，溶液的pH应控制在5.607.34之间。16解：（1） （2） 17解：（1）设Cu2+的起始浓度为x molL-1。由提示可知： 2Cu2+ 26S2O32- 反应物质的量比 2 ： 26 n/10-3mol x ： 30.00.100 x = 0.23010-3molc(Cu2+) = 0.0115 molL-1（2）c(IO3-) = 0.0230 molL-1 Ksp(Cu(IO3)2) = c(Cu2+)c(IO3-)2= 6.0810-618解：设残留在溶液中的Cu2+的浓度为x molL-1。 Cu2+ + H2S CuS + 2H+c平/(molL-1) x 0.10 0.10+2(0.10-x) x = 4.110-16 c(Cu2+) = 4.110-16molL-1故残留在溶液中的Cu2+有4.110-16molL-10.10L63.546gmol-1 = 2.610-15g19解：（1）c(Fe3+) = c(Fe2+) 0.010molL-1若使Fe3+开始产生沉淀，则pH = 14.00-12.19 = 1.81（2）Fe(OH)3沉淀完全，要求c(Fe3+) 10-5molL-1，则 pH =2.81第4章 氧化还原反应 习题参考答案1解：S的氧化数分别为-2、0、2、4、5、6。2解：（1）3Cu + 8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2 NO + 4H2O（2）4Zn + 5H2SO4(浓) 4ZnSO4 +H2S + 4H2O（3）KClO3 + 6 FeSO4 + 3H2SO4 KCl +3 Fe2 (SO4)3 + 3H2O（4）3Cu2S + 22HNO3 6Cu (NO3)2 + 3H2SO4 + 10NO +8 H2O3解：（1） 12I- 2e I2+) 1H2O2+ 2H+ + 2e 2H2O2I+ H2O2+ 2H+ I2+2H2O（2） 1Cr2O + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O +) 3H2S - 2e S + 2H+Cr2O+ 3H2S + 8H+ 2Cr3+ + 3S + 7H2O（3） 1ClO + 6H+ + 6e Cl- + 3H2O+) 6Fe2+-eFe3+ClO+ 6Fe2+ 6H+ Cl- +6Fe3+3H2O （4）1/2Cl2+ 2e 2Cl- +) 1/2Cl2 + 4OH- 2e 2ClO-+ 2H2OCl2 + 2OHCl-+ClO-+ H2O（5） 1Zn + 4OH- 2e Zn(OH)42-+) 1ClO-+ H2O +2eCl-+ 2OH Zn + ClO-+2OH+ H2OZn(OH)42- + Cl-（6）2MnO + e MnO +) 1SO + OH- 2e SO + H2O 2MnO +SO + 2OH 2 MnO+SO + H2O4解：（1）（-）Pt，I2(s)I(c1)Cl-(c2)Cl2(P), Pt（+）（2）（-）PtFe2+, Fe3+ (c3)MnO(c3), Mn2+(c4)，H+(c5)Pt（+）（3）（-）ZnZnSO4 (c1)CdSO4 (c2)Cd（+）5解：由于E(F2/HF)E(S2O/SO42-)E(H2O2/H2O)E(MnO/Mn2+)E(PbO2/Pb2+)E(Cl2/Cl-)E(Br2/Br-)E(Ag+/Ag)E(Fe3+/Fe2+)E(I2/I-)故氧化能力顺序为F2 S2O H2O2 MnOPbO2Cl2 Br2 Ag+Fe3+I2。其对应的还原产物为HF，SO，H2O，Mn2+ ，Pb2+ ，Cl，Br,Ag, Fe2+ , I。6解：由于E(Zn2+/Zn) E(H+/H2) E(S/H2S) E(Sn4+/Sn2+) E(SO42-/H2SO3) E(Cu2+/Cu) E(I2/I-) E(Fe3+/Fe2+) E(Ag+/Ag) E(Cl2/Cl-)故还原能力顺序为ZnH2H2SSnCl2Na2SO3CuKIFeCl2AgKCl。7解：（1）E(Fe3+/Fe2+) E(Br2/Br-)，该反应能自发向左进行。（2）E 0，该反应能自发向左进行。（3） HCl HBr HI。3解： BBr3 CS2 SiH4 PCl5C2H44解： HClO BBr3 C2H2 5解：由成键原子的未成对电子直接配对成键：HgCl2、PH3。 由电子激发后配对成键：AsF5、PCl5。 形成配位键：、Cu(NH3)42+。6解：（1）ZnOZnS （2）NH3NF3 （3）AsH3OF2 （5）IBr H2O H2S H2Se O28解：分子或离子中心离子杂化类型分子或离子的几何构型BBr3等性sp2平面正三角形PH3不等性sp3三角锥形H2S不等性sp3V形SiCl4等性sp3正四面体形CO2等性sp直线形等性sp3正四面体形9解：分子或离子价层电子对数成键电子对数孤电子对数几何构型PbCl3321V形BF3330平面正三角形NF3431三角锥形PH4+440正四面体BrF5651正四棱锥形440正四面体321V形XeF4642四方形CHCl3440四面体10解：分子或离子分子轨道表示式成键的名称和数目价键结构式或分子结构式能否存在(s1s)1一个单电子s键能(s1s)2(s*1s)1一个叁电子s键能C2KK(s2s)2(s*2s)2 (p2py)2(p2pz)22个p键能Be2KK(s2s)2(s*2s)2不成键不能B2KK(s2s)2(s*2s)2 (p2py)1(p2pz)12个单电子p键能KK(s2s)2(s*2s)2 (p2py)2(p2pz)2(s2px)12个p键一个单电子s键能O2+KK(s2s)2(s*2s)2(s2px)2(p2py)2(p2pz)2(p*2py)11个p键一个叁电子p键1个s键能11解：分子或离子键级2.521.510.5结构稳定性的次序为：12解：（1）He2的分子轨道表示式为(s1s)2(s*1s)2，净成键电子数为0，所以He2分子不存在； （2）N2的分子轨道表示式为(s1s)2(s*1s)2(s2s)2(s*2s)2 (p2py)2(p2pz)2(s2px)2，形成一个s键，两个p键，所以N2分子很稳定，并且电子均已配对，因而具有反磁性； （3）的分子轨道表示式为:(s1s)2(s*1s)2(s2s)2(s*2s)2(s2px)2(p2py)2(p2pz)2 (p*2py)2(p*2pz)1，形成个叁电子p键，所以具有顺磁性。13解：非极性分子：Ne、Br2、CS2、CCl4、BF3； 极性分子：HF、NO、H2S、CHCl3、NF3。14解：（1）色散力； （2）色散力、诱导力； （3）色散力、诱导力、取向力。第7章 固体的结构与性质 习题参考答案1解：熔点高低、硬度大小的次序为：TiC ScN MgO NaF。2解：（1）熔点由低到高的次序：KBrKClNaClMgO。 （2）熔点由低到高的次序：N2NH3 AlCl3 MgCl2 NaCl。11解：（1）阴离子相同。阳离子均为18电子构型，极化力、变形性均较大，但Zn2+、Cd2+、Hg2+依次半径增大，变形性增大，故ZnS、CdS、HgS依次附加离子极化作用增加，键的共价程度增大，化合物的溶解度减小。（2）阳离子相同，但F-、Cl-、I-依次半径增大，变形性增大。故PbF2、PbCl2、PbI2极化作用依次增大，键的共价程度增大，化合物的溶解度减小。 （3）阴离子相同，但Ca2+、Fe2+、Zn2+电子构型分别为8、917、18，变形性依次增大，键的共价程度增大，化合物的溶解度减小。