无机与分析化学课后习题答案详解

第1章 思考题与习题参考答案

一、选择题

1．等压下加热5％的下列水溶液，最先沸腾的是（ ） A. 蔗糖（C12H22O11）溶液 B. 葡萄糖（C6H12O6）溶液 C. 丙三醇（C 3H8O3）溶液 D. 尿素（ (NH2)2 CO）溶液

解：选D。在等压下，最先沸腾就是指溶液的蒸气压最低。根据难挥发非电解质

稀溶液的依数性变化规律，溶液质量摩尔浓度增大，溶液的蒸气压下降。这里，相同质量分数下，溶质的摩尔质量越小，质量摩尔浓度越大。选项D中非电解质尿素的摩尔质量最小，尿素溶液的质量摩尔浓度最大，蒸气压最低，在等压下最先沸腾。

2．0.1mol·kg－1下列水溶液中凝固点最低的是（ ）

A. NaCl溶液 B. C12H22O11溶液 C. HAc溶液 D. H2SO4溶液 解：选D。电解质溶液的依数性虽然不能用拉乌尔定律进行统一的定量计算，但

仍然可以参照难挥发非电解质稀溶液的依数性进行定性描述。即溶质的粒子数目增大，会引起溶液的蒸气压降低，沸点升高，凝固点下降和溶液的渗透压增大。此题中，在相同质量摩尔浓度下，溶液中的粒子数目估算出来是H2SO4溶液最多，所以其凝固点最低。 3．胶体溶液中，决定溶胶电性的物质是（ ）

A. 胶团 B. 电位离子 C. 反离子 D. 胶粒 解：选D。 根据胶团结构，胶核和吸附层的整体称为胶粒，胶粒中反离子数比电位离子数少，故胶粒所带电荷与电位离子符号相同。即胶粒带电，溶胶电性由胶粒决定。

4．溶胶具有聚结不稳定性，但经纯化后的Fe(OH)3溶胶可以存放数年而不聚沉，其原因是（ ）

A. 胶体的布朗运动 B. 胶体的丁铎尔效应 C. 胶团有溶剂化膜 D. 胶粒带电和胶团有溶剂化膜 解：选D。溶胶具有动力学稳定性和聚结稳定性，而聚结稳定性是溶胶稳定的根

本原因，它包含两个方面，胶粒带有相同电性的电荷，当靠近时会产生静电排斥，阻止胶粒聚结合并；而电位离子和反离子形成的溶剂化膜，也会阻隔

胶粒的聚结合并。由于纯化的Fe(OH)3溶胶具有这种聚结稳定性，从而可以存放数年而不聚沉。

5．有浓度同为0.01 mol·L-1的电解质①NaNO3 ②Na2SO4 ③Na3PO4 ④MgCl2，它们对Fe(OH)3溶胶的聚沉能力大小顺序为（ ）

A. ①②③④ B. ②④③① C ③②①④ D. ③②④①

解：选D。根据哈迪-叔尔采规则：起聚沉作用的主要是与胶粒带相反电荷的离

子。相反电荷离子的价态愈高，聚沉能力愈大。Fe(OH)3溶胶中胶粒带正电荷，起聚沉作用的应是电解质中的阴离子，且价态愈高，聚沉能力愈大。所以聚沉能力由大到小的顺序为③②④①，其中由于④中氯离子数目大于①中硝酸根数目，参与聚沉溶胶的粒子数目多，所以④聚沉能力比①强。 二、填空题

1．1 mol H，1 mol H2SO4，1 mol H2SO4 、1H2SO4。 22．丁铎尔效应能够证明溶胶具有 光学 性质，其动力学性质可以由 布朗运动 实验证明，电泳和电渗实验证明溶胶具有 电学 性质。

3．将等体积的0.003mol·L－1 AgNO3溶液和0.008mol·L －1KCl溶液混合所得的AgCl溶胶的胶团结构式为 [(AgCl) m . n Cl-. (n–x) K+ ] x- . x K+ ，该溶胶在电场中向 正 极移动。 三、简答题

1．什么叫分散系? 分散系是如何分类的?

答：分散系：一种或几种物质分散到另一种物质中形成的混合物叫分散系。被分

散的物质叫分散质，分散其他物质的物质叫分散剂。（1）按分散质或分散剂的状态分：九种，包括气-气分散系、液-气分散系、固-气分散系和气-液分散系、液-液分散系、固-液分散系及气-固分散系、液-固分散系、固-固分散系。（2）按分散质粒子的大小分：三种。分子离子分散系（d＜1 nm）、胶体分散系（1 nm＜d＜100 nm）、粗分散系（d＞100 nm）

2．对稀溶液依数性进行计算的公式是否适用于电解质稀溶液和易挥发溶质的稀

溶液? 为什么?

12H2SO4所表示的基本单元分别是 H 、

答：不适用。当溶质是电解质的时候，拉乌尔定律发生偏离，主要原因电解质溶液由于溶质发生解离，使溶液中溶质粒子数增加，计算时应考虑其解离的因素，否则会使计算得到的Δp、ΔTb、ΔTf 、Π值比实验测得值小；另一方面，电解质溶液由于离子间的静电引力比非电解质之间的作用力大得多，因此用离子浓度来计算强电解质溶液的Δp、ΔTb、ΔTf 、Π时，其计算结果与实际值偏离较大，应该用活度代替浓度进行计算。对易挥发溶质的稀溶液，由于其溶质不断挥发，溶液浓度不断变化，所以也无法进行依数性计算。 3．难挥发溶质的溶液，在不断的沸腾过程中，它的沸点是否恒定？其蒸气在冷却过程中的凝聚温度是否恒定？为什么？

答：由于溶剂的挥发，溶液浓度逐渐增大，其沸点是逐渐升高的, 至溶液达到饱和后，沸点恒定；在蒸气冷却过程中，由于溶剂是纯净的，其凝聚温度是恒定的，等于溶剂的沸点。

4．若渗透现象停止了，是否意味着半透膜两端溶液的浓度也相等了？ 答：据范特霍夫的渗透压定律，若渗透现象停止了，说明渗透压相等，但其浓度不一定相等。

5．溶胶稳定的因素有哪些? 促使溶胶聚沉的办法有哪些? 用电解质聚沉溶胶时有何规律?

答：溶胶稳定的因素有两个，一是溶胶具有动力学稳定性，另一个是聚结稳定性。

溶胶的动力学稳定性系指在重力的作用下，分散质粒子不会从分散剂中沉淀出来，从而保持系统的相对稳定的性质。溶胶的聚结稳定性是指溶胶在放置过程中不发生分散质粒子的相互聚结，从而保持系统一定的分散度的性质。促使溶胶聚沉的办法有加入电解质、将两种带相反电荷的胶体按一定的比例混合及加热等。电解质对溶胶的聚沉作用取决于与胶粒所带电荷符号相反的离子，而且与其所带电荷的多少有关，一般来说，离子电荷越高，对溶胶的聚沉能力就越强，这个规律称为哈迪—叔尔采规则。 6．什么叫表面活性剂? 其分子结构有何特点?

答： 溶于水后能显著降低水的表面自由能的物质称为表面活性物质或表面活性

剂。表面活性剂的特性取决于其分子结构。它的分子都是由极性基团和非极性基团两部分组成，极性基团如-－OH，－COOH，－NH：，－SO3：H等

对水的亲和力很强，称为亲水基；非极性基因如脂肪烃基－R，芳香基－Ar等对油的亲和力较强，称为亲油基或疏水基。在表面活性剂溶于水后，分子中的亲水基进入水相，疏水基则进入油相，这样表面活性剂分子就浓集在两相界面上，形成了定向排列的分子膜，使相界面上的分子受力不均匀情况得到改善，从而降低了水的表面自由能。

7．乳浊液的类型与所选用的乳化剂的类型有何关系? 举例说明。

答：乳化剂不仅能提高乳浊液的稳定性，还能决定乳浊液的类型。一般来说，亲

水性乳化剂有利于形成O／W型乳浊液，亲油性乳化剂有利于形成W／O型乳浊液。 8．解释如下现象：

（1）为何江河入海处常会形成三角洲？

答： 三角洲的形成过程体现了胶体的性质： 当河水和海水混合时，由于它们所

含的胶体微粒所带电荷的性质不同，由于静电作用，异性电荷相互吸引，导致胶体的颗粒变大，最终沉淀了出来，日积月累的堆积，就形成了三角洲。 （2）加明矾为什么能够净水？

答： 由于天然水中含有带负电荷的悬浮物（黏土等），使天然水比较浑浊，而明

矾的水解产物Al(OH)3胶粒却带正电荷，当将明矾加入天然水中时，两种电性相反的胶体相互吸引而聚沉，从而达到净水的效果。

（3）不慎发生重金属离子中毒，为什么服用大量牛奶可以减轻病状？

答： 由于可溶性重金属离子（强电解质）可使胶体聚沉，人体组织中的蛋白质作为一种胶体，遇到可溶性重金属盐会凝结而变性，误服重金属盐会使人中毒。如果立即服用大量鲜牛奶这类胶体溶液，可促使重金属与牛奶中的蛋白质发生聚沉作用，从而减轻重金属离子对机体的危害。

（4）肉食品加工厂排出的含血浆蛋白的污水，为什么加入高分子絮凝剂可起净化作用？

答： 因为含有血浆蛋白的污水具有胶体溶液的性质，加入高分子絮凝剂会对胶

体溶液起到敏化作用，促进胶体的凝聚，从而净化了污水。 四、计算题

1．10.00 mL 饱和 NaCl 溶液质量为 12.003 g ，将其蒸干后得到 NaCl 3.173 g ，

求：

（1）NaCl 的质量分数 ；（2）NaCl 的质量摩尔浓度 ； （3）NaCl 的物质的量浓度 ；（4） 各组分的摩尔分数。 解：（1）w(NaCl)? （2）

m(NaCl)3.173g??0.2644 m总12.003gb(NaCl)?

n(NaCl)m(NaCl)/M(NaCl)(3.173/58.443)mol???6.149?mol?kg?1m总?m(NaCl)m总?m(NaCl)(12.003?3.173)/1000kg（3）c(NaCl)?n(NaCl)m(NaCl)/M(NaCl)3.173/58.443???5.429?mol?L?1 VV10.00/1000（4） x(NaCl)??n(NaCl)m(NaCl)/M(NaCl) ?n(NaCl)?n(H2O)m(NaCl)/M(NaCl)?mH2O/M(H2O)3.173/58.443?0.09972

3.173/58.443?8.830/18.015x(H2O)?

n(H2O)8.830/18.0150.4901???0.9003n(NaCl)?n(H2O)3.173/58.443?8.830/18.0150.05429?0.49012．今有两种溶液，其一为1.50g尿素(NH2)2CO 溶于200g 水中；另一为42.8g未知物溶于1000g水中，这两种溶液在同一温度开始沸腾，计算这种未知物的摩尔质量。

解：由于都是水溶液，所以溶剂的沸点升高常数Kb相同，又知， ?t尿素??t未知，由稀溶液的依数性公式：?tb?Kb?bB ，可得两种溶液的质量摩尔浓度相等：

b?(NH2)2CO??b(B)

设未知物的摩尔质量为M(B)，代入上式得

1.50g/60.06g?mol-142.8g/M(B) ?(200/1000)kg(1000/1000)kg

的两个元素 Cs Ne (F) ；（8）+1价离子最外层有18个电子 IB族 。 4．指出下列各能级对应的n 和l 值，每一能级包含的轨道各有多少？ （1）2p n= 2 ，l= 1 ，有 3 条轨道； （2）4f n= 4 ，l= 3 ，有 7 条轨道； （3）6s n= 6 ，l= 0 ，有 1 条轨道； （4）5d n= 5 ，l= 2 ，有 5 条轨道。 5．写出下列各种情况的合理量子数。

（1）n = 3，4，…，l = 2， m = 0， ms = +1/2 （2）n = 3，l = 1，2 ，m = 1，ms = －1/2 （3）n = 4，l = 3，m = 0，ms = +1/2，－1/2 （4）n = 2，l = 0，m = 0 ，ms = +1/2

（5）n = 1，l = 0 ，m = 0 ，ms = +1/2，－1/2 。

6．某一多电子原子中具有下列各套量子数的电子，各电子能量由低到高的顺序为（若能量

相同，则排在一起） E1s

7．试用s，p，d，f符号来表示下列各元素原子的电子结构：

（1）18Ar [Ne] 3s23p6 （2）26Fe [Ar] 3d64s2 （3）53I [kr] 4d105s25p5 （4）47Ag [Kr] 4d105s1 8. 根据下列原子的价电子层结构填表： 价电子层结构 ① ② ③ ④ 4s1 3s23p5 3d24s2 5d106s2 区 s p d ds 周期 第四 第三 第四 第六 族 IA VIIA IVB IIB 最高正氧化态 +1 +7 +4 +2 电负性 第四 第一 第三 第二 9．已知甲元素是第三周期p区元素，其最低氧化态为－1，乙元素是第四周期d区元素，其最高氧化态为+4。试填下表： 元素 外层电子构型 甲 乙 1s22s22p63s23p5 [Ar]3d24s2 族 ⅦA ⅣB 金属或非金属 非金属 金属 电负性相对高低 高 低 10．（1）PF3 ? =3.44×10－30C·m，而BF3 ? =0 ，这是由于PF3 的分子构型为_三角锥形__，是__极__性分子，而BF3的分子构型为_平面三角___型，是_非极___性分子。

（2）PH3 ? =1.84×10－30C·m，小于PF3 ? =3.44×10－30C·m，这是因为_ P-F的极性>P-H的极性或F的电负性>H的电负性_______。

（3）H2O，H2S，H2Se三物质，分子间取向力按__ H2Se、H2S、H2O ____顺序递增，色散力按__ H2O、H2S、H2Se __顺序递增，沸点按_ H2S、H2Se、H2O __顺序递增。

（4）下列各物质中每个碳原子所采用的杂化轨道分别是（CH4，C2H2，C2H4，CH3OH，CH2O）_ CH4: sp3杂化；C2H2: sp杂化 ；C2H4: sp2；CH3OH : sp3杂化；CH2O : sp2杂化_____。

11．判断下列晶体的熔点高低顺序：

（1）NaCl KCl N2 NH3 Si PH3 Si > NaCl > KCl > NH3 > PH3 > N2 （2）CaF2 BaCl2 CaCl2 CaF2 > CaCl2 > BaCl2 ，

（3）SiCl4 SiBr4 SiC MgO SiC > MgO > SiBr4 > SiCl4 ， （4）KCl SiO2 H2O SiO2>KCl>H2O(s) 。 三、简答题

1．指出下列各组中错误的量子数并写出正确的。

（1）3，0，－2，+1/2 （2）2，－1，0，－1/2 （3）1，0，0，0 （4）2，2，－1，－1/2 （5）2，2，2，2 解：

4．（1）3,0, 0 , +1/2; 或3, 2 ,-2, +1/2; （2）2, 1 , 0 , -1/2; 或2, 0 , 0 , -1/2; (3) 1 , 0 , 0 , +1/2 ,；或1 , 0 , 0 ,-1/2 ； (4) 3 ， 4…., 2 , -1, -1/2 ; 或2， 1 ，-1, -1/2 ; 2， 0 ，-1, -1/2 ; (5) 3 , 2 , 2 , ±1/2 ； 或 2 , 1 , ±1 ，±1/2 ； 2 , 1 , 0 ，±1/2 ； 2 , 0 ， 0 ，±1/2 ；

2．元素Ti的电子构型是[Ar]3d24s2，试问这22个电子（1）属于哪几个电子层？哪几个亚层？（2）填充了几个能级组的多少个能级？（3）占据着多少个原子轨道？（4）其中单电子轨道有几个？（5）价电子数有几个？ 解：（1）4个电子层 ，7个亚层 （2）4个能级组， 7个能级 （3）12条原子轨道 （4）2条原子轨道 （5）4个价电子

3．第五周期某元素，其原子失去最外层仅有的2个电子，在l=2的轨道内电子全充满，试推断该元素的原子序数、电子结构，并指出位于周期表中哪一族？是什么元素？

解：电子结构[Kr]4d105s2 ，48号元素，在第五周期，第ⅡB， Cd 镉 4．指出符合下列各特征元素的名称：

（1） 具有1s22s22p63s23p63d84s2电子层结构的元素； （2） 碱金属族中原子半径最大的元素； （3） ⅡA族中第一电离能最大的元素； （4） ⅦA族中具有最大电子亲合能的元素； （5） +2价离子具有[Ar]3d5结构的元素；

解：（1）1s22s22p63s23p63d84s2 镍Ni （2）Cs （3）Be （4）Cl （5） Mn 5．有A、B两元素，A原子的M层和N层电子数分别比B原子同层电子数少7个和4个，写出A、B原子的名称和电子构型，并说明推理过程。 解：A [Ar] 3d34s2 即23V B [Ar] 3d104s24p4即34Se

6．指出下列分子中存在的? 键和 ? 键的数目：C2H2，PH3，CO2，N2，SiH4 C2H2 2π、3σ键；PH3 3σ键；CO2 2π、2σ键；N2 2π、1σ键；SiH4 4σ键

7．预测下列各组物质熔点、沸点的高低，并说明理由。 （1） 乙醇>二甲醚 （2）甲醇 < 乙醇 < 丙醇 （3）乙醇〈 丙三醇 （4） HF > HCl

8．指出下列各组化合物中，哪个化合物的价键极性最大？哪个最小？ （1）NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 PCl5 （2）LiF NaF KF RbF （3）HF HCl HBr HI

解：（1） 极性最大 NaCl ，极性最小 PCl5 （2） 极性最大 RbF ，极性最小 LiF （3） 极性最大 HF ，极性最小HI

9．下列分子中哪些有极性，哪些无极性？从分子构型加以说明。 （1）CS2 （2）BF3 （3）NF3 （4）CHCl3 （4）SiH4 （5）OF2 解：（1）CS2非极性分子，直线形 （2）BF3非极性分子, 平面三角形 （3）NF3极性分子, 三角锥形 （4）CHCl3极性分子，变形的正四面体 （5）SiH4非极性分子，正四面体 （6）OF2极性分子 V字形 10．指出下列分子间存在哪种作用力（包括氢键）？

（1）H2—H2 （2）HBr—H2O （3）I2—CCl4 （4）CH3COOH—CH3COOH （5）NH3—H2O （6）C3H8—CCl4 （7）C2H5OH—H2O （8）CO2—H2O （9）HNO3—HNO3 （10）H3BO3—H3BO3 解：（1）只存在色散力

（2）存在色散力、取向力、诱导力 （3） 存在色散力

（4） 存在色散力、取向力、诱导力、氢键 （5）存在色散力、取向力、诱导力、氢键 （6）存在色散力

（7）存在色散力、取向力、诱导力、氢键 （8）色散力，诱导力

（9） 存在色散力、取向力、诱导力 （10）存在色散力、氢键

22．据1998年《化学进展》介绍，我国科学家在高压、700℃和催化剂作用下，

实施CCl4+4Na→C+ 4NaCl的反应，制成了金刚石，这个实验是从简单的杂化理论出发指导化学实践的成功范例。请推测这一实验的设计理念是什么？ 解：CH4、CCl4、金刚石均为sp3等性杂化的正四面体结构，我们可设想所有烷烃都是CH4失去氢原子使碳原子相连而成的，烷烃中所有碳原子均为sp3等性杂化而形成的分子骨架，金刚石则可看成CH4完全失去氢原子的sp3等性杂化碳原子相连而成的，CCl4为sp3等性杂化的易获得的液体，所以与活泼金属Na反应生成NaCl的同时，C-C相连形成sp3等性杂化的金刚石。

第五章思考题与习题参考答案

一、选择题

1．氢气与下列物质反应中，氢气不作为还原剂的是（ ）

A. 单质硫 B. 金属锂 C. 四氯化钛 D. 乙烯 解：选B。氢原子与碱金属结合生成金属氢化物，氢原子能得到电子，是作为氧化剂参与反应。

2．下列各组物质可共存于同一溶液中的是（ ）

A. NH4+ , H2PO4-, K+ , Cl-, PO43- B. Pb2+ , NO3-, Na+ , SO42- C. Al(OH) 3, Cl-, NH4+, NH3·H2O D. Sn2+ , H+ , Cr2O72- , K+, Cl- 解：选A。选项B中Pb2+，SO42-能够生成沉淀PbSO4; 选项C中，强电解质的存在，会促进Al(OH) 3的凝聚。选项D中Sn2+ 与Cr2O72-在H+下会发生氧化还原反应。只有A中各离子不会发生反应，能够稳定存在。 3．下列叙述正确的是（ ）

A. H2O2分子构型为直线形 B. H2O2既有氧化性又有还原性 C. H2O2的水溶液很稳定

D. H2O2与K2Cr2O7的酸性溶液反应生成稳定的CrO5

解：选B。H2O2分子中存在过氧链—O—O—，过氧链在相当于书本的书脊位置

上，而两个氢原子在半展开的两页纸面位置上，所以H2O2分子构型不是直线形。H2O2的水溶液不稳定，遇杂质易分解。H2O2与K2Cr2O7的酸性溶

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