《无机及分析化学》《普通化学》习题选解
第1章 水溶液
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1-1. 排出下列稀溶液在310 K时，渗透压由大到小的顺序
(1) c(C6H12O6) = 0.10 mol·L-1 (2) c(NaCl) = 0.10 mol·L (3) c(Na2CO3) = 0.10 mol·L-1
解：Cos(C6H12O6)=c=0.10mol·L-1 Cos(NaCl)=2c=0.20mol·L-1
Cos(Na2CO3)=3c=0.30mol·L ∴Cos(1) 1-2. 某一元弱酸HA100mL，其浓度为0.10mol·L-1 , 当加入0.10mol·L-1的NaOH溶液50mL 后，溶液的pH为多少？此时该弱酸的解离度为多少？(已知HA的Ka=1.0×10) 解： HA + NaOH = NaA + H2O 代入数据 0.10×100 0.10×50 =10mmol =5mmol 可知HA过量5mmol，产生NaA 5mmol,构成一个缓冲溶液。 由公式pH?pKa?lgn共轭碱n共轭酸-5 -1 =5+lg(5/5)=5 解离度??[H]c(HA)+?100%?1?105150?5?100%?0.03% 1-3. 欲配制pH=5.00的缓冲溶液500mL，现有6 mol·L-1的HAc34.0mL， 问需要加入 NaAc·3H2O(M=136.1g·mol-1)多少克？如何配制？ 解：根据公式pH?pKa?lgn(A)n(HA)- 代入计算，5.00?4.75?lgnNaAc6?34.0?10?3 得到：nNaAc=0.363mol, m(NaAc·3H2O)=0.363×136.1=49.4克 配制方法：称取49.4克NaAc·3H2O，溶解于100mL烧杯中，转移到500mL容量瓶中，稀释，定容，酸度计校正。 1-4. 已知298K时PbI2在纯水中的溶解度为1.35?10-3 mol ? L-1，求其溶度积。（9.8?10-9） 解：PbI2(s) PbI2(aq) Pb2+ + S2- S S 2S 又：Ksp?[Pb][I]?S?(2S)?4S Ksp = 4×(1.35×10-3)3 = 9.84×10-9 ΘΘ2+-223 1-5. 现有0.1 mol ? L的Fe和Fe溶液，控制溶液的pH值只使一种离子沉淀而另一种离子留在溶液中？ 解：Fe(OH)2开始沉淀时： [OH]?--12+3+ Ksp[Fe][OH]-2+?1.64?100.14.05?10?7?14?4.05?10mol?L ?7?1pOH??lg??lg?6.39 pH=14-pOH?7.61 Fe(OH)3开始沉淀时： [OH]?-3Ksp[Fe]3+?31.10?100.1?36?3.32?10?12mol?L ?1所以，Fe3+先沉淀 当Fe沉淀完全时： [OH]?-33+ Ksp[Fe][OH]-3+?31.10?10101.04?10?6?36?1.04?10?10mol?L ?1pOH??lg??lg?10?9.98 pH?14?pOH?4.02 所以pH范围是：4.02﹤pH﹤7.61 第2章 化学反应的基本原理 2-1. 估计下列各变化过程是熵增还是熵减。 (1) NH4NO3爆炸 2NH4NO3(s)→2N2(g)十4H2O(g)十O2(g) (2)臭氧生成 3O2(g) →2O3(g) 解：(1)NH4NO3爆炸后，气体体积急剧增大，是熵值增大的过程； (2)生成臭氧后，气体体积减小，是熵减过程。 2-2. CO是汽车尾气的主要污染源，有人设想以加热分解的方法来消除之： CO(g)?C(?s)122O( g)试从热力学角度判断该想法能否实现？ 解：受热分解反应一般为吸热反应，所以反应 CO(g)?C(s)?12O2(g) 其ΔH为正值。另从反应式可知，反应前后的气体摩尔数减少，所以ΔS为负值。根据公式 ?G??H?T?S 当ΔH为正值、ΔS为负值时，在任何温度下ΔG总是正值，所以此反应在任何温度都不能发生。以加热分解方法来消除汽车尾气中的CO气在热力学上不能实现所以就不必徒劳去寻找催化剂了。 2-3. 判断下列反应 （1）在25℃下能否自发进行？ （2）在360℃下能否自发进行？ （3）求该反应能自发进行的最低温度。 解：查表得： C2H5OH(g)C2H5OH(g)?C2H4(g)?H2O(g) C2H4(g) H2O(g) ?fGm?/kJ·mol-1 -168.6 68.12 -228.6 /kJ·mol-1 -235.3 52.28 -241.9 ?fHm??Sm/J·K-1·mol-1 282 219.5 188.7 （1）C2H5OH(g)?C2H4(g)?H2O(g) ?rGm(298)??fGm[C2H4(g)]??fGm[H2O(g)]??fGm[C2H5OH(g)] ???? ?(?228.6?)?8.1k2J?mol?168.?12?( 168.6)?因为?rGm(298)>0，反应在25℃下不能自发进行。 ????（2）?rHm(298)??fHm[C2H4(g)]??fHm[H2O(g)]??fHm[C2H5OH(g)] ??52.2?8?(241?.9)??1( 235.3)?45.6k8J?mol?rSm(298)?Sm[C2H4(g)]?Sm[H2O(g)]?Sm[C2H5OH(g)] ??? 根据公式 ?219.5?188.7?282?126.2J?K?1?mol?1 ?G???H??T?S? 由于?H?和?S随温度变化很小，可以看成基本不变。 ?G633K?45.68?633???126.21000 ?1 ??34.k2J?mol< 0 因此反应在360℃下能自发进行。 （3）求反应能自发进行的最低温度 根据公式?G???H??T?S? ΔG?< 0 时反应自发进行，故?H??T?S??0 T??H?S???45.68?1000126.2?362K 故该反应能自发进行的最低温度是89℃。 ???2-4. 反应PCl5(g)????PCl3(g)?Cl2(g)在760K时的标准平衡常数K为33.3。若将 50.0g的PCl5注入容积为3.00L的密闭容器中，求760K下反应达平衡时PCl3的分解率，此时容器中的压力是多少？ 解：n(PCll5)5)?m(PCM(PCl?50?0.240mol 5)208PCl5的初始分压为 p(PClCl5)RT5)?n(PV?0.24?8.314?7603.00?505kPa p(PCl?5)/p?505 100?5.05该反应在恒温恒容下进行，以pp?B/为基准计算。 PCl5(g)?PCl3(g)?Cl2(g) 开始时p?B/p 5.05 0 0 平衡时p?B/p 5.05-x x x ??2K??[p(PCl3)/p]?[p(Cl2)/p][p(PCl?x 5)/p?]5.05?x?33.3解得 x = 4.45 mol 在恒容恒温下转化的PCl5的分压为 p(转，PC5l)?4.4?510?04k4P 5a PCl5的分解率为 ??n(转，PCl5) n(初，PCl?100%?p(转，PCl5)5)p(初，PCl?100%5) =445505?100%?88.1% 平衡时 p(PC5l)?（5.05-4）.?45?100kP a60 p(PCl3)?p(Cl2)?445kPa 总压力为：p?p(PCl5)?p(PCl3)?p(Cl2)?60?445?445?950kPa 2-5．设某一化学反应的活化能为100kJ·mol(1)当温度从300K升高到400K时速率加快了多少倍? (2)温度从400K升高到500K时速率加快了多少倍？说明在不同温度区域，温度同样升高100K，反应速率加快倍数有什么不同？ 解：根据公式lgk2?k1EaT2?T1-1 求解 2.303RT2T13（1）lgk2?k1100?10400?3002.303?8.314400?300?4.35 k2k1k1?22340 100?103（2）lgk2?k2k1500?4002.303?8.314500?400?2.609 ?407 (3)以上计算说明，温度越高，升高同样温度使反应速率加快倍数减少。这是由于温度高时本身反应速率快，升温反应加快的倍数相应地较小。 范特荷夫规则：温度升高10℃，反应速率增加2—3倍。它仅是一个近似规则，实际上与基础温度及活化能有关。 2-6. 反应2NO(g) + H2(g) → N2(g) + H2O(g)的反应速率表达式为v=k[NO]2[H2]，试讨论下列各种条件变化时对初速率有何影响。 （1） NO的浓度增加一倍 （2） 有催化剂参加 （3） 降低温度 （4） 将反应容器的容积增大一倍 （5）向反应体系中加入一定量的N2 解：（1）NO的浓度增加一倍，初速率增大到原来的4倍； （2）有催化剂参加，初速率增大； （3）降低温度，初速率减小； （4）将反应器的容积增大一倍，初速率减小到原来的1/8； （5）向反应体系中加入一定量的N2，初速率不变。 第3章 电化学原理与应用 3-1. 用氧化数法或离子电子法配平下列各方程式： 解；(1)3 As2O3+4HNO3+7H2O=6H3AsO4+4NO (2)K2Cr2O7+3H2S+4H2SO4=K2SO4+Cr2(SO4)3+3S+7H2O (3)6KOH+3Br2=KBrO3+5KBr+3H2O (4)3K2MnO4+2H2O=2KMnO4+MnO2+4KOH (5)4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O (6)I2+5Cl2+6H2O=10HCl+2HIO3 (7)2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2+8H2O
