1浙江大學練習題參考答案第一章 緒 論練習題（p.9）1. （1）； （2）； （3）； （4）。2. （1）C、D；（2）C；（ 3）B 。3. 反應進度； mol。4. 兩相（不計空氣） ；食鹽溶解，冰熔化，為一相；出現 AgCl，二相；液相分層，共三相。5. 兩種聚集狀態，五個相：Fe（固態，固相 1） ，FeO（固態，固相 2） ，Fe 2O3（固態，固相 3） ，Fe 3O4（固態，固相 4） ，H 2O（g）和 H2（g） （同屬氣態，一個氣相 5）6. n =（216.5 180）g / (36.5g mol -1) = 1.0 mol7. 設最多能得到 x 千克的 CaO 和 y 千克的 CO2，根據化學反應方程式：CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)摩爾質量/gmol -1 100.09 56.08 44.01 物質的量/mol 1095%3.x6.0831y4013.因為 n(CaCO3)=n(CaO)=n(CO2) 即 = = 109.x5.3y3.得 x =m(CaO) =532.38kgy =m(CO2) =417.72kg分解時最多能得到 532.28kg 的 CaO 和 417.72kg 的 CO2。8. 化學反應方程式為 3/2H2+1/2N2 = NH3 時：2(H)6ol4l3n2(N)mll13()4ollHn化學反應方程式為 3H2+ N2 = 2NH3 時：2()6mll22(N)mol2l1n3H4ll()當反應過程中消耗掉 2mol N2 時，化學反應方程式寫成 3/2H2+1/2N2 = NH3，該反應的反應進度為 4 mol；化學方程式改成 3H2+ N2 = 2NH3，該反應的反應進度為 2 mol。 9. n（H 2）= （H 2）=0.5 mol( 2)=1 moln（H 2O）= （H 2O）=0.5 mol2=1 mol 消耗掉 1 molH2，生成 1 molH2O。思考題1 略。2 物質層次有哪些？各層次物質運用適用的理論是什么？答：（1）宏觀物體牛頓力學;（2）微觀物體量子力學；（3）宇官物體廣義相對論；（4）渺觀物體超弦（？）3.略。4.以人體或燒結爐為例說明系統和環境的劃分和確定不是絕對的，而是相對的。答：系統的選擇根據研究需要而定，不同的方法和不同的角度對系統的劃分也不同。以燒結爐為例，在燒結爐中放置兩塊金屬如鐵片和銀片，其間放有低熔點合金如錫和鉍的合金，在可控還原氣氛如氮和氫的混合氣體保護下加熱，則兩塊難熔金屬將被燒結在一起。在這個例子中，如果要討論燒結工藝的有關問題就可以把整個燒結爐作為系統，它包括金屬片、低熔點合金和氣體介質，而燒結爐外空間中的物質則均為環境。如果想研究燒結爐內可控保護氣體間發生的反應，那么就可把氮氣分解的化學反應當作一個系統加以討論。而爐膛內的支架、難熔合金片、低熔點等物質及絕熱均為環境。可見， “系統”的確定是根據研究對象的需要劃分的。5.略。6.20 的實驗室內，把一只盛有水和冰的但沒有蓋的瓶子作為一個系統來研究，那么該系統可稱為什么系統？它可與環境交換些什么？若蓋上蓋子密封，則情況怎樣？這個系統稱為什么系統？若將這個瓶子用絕對隔熱（實際上是不可能的）石棉布包裹，情況又如何？這個系統稱為什么系統？如果把整個實驗室作為一個孤立系統來討論，此時需要什么條件？答：（1）敞開系統，物質和能量的交換；（2）封閉系統，能量的交換；（3）孤立系統，既無物質的交換也無能量的交換；7.略。8.摩爾（mol）是物質的量的單位，使用時應注意什么？答：在使用物質的量的單位時必須指明基本單元。9.略。10.反應進度的物理意義是什么？能不能隨便改動化學反應方程式？生成一定量的 時，OH2反應 與反應 的反應進度是否相同？OH221=+OH2=+3答：（1）物理意義：反應系統中任何一種反應物或生成物在反應過程中物質的量的變化 c 與該物質的化學計量數 的比值。B（2）因反應進度與化學計量數有關，故不能隨便改動化學反應方程式。（3）生成物的物質的量一定，化學計量數不同，則反應進度也不同。第二章 物質的化學組成和聚集狀態2.1 物質的化學組成練習題(p.23)1 化學式或名稱 名稱或化學式 配位中心 配位體 配位原子 配位數KPt(NH3)C13 三氯一氨合鉑()酸鉀Pt() NH3,Cl N,Cl 4Na2Zn(OH)4 四羥合鋅() 酸鈉 Zn() OH O 4Ni(en)3SO4 硫酸三乙二胺合鎳()Ni() H2NCH2CH2NH2(en)N 6Co(NH3)5ClC12 二氯化一氯五氨合鈷()Co() NH3,Cl N,Cl 6Na2CaY 乙二胺四乙酸合鈣()酸鈉Ca() (-OOCCH2)2NCH2-CH2N(CH2COO-)2(EDTA 或 Y4-)N,O 6Ni(CO)4 四羰合鎳(0) Ni(0) CO O 4氯化二氨合銀(I) Ag(NH3)2C1 Ag(I) NH3 N 2六氰合鐵() 酸鉀 K4Fe(CN)6 Fe() CN N 6其中，螯合物有：（3）Ni(en) 3SO4 和（5） Na2CaY2答：金剛石、石墨和碳團簇都是碳的同素異形體。金剛石的 C 原子之間通過共價鍵形成原子晶體，是天然產物中硬度最大、熔點最高(3550)、不導電的貴重材料；石墨晶體中同層粒子間以共價鍵結合，平面結構的層與層之間則以分子間力結合。由于層間的結合力較弱，容易滑動，所以有導電性和滑動性, 用于鉛筆芯、潤滑材料、電極材料。碳團簇, 如 C60, 是由 60 個碳原子以 20 個六邊形和 12 個五邊形相間組成的 32 面體球形分子，形如足球，具有類似“烯烴”的某些反應性能，也稱“足球烯” ，球碳團簇及其衍生物在超導電性、半導體、非線性光學等方面具有奇異性能。碳納米管是一種由單層或多層石墨卷成的4納米微管，多層碳管各層之間的間隔為石墨的層間距。碳管兩頭可以是空的，也可被半個C60 或更大的球碳所封閉。碳納米管可以是不同禁帶寬度的半導體，可以用于未來電子工業制造電子器件和超薄導線，使電子芯片集成度更高，體積更小, 也是制備高強度輕質材料的理想組元。3 Sn1x CnxO2 ，存在于黑漆古銅鏡中，是表層耐磨物質；Y2O2S:Eu3+ ，可用作彩色電視的發光材料；GaAs1-xPx，制備發光二極管的材料。（另外還可以舉出許多例子）4聚苯乙烯( CH2-CH )n-中的鏈節、重復單元都是 ，聚合度是 n。CH2-CH 聚酰胺610 有兩個鏈節：，兩個鏈節組成一個重復單元, 聚酰胺的聚合度是 2n。【注意】高分子化合物的重復單元可以包含不同的鏈節，聚合度以鏈節數來計量。特別注意，在聚酰胺化學式中，名稱后的第一個數字指二元胺的碳原子數，第二個數字指二元酸的碳原子數，所以聚酰胺610 是由己二胺和癸二酸為單體縮聚而得的。5 名稱 化學式 類型聚丙烯 CH CH2 n CH3碳鏈高分子聚丙烯腈 CH CH2 n CN 碳鏈高分子尼龍66 NH(CH2)6NHC (CH2)4CO O n 雜鏈高分子聚二甲基硅氧烷 Si On CH3CH3 元素有機高分子6 高分子名稱 單體化學式 命名聚乙烯 CH2CH 2 乙烯聚丙烯 CH3CHCH 2 丙烯聚氯乙烯 ClCH CH2 氯乙烯聚苯乙烯 CHCH2 苯乙烯聚四氟乙烯 CF2CF 2 四氟乙烯5聚異戊二烯 CH2C CHCH 2CH32-甲基 -1， 3-丁二烯（異戊二烯）H2N(CH2)6NH2HOOC(CH2)4COOH己二胺己二酸聚酰胺NH(CH2)5C=O己內酰胺聚甲基丙烯酸甲酯 CH2C COOCH3CH32-甲基-丙烯酸甲酯聚環氧乙烷 CH2CH2O環氧乙烷聚丙烯腈 CH2CHCN 丙烯腈聚丙烯酰胺 CH2CHCNH2O 丙烯酰胺聚對苯二甲酸乙二(醇)酯COOHCHOOHO CH2 CH2OH1，4-苯二甲酸（對苯二甲酸）乙二醇酚醛樹脂，HCHOOH 苯酚甲醛聚二甲基硅氧烷 Si OHOHCH3CH3 二甲基二羥基硅烷ABS CH2 CHCN，CH 2CHCHCH 2，CHCH2 丙烯腈，1，3-丁二烯，苯乙烯7答：蛋白質分子是一條或多條多肽鏈構成的生物大分子，多肽鏈由氨基酸通過肽鍵（酰胺鍵，CONH）共價連接而成，相對分子質量可從一萬到數百萬。各種多肽鏈都有自己特定的氨基酸順序，人體蛋白質由 20 種氨基酸組成，除脯氨酸外，其它 19 種均是 -氨基酸，結構通式為 RCH(NH2)COOH，R 是每種氨基酸的特征基團。蛋白質有不同層次的結構，分為一級、二級、三級和四級結構。多肽鏈中氨基酸的數目、種類和連接順序稱為蛋白質的一級結構；多肽鏈中若干肽段在空間的伸張方式，如 -螺旋、- 折疊等稱二級結構；多肽鏈在二級結構基礎上，依靠基團相互作用進一步卷曲、折疊而成的更復雜的三維空間結構稱三級結構；兩條或兩條以上具有三級結構的多肽鏈按特定方式結合而成的聚合體稱四級結構。一級結構又稱為基本結構，二級結構以上屬高級結構。通常只有那些具有高級結構的蛋白質才有生物活性。6脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)由磷酸、脫氧核糖或核糖、有機堿組成，有機堿分別為腺嘌呤（Adenine） ，鳥嘌呤（Guanine） ，胞嘧啶（Cytosine） ，胸腺嘧啶（Thymine）和尿嘧啶（Uracil） ，簡稱 A，G，C，T，U。它們的基本結構單元是單核苷酸，單核苷酸通過 3，5- 磷酸二酯鍵互相連接形成多核苷酸鏈。DNA 和 RNA 結構之間的主要區別在戊醛糖和嘧啶堿上。核酸與蛋白質一樣，也有特殊的空間結構，DNA 通過堿基互補配對原則形成雙螺旋結構。DNA 和 RNA 的基本化學組成組成 DNA RNA酸 H3PO4 H3PO4戊醛糖 CHOCHHCOHHCOHHCH2OHOHOHHH HHOHHOH2C12345脫氧核糖CHOCOHHCOHHCOHHCH2OHOOHOHHH HHOHHOH2C54 3 2 1核糖嘌呤堿NNNHN NH2 NHNNHN ONH2腺嘌呤（A） 鳥嘌呤（G ）NNNHN NH2 NHNNHN ONH2腺嘌呤（ A） 鳥嘌呤（G ）有機堿嘧啶堿NHNHOOH3CNNHNH2O胞嘧啶（ C） 胸腺嘧啶（T）NNHNH2O NHNHOO胞嘧啶（C ） 尿嘧啶（U ）單核苷酸NNNN NH2OHO HH HCH2HPOOHHOOHNHOOH3CNOHOHHH HCH2HOPOHOHO3腺嘌呤脫氧核苷酸 5胸腺嘧啶脫氧核苷酸NHNN ONH2NOOHHHCH2HOPOOHHOOHNHOONOOHOHHH HCH2HOPHOOHO3 鳥嘌呤核苷酸 5 尿嘧啶核苷酸8 （1）金屬有機，CO，CO，化學氣相沉積。 （2）DNA ，RNA ，蛋白質。思 考 題1. 分析配位中心和配體的特征，為什么螯合物特別穩定？7答：配位中心：處于配合物中心的位置的正離子或中性原子；配體：按一定空間位置排列在配位中心周圍的負離子或中性分子。由于螯合效應，所以螯合物的穩定性很強。2. 聯系實際，簡述團簇、非整比化合物在工程應用中的重要性。答：碳納米管可用于未來電子工業制造電子器材和超細導線，使電子芯片集成度更高，體積更小。碳納米管有優異的力學性能，有很好的韌性，彈性比碳纖維高 5 個數量級，是制備高強度輕質材料的理想組元。非整比化合物等在材料中十分重要，可以控制或改善無機固體材料的光、電、聲、磁、熱和力學性質。例如，碳化物、氮化物在鋼材中可以有效的提高鋼材的硬度。3. 略。4. 聯系實際，體會一般高分子化合物和生物大分子的異同。略5. 比較蛋白質和核酸在生物體內的重要作用，現代生物工程主要包括哪些方面？答：略。2.2 固 體練 習 題 （p.32）1 （1）B，F。 （2）D。 （3）C、D、E、F ，D、F。 （4）A。2熔點高低為：MgOCaOCaF 2CaCl2。因為電荷之間作用力為 f = k(Q+Q )/(r+r )2，典型離子晶體的熔點與其作用力有相同的變化規律，其中以 Q+、Q 為主，r +、r 為參考。3熔點高低為：SiCSiBr 4SiF4。因為粒子間作用力大小與晶體的熔點高低規律一致，SiC是原子晶體，SiF 4 和 SiBr4 為分子晶體，原子晶體以共價鍵結合，分子晶體以分子間力結合，共價鍵作用強于分子間力。在同為分子晶體的 SiF4 和 SiBr4 中，SiBr 4 的相對分子質量大于SiF4，前者分子間力大于后者。4因為鈉鹵化物是離子晶體，而所列硅鹵化物均為分子晶體。離子晶體以離子鍵結合，離子間作用力大，而分子晶體以分子間力結合，分子間力較離子鍵弱，所以硅鹵化物的熔點總比鈉鹵化物的低。離子鍵強弱隨電荷數增大而增強，而分子間力隨相對分子量的增大而增強，所以兩者間變化規律不一致。5(1) 熔點由高到低為： BaCl2FeCl2AlCl3CCl4。因為 BaCl2 為典型的離子晶體，熔點較高；FeCl 2 和 AlCl3 同為過渡型晶體，高價態的傾向于形成共價鍵為主的分子晶體，熔點、沸點較低；低價態的傾向于形成以離子鍵為主的離子晶體，熔點、沸點較高。正離子價態越高，吸引負離子的電子云的能力越強；負離子的半徑越大，其電子云越易被正離子吸引過去。結果減弱了正、負離子間作用力。故 AlCl3 比 FeCl3 更偏向于分子晶體，熔點更低；CCl4 則為典型的分子晶體，熔點更低。(2) 硬度從大到小為： SiO2BaOCO2。因為 SiO2 是原子晶體，硬度最大；BaO 是典8型的離子晶體，硬度較大；CO 2 為典型的分子晶體，硬度最小。6耐高溫金屬：W(鎢，熔點 3410) ，Re( 錸，熔點 3180) 。W 和 Re 用于測高溫的熱電偶材料。易熔金屬：Hg(汞，熔點38.87 ) ，用于測體溫的溫度計。Sn(錫，熔點 231.9)，用于制作自動滅火設備、鍋爐安全裝置、信號儀器(表) 、電路中的保險絲等的合金材料。7非晶態線型高分子聚合物在不同溫度下可以呈現出玻璃態、高彈態和粘流態等三種不同的物理狀態。低溫時處于玻璃態，此 時不僅高分子的整個分子鏈不能運動，連個別的鏈節也不能運動，變得如同玻璃體一般堅硬。當溫度升高到一定程度時，高分子的整個鏈還不能運動，但其中的鏈節已可以自由運動了，此時在外力作用下所產生的形變可能達到一個很大的數值，表現出很高的彈性，稱為高彈態。當溫度繼續升高，使整條分子鏈可以自由運動，成為流動的粘液，此時稱為粘流態。由玻璃態向高彈態轉變的溫度叫做玻璃化溫度（T g） 。由高彈態向粘流態轉變的溫度叫做粘流化溫度（T f） 。塑料的 Tg 高于室溫，橡膠的 Tg 低于室溫。作為塑料，要求在室溫下能保持固定的形狀，因此 Tg 越高越好。作為橡膠，要求能夠保持高度的彈性，因此 Tg 越低越好。T f 是高分子化合物成型加工的下限溫度。溫度高，流動性大，便于注塑、澆塑和吹塑等加工。但 Tf 過高可能引起分解，高分子化合物的分解溫度是成型加工的上限溫度。對高分子材料的加工來說，T f 越低越好；對耐熱性來說， Tf 越高越好。T g 與 Tf 差值越大，橡膠的耐寒、耐熱性也越好，其應用溫度范圍越寬。8 （1）基于橡皮室溫下處于高彈態這一力學特征。 室溫下橡皮塞處于 高彈態， 在外力作用下能產生形變，表現出很高的彈性，故可以密封容器口使其不漏氣。（2）基于 BaCl2 的高溫穩定性。BaCl 2 是典型的離子晶體，熔點高，穩定性較好，不易受熱分解，其熔融態可用作高溫時某些金屬的加熱或恒溫介質，即鹽浴劑，使該經高溫處理的金屬慢慢冷卻保持晶形。（3）基于金屬有機化合物中化學鍵的不同穩定性。過渡金屬有機化合物中，MC 鍵不是典型的離子鍵，鍵能一般小于 CC 鍵，容易在 MC 處斷裂，用于化學氣相沉積（CVD） ，能沉積成高附著性的金屬膜，致密的金屬膜附著在玻璃上制得鏡子。2.3 液體和液晶練 習 題(p.44)1 （1）飽和，方向，降低，氫，氧（2）1 千克溶劑（3） ， -SO3-，C 17H35，O (CH 2CH 2O)，R ，C12H25 SO3Na油包水型乳狀液9（4）8，潤濕劑；16-18，洗滌劑、增溶劑。（5）熱致液晶，溶致液晶2 (1) pH 大小：10時20時50時，因為 pH=1gc(H +)c ，K w =c(H+)c c (OH )c ，K w 隨溫度升高而升高，故 c(H+)隨溫度升高而升高，pH 隨溫度升高而減小。(2) 電導率大小：10 時0.2molkg1 0.5molkg1 ，因為 ，*fffBTKb表示溶液的凝固點下降值， 、 分別表示純溶劑和溶液的凝固點； 是溶質的質量fT*fTf B摩爾濃度，單位為 molkg-1， 為凝固點下降常數，取決于純溶劑的特性而與溶質特性K無關。(4) 凝固點高低：C 6H12O6 的NaCl 的Na 2SO4 的， 因為 C6H12O6 是非電解質，NaCl 和 Na2SO4 是強電解質，在水溶液中電離出的離子數不同，0.1 molkg-l NaCl 和 0.1 molkg-l Na2SO4 溶液的實際質點的質量摩爾濃度分別為 0.2molkg-l 和 0.3molkg-l，根據凝固點下降公式，凝固點隨質點數的增加而降低。(5) 滲透壓高低：0.1molkg 1 0.2molkg1 0.5molkg1 ，因為 =cRT，濃度增大，滲透壓也增大。3(1) 水的氣化熱（ 100時的氣化熱為 40.67kJmol-1）很大，水氣化成水蒸氣時要吸收大量熱，水的摩爾熱容（25時為 75.4 Jmol-1K-1）也很大，使水升高溫度需要吸收較大的熱，水溫受環境溫度影響較小，所以水是廉價安全的制冷劑和載冷劑。（2）水的摩爾熱容很大，使水升高溫度能夠吸收較大的熱，工廠常用噴水來降溫。（3）雪熔化成水需要從環境中吸收熔化熱（在 101.325 kPa 時為 6kJmol-1） 。（4）表面活性物質具有潤濕作用， 含有表面活性物質的水溶液容易在固體表面鋪展開來而潤濕整個表面。（5）表面活性物質濃度大于臨界膠束濃度時，溶液中內部的表面活性物質分子的憎水基之間互相以分子間力締合形成膠束， 膠束中能使溶液溶解一些原本不溶或微溶于水的物質，即表面活性物質具有增溶作用。