天津大學(xué)無機化學(xué)第五版習(xí)題答案.doc

第1章 化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系 習(xí)題參考答案1解：1.00噸氨氣可制取2.47噸硝酸。2解：氯氣質(zhì)量為2.9103g。3解：一瓶氧氣可用天數(shù) 解： = 318 K 解：根據(jù)道爾頓分壓定律p(N2) = 7.6104 Pap(O2) = 2.0104 Pap(Ar) =1103 Pa解：（1） 0.114mol; （2） （3）7.解：（1）p(H2) =95.43 kPa （2）m(H2) = = 0.194 g8.解：（1）x = 5.0 mol（2）x = 2.5 mol結(jié)論: 反應(yīng)進度(x)的值與選用反應(yīng)式中的哪個物質(zhì)的量的變化來進行計算無關(guān)，但與反應(yīng)式的寫法有關(guān)。9.解：U = Qp - pV = 0.771 kJ10.解： （1）V1 = 38.310-3 m3= 38.3L（2） T2 = = 320 K（3）-W = - (-pDV) = -502 J（4） DU = Q + W = -758 J（5） DH = Qp = -1260 J11.解：NH3(g) + O2(g) NO(g) + H2O(g) = - 226.2 kJmol-112.解：= Qp = -89.5 kJ = - DnRT= -96.9 kJ13.解：（1）C (s) + O2 (g) CO2 (g) = (CO2, g) = -393.509 kJmol-1CO2(g) + C(s) CO(g) = 86.229 kJmol-1 CO(g) + Fe2O3(s) Fe(s) + CO2(g) = -8.3 kJmol-1各反應(yīng)之和= -315.6 kJmol-1。 （2）總反應(yīng)方程式為 C(s) + O2(g) + Fe2O3(s) CO2(g) + Fe(s) = -315.5 kJmol-1由上看出：(1)與(2)計算結(jié)果基本相等。所以可得出如下結(jié)論：反應(yīng)的熱效應(yīng)只與反應(yīng)的始、終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。14解：（3）=（2）3-（1）2=-1266.47 kJmol-115解：（1）Qp = 4(Al2O3, s) -3(Fe3O4, s) =-3347.6 kJmol-1（2）Q = -4141 kJmol-116解：（1） =151.1 kJmol-1 （2） = -905.47 kJmol-1（3） =-71.7 kJmol-117.解：=2(AgCl, s)+(H2O, l)-(Ag2O, s)-2(HCl, g) (AgCl, s) = -127.3 kJmol-118.解：CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) = (CO2, g) + 2(H2O, l) -(CH4, g) = -890.36 kJmo -1 Qp = -3.69104kJ第2章 化學(xué)反應(yīng)的方向、速率和限度 習(xí)題參考答案1.解： = -3347.6 kJmol-1; = -216.64 Jmol-1K-1; = -3283.0 kJmol-1 0該反應(yīng)在298.15K及標準態(tài)下可自發(fā)向右進行。2.解： = 113.4 kJmol-1 0 該反應(yīng)在常溫(298.15 K)、標準態(tài)下不能自發(fā)進行。 （2） = 146.0 kJmol-1; = 110.45 Jmol-1K-1; = 68.7 kJmol-1 0 該反應(yīng)在700 K、標準態(tài)下不能自發(fā)進行。3.解： = -70.81 kJmol-1 ; = -43.2 Jmol-1K-1; = -43.9 kJmol-1 （2）由以上計算可知： (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：設(shè)、基本上不隨溫度變化。 = - 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 該反應(yīng)在298.15 K、標準態(tài)下能自發(fā)進行。（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 由以上計算看出：選擇合成氨固氮反應(yīng)最好。8.解： = (CO2, g) - (CO, g)- (NO, g) = -343.94 kJmol-1 0，所以該反應(yīng)從理論上講是可行的。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) 平衡分壓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)起始分壓105 Pa 1.01 2.02 1.01 0.34 J = 0.168, = 10.168 = J,故反應(yīng)正向進行。12.解：（1） NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g)平衡分壓/kPa = 0.070則 = 0.26100 kPa = 26 kPa平衡時該氣體混合物的總壓為52 kPa （2）T不變，不變。 NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g) 平衡分壓/kPa 25.3+ = = 0.070= 17 kPa13.解：（1） PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)平衡濃度(molL-1) = = 0.62mol L-1， (PCl5) = 71%PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 平衡分壓 0.20 0.5 0.5= = 27.2 （2） PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 新平衡濃度(molL-1) 0.10 + 0.25 - 0.25 += molL-1 = 0.62mol L-1 (T不變，不變) =0.01 molL-1，(PCl5) = 68% （3） PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)平衡濃度(molL-1) 0.050 += = 0.62 molL-1= 0.24 molL-1，(PCl5) = 68%比較(2)、(3)結(jié)果，說明最終濃度及轉(zhuǎn)化率只與始、終態(tài)有關(guān)，與加入過程無關(guān)。14.解： N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)平衡濃度(molL-1) 1.0 0.50 0.50= =若使N2的平衡濃度增加到1.2mol L-1，設(shè)需從容器中取走摩爾的H2。 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)新平衡濃度(molL-1) 1.2 0.50+(30.2) - 0.50-20.20= =0.9415. 解：（1）（CO）=61.5%;（2）（CO）=86.5%; (3)說明增加反應(yīng)物中某一物質(zhì)濃度可提高另一物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率;增加反應(yīng)物濃度，平衡向生成物方向移動。16.解： 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)平衡分壓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, 說明該耦合反應(yīng)在上述條件可自發(fā)進行。第3章 酸堿反應(yīng)和沉淀反應(yīng) 習(xí)題參考答案解：（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等體積混合后：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等體積混合后：酸堿中和后：H+ + OH- H2O c(OH-) = 0.045molL-1 pH =12.653解：正常狀態(tài)時 pH = 7.35 c(H+) = 4.510-8molL-1pH = 7.45 c(H+) = 3.510-8molL-1患病時pH = 5.90 c(H+) = 1.210-6molL-1 患此種疾病的人血液中c(H+)為正常狀態(tài)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假設(shè)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應(yīng)加入NH4Cl固體的質(zhì)量為: 0.18molL-11L53.5gmol-1 = 9.6g6解：設(shè)解離產(chǎn)生的H+濃度為x molL-1，則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氣體，則發(fā)生如下反應(yīng)： NaOAc + HCl NaCl + HOAc反應(yīng)后：c(HOAc) = 0.18 molL-1，c(OAc-) = 0.64 molL-1設(shè)產(chǎn)生的H+變?yōu)閤molL-1，則 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）設(shè)NH4Cl水解產(chǎn)生的H+為x molL-1，則NH4+ + H2O NH3H2O + H+c平/(molL-1) 0.010-x x x x = 2.410-6，pH = 5.62（2）設(shè)NaCN水解生成的H+為xmolL-1，則 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）設(shè)CaF2在純水中的溶解度(s)為x molL-1。因為CaF2為難溶強電解質(zhì)，且基本上不水解，所以在CaF2飽和溶液中： CaF2 （s） Ca2+ + 2F-c平/(molL-1) x 2x c(Ca2+)c(F-)2 = Ksp(CaF2) x = 1.110-3（2）設(shè)CaF2在1.010-2molL-1NaF溶液中的溶解度(s)為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）設(shè)CaF2在1.010-2 molL-1CaCl2溶液中的溶解度(s)為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：溶液混合后有關(guān)物質(zhì)的濃度為： HA + OH- A- + H2Oc/(molL-1) 設(shè)c(H+) = xmolL-1，則弱酸HA，弱酸根A-及氫離子H+的平衡濃度表示為： HA A- + H+c平/(molL-1) xpH = 5.00 = -lg x，x = 1.0010-5 molL-1代入弱酸HA的解離平衡常數(shù)表示式：（近似計算） 10解：（1）由題意可知：c(Mg2+) = 0.050 molL-1當c(Mg2+)c(OH-)2Ksp(Mg(OH)2)時開始有Mg(OH)2沉淀出。（2）c(Al3+)c(OH-)3 = 4.010-22Ksp(Al(OH)3)，所以還有Al3+可被沉淀出。 c(Fe3+)c(OH-)3 = 2.010-22Ksp(Fe(OH)3)，所以還有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設(shè)OH-濃度為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的相對分子質(zhì)量為132.15c(NH4)2SO4) =molL-1 = 0.25molL-1c(NH4-) = 0.50 molL-1設(shè)OH-濃度為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。當Ag+開始沉淀時，c(Ba2+)10-5molL-1故此時Ba2+已沉淀完全。即可用加入Na2SO4方法分離Ba2+和Ag+。14解：Fe3+沉淀完全時，c(OH-)的最小值為 pH = 2.81若使0.10 molL-1MgCl2溶液不生成Mg(OH)2沉淀，此時c(OH-)最大值為 pH = 8.88所以若達到上述目的，應(yīng)控制2.81pH8.88。15解：（1）Pb(OH)2、Cr(OH)3開始析出所需c(OH-)的最低為 因為c1(OH-)c2(OH-)，所以Cr(OH)3先沉淀。（2）Cr(OH)3沉淀完全時所需OH-最低濃度為 Pb(OH)2不沉出所容許的OH-最高濃度為 c(OH-)2.210-7molL-1即c(OH-)應(yīng)控制在（4.010-9molL-12.210-7）molL-1 pHmin = 5.60 pHmax = 7.34所以若要分離這兩種離子，溶液的pH應(yīng)控制在5.607.34之間。16解：（1） （2） 17解：（1）設(shè)Cu2+的起始濃度為x molL-1。由提示可知： 2Cu2+ 26S2O32- 反應(yīng)物質(zhì)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：設(shè)殘留在溶液中的Cu2+的濃度為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故殘留在溶液中的Cu2+有4.110-16molL-10.10L63.546gmol-1 = 2.610-15g19解：（1）c(Fe3+) = c(Fe2+) 0.010molL-1若使Fe3+開始產(chǎn)生沉淀，則pH = 14.00-12.19 = 1.81（2）Fe(OH)3沉淀完全，要求c(Fe3+) 10-5molL-1，則 pH =2.81第4章 氧化還原反應(yīng) 習(xí)題參考答案1解：S的氧化數(shù)分別為-2、0、2、4、5、6。2解：（1）3Cu + 8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2 NO + 4H2O（2）4Zn + 5H2SO4(濃) 4ZnSO4 +H2S + 4H2O（3）KClO3 + 6 FeSO4 + 3H2SO4 KCl +3 Fe2 (SO4)3 + 3H2O（4）Cu2S + 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-)故氧化能力順序為F2 S2O H2O2 MnOPbO2Cl2 Br2 Ag+Fe3+I2。其對應(yīng)的還原產(chǎn)物為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-)故還原能力順序為ZnH2H2SSnCl2Na2SO3CuKIFeCl2AgKCl。7解：（1）E(Fe3+/Fe2+) E(Br2/Br-)，該反應(yīng)能自發(fā)向左進行。（2）E 0，該反應(yīng)能自發(fā)向左進行。（3） HCl HBr HI。3解： BBr3 CS2 SiH4 PCl5C2H44解： HClO BBr3 C2H2 5解：由成鍵原子的未成對電子直接配對成鍵：HgCl2、PH3。 由電子激發(fā)后配對成鍵：AsF5、PCl5。 形成配位鍵：、Cu(NH3)42+。6解：（1）ZnOZnS （2）NH3NF3 （3）AsH3OF2 （5）IBr H2O H2S H2Se O28解：分子或離子中心離子雜化類型分子或離子的幾何構(gòu)型BBr3等性sp2平面正三角形PH3不等性sp3三角錐形H2S不等性sp3V形SiCl4等性sp3正四面體形CO2等性sp直線形等性sp3正四面體形9解：分子或離子價層電子對數(shù)成鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)幾何構(gòu)型PbCl3321V形BF3330平面正三角形NF3431三角錐形PH4+440正四面體BrF5651正四棱錐形440正四面體321V形XeF4642四方形CHCl3440四面體10解：分子或離子分子軌道表示式成鍵的名稱和數(shù)目價鍵結(jié)構(gòu)式或分子結(jié)構(gòu)式能否存在(s1s)1一個單電子s鍵能(s1s)2(s*1s)1一個叁電子s鍵能C2KK(s2s)2(s*2s)2 (p2py)2(p2pz)22個p鍵能Be2KK(s2s)2(s*2s)2不成鍵不能B2KK(s2s)2(s*2s)2 (p2py)1(p2pz)12個單電子p鍵能KK(s2s)2(s*2s)2 (p2py)2(p2pz)2(s2px)12個p鍵一個單電子s鍵能O2+KK(s2s)2(s*2s)2(s2px)2(p2py)2(p2pz)2(p*2py)11個p鍵一個叁電子p鍵1個s鍵能11解：分子或離子鍵級2.521.510.5結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的次序為：12解：（1）He2的分子軌道表示式為(s1s)2(s*1s)2，凈成鍵電子數(shù)為0，所以He2分子不存在； （2）N2的分子軌道表示式為(s1s)2(s*1s)2(s2s)2(s*2s)2 (p2py)2(p2pz)2(s2px)2，形成一個s鍵，兩個p鍵，所以N2分子很穩(wěn)定，并且電子均已配對，因而具有反磁性； （3）的分子軌道表示式為:(s1s)2(s*1s)2(s2s)2(s*2s)2(s2px)2(p2py)2(p2pz)2 (p*2py)2(p*2pz)1，形成個叁電子p鍵，所以具有順磁性。13解：非極性分子：Ne、Br2、CS2、CCl4、BF3； 極性分子：HF、NO、H2S、CHCl3、NF3。14解：（1）色散力； （2）色散力、誘導(dǎo)力； （3）色散力、誘導(dǎo)力、取向力。第7章 固體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 習(xí)題參考答案1解：熔點高低、硬度大小的次序為：TiC ScN MgO NaF。2解：（1）熔點由低到高的次序：KBrKClNaClMgO。 （2）熔點由低到高的次序：N2NH3Si。3解： 離子 電子分布式 離子電子構(gòu)型Fe3+ 1s22s22p63s23p63d5 917 Ag+ 1s22s22p63s23p63d104s24p64d10 18 Ca2+ 1s22s22p63s23p6 8Li+ 1s2 2S2- 1s22s22p63s23p6 8 Pb2+ Xe4f145d106s2 18+2 Pb4+ Xe4f145d10 18 Bi3+ Xe4f145d106s2 18+2 4解：B為原子晶體，LiCl為離子晶體，BCl3為分子晶體。5解：（1）O2、H2S為分子晶體，KCl為離子晶體，Si為原子晶體，Pt為金屬晶體。（2）AlN為共價鍵，Al為金屬鍵，HF(s)為氫鍵和分子間力，K2S為離子鍵。6解：物質(zhì)晶格結(jié)點上的粒子晶格結(jié)點上離子間的作用力晶體類型預(yù)測熔點（高或低）N2N2分子分子間力分子晶體很低SiCSi原子、C原子共價鍵原子晶體很高CuCu原子、離子金屬鍵金屬晶體高冰H2O分子氫鍵、分子間力氫鍵型分子晶體低BaCl2Ba2+、Cl-離子鍵離子晶體較高7解： (FF) -U +Al(g) Al3+(g)U+(FF)+3+ I - 326.4+156.9+3（-322）+5139.1-（-1510）kJ mol -1 6245 kJ mol -18解： K(s) +I2(s) KI(s) (K) (I2) I2(g) -U I(g) +e- I-(g) + -e- K(g) I1 K+(g) =(K)+ (I2)+ + I1 -U =90+ 62.4+152.549+(-295)+418.9-649 kJ mol -1 =-328 kJ mol -19解：（1）極化力：Na+，Al3+，Si4+；變形性：Si4+，A