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1、大学化学普通化学习课后题答案普通化学 马家举 第一章 物质结构基础习题 4 假定有下列电子的各套量子数，指出哪几套不可能存在，并说明原因。 3，2，2，1/2；3，0，-1，1/2；2，2，2，2； 当角量子数l取0时，磁量子数m不能取-1。 当主量字数取2时，角量子数不能取2；自旋量子数不能取2，只能取+1/2或-1/2。 5写出原子序数为47的银原子的电子分布式，并用四个量子数表示最外层电子的运动状态。 Ag：1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1 5,0,0,+1/2。 试用杂化轨道理论解释： H2S分子与H2O分子一样，中心原子采取sp3不等性杂化，在两个孤电
2、子对的作用下，两个H-S键键角减小。之所以键角小于H2O分子中两个H-O键的键角104045，是因为H-S键的成键电子对更靠近H原子，两个H-S键之间的斥力小，被压缩的程度更大。PCl3分子与NH3分子一样，也是中心原子采取sp3不等性杂化，同理Cl-P键的成键电子对更靠近Cl原子，所以两个P-Cl键的键角小于NH3分子中两个N-H键的键角。 7 为什么室温下CH4为气体，CCl4为液体，而CI4为其固体？水的沸点高于H2S，而CH4的沸点低于SiH4？ 从CH4CCl4CI4分子量增加，分子间色散力增大，而色散力在范德华力中占较大比例，即分子间力是增大的，而分子间力越大，熔沸点越高。 H2O
3、分子与H2S分子相比，水中H2O分子之间存在氢键，虽然H2O分子间的色散力较小，氢键的存在却使沸点更高一些。CH4分子之间没有氢键，只能比较色散力大小，故分子量小的CH4的沸点低于分子量大的SiH4的沸点。 第二章 热力学基础 习题 6 计算下列反应的DrHm(298.15K)和DrSm(298.15K) 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) C2H2(g)+H2(g)=C2H4(g) qqH2S分子的键角为920，而PCl3的键角为1020。 NF3分子为三角锥形构型，而BF3分子为平面三角形构型。 NF3分子与NH3分子一样中心原子采取sp3不等性杂化，使分子产生三角
4、锥形构型；BF3分子中心原子B采用sp2等性杂化，使分子产生平面三角形构型。 DrHm(298.15K)=2DfHm(N2,g)+6DfHm(H2O,l)-4DfHm(NH3,g)-3DfHm(O2,g)=20+6(-285.83kJmol)-4(-46.11kJmol)-30=-1530.54kJmol-1-1-1qqqqqDrSm(298.15K)=2Sm(N2,g)+6Sm(H2O,l)-4Sm(NH3,g)-3Sm(O2,g)=2191.6Jmol-1qqqqqK-1+669.91Jmol-1K-1-4192.4Jmol-1K-1-3205.14Jmol-1K-1=-582.36Jmo
5、l-1K-1DrHm(298.15K)=DfHm(C2H4,g)-DfHm(C2H4,g)-DfHm(H2,g)=(52.26kJmol)-(226.7kJmol)-0=-174.44kJmol-1-1-1qqqqDrSm(298.15K)=Sm(C2H4,g)-Sm(C2H4,g)-Sm(H2,g)=(219.6Jmol-1qqqqK-1-1)-(200.9Jmol-1-1K-1)-(130.68Jmol-1K-1) =-111.98JmolK7 利用下列反应的DrGm(298.15K)值，计算Fe3O4在和298.15K时的标准摩尔生成吉布斯函数。 2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O
6、3(s), DrGm(298.15K)=-742.2kJmol4Fe2O3(s)+Fe(s)=3Fe3O4(s) DrGm(298.15K)=-77.7kJmol qqq-1-1DrGm(298.15K)=(4/3)DrGm(1)+(1/3)DrGm(2)=(4/3)(-742.2kJmol)+(1/3)(-77.7kJmol)=-1015.5kJmol-1-1-1qqq8 估算反应CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)在873K时的标准摩尔吉布斯函数变和标准平衡常数。若系统中个组分气体的分压为p(CO2)=p(H2)=76kPa，p(CO)=p(H2O) =127kPa，计算此条
7、件下反应的摩尔吉布斯函数变，并判断反应进行的方向。 DrHm(298.15K)=DfHm(CO,g)+DfHm(H2O,g)-DfHm(CO2,g)-DfHm(H2,g)=(-110.52kJmol)+(-241.82kJmol)-(-393.51kJmol)-0=41.17kJmol-1-1-1-1qqqqqDrSm(298.15K)=Sm(CO,g)+Sm(H2O,g)-Sm(CO2,g)-Sm(H2,g)=(197.67Jmol-130.68Jmolq-1qqqqqK-1)+(188.83Jmol-1-1K-1)-(213.7Jmol-1K-1) -1K-1=42.12JmolqKq-1
8、DrGm(873K)=DrHm(CO,g)-TDrSm(H2O,g)=41.17kJmol-1-1-873K0.04212kJmol-1K=4.41kJmol-1Kq=Exp-DrGmRTqq=Exp-4.411000Jmol8.314Jmolq-1-1K-1873K=0.54 DrGm=DrGm+RTln=4.41kJmol-1(pCO/p)(pH2O/p)(pCO2/p)(pH2/p)-1qqq+0.008314kJmol0K-1873Kln1271277676=11.86kJmol逆向自发。 -110 已知反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在298.15K时的Kq-1q=4.9
9、10， 16DrHm(298.15K)=-92.31kJmol，求在500K时的Kq值。 lnK2K1qqq=qDrHmRq(1T1R-q1T2()1T2K2=K1Exp16DrHm1T1-)-1-1=4.910Exp-92.31kJmol0.008314kJmolK-1(1298.15K-1500K)=1.45101012 在298.2K的标态下，下列反应 CaO(s)+SO3(g)=CaSO3(s) 的DrHm=-402kJmol,DrSm=-189.6Jmol qq-1q-1K-1，试求 上述反应是否能自发进行？逆反应的DrGm是多少？ 升温是有利于上述反应正向进行还是降温有利？ 计算上
10、述逆反应进行所需要的最低温度。 DrGm(298.2K)=DrHm-TDrSm=-402kJmol-1qqq-298.2(-0.1896kJmolq-1K)=-345.46kJmol-1-1-1能自发进行。逆反应的DrGm(298.2K)=345.46kJmol由于反应正向放热，降温有利于正向移动。 T=DrHmDrSmqq=402kJmol0.1896kJmol-1-1K-1=2120K 第三章 溶液与离子平衡 习题 3 将1kg乙二醇与2kg水相混合，可制得汽车用的防冻剂，试计算 250C时该防冻剂的蒸气压； 该防冻剂的沸点； 该防冻剂的凝固点。 M(乙二醇)=0.062kgmol-1，M
11、(H2O)=0.01801kgmol-1n=1kg0.062kgmol2kg-1=16.13mol n(H2O)= 0.018kgmol-1=111.11mol DrHm(298.15K)=DfHm(H2O,g)-DfHm(H2O,l)=-241.82kJmol-1qqq-1-(-285.83kJmol)=44.01kJmolq-1lnK2K1qq=lnp2p1=DrHmRq(1T1-1T2)p2=p1ExpDrHmR(1T1-1T2)-1-1-1=101.325kPaExp*44.01kJmol111.1111.1+16.13-10.008314kJmolK(1373.15K-1298.15
12、K)=2.86kPap=pxA=2.86kPa=2.50kPa (2) bB=nBWA*=16.13mol2kg*=8.07molkg Tb=Tb+DTb=Tb+kbbB=373.15K+0.512Kkgmol=377.28K-18.07molkg-1 (104.130C) (3) Tf=Tf-DTf=Tb-kfbB=273.15K-1.86Kkgmol=258.14K*-18.07molkg-1 (-15.010C) 7 在100kPa、20时，H2S 气体在水中的溶解度是2.61体积H2S/1体积H2O，求饱和H2S水溶液的物质的量浓度及H3O和S2-离子的平衡浓度；如用HCl溶液调节酸度
13、到pH=2.00时，溶液中的S2-离子浓度又是多少？计算结果说明什么问题？ +将H2S看成是理想气体 Vm=RTp=8.314Jmol-1K-1293.15K100kPa33-1=24.37dmmol 3-1cH2S=2.61dm/24.37dmmol1dm3=0.107moldm-3cH+=(qcH2Scq)Ka1c=-12qq0.1079.110moldm-3-8-3=9.8710moldm-5-3cS2-=Ka2c=1.110pH=2.00 qqqmoldmcS2-=Ka1Ka2(cH2S/c)(cH+/c)-8qq2cq-1229.110+1.110-20.107(1.010)mold
14、m-3=1.0710-16moldm-3计算H浓度时，可以将多元弱酸当成一元弱酸来处理；二元弱酸的酸根离子浓度数值上近似等于二级酸解离常数；弱酸的浓度一定，酸根离子浓度与H+浓度平方成反比。 9 正常情况下，人体动脉血液中c(HCO3)=24mmoldm-3，c(CO2)=1.2mmoldm-3此时人体血液的pH值为多少？在某些情况下，如糖尿病患者体内能快速产生酸性物质，假设因此有10mmoldm-3的H+流入血液，而因此产生的过多的CO2通过呼吸排出，仍维持-3c(CO2)=1.2mmoldm的话，血液的pH值又为多少？， pH=pKa1+lgqcbcacbca=6.37+lg241.214
15、1.2=7.67 pH=pKa1+lgq=6.37+lg=7.44 12已知25时，PbI2的容度积是8.410-9，试求 PbI2在纯水中的溶解度； KI溶液中Pb离子浓度。 2+sPbI=23Ksp4qc=q38.4104-9moldm-3-3=0.00128moldm-3cPb2+=sPbI2=0.00128moldmcI-=2sPbI2=0.00256moldm-3(cPb2+/c)(cI-/c)=Ksp (s/c)(0.01moldmq-3qq2q+2s)/c=Ksp 8.4100.012-3-9q2qs=Ksp0.012qmoldm-3=moldm-3=8.410moldm-5-3
16、cPb2+=s=8.410moldm-514 25时，溶液中含有Fe、Fe离子，它们浓度都是0.05moldmFe2+离子不生成Fe(OH)2沉淀，试问溶液的pH值应控制为多少？ Fe沉淀完全 3+3+2+-3，如果要求Fe(OH)3沉淀完全，而cOH-=3Ksp(cFe3+/c)qqc=q32.64101.010-39-5moldm-3=6.4210-12moldm-3pH=14-pOH=14-11.19=2.81Fe2+开始沉淀 cOH-=Ksp(cFe3+/c)qqc=q4.87100.05-17moldm-3=3.1210moldm-8-3pH=14-pOH=14-7.51=6.49第
17、四章 氧化还原反应与电化学 习题 4 根据下列反应设计原电池，用电池符号表示，写出对应的半反应。 CuAg+Cu(s)+2+Ag(s) Pb Pb 2+Cu(s)+S2-Pb(s)+CuS(s) 2+-PbCl(s)+H(g) +2H+2Cl22+-Ag(s) Ag/Ag:Ag+e Cu2+-Cu2+ /Cu:Cu(s)-2e(-)CuCuPb2+2+(c1)Ag(c2)Ag(+) 2+-Pb(s) +2e+/Pb:Pb CuS/Cu:Cu(s)+S2-CuS(s) -2e(-)CuCuSSPb+2+2-(c1)Pb2+(c2)Pb(+) /Pb:Pb2+-PbCl(s) +2Cl+2e22H H/H2:H2(g)-2e-+(-)Pt,H2(g,p)H(c1)Cl(c2)PbCl2Pb(+) +-
