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無機化學習題集

第一章化學中的一些基本概念和定律

一、例題

1.在10000C和97kPa下測得硫蒸氣的密度為0.5977g.dm-3，求硫蒸氣的摩爾質量和分子式。

mRTRTM????VPP解

0.5977?8.314?(1000?273)=397?10=0.065kg.mol-1=65g.mol-1

65一個硫蒸氣分子中硫原子的個數是?2

2所以，分子式為S2。

答：硫蒸氣的摩爾質量是65g/mol，分子式為S2。

12.一個280k的敞開廣口瓶里的氣體需要加熱到什么溫度才能使的氣體逸

3出瓶外？

解pV=nRT

由于p、V一定，

所以T1n1=T2n2T2=

T1n1280?n13??280?420k

nn22(n1?1)3答(略)。

3.在291k和1.013?105Pa下將2.70?10-3m3被水蒸氣飽和了的空氣通過裝CaCl2的枯燥管，測得枯燥空氣的質量為3.21g，求291k下水的飽和蒸氣壓。

解含飽和水蒸氣的空氣的物質的量為n

PV1.013?106?2.70?10?5??0.113moln=RT8.314?291=n水+n空

n水=0.113-

3.21?2.31?10?3mol2962.32?10?3?2.07?103Pap水=pX水=1.013?10?0.113答(略)。

4.在300K時，將電解水所得而經枯燥的氫氣和氧氣的混合氣體40.0g通入60.0L的真空容器中，問氫氣和氧氣的分壓各為多少Pa？

???2H2+O2解2H2O?電解設：生成的氫氣為xg，則生成氧氣的質量為（40.0-x）g

根據電解反應方程可得：

4x?3240.0?xx=4.4444g

p氫=

m氫RTM氫V?4.444?8.314?300=0.9234?105Pa?52?60.0?100.9234?1051p氧=p氫==0.4617?105Pa

22答略。

5.試探討，為什么有的元素的相對原子質量（原子量）的有效數字的位數多達9位，而有的元素的相對原子質量（原子量）的有效數字卻少至3～4位？

答：單核元素只有一種核素，其豐度為100﹪，豐度的不確定性對它們的原子量的確鑿性的影響較小，因而它們的相對原子質量十分確鑿，有效數字達到的位數較多。而對于多核素元素，由于豐度測定的不確鑿，同位素越多，同位素豐度的不確定性對它們的原子量的確鑿性的影響越大，原子量的不確定性的就較高了；有效數字達到的位數就少。特別是那些不同來源的樣品中同位素豐度漲落很大的元素，原子量的不確定性就更明顯了。

6.為什么把分子定義為“保持物質一切性質的最小微粒〞是不確鑿的？答：由于物質的性質包括物理性質和化學性質，而分子只保持物質的化學性質。分子是保持物質化學性質的最小微粒。二、習題

1.判斷以下說法是否正確，并說明理由。（1）氧的原子量就是一個氧原子的質量。（2）氧的原子量等于氧的質量數。

（兩種說法均不對，理由是均不符合原子量的定義）2.對于一定量的混合氣體，試回復以下問題。

（1）恒壓下，溫度變化時各組分氣體的體積百分數是否變化？（不變）（2）恒溫下，壓力變化時各組分氣體的分壓是否變化？（變）

（3）恒溫下，體積變化時各組分氣體物質的量分數是否變化？（不變）3.計算298.15K和熱力學標準壓力下1mol理想氣體的體積。（24.79L）4.某氣體在293K和9.97?104Pa時的體積為0.19dm3，質量為0.132g。求該氣體的摩爾質量。它可能是什么氣體？（17，可能是NH3）

5.常溫常壓下充滿氣體的石英安瓿被整體加熱到800K時急速用火封閉，問封閉瓶內的氣體在常壓下的壓力為多大？（3.7?104Pa）

6.混合氣體中有4.4gCO2，14gN2和12.8gO2，總壓為2.026?105Pa，求各組

分氣體的分壓。

（二氧化碳、氮氣、氧氣的分壓分別為2.0?104Pa、1.0?105Pa、8.1?104Pa）7.排水集氣法得到的氣體是飽和水蒸氣與某種純凈氣體的混合氣體，若忽略水柱的壓力，混合氣體的總壓等于環境的壓力?，F用排水集氣法在常溫常壓下收集到2.500?10-1L的氣體，問收集到的H2的物質的量和枯燥H2的體積是多少？已知在298下水的飽和蒸氣壓為3.167kPa.（9.898?10-3mol，0.2422L）

8.一個人每天呼出的CO2相當于標準狀態下的5.8?102L。在空間站的密閉艙中，宇航員呼出的CO2用LiOH吸收。寫出該反應的反應方程式，并計算每位宇航員每天需要LiOH的質量。（1.24?103g）

其次章熱化學

一、例題

1.若已知12g鈣燃燒時放出190.8kJ的熱；6.2g磷燃燒時放出154.9kJ的熱；而168g氧化鈣與142g五氧化二磷相互作用時，放出672.0kJ的熱。試計算結晶狀正磷酸鈣的生成熱。

1解Ca（s）+O2（g）=CaO（s）

2由反應方程式可得：12：190.8=40：△fH0m（（CaO）

0

△fHm（（CaO）=-636kJ/mol

52P（s）+O2（g）=P2O5（s））

2由反應方程式可得：6.2：154.9=2?31：△fH0m（P2O5）△fH0m（P2O5）=-1549kJ/mol

3CaO（s）+P2O5（s）=Ca3（PO4）2（s）168142

△rH0M=∑（ni△fH0M）產物-∑（ni△fH0M）反應物

=△fH0m（Ca3（PO4）2）-3△fH0m（CaO）-△fH0m（P2O5）=-672.0

△fH0m（Ca3（PO4）2）=-672.0+3?（-636）+（-1549）=-4129kJ/mol答（略）。

2.反應C3H8（g）+5O2（g）=3CO2（g）+4H2O（l）在敞開容器體系中燃燒，測得其298的恒壓反應熱為-2220kJ/mol，求：（1）反應的△rH0M是多少？（2）反應的△U是多少？

解（1）△rH0M=-2220kJ/mol(2)△U=Q+W

=△rH0M-p△V=△rH0M-△nRT

m?

=-2220-1?10-3?8.314?298?(-3)=-2212.6kJ/mol

答（略）。

3.分辯如下概念的物理意義：（1）封閉系統和孤立系統。（2）功、熱和能。（3）熱力學能和焓。

（4）生成焓、燃燒焓和反應焓。（5）過程的自發性和可逆性。

答：（1）封閉系統是無物質交換而有能量交換的熱力學系統；孤立系統是既無物質交換又無能量交換的熱力學系統。

（2）熱是系統與環境之間的溫度差異引起的能量傳遞方式，除熱外的所有其他能量傳遞形式都叫做功，功和熱是過程量(非狀態函數)；能是物質所具有的能量和物質能做某事的能力，是狀態量（狀態函數）。

（3）熱力學能，即內能，是系統內各種形式能量的總和；焓，符號為H，定義式為H=U+pV。

（4）在熱力學標態下由指定單質生成1mol物質的反應焓變稱為該物質的標準摩爾生成焓，簡稱生成焓；1mol燃料與氧氣發生完全燃燒放出的熱稱為燃燒焓；反應焓是發生1mol反應的焓變。

（5）過程的自發性是指在自然界能自然而然發生的性質；可逆性是指一個過程中每個狀態都無限接近平衡的性質。

4.判斷以下說法的正確與錯誤，盡量用一句話給出你作出判斷的根據。（1）碳酸鈣的生成焓等于CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)的反應焓。

（2）單質的生成焓等于零，所以它的標準熵也等于零。答（1）錯誤。生成焓是在熱力學標態下由指定單質生成1mol物質的反應焓，所以碳酸鈣的生成焓等于反應Ca(s)+C(s，石墨)+

3O2(g)=CaCO3(S)的反應焓。2（2）錯誤。標準熵是1mol物質處于標態時所具有的熵值，熱力學第三定律指出，只有在溫度T=0K時，物質的熵值才等于零，所以，標準熵一定是正值。

5.298K時，水的蒸發熱為43.93kJ/mol。計算蒸發1mol水時的QP、W和?U。解H2O(l)=H2O(g)?rH=43.93kJ/mol

?QP=?rHm=43.93kJ/mol

1mol水蒸發過程做的體積功為

W=p?V=?nRT=1×8.314×10―3×298=2.48kJ/mol

m?mm??mmmm????mmmmmmm???????mmmm????mmm???m?

?U=Q―W=43.93―2.48=41.45kJ/mol

6.分析以下反應自發進行的溫度條件。

（1）2N2(g)+O2(g)?2N2O?rH=163kJ/mol

1（2）Ag(s)+Cl2(g)?AgCl(s)?rH=―127kJ/mol

21（3）HgO(s)?Hg(l)+O2(s)?rH=91kJ/mol

21（4）H2O2(l)?H2O(l)+O2(g)?rH=―98kJ/mol

2解反應自發進行的前提是反應的?rG0m,T〈0，由吉布斯―亥姆霍茲公式

?rG0m,T=?rH―T?rS，?rG0m,T值與溫度有關，反應溫度的變化可能使

?rG0m,T符號發生變化。

（1）?rH〉0，?rS〈0，在任何溫度下，?rG0能自發進行。

（2）?rH〈0，?rS〈0，在較低溫度下，?rG0利于反應自發進行。

（3）?rH〉0，?rS〉0，若使反應自發進行，?rG0高溫度，即高溫有利于反應自發進行。

4）?rH〉0，?rS〉0，在任何溫度時，?rG0溫度下反應均能自發進行。

7.已知以下數據：

?fH（Sn,白）=0?fH（Sn，灰）=―2.1kJ/mol

m,Tm,Tm,Tm,T，〉0，反應都不〈0，即低溫有〈0，必需提

〈0，即在任何

S（Sn,白）=51.5J/(mol·K)S（Sn,灰）=44.3J/(mol·K)

求Sn（白）?Sn（灰）的相對溫度。

解?rH=?fH（Sn,灰）―?fH（Sn,白）=―2.1kJ/mol?rS=S（Sn,灰）―S（Sn,白）

=44.3J/(mol·K)―51.5J/(mol·K)=―7.2J/(mol·K)相變過程?rG=0即?rH―T?rS=0得相變溫度為

0?rHm?2.1T===219.7K0?3?7.2?10?rSm二、習題

1.查閱標準摩爾生成焓數據，計算火箭燃料肼和氧化劑過氧化氫反應生成氣態氮和水蒸氣推動火箭的反應熱（298k）。N2H4+2H2O2=N（+4H2O（g）（-642.342g）

4.下面的反應在一個1L的容器里，于298K下達成平衡；C+O2(G)=CO2(G)△RHMΘ=-393kJ/mol以下各種措施對氧氣的平衡分壓有何影響？A、增加石墨的量。B、增加CO2氣體的量。C、增加氧氣的量。D、降低反應的溫度。E、參與催化劑。

解A、不變；B、增大；C、增大；D、減少；E、不變。5.根據勒夏特里原理探討以下反應：

2Cl2（g）+2H2O（g）=4HCl（g）+O2（g）△H＞0

將Cl2，H2O，HCl和O2四種氣體混合后，反應達到平衡時，若改變以下各題前面的操作，對后面的平衡數值有何影響（條件中未注明的是指溫度不變，容積不變）？

（1）參與O2H2O的物質的量（增加）（2）增大容器的體積H2O的物質的量（減?。?）參與O2HCl的物質的量（減?。?4)減小容器的體積Cl2的物質的量（增加）（5）減小容器的體積Cl2的分壓（增加）（6）減小容器的體積Kp（不變）（7）升高溫度Kp（增大）

（8）升高溫度HCl的分壓（增加）（9）參與O2O2的物質的量（增加）（10）參與催化劑HCl的物質的量（不變）

6.反應CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）在723時達平衡，測得混合氣體中CO2和H2的物質的量都是0.75。若反應是在5.0L容器中進行，開始時參與1.0molCO和4.0molH2O（g），試計算：

（1）體系中各物質的平衡濃度。（2）反應的平衡常數KC和KP。

解由已知和反應方程可得平衡時：

0.75（1）?CO2?=?H2?==0.15mol/L

5.0?H2O?=4.0?0.75=0.65mol/L

5.0?CO?=1.0?0.75=0.05mol/L

5.0

（2）K=

?CO2???H2?=0.15?0.15=0.69?CO???H2O?0.05?0.65Kp=Kc.（RT）△n=0.69?（RT）0=0.69

答略。二、習題

1.已知以下反應的平衡常數：

HCNH++CN?K1=4.9×10―１０NH3+H2ONH4++OH?K2=1.8×10―５H2OH++OH?Kw=1.0×10－１４試計算下面反應的平衡常數：

NH3+HCNNH4++CN?（答：0.88）

2.在699K時，反應H2（g）+I2（g）2HI（g）的平衡常數KP=55.3，假使將2.00mol的H2和2.00mol的I2作用于4.00L的容器內，問在該溫度下達到平衡時有多少HI生成？（答：3.15mol）

3．反應H2+CO2H2O+CO在1259K達平衡，平衡時[H2]=[CO2]=0.440mol/L，[H2O]=[CO]=0.560mol/L，求此溫度下反應的平衡常數及開始時H2和CO2的濃度。（答：1.62；1.00mol/L）

4．可逆反應H2O+COH2+CO2在密閉容器中建立平衡，在749K時該反應的平衡常數KC=2.6。

n/n（1）求H2OCO（物質的量比）為1時，CO的平衡轉化率；

n/n（2）求H2OCO（物質的量比）為3時，CO的平衡轉化率；（3）從計算結果說明濃度對化學平衡移動的影響。

（答：(1)62%；(2)87%）

5．HI分解反應為2HIH2+I2，開始時有1mol的HI，平衡時有24.4%的HI發生了分解，今欲將分解百分數降低到10%，試計算應往此平衡系統中加若干摩爾I2。（答：0.37mol）

6.在900K和1.013×105Pa時SO3部分開解為SO2和O2

SO3（g）SO2（g）+1/2O2（g）

若平衡混合物的密度為0.925g/L，求SO3的離解度。（答：34%）

7．在308K和總壓1.013×105Pa時，N2O4有27.2%分解為NO2。（1）計算N2O4（g）2NO2（g）反應的K；

（2）計算308K和總壓為2.026×105Pa時，N2O4的離解百分率；（3）從計算結果說明壓力對平衡移動的影響。

（答：(1)0.32；(2)19.6%）

8．PCl5（g）在523K達分解平衡：

PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）

平衡濃度：[PCl5]=1.00mol/L，[PCl3]=[Cl2]=0.204mol/L

若溫度不變而壓力減小一半時，新的平衡體系中各物質的濃度為多少？

（答：0.139mol/L；0.463mol/L）

9．對于以下化學平衡

2HI（g）H2（g）+I2（g）

-1

在698K時，KC=1.82×10，假使將HI（g）放入反應瓶中，問：（1）當HI的平衡濃度為0.0100mol/L時，[H2]和[I2]各是多少？（2）HI（g）的初始濃度是多少？（3）在平衡時HI的轉化率是多少？

（答：1.35×10-3mol/L；0.0127mol/L；21.2%）

10．反應SO2Cl2（g）SO2（g）+Cl2（g）在375K時，平衡常數K=2.4，以7.6gSO2Cl2和1.013×105Pa的Cl2作用于1.0L的燒瓶中，試計算平衡時SO2Cl2、SO2和Cl2的分壓。

（答：7.89×104Pa；9.67×104Pa；1.98×105Pa）

11．某溫度下，反應PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）的平衡常數K=2.25。

4

把一定量的PCl5引入一真空瓶內，當達平衡后PCl5的分壓是2.533×10Pa問：

（1）平衡時PCl3和Cl2的分壓各是多少？（2）離解前PCl5的壓力是多少？

（3）平衡時PCl5的離解百分率是多少？

（答：(1)7.60×104Pa；(2)1.01×105Pa；(3)75%）

12．在523K時，將0.110mol的PCl5（g）引入1L容器中，建立以下平衡：

PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）

平衡時PCl3（g）的濃度是0.050mol/L。問（1）平衡時PCl5和Cl2的濃度各是多少？（2）在523K時的KC和Kp各是多少？

（答：(1)0.06mol/L，0.05mol/L；(2)0.042，1.80）

13．查化學熱力學數據表，計算298K時以下反應的K

H2（g）+I2（g）2HI（g）

（答：628）

14．反應CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）在某溫度下平衡常數KP=1，在此溫度下，于6L的容器中參與2L3.04×104Pa的CO；3L2.02×105Pa的CO2；6L2.02×105Pa的H2O（g）和1L2.02×105Pa的H2。問反應向哪個方向進行？(反應向正向進行)

15．在一定溫度和壓力下，某一定量的PCl5氣體的體積為1L，此時PCl5氣體已有50%離解為PCl3和Cl2。試判斷在以下狀況下，PCl5的離解度是增大還是減小。

（1）減壓使PCl5的體積變為2L；(增大)

（2）保持壓力不變，參與氮氣，使體積增至2升；（增大）（3）保持體積不變，參與氮氣，使壓力增加1倍；（不變）（4）保持壓力不變，參與氯氣，使體積變為2L；（減小）(5)保持體積不變，參與氯氣，使壓力增加1倍；（減小）17.對于一個放熱反應，以下說法是否正確：

1.升高溫度，速率常數增大平衡常數也增大。（錯）2升高溫度，速率常數增大平衡常數減小。（對）3.降低溫度，速率常數增大平衡常數也增大。（錯）4.降低溫度，速率常數減小平衡常數增大。（對）

第五章氫、水、溶液和膠體

一、例題

1.今有葡萄糖（C6H12O6）、蔗糖（C12H22O11）和氯化鈉三種溶液，它們的質量分數都是1%，試比較三者滲透壓的大小。

解在質量分數一致時，滲透壓的大小與相對分子質量的大小有關，還與溶液中的離子數有關.相對分子質量越大，物質的量濃度越小，滲透壓越小。離子濃度越大，滲透壓越大。

根據∏=cRT

有NaCl>C6H12O6>C12H22O112.取0.324gHg(NO3)2溶于100g水中，其凝固點為-0.05880C0,0.542gHgCl2

0

溶于50g水中，其凝固點為-0.07440C,用計算結果判斷這兩種鹽在水中的電離狀況。

解Hg(NO3)2溶液中微粒的濃度為：m=Hg(NO3)2的濃度為m=

Tf0.0588?=0.03mol/kgKf1.863.24=0.01mol/kg324.6Tf0.0744?=0.04mol/kgKf1.86HgCl2溶液中微粒的濃度為m=HgCl2的濃度為m=

0.524?20=0.04mol/kg

271.6由上可知：Hg(NO3)2在溶液中完全電離，而HgCl2在溶液中幾乎不發生電離。3.為什么食鹽和冰混合可以用作制冷劑？答：這是由于冰吸收周邊的熱量而稍有熔化時，食鹽就溶在其中成為濃溶液，凝固點下降，冰繼續熔化，凝固點繼續下降而使周邊的溫度下降，達到制冷的作用。

4.使膠體聚沉的方法有哪些？在江河入海處常形成三角洲如何解釋？

答：加熱、參與電解質或參與帶相反電荷的膠體均能使膠體聚沉。在江河入海處常形成三角洲的原因是：江河中的雜質多為帶負電荷的膠體，海水中有大量的電解質，當二者相遇時膠體發生聚沉。久而久之就形成了三角洲。

5.臨床上輸液時要求輸入的液體和血液滲透壓相等（即等滲液）。臨床上用

的葡萄糖等滲液的凝固點降低為0.543K。試求此葡萄糖溶液的質量分數和血液的滲透壓（水的Kf=1.86，葡萄糖的摩爾質量為180g/mol，血液的溫度為310K）。

解先求此葡萄糖溶液的質量百分數根據ΔTf=Kf·m∴m=

?Tf0.543??0.3mol.Kg?1Kf186則其質量百分濃度:求血液的滲透壓根據∏=cRT

0.3?180?100%=5%

0.3?180?1000∴Π=0.3×8.314×310=773(kPa)

答(略)。二、習題

1．濃度均為0.01mol/kg的葡萄糖、HAc、NaCl、BaCl2其水溶液的凝固點哪一個最高，哪一個最低？（最高的是葡萄糖溶液，最低的是二氯化鋇溶液）

2．溶解3.24g硫于40g苯中，苯的沸點升高0.81K，已知苯的Kb=2.53，問硫在此溶液中的分子是由幾個硫原子組成的?(答：8個)

3．為了防止水在儀器內結冰，可以參與甘油以降低其凝固點，如需冰點降

至271K，則在100g水中應參與甘油多少克?（甘油分子式為C3H8O3）(答：9.9g)

4．一致質量的葡萄糖和甘油分別溶于100g水中，試比較所得溶液的凝固點、沸點和滲透壓。（葡萄糖溶液的凝固點高于甘油溶液的，甘油溶液的滲透壓、沸點均高于葡萄糖溶液的）

5．四氫呋喃(C4H8O)曾被建議用作防凍劑，應往水中加多少克四氫呋喃才能使它的凝固點下降值與加1g乙二醇(C2H6O2)作用相當?(答：1.16g)

6．尼古丁的試驗式為C5H7N，今有0.60g尼古丁溶于12.0g水中，所得溶液在101.3kPa壓力下的沸點是373.16K，求尼古丁的分子式。（答：C10H14N2）

7．臨床上輸液時要求輸入的液體和血液滲透壓相等（即等滲液）。臨床上用的葡萄糖等滲液的凝固點降低為0.543K。試求此葡萄糖溶液的質量分數和血液的滲透壓（水的Kf=1.86，葡萄糖的摩爾質量為180g/mol，血液的溫度為310K）。（答：5%，776kPa）

8．孕酮是一種雌性激素，經分析得知其中含9.5%H，10.2%O和80.3%C。今有1.50g孕酮試樣溶于10.0g苯，所得溶液的凝固點為276.06K，求孕酮的分子式。（答：C21H30O2）

9．1.0升溶液中含5.0g牛的血紅素，在298K時測得溶液的滲透壓為0.182kPa，求牛的血紅素的摩爾質量。（答：6.8×104g/mol）

10．10.00cm3NaCl飽和溶液的質量為12.003g，將其蒸干后得NaCl3.173g，計算：

（1）NaCl的溶解度；（2）溶液的質量分數；（3）溶液的物質的量濃度；（4）溶液的質量摩爾濃度；

（1）HCOOHKa=1.8?10-4（2）HAcKa=1.76?10-5（3）NH3Kb=1.76?10-5（選（1）適合）

7.某一元弱酸HA的濃度為0.010mol/L，在常溫下測得其pH為4.0。求該一元弱酸的解離常數和解離度。（解離常數和解離度分別為1.0×106，1%）。

8.要配制450mlpH=4.70的緩沖溶液，求需0.10mol/LHAc和0.10mol/LNaOH溶液的體積。HAc的電離常數為：1.8×10-5

（0.10mol/LHAc為306ml，0.10mol/LNaOH溶液的體積為144ml）。

9.在血液中H2CO3-NaHCO3緩沖對的作用之一是從細胞組織中迅速除去由運動產生的乳酸（簡記為HL）。

-

（1）求HL+HCO3=H2CO3+L-的平衡常數。（3.3×102）

-3-2

（2）若血液中[H2CO3]=1.4×10mol/L，[HCO3-]=2.7×10mol/L，求血液的pH值。（7.66）

（3）若向1.0L血液中參與5.0×10-3molHL后，pH為多大？（6.91）（已知H2CO3：Ka1=4.2×10-7，Ka2=5.6×10-11；HL：Ka=1.4×10-4）

10．計算以下溶液的pH。

（1）0.20mol/LHAc和0.10mol/LNaOH等體積混合；（4.75）（2）0.20mol/LHAc和0.20mol/LNaOH等體積混合；（8.72）（3）0.20mol/LNaAC和0.10mol/LHCl等體積混合；（4.75）11．試比較AgI在純水中和在0.010mol/LKI溶液中的溶解度?！惨阎狝gI的溶度積=9.3×10-17〕（純水中的溶解度為9.6×10-9，在0.010mol/LKI溶液中的溶解度為9.3×10-15）。

12．1gFeS固體能否溶于100ml1.0mol/L的鹽酸溶液中？已知FeS的溶度積常數為6.0×10-18，H2S的總電離平衡常數為9.23×10-22，式量（FeS）=87.9。（能溶）

13.以下說法是否正確？

（1）既有抗酸成分又有抗堿成分的溶液一定是緩沖溶液。（錯）（2）Ksp大的難溶物的溶解度一定大于Ksp小的難溶物。(錯)（3）同溫下ZnS的Ksp大于CuS的,所以同溫下ZnS的溶解度大于CuS的。(對)（4）在含有氯離子的溶液中參與硝酸銀溶液，一定有氯化銀的白色沉淀產生。（錯）

（5）酚酞遇到NaAC溶液變紅。石蕊遇到NH4Cl溶液變紅。(對)

第七章原子結構和元素周期律

一、例題

1.計算激發態氫原子的電子從第三能級層躍遷至其次能級層時所發射的輻射能的頻率、波長及能量各是多少？

解根據里德堡公式，得所發射的輻射能頻率為：

11?=R（2?2）

n1n211=3.289×1015(2?2)

23=4.568×1014s-1

波長為

c2.998?108?109λ===656.3nm14?4.568?10所發射的能量

E=h?=6.626×10×4.568×1014

=3.027×10-19J

注：c為光速，2.998×108m/s,1m=109nm

Z2此題也可由電子的能量E=-13.62ev△E=h?進行計算。

n2.設子彈的質量為0.01kg，速度為1.0?103m/s.試通過計算說明宏觀物體主要表現為粒子性，其運動人從經典力學規律（設子彈速度的不確定程度為10-3m/s）

解根據德布羅意關系式，得子彈運動的波長h6.625?10?34-35-26

λ===6.626×10=6.626×10nm3mv0.01?1?10已知γ射線是最短的電磁波，其波長λ=1×10-5nm;可見子彈的波長太小，根本無法測量，可忽略。子彈等宏觀物體主要表現為粒子性。

根據不確定關系式，子彈位置的不確定量

6.626?10?34hh?29Δx.Δp≈hΔx.Δv≈Δx.?==6.626m?10?3mm?V0.01?10位置的不確定程度很小，可忽略。說明子彈的運動有確定的軌道，運動人從經典力學規律。

3.什么是屏蔽效應和鉆穿效應？怎樣解釋同一主層中能級分裂及不同主層中的能級交織現象？

Z2答對于單電子原子，各軌道的能量為E=—13.62eV,單電子體系（如氫原

n子或類氫離子Li?等）軌道的能量主要取決與主量子數n。對于單電子原子或離子，只要n一致，各軌道的能量就一致：Ens=Enp=End=E，這些能量一致的軌道稱簡并軌道。

在多原子或離子中，不但有原子核對電子的吸引，還有電子之間的排斥。在探討某一電子的能量時，將內層電子對該電子的排斥作用歸結為對核電核的屏蔽和部分抵消，從而使有效核電荷降低，減弱了核電荷對電子的引力，這種作用稱為屏蔽效應。這樣一來，多電子體系軌道的能量為

2(Z-?)2Z*E=—13.62（ev）=-13.6（ev）2nn式中，z*為有效核電荷，?為屏蔽常數。因此，多電子原子或離子軌道的能量除與主量子數n有關外，還與屏蔽常數?值有關。而?值與角量子數L等大量因素有關。在n一致的軌道中，L值越小的電子受內層電子的屏蔽作用越小，故有軌道的能量Ens﹤Enp﹤End﹤Enf，造成“能級分裂〞現象。為了解釋“能級分裂〞現象，必需研究原子軌道的徑向分布函數圖，根據原子軌道的徑向分布圖可知：主量子數一致的3s，3p，3d軌道中，角量子數最小的3s軌道不僅徑向分布峰的個數最多，而且在靠近核附近有一個小峰（即鉆的離核很近），因此3s電子

?34

被內層電子屏蔽的最少，平均受核的引力較大，其能量最低（值得指出的是，3s軌道徑向分布圖中離核較近的縫面積雖小，但這部分電子云出現的區域離核較近，因而有效核電荷大，它對降低軌道能量將起重大貢獻）；而3p及3d電子鉆入內層的程度依次減少，內層電子對其屏蔽作用逐漸加強，故它們的能量相繼增大。我們把由于原子軌道的徑向分布不同，電子穿過內層鉆到近核能力不同而引起電子的能量不同的現象稱為電子的鉆穿效應?？梢娿@穿與屏蔽是相互聯系的。

鉆穿效應的結果還會引起“能級交織〞現象。例如原子序數為19和20等元素的軌道能量E4sくE3d。這是由于4s和3d軌道的徑向分布不同，雖然4s的最大峰比3d最大峰離核較遠，但4s的小峰鉆到靠核很近的內層，因而大大降低了4s電子的能量，以致于4s比3d電子能量還低。4.請解釋原因：

(1)He+中3s和3p軌道的能量相等，而在Ar+中3s和3p軌道的能量不相等。

(2)第一電子親和能為Cl>F，S>O；而不是F>Cl,O>S。

解（1）He+中只有一個電子，沒有屏蔽效應，軌道的能量由主量子數n決定，n一致的軌道能量一致，因而3s和3p軌道的能量一致。而在Ar+中，有多個電子存在；3s軌道的電子與3p軌道的電子受到的屏蔽效應不同，即軌道的能量不僅和主量子數n有關，還和角量子數L有關。因此，3s和3p軌道的能量不同。

（2）一般來說，電子親和能隨原子半徑減小而增大，由于半徑越小，核電荷對電子的引力越大。因此，電子親和能在同族中從上到下呈減少的趨勢。但第一電子親和能卻出現Cl>F,S>O的反?，F象，這是由于O和F半徑過小，電子云密度過高，當原子結合一個電子形成負離子時，由于電子間的排斥作用較強使放出的能量減少。

5.根據原子序數給出以下元素的基態原子的核外電子組態：（a）K(Z=19)（b）Al(Z=13)（c）Cl(Z=17)（d）Ti（Z=22）（e）Zn（Z=30）（f）As（Z=33）

解（a）[Ar]4s1（b）[Ne]3s23p1（c）[Ne]3s23p5（d）[Ar]3d24s2（e）[Ar]3d104s2（f）[Ar]3d104s24p3

6.以下+3價離子那些具有8電子外殼？Al3+、Ga3+、Bi3+、Mn3+、Sc3+解Al3+和Sc3+具有8電子外殼。

7.判斷以下各對元素哪個元素第一電離能大，并說明原因。S和PAl和MgSr和RbCu和ZnCs和Au

解題中各對元素同周期元素一般來說，在同一周期中，從左到右隨著有效核電荷的增加，半徑減小，第一電離能總的趨勢是增大。但由于電子構型對電離能影響較大，可能會造成某些反?，F象。

23

P>S因p電子構型為3s3p，3p軌道半充滿穩定結構，打掉電子難；而S的電子構型為3s23p4失去一個電子后為半充滿的穩定結構，故P>S。

Mg>Al道理同（1）一樣。

Sr>RbSr的核電荷比Rb多，半徑也比Rb小。其次Sr的5s2較穩定。Zn>CuZn的核電荷比Cu多。同時Zn的3d軌道全充滿，4s軌道全充滿；Cu的4s軌道半充滿。失去一個電子后為3d104s0穩定結構。

Au>Cs二者為同周期的元素，Au為IB族元數，Cs為IA族元素，金的有效核電荷數較銫的大，而半徑較銫的小，而且銫失去一個電子后變為5s25p6穩定結構。

8.判斷半徑大小并說明原因：

（1）Sr與Be（2）Ca與Sc（3）Ni與Cu（4）Zr與Hf（5）S2-與S（6）Na+與Al3+（7）Sn2+與Pb2+（8）Fe2+與Fe3+

解（1）Ba>Sr同族元素Ba比Sr多一電子層。（2）Ca>Sc同周期元素，Sc核電荷多

（3）Cu>Ni同周期元素，Cu次外層為18電子，受到屏蔽作用大，有效核電荷小，外層電子受引力小，

（4）Zr?Hf鑭系收縮的結果；

（5）S2->S同一元素，電子數越多，半徑越大；

（6）Na+>Al3+同一周期元素，正電荷越高，半徑越??；；

2+2+

（7）Pb>Sn同一族元素的離子，正電荷數一致，但Pb2+比Sn2+多一電子層；

2+3+

（8）Fe>Fe同一元素離子，正電荷越高則半徑越小。9.假使發現116號元素，請給出

（1）鈉鹽的化學式；（2）簡單氫化物的化學式；（3）最高價態的氧化物的化學式；（4）該元素是金屬還是非金屬。

解由于該元素的電子構型為?Rn?7s25f146d107p4該元素為第六主族的元素。設該元素為R則(1)Na2R（2）H2R（3）RO3（4）該元素為金屬元素）二、習題

1.氫原子的一個電子從其次能級層躍遷至第一能級層時發射出光子的波長是121.6nm；當電子從第三能級層躍遷至其次能級層時，發射出光子的波長是656.3nm。問哪一個光子的能量大？

（從其次能級層躍遷至第一能級層時發射出光子的能量大）。

2.已知電中性的基態原子的價電子層電子組態分別為：（a）3s3p5（b）3d64s2（c）5s2（d）4f96s2（e）5d106s1

試根據這個信息確定它們在周期表中屬于那個區、哪個族、哪個周期。（（a）p區，ⅦA族，第三周期（b）d區，Ⅷ族，第四周期（c）s區，ⅡA族，第五周期（d）f區，ⅢB族，第六周期（e）ds區，ⅠB族，第六周期）

3.根據Ti、Ge、Ag、Rb、Ne在周期表中的位置，推出它們的基態原子的電子組態。

(Ti位于第四周期ⅣB族，它的基態原子的電子組態為[Ar]3d24s2；Ge位于第四周期ⅣA族，它的基態原子的電子組態為[Ar]3d104s24p2；Ag位于第五周期ⅠB族，它的基態原子的電子組態為[Kr]4d105s1；Rb位于第五周期ⅠA族，它的基態原子的電子組態為[Kr]5s1；Ne位于其次周期0族，它的基態原子的電子組態為[He]2s22p6。)

4.某元素的基態價層電子構型為5d26s2，給出比該元素的原子序數小5的元素的基態原子電子組態。(該元素的基態原子電子組態為[Xe]4f116s2)

5.某元素基態原子最外層為5s2，最高氧化態為+4，它位于周期表哪個區？是第幾周期第幾族元素？寫出它的+4氧化態離子的電子構型。若用A代表它的元素符號，寫出相應氧化物的化學式。（該元素的基態原子電子組態為[Kr]4d25s2，即第40號元素鋯（Zr）。它位于d區，第五周期ⅣB族，+4氧化態離子的電子構型為[Kr]，即1s22s22p63s23p63d104s24p6，相應氧化物為AO2。）

51

6.一元素的價電子層構型為3d4s,指出其在周期表中的位置（區、周期和

2

族）及該元素可浮現的最高氧化態。（d區、第四周期第六副族，最高氧化態為+6）]

7.已知一元素在氪前，其原子失去三個電子后，在L=2的軌道中恰好為半充滿，試推出其在周期表中的位置，并指出該元素的名稱。（第四周期第八族，Fe）

8.第四周期元素原子中未成對電子數最多可達幾個？（6個）9.有A，B，C，D四種元素。其中A為第四周期元素，與D可形成1∶1和1∶2原子比的化合物。B為第四周期d區元素，最高氧化數為7。C和B是同周期的元素，具有一致的最高氧化數。D為所有元素中電負性其次大的元素。給出四種元素的元素符號，并按電負性由大到小排列之。（A、B、C、D分別為K、Mn、Br、O按電負性由大到小排列的順序為：O、Br、Mn、K）

10.解釋以下概念，并指出它們在周期表中的變化規律。電離能、電負性、電子親合能

（定義略。它們在周期表中總的變化規律是：同一周期中從左到右增大，同一族

中從上到下減小。但對于副族元素變化規律不強。）

第八章化學鍵、分子結構和晶體

一、例題

1.NH3、PH3均為三角錐形結構。實測：氨分子中

3.四支試管分別盛有HCl,HBr,HI,H2SO4溶液。如何鑒別？

4.試解釋Fe與鹽酸作用產物和Fe與氯氣作用產物不同的原因。(提醒：根據電極電勢解釋)

5.漂白粉長期暴露于空氣中為什么會失效？

（Ca(ClO)2+H2O+CO2=CaCO3+2HClO2HClO=2HCl+O2）

6．為什么NH4F一般盛在塑料瓶中？（NH4F水解產生的HF能腐蝕玻璃，故一般盛在塑料瓶中）

7.將易溶于水的鈉鹽A與濃硫酸混合后微熱得無色氣體B。將B通入酸性高錳酸鉀溶液后有氣體C生成。將C通入另一鈉鹽D的水溶液中則溶液變黃、變橙，最終變為棕色，說明有E生成，向E中參與氫氧化鈉溶液得無色溶液F，當酸化該溶液時又有E出現。請給出A，B，C，D，E，F的化學式。（A、B、C、D、E、F分別為：NaCl、HCl、Cl2、NaI、NaI3、、NaIO3）

8.今有白色的鈉鹽晶體A和B。A和B都溶于水，A的水溶液呈中性，B的水溶液呈堿性。A溶液與FeCl3溶液作用，溶液呈棕色。A溶液與AgNO3溶液作用，有黃色沉淀析出。晶體B與濃鹽酸反應，有黃綠色氣體產生，此氣體同冷NaOH溶液作用，可得到含B的溶液。向A溶液中開始滴加B溶液時，溶液呈紅棕色；若繼續滴加過量的B溶液，則溶液的紅棕色消失。試判斷白色晶體A和B各為何物？寫出有關的反應方程式。（A為NaI，B為NaClO。）

9.Fe3+可以被I-還原為Fe2+，并生成I2。但假使在含有Fe3+的溶液中參與氟化鈉，然后再參與KI就沒有I2生成。解釋上述現象。

(由于二價鐵與三價鐵電對的電極電勢高于碘單質與碘離子的，所以Fe3+可以被I-還原為.Fe2+，并生成I2。但當參與氟化鈉后，三價鐵離子與氟離子形成穩定的六氟合鐵配離子，大大地降低了三價鐵離子的濃度，使二價鐵與三價鐵電對的電極電勢低于碘單質與碘離子的，所以反應就不能發生)。

10.將氯氣分別通到熱的和冷的溶液中，得到的產物一致嗎?為什么？（不一致。由于在熱的NaOH溶液中，ClO-的歧化速度很快，而在冷的NaOH溶液中，ClO-的歧化速度很慢，所以Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O3Cl2+6NaOH熱=NaClO3+5NaCl+3H2O)

11.簡述鹵化氫從氟化氫到碘化氫性質的遞變規律。

（從氟化氫到碘化氫酸性加強、穩定性減弱、還原性加強、鍵能減小、熔沸點升高但氟化氫反常的高等。）

12.簡述同一價態不同鹵素的含氧酸以及同一鹵素不同價態的含氧酸酸性的遞變規律。

（同一價態不同鹵素的含氧酸，酸性依氯、溴、碘減弱。同一鹵素不同價態的含氧酸，酸性隨鹵素氧化態的升高而加強。）

第十一章氧族元素

一、例題

1.SO2與Cl2的漂白機理有什么不同？

解SO2的漂白作用是由于SO2能和一些有機色素結合成為無色的加合物；而Cl2的漂白作用是由于Cl2可與水反應生成HClO，HClO是一種強氧化劑，它分解出的原子氧能氧化有機色素，使其生成無色產物，屬于氧化還原作用。

2.寫出以下各題的生成物并配平。

（1）在Na2O2固體上滴加幾滴熱水；（2）H2S通入FeCl3溶液中；（3）用鹽酸酸化多硫化銨溶液

解（1）2Na2O2+4H2O=4NaOH+O2?（2）H2S+FeCl3=2HCl+S?+2FeCl2（3）Sx2-+2H+=H2S+?+(x-1)S?

3.試用分子軌道理論指出以下分子、離子的鍵級和磁性。O2、O2-、O22-、O2+

解根據氧分子的分子軌道式可知上述粒子的鍵級分別為：2、1.5、1、2.5；上述粒子中除O22-外均具有順磁性。

4.少量Mn2+離子可使H2O2催化分解，有人提出反應機理可能為：H2O2先把Mn2+

氧化為MnO2，生成的MnO2再把H2O2分解。試根據有關的電極電勢指出以上的機理是否合理？若合理，寫出有關的反應式。

解根據電極電勢可知以下反應能發生：

Mn2++H2O2=MnO2+2H+MnO2+2H++H2O2=Mn2++O2+H2O

所以以上的機理是合理的?？偡磻獮椋?H2O2?Mn???O2?+2H2O

5.解釋以下試驗事實：

（1）O2有順磁性而硫單質沒有順磁性。

（2）H2SO3有良好的還原性，而濃H2SO4是好的氧化劑，但兩者混合時沒有反應現象發生。

（3）硫的熔沸點比氧高出好多，但由氟到氯就沒有這么大的變化。（4）H2S的沸點比H2O的低，但H2S的酸性卻比H2O的強。（5）把H2S氣體通人FeSO4溶液不易產生FeS沉淀，若在FeSO4溶液中參與一些堿后通H2S氣體，則易得到FeS沉淀。

解（1）氧分子中有單電子存在而硫分子分子中無單電子存在。（2）由于四價硫和六價硫間沒有中間價態。（3）由于硫分子間的范氏力遠大于氧分子間的故硫的熔沸點比氧高出好多，但氟分子間的范氏力與氯分子間的相差不大故氟的熔沸點比較相近。

（4）H2S的沸點比H2O的低是由于水分子間有氫鍵的起因，而H2S的酸性比H2O的強是由于H—S鍵比H—O鍵弱的起因。

（5）由于在酸性溶液中硫離子的濃度與亞鐵離子濃度的乘積小于FeS的溶度積，故把H2S氣體通人FeSO4溶液不易產生FeS沉淀。但若在FeSO4溶液中參與一些堿后，則會促進硫化氫的電離，增大溶液中硫離子的濃度，使溶液中硫離子的濃度與亞鐵離子濃度的乘積大于FeS的溶度積，故會產生FeS沉淀。二、習題

1.完成并配平以下反應方程式（1）向KBr固體加濃硫酸。（2）I2與過量雙氧水反應。

（3）硫代硫酸鈉溶液通入氯氣。（4）向溴水中通入少量H2S。

2?

（5）向Na2S2溶液中滴加鹽酸。（6）將Cr2S3投入水中。

（7）過氧化鈉分別與冷水、熱水作用。（8）向PbS中參與過量H2O2。（9）向PbS中通入O3。

（10）SeO2溶于非氧化性酸中后通SO2氣體。

2.從分子結構角度解釋為什么O3比O2的氧化能力強？(臭氧為V型分子，而氧分子為直線型分子且氧分子中O-O間的鍵級為2，而臭氧分子中O-O間形成了單鍵和∏34的大π鍵。)

3.給出SO2，SO3，O3分子中離域大π鍵類型，并指出形成離域大π鍵的條件。（在SO2和O3分子中存在∏34的大π鍵。，在SO3分子中存在∏46的大π鍵。形成大π鍵需具備三個條件：（1）形成離域鍵的原子在一個平面。（2）形成鍵的電子所在的原子軌道相互平行（3）電子數小于軌道數的2倍）。

4.還原劑H2SO3和氧化劑濃H2SO4混合后能否發生氧化還原反應？為什么？（不能。由于二價硫與六價硫間無中間價態）。

5.現有五瓶無色溶液分別是Na2S,Na2SO3,Na2S2O3,Na2SO4,Na2S2O8,試加以確認，并寫出有關的反應方程式。（提醒：先鑒定Na2S2O8后用鹽酸鑒定）

6．將無色鈉鹽溶于水得無色溶液A，用pH試紙檢驗知A顯堿性。向A中滴加KMnO4溶液，則紫紅色褪去，說明A被氧化為B，向B中參與BaCl2溶液得不溶于強酸的白色沉淀C。向A中參與稀鹽酸有無色氣體D放出，將D通入KMnO4溶液則又得到無色的B。向含有淀粉的KIO3溶液中滴加少許A則溶液馬上變藍，說明有E生成，A過量時藍色消失得無色溶液F。給出A，B，C，D，E，F的分子式或離子式。（A，B，C，D，E，F的分子式或離子式分別為Na2SO3Na2SO4BaSO4SO2I2NaI）

7.向白色固體鉀鹽A中參與酸B有紫黑色固體C和無色氣體D生成，C微溶于水，但易溶于A的溶液中得棕黃色溶液E，向E中參與NaOH溶液得無色溶液F。將氣體D通入Pb（NO3）2溶液得黑色沉淀G。若將D通入NaHSO3溶液則有乳黃色沉淀H析出?；貜虯，B，C，D，E，F，G，H各為何物質。寫出有關反應的方程。(A，B，C，D，E，F，G，H分別為KI濃H2SO4I2H2SKI3NaIO3和NaIPbSS)

8.有一種鹽A，溶于水后參與稀鹽酸有刺激性氣體B產生，同時生成乳白色膠態溶液。此溶液加熱后又黃色沉淀C析出。氣體B能使KMnO4溶液褪色。通氯氣于A溶液中，氯氣的黃綠色消失生成溶液D。D與可溶性鋇鹽生產白色沉淀E。試確定ABCDE各為何物，寫出有關的反應方程。(ABCDE分別為S2O32-、SO2、S、SO42-、BaSO4)

第十二章氮族元素

一、例題

1.為什么氮不能形成五鹵化物，而磷元素能形成？

解氮原子的價層只有4個價軌道，只能形成4個共價鍵，故不能形成含有5個N-X鍵的NX5。而磷原子的價層有9個價軌道，故能形成5個P-X鍵。

2.如何除去NO中微量的NO2和N2O中少量的NO？

解（1）將含有微量NO2的NO通入水中以吸收NO2（用堿液吸收更好）。將含有少量NO的N2O通入FeSO4溶液中，使NO與給合成Fe(NO)SO4。

3.NH3、PH3、AsH3分子中的鍵角依次為1070、93.080、91.80，逐漸減小。為什么？

解NH3分子中的N原子價電子層充滿電子，而PH3、AsH3分子中的P、As原子價電子層有空的d軌道，前者鍵合電子對間的斥力大于后二者，故NH3分子中的鍵角比PH3、AsH3的大。至于PH3的鍵角比AsH3的稍大，是由于P的原子半徑比As的小，鍵合