现代化学基础试卷及答案2011A

学 号 华中科技大学电子科学与技术系课程考试试卷

2011 --- 2012 学年度第1学期

课程名称：现代化学基础 课程类别：必修 考试类型：正常考试

考试方式：闭卷 试卷类型：A卷

班级： 学号： 姓名：

题号 一 二 三 四 总分 装 姓 名 所在年级、班级 注意 四三 意二：一 、、、、试考姓密卷生名封印在、线刷答学内不题号不清前不准楚应许答。先涂题可将改。举姓， 手名否向、则监学试考号卷教、无师年效询级。问和 。班 级填写在指定的方框内。

题分 30 20 10 40 100 得分 一、填空类型题（本大题共12小题，共30分）

1、写出下列化学式的化学名称或化学名称的化学式。 （4分） [Co(NH3)5H2O]Cl3 K[PtCl3(C2H4)]

（三）氯化五氨

·水合钴（III） 三氯·乙烯合铂（II）酸钾

氢氧化四氨合铜（Ⅱ） 三硝基?三氨合钴（Ⅲ）

[Cu(NH3)4](OH)2

[Co(NO2)3(NH3)3]

订 2、某元素原子X的最外层只有一个电子，其X3+离子的最高能级三个电子

的主量子数n为3，角量子数l为2，该元素符号为 Cr 、属于第 4 周

期、 VIB 族。 （2分） 3、原子核外电子排布要遵从三原则，具体包括 能量最低 原理、 泡利不相容 原理和 洪德 规则。 （3分） 3、分子间作用力（范德华力）包括 色散力 、 诱导力 、 取向力 ，其中非极性分子间只存在 色散力

。 （2分） 线 4、已知298.15K、101.325kPa下，反应2H2(g) + O2(g)→2H2O(g)的ΔrHmθ

=-483.64kJ·mol-1

，则H2O(g)的

ΔfHmθ= -241.82kJ· mol -1

。（1分）

5、催化剂可以增大化学反应速率，是因为催化剂使反应的 活化能降低

。 （2分）

- 1 -

+3-- -NH、 HPO PO、 CNHSO434432O 6、根据酸碱质子理论，下列物质中 是酸； 是碱； 、 H 是

两性物质：NH4+、PO43-、HSO3-、CN-、H2O、H3PO4。 （3分） 7、利用离子极化观点说明BeCO3、MgCO3、CaCO3、SrCO3和BaCO3的热稳定性顺序： 在 MCO 3 中， M 半径越小、极化力越强， M 越易从 CO 3 中夺取 O 成为 MO BeCO

3 3 3 3 。 （2分） 8、臭氧处理电镀工业中含氰废水的原理：（写出相关的方程式） （2分） CN + O 3 → OCN + O 2

-- 2OCN + 3O 3 + H 2O → 2HCO 3 + N 2 +3O 2 。

2+

Mn9、高锰酸钾是常见的氧化剂，它在酸性溶液中常被还原为 ；在中性和弱碱性--2+

2+

2-2-

溶液中常被还原为 MnO 2 ；在浓的强碱溶液中可被还原为 MnO 4 。 （3分） 10、镧系元素的物理性质相似、化学性质 相似 ，位于周期表中 IIIB 族、第 6 周期镧的同一格内，共包括 15 种元素。 （2分） 11、多次测定的偶然误差服从 统计 规律，可采用 增加平行测定次数 的方法减少偶然误差。 （2分） 12、修约下列数据（保留4位有效数字）： （2分） 90.045 →（ 90.04 ） 125.550 →（ 125.6 ） 3.1424 →（ 3.142 ） 5.6235 →（ 5.624 ）

二、简述类型题 （共4小题，每小题各5分，共20分）

2-

1、用杂化轨道理论解释CH4和H2O分子的成键情况和空间构型，并判断是否为极性分子。

CH4中，中心C原子以sp3形式杂化，形成4个成键轨道分别与4个H原子结合，分子结构为

正四面体构型，非极性分子；

H2O中，中心O原子以sp3形式杂化，其中2个轨道由O原子中孤对电子占据，另外2个单电子轨道参与成键，分别与2个H原子结合，由于孤对电子斥力作用，空间构型为”V”型，极性分子。

（杂化轨道形成示意图略）

- 2 -

学 号 姓 名 所在年级、班级装 注意 四三 意二：一 、、、、试考姓密卷生名封印在、线刷答学内不题号不清前不准楚应许答。先涂题可将改。举姓， 手名否向、则监学试订 考号卷教、无师年效询级。问和 。班 级填写在指定的方框内。线

2、利用分子轨道理论分析比较O2、O2- 和O22-的磁性和稳定性高低。 答：O2分子轨道式

( ? 1s ) 2 ( ?*1s ) 2 ( ? 2s ) 2 ( ?*2s ) 2 (?2px) 2 (?2py) 2(?2pz) 2 (?*2py) 1(?* 2pz) 1 有2个成单电子，键级(6-2)/2=2 O2-分子轨道式

( ? 1s ) 2 ( ?*1s ) 2 ( ? 2s ) 2 ( ?*2s ) 2 (?2px) 2 (?2py) 2(?2pz) 2 (?*2py) 2(?*2pz) 1 有1个成单电子，键级(6-3)/2=1.5 O22-分子轨道式

( ? 1s ) 2 ( ?*1s ) 2 ( ? 2s ) 2 ( ?*2s ) 2 (?2px) 2 (?2py) 2(?2pz) 2 (?*2py) 2 (?*2pz) 2 没有成单电子，键级(6-4)/2=1 （轨道图略）

根据成单电子数，磁性强弱顺序：O2> O- > O2- 根据键级大小，稳定性顺序：O2> O2- 2> O22-2

3、简述过渡元素的原子结构特点及共性。

答：（1）过渡元素的价电子构型为：(n-1)d1~10ns1~2；（2）与同周期主族元素相比，过

渡元素原子半径较小，各周期从左向右，半径减小幅度变小，到铜族后有微增，同族从上至下逐渐增大；（3）过渡元素具有多种氧化数；（4）多数过渡金属的原子或离子

有未成对的电子，具有顺磁性；

（5）过渡元素易形成配合物；（6）形成有色化合物；（7）过渡元素金属原子间有直接键合作用，可生成金属原子簇化合物；（8）过渡金 属单质的物理性质与化学活泼性相差极大。

4、简述热分析中DTA和DSC的基本原理及应用特点。

答：（1）DTA即差热分析，在程序升（降）温过程中，由于试样吸、放热效应，测量

试样与参比物之间形成的温度差；这种热效应等同于试样在特定温度下产生转变式反应（玻璃化转变、结晶、熔融、氧化和分解等）；（2）DSC即示差扫描量热分析，在

程序控制温度下，

测量输入到试样和参比物的功率差与温度间关系，整个试验过程中，增加功率补偿回路，使试样与参比物的温度始终保持一致（即△T趋近0）；（3）应用特点：DTA受热阻影响，温度范围可从-175~2400oC；DSC不受热阻影响，定量性较好，温度范围-175~725oC。

- 3 -

三、完成下列化学方程式（每道方程式1分，共10分） (1) 4KO3 + 2H2O →4KOH + 5O2

(2) MgCl2 ·6H2O → MgO+2HCl+5H2O (3) 4Cl2 + 5H2O + S2O32-→ 8Cl- +2SO42- +10H+ (4) H2O2 + 2KI + H2SO4 → I2 +2H2O+K2SO4 (5) (SCN)2 + H2S →2H+ +2SCN- +S

2Ag +2NO +O (6) 2AgNO3 Δ→22

~873K

(7) Cr2O72- + 6I- + 14H+ →2Cr3+ +3I2 +7H2O (8) V2O5 + 2NaOH → 2NaVO3 +H2O

(9) 2Mn2+ + 5S2O82- + 8H2O→ 2MnO4- +10SO42- +16H+ (10) 2Cu + O2 + CO2 + H2O →Cu(OH)2·CuCO3 四、计算题（本大题共4小题，共40分）

1、欲配制PH=9.20的NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液500mL，若使缓冲溶液中NH3浓度为2.0mol·L-1，需用15mol·L-1的浓氨水多少毫升和固体NH4Cl多少克？已知NH3·H2O的pKbθ=4.75。（8分）

解：pOH=14-pH=14-9.20=4.80

poH?pKb?lgθcbcc 4.8?4.75?lga a?1.12 （3分） cacbcbca?1.12cb?1.12?2.0?2.24(mol?L?1)

配制500mL缓冲溶液，需NH4Cl的质量 0.5×2.24×53.49 ≈ 60 (g) （3分） 需15mol·L-1氨水体积

2.0?500?66(ml) （2分）

15 - 4 -

学 号

2、在标准状态与298K下，用碳还原Fe2O3生成Fe和CO2的反应，在热力学上是否可能？通过计算说明；反应可以自发进行的最低温度是多少？（10分）

查表数据： Fe2O3(s) CO2(g) C(石墨) Fe (s) ΔfHm?(kJ·mol-1) -822.2 -393.51

ΔfGm?(kJ·mol-1) -741.0 -394.36 姓 名 装 所在年级、班级 注意 四三 意二：一 、、、、试考姓密卷生名封印在、线刷答学内不题号不清前不准楚应许答。先涂题可将改。举姓， 手名否向、则监学试考号卷教、无师年效询级。问和 。班 级填写在指定的方框内。

Sm?(J·mol-1·K-1) 87.40 213.6 5.74 27.3 解：

2Fe2O3(s) +3C→4 Fe (s)+ 3CO2(g)

??rGm?3?(?394.36)?2?(?741.0)??1183.08?1482?298.92?0

故该条件下反应不能进行

（4分） 根据???rGm??rHm?T?? rSm

??rHm?3?(?393.51)?2?(?822.2)?463.87 ?rS?m?4?27.3?3?213.6?2?87.4?3?5.74?557.98 T ?H?rm?463.87?103转??831.3(反应可以自发进行的最低温度为

??rSm557.98K) 831.3K （6分）订

3、在298K时，2Cl2(g) + 2H2O (g) ? 4HCl (g) + O2 (g)，其反应有关热力学数据如下 （12分） HCl(g) O2 (g) Cl2 (g) H2O (g) △fHm? / kJ·mol-1 -92.31 -241.82 Sm? /J·mol-1·K-1 56.5 205.03 222.96 188.72 △fGm? / kJ·mol-1 -131.26 -228.4 1） 计算该反应在298K和600K时的△rGm?；

线 2） 计算该反应在600K时的标准平衡常数；

3） 在298K，HCl (g) 和O2 (g)的分压分别为4.000 p?和1.000 p?，Cl2 (g)和H2O(g)（分压相同）的分压为多少p? 时，该反应能逆向进行。

解： （1）??rGm(298K)?4?(?131.26)?2?(?228.4)??68.24(kJ?mol?1)

?

???rGm(600K)??rHm?600??rSm ?

?rHm?4?(?92.31)?2?(?241.82)?114.4(kJ?mol?1)?

??4?56.5?205.03?2?222.96?2?188.72??392.33(J?mol?1?K?1) rSm??rGm(600K)?114.4?600- 5 - ?(?392.33)1000?349.8(kJ?mol?1) （4分）

??rGm349.8?103 ???（2）根据?rGm?-RTlnK，lnK?? ????70.1,K??3.6?10?31（4分） RT8.314?600 ??rGm(?68.24)?103??11（3）298K时，， lnK????K?9.16?10 RT8.314?298 设Cl2(g)和H2O(g)的分压为x pθ

4、当矿物燃料燃烧时，空气中的氮和氧反应生成一氧化氮，它同氧再反应生成二氧化氮：2NO(g) + O2(g) →2NO2(g)。25oC下有关该反应的实验数据如下： （10分）

1 2 3 c(NO)/(mol·L-1) 0.0020 0.0040 0.0020 c(O2)/(mol·L-1) 0.0010 0.0010 0.0020 v/(mol·L-1·s-1) 2.8×10-5 1.1×10-4 5.6×10-5 44?111-3

， x< 4.1×10 （4分） J?2?9.16?102x?x（1） 写出反应速率方程式，确定该反应级数； （2） 计算25oC时反应速率系数k；

（3） c(NO)=0.0030mol·L-1，c(O2)=0.0015mol·L-1时，相应的反应速率为多少？

解：（1）v?kc(NO)?c(O2) 3级反应 （4分）

2v2.8?10?53??7?10（2）k?2 （3分） ?6?3c(NO)?c(O2)4?10?1?10（3）v?7?10?9?103?6?1.5?10?3?9.45?10?5 （3分）

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