大学化学课后题答案

第一章 物质结构基础

1.de Bloglie 关系式：??代入，

??6.626?109.1095?10?31?34hmv已知m?9.1095?10kg；v?5.0?106m?s?1；h?6.626?10?34J?s；

?31 又 J?kg?m2?s?2

J?s6?1kg?5.0?10m?s?6.626?109.1095?10?31?34kg?m?s2?26?s?1kg?5.0?10m?s?1.455?10?10m?145.5pm

2. (1) 3d；n=3, l=2, m=0,±1, ±2，共5个轨道，每一轨道至多两个电子，即：3,2,0, ±1/2；3,2,1,

±1/2；3,2,-1, ±1/2；3,2,+2, ±1/2；3,2,-2, ±1/2； (2) 4s；n=4, l=0, 即4,0,0 (±1/2)；

(3) 氧原子中的4个p电子：n=2, l=1, m=0, ±1, 即2,1,0, ±1/2；2,1,1, +1/2(或-1/2)；2,1,-1,

+1/2(或-1/2)；

(4) 4s1电子，4,0,0,+1/2或4,0,0,-1/2。

3.根据周期数、族序数和主、副族规律：

(1)第3周期，零族，主族；(2)第5周期，ⅣA族，主族；(3)第4周期ⅣB，副族； (4)第4周期，ⅠB，副族。

4.填表 原子 序数 26Fe 33As 55Cs 75Re

5. (1)②, (2)③;②;④, (3)①②, (4)⑤

6. (1)Ga价电子构型为4s24p1，价电子数为3； (2)W原子的电子构型为[Xe] 4f145d46s2； (3)最外层有6个电子的元素应为ⅥA；

(4) Sb原子的电子构型为[Kr]4d105s25p3，未成对电子数为3。

7.(1)该元素属于ⅡA；(2)金属性强，电负性小；(3)一般氧化值为+2，其氧化物的化学式可表

示为XO。

8. (1)第3周期，ⅣA元素，硅，Si，[Ne]3s23p2； (2)第4周期的铁元素，26Fe，[Ar] 3d64s2； (3)有4个电子层，最高氧化值又与氯相同的金属元素是锰，25Mn，[Ar]3d4s; (4)为29Cu，[Ar]3d104s1。

9.离子化合物中影响库仑作用的因素是离子电荷和离子半径，作用力越大，熔点就越高。据

5

2

电子构型 [Ar]3d64s2 [Ar]3d104s24p3 [Xe]6s1 [Xe]4f145d56s2 价电子层 3d,4s 4s,4p 6s 5d,6s 最高 氧化值 +8 +5 +1 +7 所属 分区 d区 p区 s区 d区 周期 第4周期 第4周期 第6周期 第6周期 族 副族B 主族A 主族A 副族B 原子中未成对电子数 4 3 1 5

此即可判断：(1) MgO > BaS；(2) KCl > CsCl；(3) NaF > NaCl > NaBr > NaI；

(4) MgSO4 > K2SO4。

10.原子半径和等于共价键键长的理论值，故：(1) H—Cl键长为(37+99) pm = 136 pm； (2) C—N键长为(77+70) pm = 147 pm； (3) C—Cl键长：(77+99) pm = 176 pm； (4) C—F键长：(77+64) pm = 141 pm； (5) N—I键长(70+133) pm = 203 pm。

11.根据元素周期表中 (1)阴离子半径大于相同电子构型的阳离子半径；(2)阴离子负价越高，外层电子排斥越显著，故大于相同电子构型的低价阴离子；(3)阳离子价数越高受原子核的吸引更大，故小于相同电子构型的低价阳离子。 (1) O2->F->Na+>Mg2+； (2) P3-> Mg2+>Al3+>Si4+

12. (1) BBr3为sp杂化；(2) HgCl2为sp杂化；(3) SiH4为sp杂化； (4) CS2为sp杂化；(5) [Hg(CN)4]2-为sp3杂化；(6) [PtCl6]2-为sp3d2杂化。

13. (1) SiCl4的空间构型为正四面体；(2) H2Se构型为角形或V字形； (3) CO32-构型为正三角形； (4) ICl3构型为T字形； (5) AsCl5构型为三角双锥； (6) [AlF6]3-构型为正八面体形。

14. (1)ClF3，T字形，有极性；(2)TeCl4，变形四面体，有极性； (3)SO2，角形（或V字形），有极性；(4)XeF2，直线形，无极性； (5)NF3，三角双锥，有极性；(6)BrF5，四方锥，有极性。

15.根据“构型相同时，元素间电负性相差越大，其电偶极距越大”规律： (1) NH3>PH3>AsH3， (2)AsF3>AsCl3>AsBr3>AsI3

16.依题意：X—Mg，Y—P，Z—Cl： (1)电负性：Cl最大，Mg最小；

(2)Mg—P—共价键，两元素电负性差???1.0(?1.7)；Mg—Cl—离子键，Mg与Cl间电负性差为???2.0(?1.7)；

(3)MgCl2，为离子化合物；Y—Z可生成PCl3和PCl5两种共价分子，其中PCl3构型为三角锥形，有极性，而PCl5则为三角双锥，结构对称，无极性。

17．(1) HCl分子间有色散力，诱导力和取向力；(2)He原子间只有色散力；(3)H2O分子间存在色散、诱导、取向三种作用力，此外还有氢键；(4) H2O-Ar分子间只有色散力和诱导力；（5）苯和CCl4分子间，只有色散力，因两者均为非极性分子；（6）苯酚和对甲苯酚间，分子间的三种作用力都有，且有氢键。

18．(1)硬度：MgF2NaCl；(2)熔点：MgO>MgCl2；MgS>Na2S；(3)在水中溶解

2

3

度：MgF2CaCl2。 [判断根据是题中物质均为离子化合物]

19. 根据：(1)离子晶体与离子电荷和离子半径有关；

(2)分子晶体：①如为同类型分子，分子的体积越大，分子间力越强；②极性分子作用力强于相对分子质量相近的非极性分子。

故：(1)沸点：I2>Br2>Cl2>F2； (2)熔点：BaF2>BaCl2>BaBr2>BaI2；

(3)硬度：NaF>NaCl>NaBr>NaI。

20.填表如下： 物质 MgCl2 O2 SiC HF SiO2 BaO

21. (1) CH4是非极性分子晶体，熔化时只需克服色散力；(2) CaCl2为离子晶体，必须克服其间作用的库仑力；(3) BN为共价型的原子晶体，要克服其共价键力，因此需很高的温度方可实现；(4) CO2干冰，非极性分子晶体，其中只存在极弱的色散力，很容易分开，这表现为干冰的升华性；(5) Ag，金属晶体，破坏金属键力，需较高的能量；(6) Ar，非极性分子晶体，只存在微弱的色散力，故常温下即为气态；(7) NH3，极性分子晶体，三种分子间力外，还存在氢键；(8) CuF2，离子晶体，克服其正、负离子间的库仑作用力。

22. (1) X为Si，原子晶体，熔点、沸点高，脆性，硬度大，机械加工性差，晶体中电子跃迁较易，是典型的半导体元素；(2) XY—Si3P4,近于原子晶体，熔、沸点较高，脆性，硬度大，机械加工性差；(3) XZ—SiCl4，非极性分子晶体，熔、沸点较低，不导电，导热性差，不能机械加工。

晶体类型 离子晶体 分子晶体 原子晶体 分子晶体 原子晶体 离子晶体 晶格结点上的粒子 Mg2+，Cl－ O2分子 Si，C原子 HF极性分子 [SiO4]4- 粒子间作用力 库仑力 （离子键） 色散力 共价键 三种分子间力加氢键 离子型 共价键 库仑力 主要物理性质 硬度较大，脆性，熔、沸点较高， 熔化或水溶液导电，机加工性差 质软，熔、沸点极低，导热性差， 绝缘性好，机加工性级差 硬度大，脆，熔、沸点高，导热性 差，室温绝缘，高温半导体 与O2大致相同 硬度大，脆性，熔、沸点高，导电 性差，耐热性好，机加工性差 与MgCl2大致相同 Ba2+,O2- 习 题

1. 某系统由A状态变至B状态共经历了三步。(1) 放热300kJ，环境对系统做功100kJ；(2) 吸热450kJ，体积不变；(3) 系统对环境做功500kJ，无热量变化。试计算该系统热力学能的变化量?U。

解：?U?Q?W?(?200?450?500)??300kJ

2. 1.435g萘（C10H8）与适量的氧气一起放入弹式量热计中进行反应。水浴中盛水2000g，

-1

反应后，水温由20.17℃升高25.84℃，已知量热计热容为1.80kJ?℃，如忽略温度计、搅拌器

等吸收的少量热，试计算1mol萘燃烧反应的恒容热效应。

解：Q?[(4.184?2000?1800)?(25.84?20.17)]J?5.765?104J

Qv??U??(5.765?10?41281.435)??5.14?10J?mol

6-1

3. 葡萄糖的发酵反应如下：C6H12O6(s)=2C2H5OH(l)+2CO2(g),1mol葡萄糖的发酵反应产生的热力学能变化为?72.8kJ?mol-1，试计算1mol葡萄糖在25℃，100kPa下的恒压热效应。

-1

解：Qp??72800?2?8.314?298??67.845 kJ?mol

4. 比较下列各组物质中，何者有更大的焓值： （1）273K 1mol CO(g)和373K的1mol CO(g)

H高温物 > H低温物 ；?H?0；

（2）1mol C6H6（l）和1mol C6H6 (g)

H气 > H液 > H固，；?H?0；

（3）1mol反应CaCO3（s）→ CaO（s）+ CO2(g)的生成物和反应物

此反应为吸热反应，；?H?0；

（4）1mol反应 I2（g）+ H2（g）→ 2 HI(g) 的生成物和反应物

此反应为放热反应，；?H?0。

?5. 利用标准生成焓ΔfHm数据，计算下列反应的标准热效应：

（1）N2O4(g) + 3CO(g)→N2O(g) + 3CO2(g)

??fHm/ kJ?mol 9.16 ?110.52 81.05 ?393.14

-1

?rHm??(?fHm)(生成物)??(?fHm)(反应物)= ?775.97 kJ?mol-1

???

（2）2FeO(s) + CO2(g) → Fe2O3(s) + CO(g)

??fHm/ kJ?mol ?271.96 ?393.14 ?824.25 ?110.52

-1

?rHm??(?fHm)(生成物)??(?fHm)(反应物) = 2.29kJ?mol-1

???

（3）CH4(g) + 4CuO(s) → CO2(g) + 2H2O(l) + 4Cu(s)

-1??fHm/ kJ?mol ?74.81 ?157.32 ?393.14 ?285.83 0

?rHm??(?fHm)(生成物)??(?fHm)(反应物)= ?260.71 kJ?mol-1

???

（4）2NaHCO3 → Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(l)

??fHm/ kJ?mol ?950.81 ?1130.68 ?393.14 ?285.83

-1

????rHm??(?fHm)(生成物)??(?fHm)(反应物)= 91.97kJ?mol

-1

?6. 已知反应SiO2(s)+3C(石墨) →S iC(s)+2CO(g)，ΔrHmmol-1，试用附录二中?618kJ·

的有关数据计算SiC的标准生成焓，并与附录中的SiC的标准生成焓相比较。

解：

??rHm??(?fHm)(生成物)??(?fHm)(反应物)??fHm(SiC,s)+2?fHm(CO,g)?3?fHm(C,s)??fHm(SiO2,s)?618??fHm(SiC,s)?618?2?(?110.52)+3?0?(?910.94)??71.9 kJ?mol-1

?-1???????

-1

??查表得?fHm(SiC, 立方) = ?73.2 kJ?mol ?fHm(SiC, 六方) = ?65.3 kJ?mol

7. 根据表2.1中C2H6(g) 和C2H4(g) 的标准燃烧焓数据，计算反应C2H4(g)+ H2(g) →C2H6(g)的标准热效应。

-1???137.03kJ?mol 解：?rHm8. 利用表2.1中乙醇（C2H5OH(l)）的标准燃烧焓数据及CO2(g)、H2O(l) 的标准生成焓数据计算乙醇在298K下的标准生成焓。

-1?(C2H5OH)??276.87kJ?mol 解：?fHm-1 ?9. 已知 CH3COOH(l) + 2O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(l); ΔrHm=?873.81 kJ?mol，1?C(石墨) + O2(g) → CO2(g); ΔrHm=?393.14 kJ?mol-1 ，2?H2(g) +1/2O2(g) → H2O(l); ΔrHm=?285.83 kJ?mol-1 ，3?求2C(石墨)+2 H2(g)+O2(g) → CH3COOH(l)的ΔrHm。 ，4解：∵2×[(2)+ (3)] ? (1) = (4)

-1?????2(ΔrHm，+ΔrHm，)?ΔrHm，?484.13 kJ?mol ∴ΔrHm，423 1=

10. 煤的气化技术是由下列热化学反应组成，由碳与水反应生成甲烷。已知：

?ΔrHm?41.4kJ·CO (g)+H2O(g)→CO2(g)+H2(g)， mol-1 ，1=

C(石墨)+H2O(g)→CO(g)+H2(g)，

?ΔrHmmol ，2= +131.4kJ·

-1

?206.2kJ·CO(g)+3H2(g)→CH4(g)+H2O(g)， ΔrH?mol-1 m，= 3试计算反应：2C(石墨) + 2H2O(g) →CH4(g) + CO2(g)的标准热效应，并与用标准生成焓公式法计算结果相比较。

-1 ?????2ΔrHm，+ΔrHm，?ΔrHm，解：∵2?(2)?(3)?(1) ∴ΔrHm，423 1= 15.2kJ?mol

?用标准生成焓公式法计算结果为ΔrHm，4= 15.69 kJ?mol

-1

11. 如果仅从单位质量的放热量来作比较，试问C2H2（g）、C2H6(g)、H2(g)和N2H4(l)中何者是最佳的高能燃料？

?1?1?C2H2(g) ?rHm??1299.6kJ?mol??49.99kJ?g

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