大学化学课后习题解答

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n l m (1) 2 1 0 (2) 2 2 ?1 (3) 2 3 +2

解：(1)合理；(2) l取值不合理，应小于n；

(3) l、m取值不合理，l应小于n，m取值为0, ?1, ?2,? ? l； 4．用合理的量子数表示：

(1)3d能级； (2)4s电子

解：(1)3d能级： n=3，l=2；(2)4s1电子：n=4，l=0，m = 0；

5．分别写出下列元素基态原子的电子分布式，并分别指出各元素在周期表中的位置。

9F 10Ne 25Mn 29Cu 24Cr 55Cs 71Lu

解：

225261s2s2p 第二周期VIIA族 10Ne [He]2s2p 第二周期VIIIA族 9F

101

[Ar]3d54s2 第四周期VIIB族 29Cu [Ar]3d4s 第四周期I B族 25Mn

511

第四周期VI B族 55Cs [Xe]6s 第六周期I A族 24Cr [Ar]3d4s

1412

71Lu [Xe]4f5d6s 第六周期IIIB族

6．以(1)为例，完成下列(2)?(4)题。

151

(1)Na (Z = 11) [Ne]3s ； (3 ) (Z=24) [ ? ] 3d4s；

22623 1026

(2) 1s2s2p3s3p； (4 ) Kr (Z= ) [ ? ] 3d4s4p；解：

(1) Na (Z = 11) [Ne]3s1 ； (3 ) Cr (Z=24) [Ar ] 3d54s1； (2) P(Z=15) 1s22s22p63s23p3 ； (4 ) Kr (Z= 36 ) [Ar] 3d104s24p6； 7．写出下列离子的最外层电子分布式：

S2? K+ Pb2+ Ag+ Mn2+ Co2+ S2? K+ Pb2+ Ag+ Mn2+ Co2+ 解：

2626226102652673s3p 3s3p 6s 4s4p4d 3s3p3d 3s3p3d

8．试完成下表。

原子序数价层电子分布式各层电子数

11 21 35 48 60 82 解：

原子序数价层电子分布式各层电子数周期族区

1 11 3s2,8,1 3 IA s

21 3d4s2,8,8,3 4 III B d

35 4s4p2,8,18,7 4 VII A p

102

48 4d5s 2,8,18,18,2 5 II B ds

60 4f6s 2,8,18, 22,8, 2 6 III B f

82 6s6p 2,8,18,32,18,4 6 IVA p

9．已知某副族元素A的原子，电子最后填入3d轨道，最高氧化值为4；元素B的原子，

电子最后填入4p轨道，最高氧化值为5：

周期族区第二篇习题与习题解答

(1）写出A、B元素原子的电子分布式；

(2)根据电子分布，指出它们在周期表中的位置（周期、区、族）。

解： A原子最后电子填入3d轨道，应为第四周期d或ds区元素；最高氧化值为4，其价

电子构型应为3d4s，为22Ti元素；

B原子最后电子填入4p轨道，应为第四周期p区元素，最高氧化值为5，其价电子构型为4s4p，应为33As元素；

2223

(1) 22Ti： [Ar]3d4s；33As：[Ar] 4s4p；

(2) 22Ti：位于第四周期d区IVB；33As：位于第四周期p区VA；

10．有第四周期的A、B、C三种元素，其价电子数依此为1、2、7，其原子序数按A、B、

C顺序增大。已知A、B次外层电子数为8，而C次外层电子数为18，根据结构判断： (1) C与A的简单离子是什么？

(2) B与C两元素间能形成何种化合物？试写出化学式。解：依题意，A应为19K，B应为20Ca，C应为35Br；

(1) C与A的简单离子是Br?与K+；

(2) B与C两元素间能形成离子型化合物：CaBr2。 11．指出第四周期中具有下列性质的元素：

(1) 最大原子半径； (2) 最大电离能； (3) 最强金属性； (4) 最强非金属性； (5) 最大电子亲和能； (6) 化学性质最不活泼；解：(1) 最大原子半径：K；(2) 最大电离能：Kr；(3) 最强金属性：K；

(4) 最强非金属性：Br；(5) 最大电子亲和能：Br；(6) 化学性质最不活泼：Kr； 12．元素的原子其最外层仅有一个电子，该电子的量子数是n = 4 , l = 0 , m = 0 ,ms = +1/2 ,

问：

(1) 符合上述条件的元素可以有几种？原子序数各为多少？

(2) 写出相应元素原子的电子分布式，并指出在周期表中的位置。

解：(1) 符合上述条件的元素有三种：K、Cr、Cu；原子序数分别为19、24、29；

(2) 相应元素原子的电子分布式为：[Ar]4s，[Ar]3d4s，[Ar]3d4s；

分别位于周期表中第四周期的s区IA、d区VIB、ds区IB。 13．在下面的电子构型中，通常第一电离能最小的原子具有哪一种构型？

(1) nsnp； (2) nsnp； (3) nsnp； (4) nsnp；

解：通常第一电离能最小的原子具有(2) ns2np4构型，该构型原子失去一个电子后成为np半满稳定构型，故其电离能较小。

14．某元素的原子序数小于36，当此元素原子失去3个电子后，它的角动量量子数等于2

的轨道内电子数恰好半满：

(1) 写出此元素原子的电子排布式；

(2) 此元素属哪一周期、哪一族、哪一区？元素符号是什么？

解：分析：原子序数小于36应为前四周期元素；角动量量子数等于2，l = 2，应为d 轨

道，前四周期只有第四周期有d轨道，因而应为第四周期元素；

(1) 失去3个电子后，3d轨道内电子数半满，该元素应有3d64s2构型，该元素原子

的电子排布式应为[Ar]3d64s2；

(2) 该元素属第四周期VIIIB族d区，元素符号Fe。

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15．已知H2O(g)和H2O2(g)的?fH?m 分别为?241.8kJ?mol、?136.3kJ?mol，H2 (g)和O2(g)

?1 ?1

的离解能分别为436 kJ?mol和493kJ?mol，求H2O2 中O―O键的键能。

??fHm(H2O) 解： H(g) + 1/2 O(g) HO(g)

?1?1

?H?b(H-H) 1/2?H?b(O-O) 2?H?b(H-O)

2H(g) + O(g)

?fH?m(H2O) + 2?H?b(H-O) = ?H?b(H-H) + 1/2?H?b(O-O) 2?H?b(H-O) = ?H?b(H-H) + 1/2?H?b(O-O) ? ?fH?m(H2O)

= [436 + (1/2)?493 ? (?241.8) ] kJ?mol?1

?fH?m(H2O2)

H2(g) + O2(g) H2O2(g)

?H?b(H-H)

?H?b(O-O) ?rH?m

= 924.3 kJ?mol

2H(g) + 2O(g)

?fH?m(H2O2) + ?rH?m = ?H?b(H-H) + ?H?b(O-O) ?rH?m = ?H?b(H-H) + ?H?b(O-O) ? ?fH?m(H2O2)

= [436 + 493 ? (?136.3)] kJ?mol = 1065.3 kJ?mol

?rH?m = 2?H?b(H-O) + ?H?b(-O-O-) ?H?b(-O-O-) = ?rH?m ? 2?H?b(H-O)

= [1065.3 ? 924.3 ]kJ?mol = 141 kJ?mol?1

= E(-O-O-)

16．已知NH3(g)的?fH?m= ?46kJ?mol?1，H2N―NH2(g)的?fH?m= 95kJ?mol?1，

E(H―H)= 436 kJ?mol?1，E(N≡N) = 946 kJ?mol?1

计算E(N―H)和E(H2N―NH2)。

?fH?m(NH3)

解： 1/2N2(g) + 3/2H2(g) NH3(g)

1/2?H?b(N2)

3/2?H?b(H2) 3?H?b(N-H)

N(g) + 3H(g) ?fH?m(NH3) + 3?H?b(N-H) = 1/2?H?b(N2) + 3/2?H?b(H2) ?H?b(N-H) = 1/3[1/2?H?b(N2) + 3/2?H?b(H2) ? ?fH?m(NH3)]

= 1/3[ (1/2)?946 + (3/2)?436 ? (?46)] kJ?mol?1

= 391 kJ mol?1 = E(N―H)

?fH?m(N2H4)

N2(g) + 2H2(g) N2H4(g)

?H?b(N2)

2?H?b(H2) ?rH?m

2N(g) + 4H(g) ?fH?m(N2H4) + ?rH?m = ?H?b(N2) + 2?H?b(H2)

第二篇习题与习题解答

?rH?m = ?H?b(N2) + 2?H?b(H2) ? ?fH?m(N2H4)

= [946 + 2?436 ?95] kJ?mol?1 = 1723 kJ?mol?1

?rH?m = ?H?b(H2N-NH2) + 4?H?b(N-H) ?H?b(H2N-NH2) = ?rH?m ? 4?H?b(N-H)

= [1723 ? 4 ? 391]kJ mol?1

= 159 kJ mol= E(H2N―NH2)

17．写出O2分子的分子轨道表达式，据此判断下列双原子分子或离子：O2+、O2、O2?、

O22?各有多少成单电子，将它们按键的强度由强到弱的顺序排列起来，并推测各自的磁性。

解：O2分子的分子轨道表达式为：

O2 [(?1s)2(?*1s)2(?2s)2(?*2s)2(?2px)2(?2py)2(?2pz)2(?*2py)1(?*2pz)1]

O2+、O2?、O22?的分子轨道表达式为：

O2+ [(?1s)2(?*1s)2(?2s)2(?*2s)2(?2px)2(?2py)2(?2pz)2(?*2py)1]

O2?(?1s)(?1s)(?2s)(?2s)(?2px)(?2py)(?2pz)(?2py)(?2pz)? O22??(?1s)2(?*1s)2(?2s)2(??2s)2(?2px)2(?2py)2(?2pz)2(?*2py)2(?*2pz)2?

O2+、O2、O2?、O22?的单电子数分别为1、2、1和0，分别具有顺磁、顺磁、顺磁和抗(逆)磁性；

O2+、O2、O2?、O22?的键级分别为:

键级(O2+)=(8?3)/2 = 2.5；键级(O2) = (8?4)/2 = 2；键级(O2?)=(8?5)/2 = 1.5；键级(O22?)=(8?6)/2 = 1；

O2+、O2、O2?、O22?的键强度依次下降。

18．据电负性差值判断下列各对化合物中键的极性大小。

(1) FeO 和 FeS (2) AsH3 和 NH3

(3) NH3 和 NF3 (4) CCl4 和 SiCl4

解：(1) xO > xS，FeO极性大于FeS； (2) xN > xAs，N-H极性大于As-H；

(3) ?x(N-H)=(3.0?2.1)=0.9 ，?x(N-F)=(4.0?3.0)=1.0， N-F极性大于N-H；

(4) xC > xSi，Si-Cl极性大于C-Cl；

19．用杂化轨道理论解释为何PCl3是三角锥形，且键角为101°，而BCl3却是平面三角形

的几何构型。

解：P原子的外层电子构型为3s23p3，根据杂化轨道理论， P原子以不等性sp3杂化轨道

与Cl原子成键，四个sp3杂化轨道指向四面体的四个顶点，其中的三个轨道为单电子，

与Cl原子的单电子配对成键；而另一个sp3杂化轨道已为一对孤电子对占据，不可能再与Cl原子成键，因而PCl3的分子构型为三角锥。同时，由于孤对电子对键对电子的斥力，使PCl3的键角小于109.5?成为101°。

而BCl3中的B原子为sp2杂化，三个杂化轨道指向平面三角形的三个顶点，与三个Cl原子的单电子配对，因而是平面三角形构型，键角为120?。 20．第二周期某元素的单质是双原子分子，键级为1是顺磁性物质。

(1) 推断出它的原子序号； (2)写出分子轨道中的排布情况；解：应为B2分子。(1)为5B； (2)B2[(?1s)(?1s)(?2s)(?2s) (?2py)(?2pz)]

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21．下列双原子分子或离子，哪些可稳定存在？哪些不可能稳定存在？请将能稳定存在的

双原子分子或离子按稳定性由大到小的顺序排列起来。 H2 He2 He2+ Be2 C2 N2 N2+

解：按分子轨道理论，相应的分子轨道表达式与键级为：

H2 [(?1s)2]；键级=2/2=1； He2 ?(?1s)2(?*1s)2?；键级=(2?2)/2=0；

He2?(?1s)(?1s)?；键级=(2?1)/2= 0.5； 2*22*2

Be2?(?1s)(?1s)(?2s)(?2s)?；键级=(4?4)/2= 0；

C2?(?1s)2(?*1s)2(?2s)2(??2s)2 (?2py)2(?2pz)2?；键级=4/2= 2；

N2 [(?1s)2(?*1s)2(?2s)2(?*2s)2(?2py)2(?2pz)2(?2px)2]；键级=6/2= 3；

N2+[(?1s)2(?*1s)2(?2s)2(?*2s)2(?2py)2(?2pz)2(?2px)1]；键级=(6?1)/2= 2.5；

He2、Be2不能稳定存在，其余均能存在。

稳定性由大到小为：N2、N2+、C2、H2、He2+。 22．实验测得H－F键的偶极矩 ? = 6.37?10?30 C?m，试计算 F 原子所带电量，并分析

H－F键的离子性。解：由 ? = q?l 得 q = ? / l

= 6.37?10

?30 ?20

C?m / 91.7?10

?12

= 6.95?10C

= 6.95?10?20C / (1.602?10?19C/元电荷)

= 0.434元电荷

H－F键的离子性为43.4%

23．试用价层电子对互斥理论判断下列分子或离子的空间构型。

NH4+ CO32? BCl3 PCl5(g) SiF62? H3O+ XeF4 SO2

解：

分子或离子中心原子电子构型 NH4+ N 2s22p3

CO3 BCl3 PCl5 SiF6 H3O XeF4 SO2

+2?2?

n (5?1?4)/2=0 (4+2?6)/2=0 (3?3)/2=0 (5?5)/2=0 (4+2?6)/2=0 (6?1?3)/2=1 (8?4)/2=2 (6?4)/2=1

VP 4 3 3 5 6 4 6

VP空间排布分子构型正四面体正四面体平面三角形平面三角形平面三角形平面三角形三角双锥三角双锥正八面体正四面体正八面体

正八面体三角锥

平面四方形

C 2s2p B 2s22p1 P 3s23p3 Si 3s3p O 2s2p Xe 5s25p6 S 3s23p4

3 平面三角形 V形

24．用VSEPR理论和杂化轨道理论推测下列各分子的空间构型和中心原子的杂化轨道类型。

PCl3 SO2 NO2+ SCl2 SnCl2 BrF2+

解：

第二篇习题与习题解答

第一章

1．用作消毒剂的过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为0.030，这种水溶液的密度为1.0g?mL?1，请计算这种水溶液中过氧化氢的质量摩尔浓度、物质的量浓度和摩尔分数。解：1L溶液中，m( H2O2) = 1000mL?1.0g?mL?1?0.030 = 30g

m( H2O) = 1000mL?1.0g?mL?(1?0.030) = 9.7?10g n( H2O2) = 30g/34g?moL?1=0.88mol n( H2O) = 970g/18g.?mol?1=54mol

b( H2O2)= 0.88mol /0.97kg = 0.91mol?kg?1 c( H2O2)= 0.88mol/1L = 0.88mol?L

x( H2O2) = 0.88/(0.88.+54) = 0.016

2．计算5.0%的蔗糖(C12H22O11)水溶液与5.0%的葡萄糖(C6H12O6)水溶液的沸点。解： b(C12H22O11)=5.0g/(342g.?mol?1?0.095kg)=0.15mol?kg?1

b(C6H12O6)=5.0g/(180g.?mol?0.095kg)=0.29mol?kg 蔗糖溶液沸点上升

?Tb=Kb?b(C12H22O11)= 0.52K?kg?mol?1?0.15mol?kg?1=0.078K 蔗糖溶液沸点为：373.15K+0.078K=373.23K 葡萄糖溶液沸点上升

?Tb=Kb?b(C6H12O6)= 0.52K?kg?mol?0.29mol?kg=0.15K 葡萄糖溶液沸点为：373.15K + 0.15K = 373.30K

3．比较下列各水溶液的指定性质的高低(或大小)次序。

?1 ?1 ?1

(l)凝固点: 0.1mol?kgC12H22O11溶液，0.1mol?kgCH3COOH溶液，0.1mol?kgKCl溶液。

(2)渗透压：0.1mol?L?1 C6H12O6溶液，0.1mol?L?1CaCl2溶液，0.1mol?L?1 KCl溶液，1mol?L?1 CaCl2溶液。（提示：从溶液中的粒子数考虑。）解：凝固点从高到低：

?1 ?1 ?1

0.1mol?kgC12H22O11溶液>0.1mol?kgCH3COOH溶液>0.1mol?kgKCl溶液

渗透压从小到大：

0.1mol?L?1 C6H12O6溶液<0.1mol?L?1 KCl溶液<0.1mol?L?1 CaCl2 溶液<1mol?L?1CaCl2溶液 4．医学上用的葡萄糖(C6H12O6)注射液是血液的等渗溶液，测得其凝固点下降为0.543℃。 (l)计算葡萄糖溶液的质量分数。

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(2)如果血液的温度为37℃, 血液的渗透压是多少? 解：(1) ?Tf= Kf(H2O)?b(C6H12O6)

b(C6H12O6) = ?Tf/Kf(H2O)

=0.543K/1.86 K?kg?mol?1

=0.292 mol?kg?1

w=0.292?180/(0.292?180+1000) = 0.0499

(2) ? = c?R?T

= 0.292mol?L?8.314kPa?L?mol?K?(273.15+37)K

=753kPa

5．在20℃时，将5.0g血红素溶于适量水中，然后稀释到500mL, 测得渗透压为0.366kPa。试计算血红素的相对分子质量。解： ? = c?R?T

c =?/RT = [0.366/(8.314?293.15)] mol?L = 1.50?10 mol?L

500?10?3L?1.50?10?4mol?L?1 = 5.0g/M

4?1

M = 6.7?10g?mol

6．孕甾酮是一种雌性激素,它含有(质量分数)9.5% H、10.2% O和80.3% C，在5.00g苯中含有0.100g的孕甾酮的溶液在5.18℃时凝固，孕甾酮的相对分子质量是多少？写出其分子式。

解： ?Tf =Tf ?Tf?=[278.66?(273.15+5.18)]K=0.33K

?Tf = Kf(苯) ?b(孕甾酮)= Kf(苯)?m(孕甾酮)/[M(孕甾酮)?m(苯)]

M(孕甾酮)= Kf(苯)?m(孕甾酮)/[ΔTf?m(苯)] =[5.12?0.100/(0.33?0.00500)]g?mol?1

=3.1?102g?mol?1

C?H?O =310.30?80.3%/12.011 : 310.30?9.5%/1.008 : 310.30?10.2%/16.00 = 21 : 29 : 2

所以孕甾酮的相对分子质量是3.1?102g?mol?1，分子式是 C21H29O2。 7．海水中含有下列离子，它们的质量摩尔浓度如下：

b(Cl?) = 0.57mol?kg?1、b(SO42?) = 0.029 mol?kg?1、b(HCO3?) = 0.002 mol?kg?1、 b(Na+) = 0.49 mol?kg?1、b(Mg2+) = 0.055 mol?kg?1、 b(K+) = 0.011 mol?kg?1 和 b(Ca2+) = 0.011 mol?kg?1，请计算海水的近似凝固点和沸点。解： ?Tf = Kf(H2O) ?b

= [1.86 ? (0.57 + 0.029 + 0.002 + 0.49 + 0.055 + 0.011 +0.011)]K = 2.17K

Tf = 273.15K –2.17K

= 270.98K

ΔTb=Kb(H2O)·b

= [0.52 ? (0.57 + 0.029 + 0.002 + 0.49 + 0.055 + 0.011 +0.011)]K = 0.61K

第二篇习题与习题解答

Tb = 373.15K + 0.61K = 373.76K

8．在严寒的季节里为了防止仪器中的水冰结，欲使其凝固点下降到?3.00℃，试问在500g水中应加甘油(C3H8O3)多少克?

解： ΔTf = Kf(H2O) ?b(C3H8O3)

b(C3H8O3) =ΔTf / Kf(H2O) =[3.00/1.86] mol?kg =1.61 mol?kg?1 m(C3H8O3)=1.61?0.500?92.09g

=74.1g

9．硫化砷溶胶是通过将硫化氢气体通到H3AsO3溶液中制备得到： 2H3AsO3 + 3H2S = As2S3 + 6H2O 试写出该溶胶的胶团结构式。

解： [(As2S3)m?nHS?(n?x)H]?xH10．将10.0mL0.01mol?L?1的KCl溶液和100mL0.05mo1?L?1的AgNO3溶液混合以制备AgCl溶胶。试问该溶胶在电场中向哪极运动?并写出胶团结构。解： AgNO3是过量的，胶团结构为：

[(AgCl)m?nAg?(n?x)NO3]?xNO3

11．三支试管中均放入20.00mL同种溶胶。欲使该溶胶聚沉，至少在第一支试管加入0.53mL 4.0 mo1?L?1的KCl溶液，在第二支试管中加入1.25mL 0.050 mo1?L?1的Na2SO4溶液，在第三支试管中加入0.74mL 0.0033 mo1?L?1的Na3PO4溶液, 试计算每种电解质溶液的聚沉值,并确定该溶胶的电性。

解：第一支试管聚沉值： 4.0?0.53?1000/(20.00+0.53) =1.0?102 (m mo1?L?1)

第二支试管聚沉值： 0.050?1.25?1000/(20+1.25) = 2.9(m mo1?L?1) 第三支试管聚沉值： 0.0033?0.74?1000/(20+0.74)=0.12(m mo1?L) 溶胶带正电。

12．Calculate the mass of solute present in each of the following solutions: Solution: (1) 2.0L of 0.050 mo1?Lsodium hydroxide, NaOH.

m(NaOH) = 2.0L?0.050 mo1?L?1?40g?mol?1 = 4.00g

(2) 100.0mL of 0.0020 mo1?L?1barium hydroxide, Ba(OH)2 .

m{Ba(OH)2} = 100.0?10?3L?0.0020 mo1?L?1?171.34 g?mol?1 = 0.034g (3) 0.080 L of 0.050 mo1?L?1 sulfuric acid, H2SO4 . 0.080L?0.050mo1?L?1?98 g?mol?1 = 0.39g

(4) 1.50 L of 0.850 mo1?L?1phosphoric acid, H3PO4 .

1.50 L ?0.850 mo1?L?1?98.0 = 125g

13．The sugar fructose contains 40.0% C, 6.7% H and 53.3% O by mass. A solution of 11.7 g of fructose in 325 g of ethanol has a boiling point of 78.59?C. The boiling point of ethanol is 78.35?C, and Kb for ethanol is 1.20 K?kg.mol?1. What is the molecular formula of fructose? Solution: ?Tb=Tb?Tb?=[78.59 ?78.35]K=0.24K

?x+

+x?

无机及分析化学学习指导

?Tb= Kb(ethanol) ?b(fructose)= Kb(ethanol)?m(fructose)/M(fructose)?m(ethanol) M(fructose)= Kb(ethanol)?m(fructose)/?Tb?m(ethanol)

=[1.20?11.7/(0.24?0.325)]g?mol?1 =180g?mol?1

C:H:O =180?40%/12.011 : 180?6.75%/1.008 : 180?53.32%/16.00 = 6 : 12 : 6

Molecular formula of fructose is C6H12O6.

14．A sample of HgCl2 weighing 9.41 g is dissolved in 32.75 g of ethanol, C2H2OH. The boiling-point elevation of the solution is 1.27?C. Is HgCI2 an electrolyte in ethanol? Show your calculations. (Kb=1.20K?kg?mol?1)

Solution : If HgCl2 is not an electrolyte in ethanol b(HgCl2)=[9.41/(271.5?0.03275)] mol?kg

=1.05mol?kg?1

now, ?Tb= Kb(ethanol)?b(HgCl2)

b(HgCl2)= ?Tb/Kb(ethanol)

= [1.27/1.20] mol?kg =1.05 mol?kg?1

Therefor, HgCl2 is not an electrolyte in ethanol.

15.Calculate the percent by mass and the molality in terms of CuSO4 for a solution prepared by dissolving 11.5g of CuSO4?5H2O in 0.1000kg of water. Remember to consider the water released from the hydrate.

Solution : m(CuSO4) = [11.5?159.6/249.68]g= 7.35g

m(H2O) = [11.5 ? 7.35]g = 4.15g

Percent by mass: 7.35/(100.0+4.15)= 0.071

b = [7.35/(159.6?0.1042) ] mol?kg?1= 0.442 mol?kg?1 16．The cell walls of red and white blood cells are semipermeable membranes. The concentration of solute particles in the blood is about 0.6 mo1?L. What happens to blood cells that are place in pure water? In a 1 mo1?L?1 sodium chloride solution? Solution : In pure water: Water will entry the cell.

In a 1 mo1?L sodium chloride solution: The cell will lose water.

第二章

1．某理想气体在恒定外压(101.3kPa)下吸热膨胀，其体积从80L变到160L，同时吸收25kJ

?1?1

的热量，试计算系统热力学能的变化。解： ?U=Q+W

=Q-p?V

=25kJ-101.3kPa?(160-80)?10m

=25kJ-8.104kJ

第二篇习题与习题解答

= -17kJ

2．苯和氧按下式反应：

C6H6(l) +

152O2(g) ? 6CO2(g) + 3H2O(l)

在25℃，100kPa下，0.25mol苯在氧气中完全燃烧放出817kJ的热量，求C6H6的标准摩尔燃烧焓?cH?m和燃烧反应的?rU?m。

解： ? = ?B?nB = (?0.25mol)/( ?1) = 0.25mol

?cH?m=?rH?m=

?rH?

= ?817 kJ/0.25mol = ?3268 kJ?mol?1 ?rU?m= ?rH?m??ngRT

= ?3268kJ?mol?1?(6?15/2)?8.314?10?3?298.15kJ?mol?1

= ?3264kJ?mol

3．蔗糖(C12H22O11)在人体内的代谢反应为：

C12H22O11(s) + 12O2(g) ? 12CO2(g) + 11H2O(l)

假设标准状态时其反应热有30%可转化为有用功，试计算体重为70kg的人登上3000m高的山(按有效功计算)，若其能量完全由蔗糖转换，需消耗多少蔗糖？已知?fH?m(C12H22O11)= ?2222 kJ?mol?1。

解： W= ?70kg?3000m

= ?2.1?105 kg?m = ?2.1?105?9.8J = ?2.1?103kJ

?rH? = ?2.1?103kJ/30%

= ?7.0?10kJ

? r H?m=11?(?285.830 kJ?mol?1)+12?(?393.509 kJ?mol?1) ?(?2222 kJ?mol?1)

= ?5644kJ?mol?1

? = ?rH/?rH?m

= (?7.0?103)kJ/(?5644)kJ?mol?1

=1.2mol

m(C12H22O11)= n(C12H22O11)/M(C12H22O11)

=1.2mol?342.3g?mol?1

= 4.2?102g

4．利用附录III的数据，计算下列反应的?rH?m：

(1)Fe3O4(s)+4H2(g)?3Fe(s)+4H2O(g)

(2)2NaOH(s)+CO2(g)?Na2CO3(s)+H2O(l)

(3)4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g) (4)CH3COOH(l)+2O2(g)?2CO2(g)+2H2O(l) 解：(1) ?rH?m=[4?(?241.8) ? (?1118.4)]kJ?mol?1 = 151.2 kJ?mol?1

(2) ?rH?m =[(?285.8)+(?1130.68) ?(?393.509) ?2?(?425.609)]kJ?mol?1= ?171.8kJ?mol?1

第二篇习题与习题解答

(2) (?) Sn | Sn2+(0.05 mol?L?1)‖H+(1.0 mol?L?1)|H2(105Pa) |Pt(+) (3) (?) Pt | H2(105Pa)|H+(1mol?L?1)‖Sn4+(0.5 mol?L?1), Sn2+(0.1 mol?L?1 )|Pt(+) (4) (?) Pt | H2(105Pa)|H+(0.01 mol?L?1)‖H+(1.0 mol?L?1)|H2(105Pa) | Pt(+) 解：(1) E+ = 0.337V +0.0592Vlg0.5 =0.33V

2E? = ?0.126V +0.0592Vlg0.1 = ?0.16V

2E = E+ ? E? = 0.33V ?(?0.16V) = 0.49V

lgK?=

2?(0.337?0.126)nE? = 15.64 K? = 4.38×1015 ?0.0592V0.0592(2) E+ = E?(H+/H2) = 0

E? = ?0.136V + 0.0592Vlg0.05 = ?0.17V

2E = E+ ? E? = 0.17V

lgK?=

2?(0?0.136)nE? ?4.59 K?=3.9×=104

0.05920.0592V2(3) E+ = 0.151V + 0.0592Vlg0.5= 0.17V

0.1E? = E?(H+/H2) =0

E = E+ ? E? = 0V ? 0.17V = 0.17V

lgK? =

nE? 2?0.151== 5.10 K? =1.3×105

0.0592V0.0592(4) E+ = E?(H+/H2) = 0

E? = 0V +

0.05922Vlg0.01= ?0.12V

12E = E+ ? E? = 0V + 0.12V= 0.12V

lgK?=

nE? 2?0??0 K?=1

0.0592V0.059214．已知下列标准电极电势

Cu2++2e? =Cu E? =0.337V Cu2++e?=Cu+ E? =0.153V

(1) 计算反应 Cu + Cu2+ = 2Cu+的平衡常数。

(2) 已知K?sp(CuCl) =1.2×10?6，试计算下面反应的平衡常数。 Cu + Cu2++2Cl? 2CuCl↓

2++

解：(1) Cu 0.153 Cu E? Cu 0.337 2+2+++

2?E?(Cu/Cu) = 1?E?(Cu/Cu) + 1?E?(Cu/Cu)

2?0.337V = 1?0.153V + 1?E?(Cu+/Cu) E?(Cu+/Cu) = 0.521V

E?( CunE? ??lgK=

0.0592V2?/Cu)?E?( Cu0.0592V??/Cu)?0.153?0.521 ?7

??6.22 K?= 6.03?10

0.0592 41

无机及分析化学学习指导

(2) E?+ = E?(Cu/CuCl) = E(Cu/Cu) = E?(Cu/Cu) + 0.0592Vlg[c(Cu)/c(Cu)]

= 0.153V + 0.0592Vlg(1/K?sp,CuCl)

= 0.153V + 0.0592Vlg(1/1.2×10?6)

= 0.504V

E?? = E?(CuCl/Cu) = E(Cu+/Cu) = E?(Cu+/Cu) + 0.0592Vlgc(Cu+)

= 0.521V + 0.0592Vlg K?sp,CuCl = 0.521V + 0.0592Vlg(1.2×10) = 0.170

E?(nE? Cu?lgK=

0.0592V?

2?2+2++2++2++

/CuCl)?E?( CuCl/Cu)0.0592V?0.504?0.170 5

?5.64 K?= 4.37?10

0.059215．下列三个反应：

(1) A + B+ = A+ + B (2) A + B2+ = A2+ + B

(3) A + B3+ = A3+ + B

的平衡常数值相同，判断下述那一种说法正确？ (a) 反应(1)的值E?最大而反应(3)的值E?最小； (b) 反应(3)的E?值最大；

解： (a)。

16．试根据下列元素电势图回答Cu+, Ag+, Au+, Fe2+等离子哪些能发生歧化反应。

E?A/V CuAg2?????Cu???Ag1.980.153?????Cu ????Ag

0.7990.5212??AuFe2????Au????Fe0.7711.40?????Au ????Fe

?0.4401.6913?2?解： Cu+, Au+能发生歧化。

17．计算在1mol?L?1HCl溶液中用Fe3+滴定Sn2+的电势突跃范围。在此滴定中应选用什么

指示剂？若用所选指示剂，滴定终点是否和化学计量点符合？解：已知E??(Sn4+/ Sn2+) = 0.14V E??( Fe3+/ Fe2+) = 0.70V

突跃范围：(0.14V+3×0.0592V)=0.23V~ (0.70V?3×0.0592V) = 0.52V

21 选亚甲基蓝；E??In = 0.36V，与化学计量点 Esp=

1?0.70?2?0.14=0.33V 符合。

318．将含有BaCl2的试样溶解后加入K2CrO4使之生成BaCrO4沉淀，过滤洗涤后将沉淀溶于HCl溶液，再加入过量的KI并用Na2S2O3溶液滴定析出的I2。若试样为0.4392g，滴定时耗去29.61mL 0.1007 mol?LNa2S2O3标准溶液。计算试样中BaCl2的质量分数。

第二篇习题与习题解答

解：有关反应 Ba+ CrO4= BaCrO4

2CrO42? + 6I? + 16H+ = 2Cr3+ + 8H2O + 3I2

I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI n(Ba2+) = n(CrO42?) = 2n(I2) = 1n(S2O32?)

332?1n(S2O3)M(BaClm(BaCl2)n(BaCl2)M(BaCl2)3w(BaCl2)???msmsms22+ 2?

)1?0.1007?29.61?103?0.4392?0.4714?3?208.3

19．用30.00mL KMnO4溶液恰能氧化一定质量的KHC2O4?H2O，同样质量的KHC2O4?H2O又恰能被25.20mL0.2000 mol?L?1 KOH溶液中和。计算KMnO4溶液的浓度。解：有关反应 2MnO4? + 5C2O42? + 16H+ ? 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O

HC2O4+ OH ? C2O4 + H2O

n(MnO4?) = 2n(C2O42?)/5 n(KHC2O4?H2O) = n(KOH)

c(MnO?4? ?2?

)??n(MnOV(MnO?4?4))?2n(C2O45V(MnO2??4))?2n(KOH)5V(MnO?4)?12?0.2000?25.20mol?L5?30.00?1

?0.06720 mol?L20．用KMnO4法测定硅酸盐样品中的Ca2+含量。称取试样0.5863g，在一定条件下，将钙沉淀为CaC2O4，过滤、洗涤沉淀。将洗净的CaC2O4溶解于稀H2SO4中，用0.05052 mol?L?1 KMnO4标准溶液滴定，消耗25.64mL。计算硅酸盐中Ca的质量分数。解： n(Ca) = n(C2O42?) = 5n(MnO4?)/2

?5n(MnO4)M(Ca)m(Ca)w(Ca) ??2msms?35?0.05052?254?10?40.078?20.5863

?0.221421．大桥钢梁的衬漆用红丹(Pb3O4)作填料，称取0.1000g红丹加HCl处理成溶液后再加入K2CrO4，使定量沉淀为PbCrO4：

Pb2+ + CrO42? = PbCrO4?

将沉淀过滤、洗涤后溶于酸并加入过量的KI，析出I2以淀粉作指示剂用0.1000 mol?L?1Na2S2O3溶液滴定用去12.00mL，求试样中Pb3O4的质量分数。

2? ? + 3+

解： 2CrO4+ 6I+ 16H= 2Cr+ 8H2O + 3I2

I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI

n(Pb3O4) = n(Pb)/3 = n(CrO42?)/3 = 2n(I2)/9 = n(S2O32?)/9

无机及分析化学学习指导

2?1n(S2O3)M(Pb3O4)m(Pb3O4)n(Pb3O4)M(Pb3O4)9w(Pb3O4)???msms9ms?31?0.1000?12.00?10?685.69?0.1000

?0.914122．抗坏血酸(摩尔质量为176.1g?mol)是一个还原剂，它的半反应为

C6H6O6 + 2H + 2e === C6H8O6

它能被I2氧化。如果10.00mL柠檬水果汁样品用HAc酸化，并加入20.00mL0.02500 mol?L?1I2溶液，待反应完全后，过量的I2用10.00mL 0.0100 mol?L?1Na2S2O3滴定，计算每毫升柠檬水果汁中抗坏血酸的质量。

解： I2 + C6H8O6 = 2I? + C6H6O6 + 2H+

n(C6H8O6) = n(I2) = n(Na2S2O3)/2

?(C6H8O6) ?m(C6H8O6)Vs?n(C6H8O6)M(C6H8O6)Vs?31?0.0100?10.00)?10?176.1g210.00mL?1

(0.02500?20.00???0.007925 g?mL?1

23．吸取50.00mL含有的IO3?和IO4?试液，用硼砂调溶液pH，并用过量KI处理，使IO4?转变为IO3?，同时形成的I2用去18.40mL 0.1000 mol?L?1Na2S2O3溶液。另取10.00mL试液，用强酸酸化后，加入过量KI，需同浓度的Na2S2O3溶液完成滴定，用去48.70mL。计算试液中IO3?和IO4?的浓度。

解：有关反应 IO4? + 2I? + 2H+ = IO3? + I2 + H2O， I2 + 2S2O32? = S4O62? + 2I?

n(IO4?) = n(I2) = n(S2O32?)/2 ??+ ? ? +

强酸酸化以后 IO4 + 7I + 8H= 4I2 + 4H2O， IO3+ 5I+ 6 H= 3I2 + 3H2O n(IO4?) = n(I2)/4 = n(S2O32?)/8 ， n(IO3?) = n(I2)/3 = n(S2O32?)/6

c(IO4)??n(IO4)V?2?1n(S2O3)?2V1?0.1000?18.40?1?2?mol?Lc(IO4)

50.00?0.01840 mol?Ln(IO3V??1c(IO3)??2??1[n(S2O3)?8n(IO4)])6?V1?[0.1000?48.70?8?0.01840?10.00]?16?mol?L

10.00?0.05663 mol?L?124．Calculate the ?rG?m at 25℃ for the reaction

第二篇习题与习题解答

Cd(s) + Pb2+(aq) → Cd2+(aq) + Pb(s) Solution： E?(Cd2+/Cd) = ?0.403V E?(Pb2+

/Pb) = ?0.126V

E? = E?(Pb2+/Pb) ? E?(Cd2+/Cd) = ?0.126V ?(?0.403V) = 0.277V

rG?m = ?nFE?= ?2×96500×0.277J?mol= ?53461J?mol= ?53.5 kJ?mol

25．Calculate the potential at 25℃ for the cell Cd|Cd2+

(2.00mol·L-1

)‖Pb2+

(0.0010mol·L-1

)|Pb

Solution： E2+2+

+ = E?(Pb/Pb) + 0.0592V/2lgc(Pb)

= ?0.126V + 0.0592V/2lg0.0010 = ?0.215V

E? = E?(Cd2+/Cd) + 0.0592V/2lgc(Cd2+) = ?0.403V + 0.0592V/2lg2.00 = ?0.394V E = E+ ? E?

= ?0.215V ?(?0.394V) = 0.179V

第七章

1．计算氢原子核外电子从第三能级跃迁到第二能级时产生的谱线H?的波长与频率。解： ? = RH??1?n2?1?? 1n22?= 3.289 ? 1015??1?1???1

?222?s?3?= 4.57?1014s

??c?

998?108m?s?1=

2.4.57?1014s?1

= 656?10?9m

= 656nm

2．计算基态氢原子的电离能为多少？解： I = ?E = h?

= 6.626?10?34 J?s?3.289?1015s?1(1/12 ?1/?)

=2.179?10?18

3．下列各组量子数哪些是不合理的？为什么？

第二篇习题与习题解答

acetic acid (0.10mol?L) at 25℃. pKa for acetic acid is 4.756 at 25℃. 解： pH = pKa ? lgca/cb

lgca/cb = pKa? pH = 4.756 ? 5.0 = ?0.24 ca/cb = 0.57

cb = 0.10/0.57 = 0.18(mol?L)

31．Calculate the percent ionization in a 0.20 mol?L?1 solution of hydrofluoric acid, HF

(K?a=7.2×10)。解： K

ca?a=1??2 7.2?10

=0.20?1??2

0.20?2 + 7.2?10?4? ? 7.2?10?4 = 0

? = 0.058

32．The concentration of H2S in a saturated aqueous solution at room temperature is approximately 0.10 mol?L?1. Calculated c(H3O+),c(HS?),and c(S2?) in the solution. 解：H2S的K?a1=1.1?10?7 K?a2=1.3?10?13

caK?a1=1.3?10?8 >20K?w ca/K?a1>500

?1??7?4c(H+)=caKa0.10?1.1?10?1.0?10(mol?L) 1? HS? H+ + S2?

?4?4

1.0?10?x 1.0?10+x x

x(1.0? 101.0 ?10?4?x)?x?4?1.3?10?13 x =1.3?10

?13

即c(S) = 1.3?10

2??13

mol?L

c(HS?) = 1.0?10?4 ? 1.3?10?13 = 1.0?10?4 mol?L?1

33．Calculate the equilibrium concentration of sulfide ion in a saturated solution of hydrogen

sulfide to which enough hydrochloric acid has been added to make the hydronium ion concentration of the solution 0.1 mol?L?1 at equilibrium. ( A saturated H2S solution is 0.10 mol?L in hydrogen sulfide ). 解： (1) H2S H+ + HS? K?a1=1.1?10?7

(2) HS? H+ + S2? K?a2=1.3?10?13

2(1) + (2) H2S

K?2H + S

?2?+2?

?Ka1?Ka2???c(H)c(Sc(H2S)?)?1.1?10?7?1.3?10?13?1.4?10?20

c(S2?)?c(H2S)?Kc(H)2??1.4?10?20?0.100.102?1.4?10?19(mol?L)?1

34．Calculate the hydroxide ion concentration, the percent reaction, and the pH of a 0.050 mol?L solution of sodium acetate. (For acetic acid, Ka=1.74×10) . 解：NaAc的K?b=10?14.00/1.74?10?5 = 5.75?10?10

cbK?b = 0.050?5.75?10?10 = 2.88?10?11>20K?w cb/K?b = 0.050/5.75?10?10 >500

无机及分析化学学习指导

c(OH?)=0.050?5.75?10?10?5.4?10?6

pOH=5.27 pH = 14.00?5.27=8.73 c(H) = 1.9?10(mol?L)

the percent reaction ? = c(OH?)/cb = 5.4?10?6/0.050 = 1.1?10?4

第五章

1．写出下列难溶电解质的溶度积常数表达式： AgBr，Ag2S，Ca3(PO4)2，MgNH4AsO4

解： K?sp(AgBr) = c(Ag)?c(Br)

K?sp(Ag2S) = c2(Ag+)?c(S2?)

K?sp[Ca3(PO4)2] = c3(Ca2+)?c2(PO43?)

K?sp(MgNH4AsO4) = c(Mg2+)?c(NH4+)?c(AsO43?)

2．求CaC2O4在纯水中及在0.010mol?L?1的(NH4)2C2O4溶液中的溶解度。解：在纯水中

s = {K?sp(CaC2O4)}1/2 = (4?10?9)1/2 = 6?10?5 mol?L?1

在0.010mol?L的(NH4)2C2O4溶液中，设溶解度为x mol?L, 则 c(Ca) = x； c(C2O4) = x +0.010 ≈ 0.010 x?0.010 = 4?10?9

所以 s = x = 4?10?7 mol?L?1

3．假定Mg(OH)2在饱和溶液中完全电离，计算：

(1) Mg(OH)2在水中的溶解度；

(2) Mg(OH)2饱和溶液中OH?的浓度; (3) Mg(OH)2饱和溶液中Mg2+的浓度；

(4) Mg(OH)2在0.010mol?L?1NaOH溶液中的溶解度； (5) Mg(OH)2在0.010mol?LMgCl2溶液中的溶解度。解： (1)设Mg(OH)2在水中的溶解度为x

K?sp(Mg(OH)2) = c(Mg)?c(OH) = x? (2x) = 4x

所以 x ={ K?sp(Mg(OH)2)/4}

= (1.8?10?11/4)1/3

= 1.7?10?4(mol?L?1)

(2) c(OH) = 2?1.7?10 mol?L = 3.4?10 mol?L (3) c(Mg2+) = 1.7?10?4 mol?L?1

(4)设Mg(OH)2在0.010mol?LNaOH溶液中的溶解度为x

c(Mg2+) = x c(OH?) = 2x +0.010 ≈ 0.010 x?(0.010)2 = 1.8?10?11

?7?1

所以 s = x = 1.8?10 mol?L

(5)设Mg(OH)2在0.010mol?L?1MgCl2溶液中的溶解度为x

1/32+

第二篇习题与习题解答

c(Mg2+) = x +0.010≈ 0.010, c(OH?) = 2x

0.010 ?(2x)2= 1.8?10?11

所以 s = x = 2.1?10?5 mol?L?1

4．已知AgCl的溶解度是0.00018g?(100gH2O)(20℃)，求其溶度积。解： c(AgCl) ≈ b(AgCl) = 0.00018?10/143.32 = 1.3?10?5 (mol?L?1) K?sp(AgCl) =1.3?10 ?1.3?10 = 1.7?10

?17

5．已知Zn(OH)2的溶度积为1.2?10(25℃)，求溶解度。解：设溶解度为x

K?sp{ Zn(OH)2} = 4x3

所以 s = x = (1.2?10?17/4)1/3 =1.4?10?6(mol?L?1)

6. 10mL 0.10mol?L?1MgCl2和l 0mL0.010mol?L?1氨水混合时，是否有Mg(OH)2沉淀产生? 解： K?sp(Mg(OH)2)=1.8?10?11 c(Mg2+) = 0.050 mol?L?1 c(NH3) = 0.0050 mol?L?1

c(OH?) = (cb?K?b)1/2 = (0.0050?1.74?10?5)1/2 = 2.9?10?4(mol?L?1) Qi = c(Mg2+)?c2(OH?) = 0.050 ?(2.9?10?4 )2 =4.4?10?9 > K?sp=1.8?10?11

所以，生成沉淀。

7．在20mL0.50mol?L?1MgCl2溶液中加入等体积的0.10mol.L?1的NH3.H2O溶液，问有无

Mg(OH)2生成?为了不使Mg(OH)2沉淀析出, 至少应加入多少克NH4Cl固体(设加入NH4Cl固体后，溶液的体积不变)。

解： c(Mg2+) =0.50mol?L?1/2 = 0.25 mol?L?1 c(NH3) = 0.10mol.L?1/2 = 0.050 mol?L?1 c(OH?) = (cb?K?b)1/2 = (0.050?1.74?10?5)1/2 = 9.3?10?4(mol?L?1)

Qi = c(Mg2+)?c2(OH?) = 0.25?(9.3?10?4 )2 =2.2?10?7 > K?sp=1.8?10?11

所以，生成沉淀。

为不生成沉淀，则

c(OH?)≤[K?sp/ c(Mg2+)]1/2

= [1.8?10?11/0.25]1/2

= 8.5?10(mol?L)

根据 K?b = c(NH4+?)?c(OH?)/ c(NH3?H2O) 则 c(NH4+)= K?b? c(NH3?H2O)/ c(OH?)

=1.74?10?0.050/8.49?10 = 0.10(mol?L?1)

m(NH4Cl) = 0.10 mol?L?1?40?10?3L?53.5g? mol?1

= 0.21g 2+

8．工业废水的排放标准规定Cd降到0.10mg?L?1以下即可排放。若用加消石灰中和沉

淀法除Cd，按理论计算，废水溶液中的pH值至少应为多少? 解： K?sp(Cd(OH)2)= 5.25?10?15

2+?3?1?1 ?7?1

c(Cd) = 0.10?10g?L/112.4g? mol= 8.9?10 mol?L

c(OH?) = [K?sp/c(Cd2+)]1/2

= (5.25?10?15/8.9?10?7)1/2 =7.7?10?5 (mol?L?1)

所以 pH = 14+lg7.7?10?5 = 9.89

9．一溶液中含有Fe3+和Fe2+离子，它们的浓度都是0.05mol?L?1。如果要求Fe(OH)3沉淀

?10

无机及分析化学学习指导

完全而Fe离子不生成Fe(OH)2沉淀，问溶液的pH应控制为何值? 解： Fe(OH)3沉淀完全时的pH

c(OH?) = [K?sp(Fe(OH)3)/c(Fe3+)]1/3

= (4?10/1.0?10) = 3?10?11

pH = 3.5

不生成Fe(OH)2沉淀时的pH

c(OH?) = [K?sp(Fe(OH)2)/c(Fe2+)]1/2

= (8.0?10?16/0.05)1/2 = 1?10

pH = 7.1

所以应控制 3.5 < pH < 7.1

10．在0.1mol?L?1FeCl2溶液中通入H2S饱和，欲使Fe2+不生成FeS沉淀，溶液的pH最高

为多少?

解：为不生成沉淀，则

c(S2?)≤K?sp(FeS)/ c(Fe2+)

= 6.3?10

?18

?7?38

?61/3

/0.1

= 6?10 mol?L +

c(H) =[c(H2S) ?K?a1 K?a2/c(S2?)]1/2

=(0.1?1.1?10?7?1.3?10?13/ 6.3?10?17)1/2

=5?10 pH = 2.3

11．海水中几种阳离子浓度如下：

离子 Na+ Mg2+ Ca2+ Al3+ Fe2+

浓度/mol?L?1 0.46 0.050 0.01 4?10?7 2?10?7 (1) OH浓度多大时，Mg(OH)2开始沉淀？ (2) 在该浓度时,会不会有其他离子沉淀？

(3) 如果加入足量的OH?以沉淀50%Mg2+，其他离子沉淀的百分数将是多少？ (4) 在(3)的条件下，从1L海水中能得到多少沉淀？解：(1) Mg(OH)2开始沉淀时

c(OH?) = [K?sp{Mg(OH)2}/c(Mg2+)]1/2

=(1.8?10?11/0.050)1/2

=1.9?10?5(mol?L?1)

(2) Qi=c(Ca2+)c2(OH?) = 0.01?(1.9?10?5)2 < K?sp{Ca(OH)2}= 5.5?10?6 ，无沉淀；

Qi=c(Al3+)c3(OH?) = 4?10?7?(1.9?10?5)3> K?sp{Al(OH)3} = 1.3?10?33，有沉淀； Qi=c(Fe2+)c2(OH?) = 2?10?7?(1.9?10?5)2< K?sp{Fe(OH)2} = 8.0?10?16，无沉淀；

同理，无Na(OH) 沉淀。

(3) 50%Mg2+沉淀时，c(Mg2+) = 0.025 mol?L?1

?17

c(OH?) = [K?sp(Mg(OH)2/c(Mg2+)]1/2

=(1.8?10

?11

/0.025)

1/2

第二篇习题与习题解答

=2.7?10?5 3+3?c(Al) = [K?sp{Al(OH)3}/c(OH)]

= [1.3?10?33/(2.7?10?5)3]

?203+

=6.6?10 Al已沉淀完全。

(4) m = m{ Mg(OH)2} + m{ Al(OH)3}

= [0.025?1?58.32 + 4?10?7?1?78]g= 1.5g

?12+

12．为了防止热带鱼池中水藻的生长, 需使水中保持0.75mg?L的Cu ，为避免在每次

换池水时溶液浓度的改变，可把一块适当的铜盐放在池底，它的饱和溶液提供了适当

的Cu2+浓度。假如使用的是蒸馏水，哪一种盐提供的饱和溶液最接近所要求的Cu2+浓度？

CuSO4， CuS， Cu(OH)2， CuCO3， Cu(NO3)2

解： K?sp(CuCO3) = 1.4?10?10

c(Cu2+) =(1.4?10?10)1/2 = 1.18?10?5 mol?L?1

?(Cu2+) = 64?103mg?mol?1?1.18?10?5 mol?L?1 = 0.76mg?L?1

CuCO3 的饱和溶液最接近所要求的Cu浓度。

13．现计划栽种某种长青树,但这种长青树不适宜含过量溶解性Fe3+的土壤,下列那种土壤

添加剂能很好的降低土壤地下水中Fe3+的浓度? Ca(OH)2(aq)， KNO3 (s)， FeCl3(s)， NH4NO3(s)

解：Ca(OH)2 。

14．分别计算下列各反应的平衡常数,并讨论反应的方向。

(1) PbS + 2HAc = Pb + H2S + 2Ac

(2) Mg(OH)2 + 2NH4+ = Mg2+ + 2NH3.H2O

(3) Cu2+ + H2S = CuS + 2H+

解：(1) K? = c(Pb2+)c(H2S)c2(Ac?)/c2(HAc)

= c(Pb2+)c(H2S)c2(Ac?)c2(H+)c(S2?)/c2(HAc)c2(H+)c(S2?)

= K?sp(PbS) K?a(HAc)/ K?a1(H2S)K? a2(H2S) =1.3?10?28 ?(1.74?10?5 )2/(1.1?10?7?1.3?10?13) = 2.8?10?18 反应逆向进行

(2) K? = c(Mg)c(NH3H2O )/c(NH4)

= c(Mg2+)c2(NH3.H2O )c2(OH?)/c2(NH4+)c2(OH?) = K?sp{Mg(OH)2}/ K?b 2(NH3.H2O) =1.8?10?11 /(1.74?10?5 )

= 5.9?10?2 反应逆向进行

(3) K? = c2(H+ )/c(Cu2+) c(H2S )

= c2(H+ ) c(S2?)/c(Cu2+) c(H2S )c(S2?) = K?a1(H2S)K?a2(H2S)/K?sp(CuS)

= 1.1?10?1.3?10/6.3?10

= 2.3?1015 反应正向进行

15．计算下列测定中的换算因数(只列出式子)

?13

?36

无机及分析化学学习指导

测定物称量物

(1) P2O5 (NH4)3PO4?12MoO3 (2) MgSO4?7H2O Mg2P2O7 (3) FeO Fe2O3

(4) A12O3 Al(C9H6ON)3

解：(1) M(P2O5)/2M[(NH4)3PO4?12MoO3]

(2) 2M (MgSO4?7H2O)/M(Mg2P2O7) (3) 2M(FeO)/M( Fe2O3)

(4) M(A12O3)/2M{Al(C9H6ON)3}

16．测定FeSO4?7H2O中铁的含量时，把沉淀Fe(OH)3灼烧成Fe2O3作为称量形式。为了

使得灼烧后的Fe2O3质量约为0.2g，问应该称取样品多少克? 解： m(FeSO4?7H2O) = m(Fe2O3)?2M(FeSO4?7H2O)/M(Fe2O3)

= 0.2g?2?278.01/159.69 = 0.7g

17．称取某可溶性盐0.3232g，用硫酸钡重量法测定其中含硫量，得BaSO4沉淀0.2982g。

计算试样中SO3的质量分数。解： w = m(SO3)/ms

= [0.2982g?(80.06/233.39)]/0.3232g = 0.3165

18．称取氯化物试样0.1350g，加入0.1120mol?L?1的硝酸银溶液30.00mL，然后用0.1230

?1?

mo1?L的硫氰酸铵溶液滴定过量的硝酸银，用去10.00mL。计算试样中C1的质量分数。

解： w = (0.1120?30.00?0.1230?10.00) ?10?35.45/0.1350

= 0.5593

19．称取含银废液2.075g, 加入适量硝酸，以铁铵矾为指示剂，消耗了0.04600mol?L?1

的硫氰酸铵溶液25.50mL。计算此废液中Ag的质量分数。

解： w = 0.04600?25.50?10?107.9/2.075

= 0.06100

20．Calculate the molar solubility of Sn(OH)2 .

(1)In pure water (pH=7);

(2) In a buffer solution of containing equal concentrations of NH3 and NH4+.

2+2?

Solution: (1) s = c(Sn)= K?sp{Sn(OH)2}/c(OH)

= 1.4?10?28/(10?7)2

= 1.4 ?10 ?

(2) c(OH) = K?b(NH3)?cb/ca

=1.74?10?5

s = K?sp{Sn(OH)2}/c2(OH?) = 1.4?10?28/(1.74?10?5)2

= 4.62 ?10?19

21． Even though Ca(OH)2 is an inexpensive base, its limited solubility restricts its use. What is the pH of a saturated solution of Ca(OH)2?

Solution: K?sp{ Ca(OH)2 }= c(Ca2+)c2(OH?) = 4 c3(Ca2+)

c(OH)= 2c(Ca) = 2[K?sp{ Ca(OH)2 }/4]

=2(5.5?10?6/4)1/3

1/3

?14

第二篇习题与习题解答

= 0.022(mol?L?1)

pH = 14+lg0.022 = 12.34

22． A solution is 0.010 mol?L?1 in both Cu2+ and Cd2+. What percentage of Cd2+ remains in the solution when 99.9% of the Cuhas been precipitated as CuS by adding sulfide? Solution: When 99.9% of the Cu2+ has been precipitated,

2?2+c(S) = K?sp(CuS)/c(Cu)

= 6.3?10

?36

/(0.01?0.1%)

= 6.3?10

Qi = c(Cd2+)c(S2?) = 0.01?6.3?10?31 < K?sp(CdS) = 8.0?10?27

Therefor, 100% Cd remains in the solution.

23． Calculate the molar solubility of each of the following minerals from its K?sp

(1) alabandite, MnS: K?sp=2.5?10?10 (2) anglesite, PbSO4: K?sp=1.6?10?8

(3) brucite, Mg(OH)2: K?sp=1.8?10?11

(4) fluorite, CaF2: K?sp=2.7?10

Solution: (1) s = (K?sp)1/2 = (2.5?10?10)1/2 = 1.6? 10?5(mol?L?1)

(2) s = ( K?sp)1/2 = (1.6?10?8)1/2 = 1.3?10?4(mol?L?1)

(3) s = ( K?sp/4) = (1.8?10/4) =1.7?10(mol?L)

(4) s =( K?sp/4)1/3 = (2.7?10?11/4)1/3 = 1.9?10?4(mol?L?1)

1/3

?11

1/3

?11

?31

24． Consider the titration of 25.00mL of 0.08230 mol?L?1 KI with 0.05110 mol?L?1 AgNO3. Calculate pAg at the following volumes of added AgNO3: (1)39.00 mL ; (2) Vsp; (3) 44.30mL ;

Solution: (1) c(I) = (0.08230?25.00?0.05110?39.00)mol/(25.00+39.00)L

= 0.001009(mol?L?1) +?

c(Ag) = K?sp(AgI)/c(I)

= 8.3?10?17/0.001009 = 8.2?10?14

pAg = ?lg c(Ag) =13.09

(2) c(Ag+) ={K?sp(AgI)}1/2

?171/2

= (8.3?10)

= 9.1?10?9 pAg = 8.04

(3) c(Ag+) = (0.05110?44.30?0.08230?25.00)/(25.00+44.30)

= 0.002976 pAg = 2.53

第六章

1．求下列物质中元素的氧化值。

(1)CrO42?中的Cr (2)MnO42?中的Mn

无机及分析化学学习指导

(3)Na2O2 中的O (4)H2C2O4?2H2O中的C 解：(1)Cr：+6；(2) Mn：+6； (3) O：?1； (4) C：+3

2．下列反应中，哪些元素的氧化值发生了变化？并标出氧化值的变化情况。

(1)Cl2 + H2O = HClO + HCl (2)Cl2 + H2O2 = 2HCl + O2

(3)Cu + 2H2SO4(浓) = CuSO4 + SO2 + 2H2O

(4)K2Cr2O7 + 6KI + 14HCl = 2CrCl3 + 3I2 + 7H2O + 8KCl 解： (1)Cl：从 0 ? +1 和 ?1；

(2)Cl：从 0 ? ?1；O：从 ?1 ? 0； (3)Cu：从 0 ? +2；S：从 +6 ? +4； (4)Cr：从+6 ? +3； I：从 ?1 ? 0。 3．用离子电子法配平下列在碱性介质中的反应式。

(1)Br2 + OH? → BrO3? + Br? (2)Zn + ClO? → Zn(OH)42? + Cl? (3)MnO4+ SO3→ MnO4+ SO4 (4)H2O2 + Cr(OH)4? → CrO42? + H2O 解：(1) Br2+12OH?=2BrO3?+6H2O+10e?

( 2e + Br2 = 2Br) × 5

6Br2 + 12OH= 2BrO3+ 6H2O +10 Br (2) Zn + 4OH? = Zn(OH)42? + 2e?

H2O + ClO+ 2e= 2OH+ Cl

Zn + H2O + 2OH? + ClO? = Zn(OH)42? + Cl? (3) (MnO4? + e? = MnO42?) × 2

2OH? + SO32? = H2O + SO42? + 2e?

2MnO4? + 2OH? + SO32? = 2MnO42? + H2O + SO42? (4) (H2O2 + 2e= 2OH) ×3

? ?

(4OH+ Cr(OH)4= CrO42? + 4H2O + 3e?) × 2 3H2O2 + 2OH? + 2Cr(OH)4? = 2CrO42? + 8H2O

4．用离子电子法配平下列在酸性介质中的反应式。

(1) S2O82? + Mn2+ → MnO4? + SO42? (2) PbO2 + HCl → PbCl2 + Cl2 + H2O (3) Cr2O72? + Fe2+ → Cr3+ + Fe3+ (4) I2 + H2S → I? + S

解： (1) (S2O82? + 2e? = 2SO42?) × 5

(4H2O + Mn2+ = MnO4? + 8H+ + 5e?) ×2

5S2O82? + 8H2O + 2Mn2+ = 2MnO4? + 16H+ + 10SO42?

+?2+

(2) PbO2 + 4H + 2e= Pb + 2H2O

2Cl?=Cl2 +2e?

PbO2 + 4HCl = PbCl2 + Cl2 + 2H2O (3) Cr2O7+14H+ 6e = 2Cr+ 7H2O

第二篇习题与习题解答

(Fe2+ = Fe3++e?) × 6

Cr2O72? + 14H+ + 6Fe2+ = 2Cr3+ + 7H2O + 6 Fe3+ (4) I2 + 2e? = 2I?

H2S = S + 2H+ 2e I2 + H2S = 2I? + S + 2H+

5．Diagram galvanic cells that have the following net reactions.

(1) Fe + Cu = Fe + Cu (2) Ni + Pb = Ni + Pb (3) Cu + 2Ag = Cu + 2Ag (4) Sn + 2H = Sn + H2 解：(1) (?) Fe | Fe2+‖Cu2+ | Cu(+)

(2) (?)Ni | Ni2+‖Pb2+ | Pb(+)

(3) (?)Cu| Cu‖Ag |Ag(+) (4) (?)Sn| Sn2+‖H+ |H2| Pd(+)

6．下列物质在一定条件下都可以作为氧化剂：KMnO4, K2Cr2O7, CuCl2, FeCl3, H2O2, I2, Br2,

F2, PbO2。试根据标准电极电势的数据，把它们按氧化能力的大小顺序排列，并写出它们在酸性介质中的还原产物。解：氧化能力由大到小排列如下：

F2 > H2O2 > KMnO4 > PbO2 > K2Cr2O7 > Br2 > FeCl3 > I2 > CuCl2

在酸性介质中的还原产物依次为：

F, H2O, Mn, Pb, Cr, Br, Fe, I, Cu

7．Calculate the potential of a cell made with a standard bromine electrode as the anode and a standard chlorine electrode as the cathode.

Solution: E?(Cl2/Cl?)=1.358V, E?(Br2(l)/Br?) =1.065V

the potential of a cell: E? = E?(+) ? E?(?)=1.358V?1.065V=0.293V

8. Calculate the potential of a cell based on the following reactions at standard conditions.

(1) 2H2S +H2SO3 → 3S +3H2O (2) 2Br+2Fe→Br2 +2Fe (3)Zn +Fe2+→Fe+Zn2+

(4)2MnO4?+5H2O2+6HCl→2MnCl2 +2KCl+8H2O+5O2

Solution: (1)0.308V; (2)?0.316V; (3)0.323V; (4)0.828V.

9．已知 MnO4?+8H+ +5e = Mn2++4H2O E?=1.51V

Fe3++e =Fe2+ E?=0.771V

(1)判断下列反应的方向

MnO4? + 5Fe2+ + 8H+ → Mn2+ + 4H2O +5Fe3+

(2)将这两个半电池组成原电池，用电池符号表示该原电池的组成，标明电池的正、负极，并计算其标准电动势。

?1?1

(3)当氢离子浓度为10mol?L，其它各离子浓度均为1mol?L时，计算该电池的电动势。解：(1) MnO4?+5Fe2++8H+→ Mn2++4H2O+5Fe3+

E?+ > E?? 反应正向进行

无机及分析化学学习指导

(2) (?)Pt| Fe(c1), Fe(c2)‖MnO4(c3), Mn(c4) | Pt（+）

E?=1.51? 0.771= 0.739V

c(氧化型)(3) E = E+? E? = E?+ +0.0592Vlg ? E??

nc(还原型)8= 1.51V + 0.0592Vlg10 ? 0.771V

3+2+?2+

5= 0.83V

10．已知 Hg2Cl2(s)+2e?=2Hg(l)+2Cl? E? =0.28V Hg22++2e?=2Hg(l) E? =0.80V

2+?

求K?sp(Hg2Cl2)。 (提示： Hg2Cl2(s) Hg2+2Cl) 解： Hg2Cl2(s) +2e?=2Hg(l)+2Cl? E? = 0.28V Hg22++2e?=2Hg(l) E? = 0.80V 将上述两电极反应组成原电池：

(?)Pt|Hg(l)|Hg2Cl2(s)|Cl?‖Hg22+|Hg(l)|Pt(+)

电池反应为： Hg2+2Cl= Hg2Cl2(s) E?= 0.80V ?0.28V = 0.52V 反应的平衡常数 lgK?=

17.56n?E? 2?0.52V?= 17.57 K?=10

0.0592V0.0592V

17.56

?18

K?sp(Hg2Cl2) = 1/K?= 1/10 = 2.8?10

11．已知下列电池 Zn| Zn2+(x mol?L?1)‖Ag+(0.10 mol?L?1)|Ag的电动势E =1.51V，求Zn2+离子的浓度。

解： E = E+? E? = 1.51V

[E?(Ag+/Ag) + 0.0592Vlgc(Ag+)] ?[E?( Zn2+/Zn) +0.0592Vlgc(Zn2+)] =1.51V

2[0.799V+0.0592Vlg0.10] ? [?0.763V +0.0592Vlgc(Zn)] =1.51V

2c(Zn) = 0.57(mol?L)

12．为了测定的溶度积，设计了下列原电池

(?)Pb| PbSO4| SO42?(1.0 mol?L?1)‖Sn2+(1.0 mol?L?1)|Sn(+)

在25?C时测得电池电动势E?= 0.22V，求PbSO4溶度积常数K?sp。解：查表 E?( Sn2+/Sn) = ?0.136V E?(Pb2+/ Pb) = ?0.126V

E? = E?+ ? E?? 0.22V = ?0.136 ? E?? E?? = E?( PbSO4/ Pb)= ?0.356V

E?(PbSO4/ Pb)= E(Pb2+/ Pb) = E?(Pb2+/ Pb) +

?0.356V = ?0.126V +0.0592lgc(Pb2+)

22?0.0592lgc(Pb) 22+?1

?0.356V = ?0.126V +

0.05922lg K?sp(PbSO4)/c(SO42?)

lgK?sp(PbSO4) = ?7.77 K?sp = 1.7?10?8 13．计算298K时下列电池的电动势及电池反应的平衡常数。

(1) (?) Pb | Pb(0.1 mol?L)‖Cu(0.5 mol?L)|Cu(+)

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