大学化学-2-作业

第一章 化学反应热

知识点：系统（体系），环境（外界），相，状态函数，功（W），热（Q），化学反应热效应，热力学第一定律，焓，盖斯定律，标准摩尔生成焓（ΔfHmθ），化学反应标准焓变（ΔrHθm），反应进度。

习 题

1．（7）已知下列反应的化学反应热

C（石墨）+ O2（g）= CO2（g） ΔrHm(1) = –393.5 kJ·mol–1 H2（g）+ (1/2) O2（g）=H2O（l） ΔrHm(2) = –285.8 kJ·mol–1 C2H6（g）+(7/2)O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l） ΔrHm (3) = –1559.8 kJ·mol–1

不用查表，计算由石墨和氢气化合生成1mol C2H6（g）反应的ΔrHm。 解：

2．（11）辛烷是汽油的主要成分，根据附录数据计算下列两反应的热效应，并从计算结果比较可以得到什么结论（已知：?fHm（C8H18，l）= –218.97 kJ·mol–1）？

（1）完全燃烧 C8H18（l）+ O2（g）→CO2（g）+ H2O（l） （2）不完全燃烧 C8H18（l）+ O2（g）→C（s）+ H2O（l） 解：

1

Θ

第二章 化学反应进行的方向和限度

?知识点：熵（S），热力学第三定律，标准摩尔熵（Sm），反应熵变的计算，熵变对化学反应方

向的影响，焓变对化学反应方向的影响，吉布斯函数，吉布斯函数变，标准摩尔生成吉布斯函数

?(ΔfGm?)，化学反应标准吉布斯函数变(?rGm)的计算，等温、等压，判断变化过程自发进行方向的

?判据，?rGm与?rGm的区别，转化温度，浓度平衡常数，分压，分压定律，分压平衡常数，标准

???rGm平衡常数，K、J与变化过程方向，标准平衡常数与吉布斯函数变 （lnK?）。

RT??习 题

1．(4) 给出下列过程的?rGm，?rHm，?rSm的正负号（或零）。

① 电解水生成H2和O2； ② H2O（g）273K H2O（l）； ③ H2O（l） 268K H2O（s）； ④ H2O（s）273K H2O（l）； 答：各变化量的符号如下表所示 （填 + 或 – 表示 ）

ΘΘΘ 2

① ② ③ ④

Θ ?rGmΘ ?rHmΘ ?rSm 2．(6) 由二氧化锰制备金属锰可采取下列两种方法 （1）MnO2（s）+ 2H2（g）= Mn（s）+ 2H2O（g）

ΘΘ=37.22 kJ·mol–1 ?rSm=94.96J·mol–1·K–1 ?rHm（2）MnO2（s）+2 C（s）= Mn（s）+ 2CO（g）

ΘΘ ?rHm=299.8 kJ·mol–1； ?rSm=363.3J·mol–1·K–1

试通过计算确定上述两个反应在298K、标态下的反应方向？如果考虑工作温度越低越好，则采用那种方法较好？ 解：

3

3．(7) 汞的冶炼可采用朱砂（HgS）在空气中灼烧

2HgS（s）+ 3O2（g）= 2HgO（s）+ 2SO2（g） 而炉中生成的HgO又将按下式分解 2HgO（s）= 2Hg（g）+ O2（g）

试估算炉内的灼烧温度不得低于多少时，才可以得到Hg（g）？

Θ已知HgS（s），HgO（s）、SO2（g）、Hg（g）的?fHm分别是 –58.2 kJ·mol–1，–90.83 kJ·mol–1，Θ-297.04 kJ·mol–1，61.32 kJ·mol–1； ?fGm分别是–50.6 kJ·mol–1，–58.56 kJ·mol–1，-300.19kJ·mol–1，31.85 ΘΘkJ·mol–1；Sm分别是82.4 J·mol–1·K–1，70.29 J·mol–1·K–1，248.11 J·mol–1·K–1； O2（g）的Sm是205.03

J·mol–1·K–1。 解：

4

4．(9) 在298K，100kPa条件下，金刚石和石墨的标准熵分别为2.45 J·mol–1·K–1和5.71 J·mol–1·K–1，它们的燃烧反应热分别为–395.40 kJ·mol–1和–393.51 kJ·mol–1，试求：

Θ （1）在298K，100kPa条件下，石墨变成金刚石的?rGm。

（2）说明在上述条件下，石墨和金刚石那种晶型较为稳定？ 解：

5（.12）已知SiF（、SiCl（的标准生成吉布斯函数（?fGm）分别为-1506 kJ·mol–1和-569.8 kJ·mol–1，4g）4g）试通过计算说明为什么HF（g）可以腐蚀SiO2，而HCl（g）不能？

5

Θ

6．(13) 试通过计算说明，为什么用BaCO3热分解制取BaO，反应温度要在1580K左右，而将BaCO3与碳黑或碎炭混合，按下式反应：

BaCO3（s）+ C（s）= BaO（s）+ 2CO（g）

Θ则所需温度可显著降低。已知BaCO（和BaO（s）的?fHm分别是–1216 kJ· mol–1，–548.1 kJ· mol–1；3s）Θ分别是112 J·mol–1·K–1和72.09J·mol–1·K–1。 Sm解：

第三章 化学反应速率

知识点：化学反应速率的表示方法，元反应，质量作用定律，活化分子，活化能（Ea），Arrhenius公式，一级反应，影响化学反应速率的因素，化学热力学与动力学的研究对象及二者间的关系。

习 题

1．(4) 反应 A（g）+ B（g）= 2D（g），ΔrH为负值，当达到化学平衡时，如改变下表中各项条件，试将其他各项发生的变化的情况填入表中：

改变条件 正反应速率 速率常数k正

6

增加A的分压 增加压力 降低温度 使用催化剂 602．(7) 放射性27Co所产生的强γ辐射，广泛用于癌症治疗。放射性物质的强度以―居里‖表示。某医

院一个20居里的钴源，经一定时间后钴源的剩余量只有5.3居里。问这一钴源已有多少时间了。已

60知27Co的半衰期为5.26a。

解：

3．(8) 某药物分解反应为一级反应，在37℃时，反应速率常数k为0.46h–1，若服用该药0.16g，问该药在胃中停留多长时间方可分解90%。 解：

7

4．(9) 在500K时，硝基甲烷（CH3NO2）的半衰期是650s。试求该一级反应的 （1）速率常数。

（2）硝基甲烷的浓度由0.05mol·L–1减至0.0125mol·L–1所需时间。 （3）继（2）之后1h硝基甲烷的浓度。 解：

5．（11）某病人发烧至40℃，使体内某一酶催化反应的速率常数增大为正常体温（37℃）时的1.23倍。试求该催化反应的活化能。 解：

8

6．（12）反应2NOCl（g）= 2NO（g）+ Cl2（g）的活化能为101kJ·mol–1，300K时，速率常数k1为

2.80×10–5 L·mol–1·s–1，试求400K时的速率常数k2。 解：

7．（13）已知青霉素G的分解反应是一级反应，37℃时其活化能为84.8 kJ·mol–1，指前因子A为4.2×1012h–1，试求37℃时该反应的速率常数k。 解：

9

8．（14）300K时，下列反应：H2O2（aq）= H2O（l）+ （1/2）O2（g）的活化能为75.3kJ·mol–1。若用I–催化，活化能降为56.5kJ·mol–1；若用酶催化，活化能降为25.1kJ·mol–1。试计算在相同温度下，该反应用I–催化及酶催化时，其反应速率分别是无催化剂时的多少倍？ 解：

第四章 溶液及溶液中的离子平衡（大学化学I不做）

知识点：酸碱质子理论，一元弱酸（碱）的解离平衡，稀释定律，一元弱酸（碱）中c(H?)/c? 和c(OH)/c的计算方法，多元弱电解质的离解平衡。同离子效应，缓冲溶液，溶度积，离子积，溶度积规则。

??习 题

1．（9） 25℃时，0.1mol ·l–1甲胺（CH3NH2）溶液的解离为6.9%

CH3NH2(aq) + H2O(l) = CH3NH+3(aq) + OH–(aq)

试问：相同浓度的甲胺与氨水哪个碱性强? 解：

10

2．（10）在1 L 0.1mol ·L–1 HAc 溶液中，需加入多少摩尔NaAc·3H2O才能使溶液的pH 为5.5？（假设NaAc·3H2O的加入不改变HAc的体积）。 解：

3．（11）某一元弱碱（MOH）的相对分子量为125，在25℃时将1g此碱溶于0.1 L水中，所得溶液

?的pH为12.0，求该弱碱的解离常数Kb。

解：

11

4．（12） Pb(NO3)2溶液与BaCl2溶液混合，设混合液中Pb(NO3)2的浓度为0.20mol?L–1，问 (1) 在混合溶液中Cl– 的浓度等于5.0×10–4 mol?L–1 时，是否有沉淀生成? (2) 混合溶液中Cl–的浓度多大时，开始生成沉淀?

(3) 混合溶液中Cl–的平衡浓度为6.0×10–2 mol?L–1时，残留于溶液中的Pb2+的浓度为多少? 解：

第五章 氧化还原反应与电化学

知识点：氧化数，原电池及其装置的符号表示，电极电势，标准电极，参比电极，原电池电动势，浓度（分压）对电极电势的影响(Nernst方程)，电极电势的应用，析氢腐蚀，吸氧腐蚀，差异充气腐蚀，牺牲阳极保护法，外加电源保护法，电解池，极化，浓差极化，电化学极化，超电势，理论分解电压，实际分解电压，电解产物的规律。

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习 题

1．（9）如果将下列氧化还原反应装配成电池，试用符号表示所组成的原电池。 （1）Zn（s）+ 2Ag+（aq）= Zn2+（aq）+ 2Ag（s） （2）Cu（s）+FeCl3（aq）= CuCl（aq）+ FeCl2（aq） （3）Sn2+（aq）+2Fe3+（aq）= Sn4+（aq）+ 2Fe2+（aq） （4）Zn（s）+2HCl（aq）= ZnCl2（aq）+ H2（g）

（5）MnO4–（0.1mol·L–1）+8H+（10–4mol·L–1）+ 5Fe2+（0.1mol·L–1） =

Mn2+（0.1mol·L–1）+ 5Fe（0.1mol·L–1）+ 4H2O（l）

解：（1） （2） （3） （4） （5）

2.（10）SnCl2、FeCl2、KI、Zn、H2、Mg、Al、H2S在一定条件下都可以做还原剂。试根据标准电极电势数据，把这些物质按其还原能力递增顺序重新排列，并写出他们对应的氧化产物。

3．（11）判断下列反应在标准态时进行的方向，如能正向进行，试估计进行的程度大小。已知

?Θ(Fe2?/Fe)??0.44V

（1）Fe（s）+ 2Fe3+（aq） = 3Fe2+（aq）

（2）Sn4+（aq）+2Fe2+（aq） = Sn2+（aq）+ 2Fe3+（aq） 解：

13

4．（12） 在pH分别为3和6时，KMnO4能否氧化I – 和Br– [假设MnO4–被还原成Mn2+，且c（MnO4–）

= c（Mn2+）= c（I–）=c（Br–）=1mol·L–1]。 解：

5．（14）由标准钴电极和标准氯电极组成原电池，测得其电动势为1.63V，此时钴为负极，现知氯的标准电极电势为+1.36V，问： （1）此电池的反应方向？ （2）钴的电极电势为多少？

（3）当氯气的分压增大时，电池电动势将如何变化？

（4）当c（Co2+）降到0.01mol·L–1时，通过计算说明电动势又将如何变化？ 解：

14

6.（15）由两个氢半电池Pt，H2（pΘ）| H+（0.1mol·L-1）和Pt，H2（pΘ）| H+（x mol·L-1）组成一原电池，测得该原电池的电动势为0.016V，若Pt，H2（pΘ）| H+（x mol·L-1）作为该原电池的正极，问组成该半电池的溶液中H+浓度是多少？

7.（16）根据下列反应（假定离子浓度均为1mol·L-1） Ni（s）+ Sn2+（aq） = Ni2+（aq）+Sn （s） Cl2（g）+2Br-（aq） = Br2（l）+ 2Cl-（aq） 试分别计算：

（1）它们组成原电池的电动势，并指出正负极。 （2）298K时的平衡常数。

Θ?Grm（3）298K反应的标准吉布斯函数。

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哈工大2008年秋季学期

大学化学（Ⅱ）补考试题 班号

题目 分数 一 二 三 四 总分 姓名 *本卷面满分为70分

一、判断题（1分×10=10分）

注意行为

1、 一个化学反应的 ΔrG 越小，反应速率也就越快。 （ ） 2、 质量作用定律只适合于元反应。 （ ） 3、 双键中只含有一个?键，另一个一定是?键。 （ ） 4、 焓变的数值与化学反应方程式的书方式有关。 （ ） 5、 吸热反应的平衡常数随温度升高而增大。 （ ） 6、 催化剂改变化学反应速率是因为改变了该反应的活化能。 （ ） 7、化学反应的Δ rH

?m 、ΔrG

?m和ΔrSm与温度关系不大。 （ ）

?遵守考场

8、HF分子之间存在色散力、诱导力、取向力和氢键。 （ ） 9、非极性分子中也可能存在极性共价键。 （ ） 10、―极化‖使原电池的实际工作电压高于其理论电动势。 （ ）

二、选择最佳答案题（1分×10=10分）

1、热力学能（U）是状态函数，若某一系统从始态出发经一循环过程又回到始态，则U 的增量

（ ）

（A）ΔU>0 （B）ΔU=0 （C）ΔU< 0 （D）无法判断

2、描述基态碳（C）原子中两个2p单电子量子数的合理组合是 （ ） （A）2,1,-1,+

1111; 2,1,-1,- （B）2,1,0,+ ; 2,1,-1,- 22221111; 2,1, 1,- （D）2,1,0,+; 2,1, 1,+ 222231

（C）2,1, 1,-

3、波函数ψ的平方ψ2代表 （ ） （A）微粒在空间某体积微元出现的概率。 （B）微粒在空间某体积微元出现的概率密度。 （C）微粒在空间的运动轨迹。

（D）微粒在空间某一方向出现的概率。

4、某反应方程式4AC+B2=2A2+2C2B，其反应级数为 （ ） （A）1级 （B）5级 （C）4级 （D）根据实验确定 5、氧与硫同族，但常温常压下H2O为液体，H2S为气体，可解释为 （ ） （A）色散力的作用 （B）共价键的作用

（C）氢键的作用 （D）范德华力的作用

6、以Cu为导电电极，电解NaOH水溶液，则阴极产物为 （ ） （A）单质Na （B）O2 （C）H2 （D）H2 和O2

7、 主量子数n=3时，则 （ ） （A）只有s和p轨道 （B）只有p和d轨道 （C）只有s、p和d轨道 （D）只有s、p、d、f轨道

8、下列元素电负性由大到小顺序正确的是 （ ）

(A) Cl ＞Cr＞N (B) N ＞Al＞Sc (C) Cl ＞Cr ＞Si (D) Cl ＞Sc＞Cr

9、某元素+3价离子外层电子构型为 3s23p63d7，该元素所在的族号为 （ ） (A) Ⅷ (B) ⅥA (C) ⅥB (D)ⅦB

10、反应在任何温度（等温、等压）下都 不 能自发进行的条件是 （ ）

（A）ΔH>0，ΔS>0 (B) ΔH>0，ΔS<0 (C)ΔH<0，ΔS<0 (D)ΔH<0，ΔS>0

三、填空题（每空1分，共30分）

1、第16号元素基态原子的外层电子构型为（ ），该元素处于周期表中第（ ）周期，第（ ）族，该基态原子中的未成对电子数为（ ），该元素原子与H原子形成化合物H2A时，A原子是以（ ）杂化轨道与氢原子的1s原子轨道成键，H2A分子的空间构型为（ ）型。 2、已知反应：

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① CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔrH ② CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔrH 则CH4(g)+H2O(g)= CO(g)+3 H2(g) 的ΔrH

???mol-1 m(298.15k) = - 41kJ·mol-1 m(298.15k) =165kJ·

）。

m(298.15K)为（

?3、反应C(s)+ H2O(g)= CO(g)+ H2(g) 400 oC平衡时，ΔrH

mol-1，为使平衡向右移动，m= 133.5 kJ·

可以（ ）（填―升高‖或―降低‖）温度，或（ ）（―增大‖或―减小‖）系统总压力。

4、若气相反应2NO+2H2=N2+2H2O可以按下两步元反应进行， (a)2NO+H2=N2+H2 （慢） (b) H2O2+H2=2H2O （快）

2则反应的速率方程式可近似表示为 v?kpNO?pH2，为（ ）级反应。

5、某反应 A+BC+D，加催化剂后正反应速率常数 k正（2）与不加催化剂时 k正（1） 之比 k正（2）

/k正（1）=104，则逆反应速率常数之比k逆（2）/k逆（1）=（ ）。

6、如果氢原子的一个电子处于Ψ300, 1/2状态，则该电子处于（ ） 电子层，（ ）轨道，其波函数角度分布图的图（ ），电子云角度分布图的图形为（ ），电子云图为（ ），该电子所具有的能量为（ ）kJ·mol-1，自旋状态用（ ）描述。

7、某一级反应300K时t1/2为231min，则该反应速率常数为（ ）；反应物的浓度由0.60mol·L-1减至0.15mol·L-1，在300K时需要（ ）min。

8、原电池中正极对应的是（ ）极，（填―阴或阳‖） 发生（ ）反应，电极极化使正极电势（ ），阴极电势（ ），原电池电动势（ ）。（填―升高‖或―降低‖）。

9、在一铜板上，镶嵌一锌片，在潮湿空气中放置后，被腐蚀的为（ ），而（ ）不被腐蚀，这种方法称为（ ）法。

10、N2的分子轨道电子排布式为( )。

四、计算题（共20分）

1、 在1 L 0.1mol ·L–1 HAc 溶液中,加入多少摩尔NaAc·3H2O能使溶液的pH 为5.5？（假设

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NaAc·3H2O的加入不改变HAc的体积），已知：KNHHO?1.8?10?5。

32 解：

2、MnO2 + H+ + Cl - = Mn2+ + Cl2 + H2O 0.10 mol?L-1 1.0 mol?L-1 1.0 mol?L-1 100kPa

[??(MnO2/Mn2?)=1.22V，??(Cl2/Cl?)=1.36V ] ①判断反应方向，求原电池的电动势； ②用符号表示该原电池。 解：

哈工大 2007 年 秋 季学期

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大学化学II试题

学号 姓名 题号 分数 一 二 三 四 五 六 七 总分 一、判断题 ( 每小题1分， 共10分 )

1．化合物的标准熵是由稳定单质在标准状态下生成该化合物的熵变。 （ ） 2．同H2S、H2Se相比，H2O 的沸点较高，是因为H2O的分子量较小。 （ ） 3．一反应达平衡后，得到平衡常数K1Θ。加入一些产物后，在相同温度下， 重新建立平衡，有平衡常数K2Θ， 但K2Θ = K1 Θ。 （ ） 4．只有元反应，才能根据反应方程式直接写出其速率方程（质量作用定律表 达式）。 （ ） 5．PbI2与CaCO3的KspΘ相近，约为10-8，但分别在水中达到沉淀溶解平衡 时，Pb2+，Ca2+浓度却有较大差别，Ca2+浓度较大。 （ ）

?6．已知?F为 0.77V， 但实际测得一个Fe3+/ Fe2+ 电对的电极电势为 0.75V e3+/Fe2+（以Pt为辅助电极），则溶液中的离子浓度必定是 [Fe3+]/ [Fe2+]<1。 （ ） 7．已知反应H2(g) + S(s) = H2S(g)的ΔH1和反应O2(g) + S(s) = SO2(g) 的ΔH2， 则反应H2(g) + SO2(g) = O2(g) + H2S(g) 的ΔH等于ΔH1 –ΔH2。 （ ） 8．以极性共价键结合的双原子分子，一定是极性分子。 （ ） 9．3pz电子在XOY平面上的概率（几率）密度为零。 （ ）

10．常温常压下，SiO2是固体，CO2是气体，这是因为SiO2是原子晶体，而CO2是分子晶体。

（ ）

二、选择题（每小题1分，共10分）

1. 多电子原子3d和4s轨道的能量关系是 ( )

(A) 3d>4s (B) 3d<4s

(C) 3d= 4s (D) 填电子时3d>4s，失电子时 3d<4s

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2. 为提高KMnO4的氧化能力，可采取的措施是 （ ）

（A）提高溶液的pH值 （B）降低溶液的pH值 （C）降低KMnO4的浓度 （D）增加Mn2+的浓度

3. 对于K (钾)元素的基态原子来说，描述其价电子的波函数应为 ( )

(A) Ψ 3，0，0，1/2 （B）Ψ 4，0，0，1/2 (C) Ψ 3，1，1，1/2 （D）Ψ 4，1，0，1/2

4. 反应2NO+2 H2 = N2+2 H2O分为两步进行(2个元反应)，①2NO+H2 = N2+ H2O（慢），②H2O2+ H2=2 2

H2O（快），则该反应的反应级数为 ( )

(A) 1级 （B）3级 (C) 2级 （D）1.5级

5. 下列各组物理量中均为状态函数的是 ( )

(A) T，p，G，Q (B) S，V，U，?H (C) G，T，V，S (D) T，H，U，W

6. 反应CaCO3(s) = CaO(s) +CO2(g)的熵变?S ( )

(A) 大于0 （B）小于0 (C) 等于0 （D）无法判断

7. 高温自发而低温不自发的反应的?H和?S分别是 ( )

(A) ?H <0， ?S >0 （B）?H <0， ?S <0 (C) ?H >0， ?S >0 （D）?H >0， ?S <0

8. NH3溶于水后，分子间产生的作用力有 ( )

(A) 取向力 (B) 诱导力

(C) 色散力、诱导力、取向力 (D) 取向力、诱导力、色散力、氢键

9. 某温度时，反应HBr(g)＝(1/2)H2(g) +(1/2)Br2(g)的平衡常数K 1Θ＝0.2，则反应H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)的平衡常数K2Θ为 ( )

(A) 0.04 (B) 0.4 (C) 2.5 (D) 25

10. 按电化学腐蚀理论，铜制水龙头与铁质水管接头处，首先腐蚀的是 ( )

(A)Fe (B) 铜 (C) Fe和Cu同时腐蚀 (D) 难以预测

三、填空题（每空1分，共26分）

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1．F2、Cl2、Br2、I2 中沸点最高的是（ ），这是因为（ ）。 2．某元素A处于周期表中第二周期VIA族，则该元素基态原子的外层电子排 布式为（ ），由该元素组成的同核双原子分子的分子轨道电子排布式为

（ ），分子中未成对电子有（ ）个，键级为（ ），该元素原子与H组成化合物H2A时，为（ 填顺,反）磁性分子，A原子以（ ）杂化轨道与氢原子的1s原子轨道成键，。

3．将氢电极插入0.1 mol ? L-1的NaOH溶液中，通氢气100kPa，在298K时，其电极电势?H+（ ）V。

4．以铜-锌原电池（铜为电极）电解NaCl水溶液。电解池阳极先放电的是（ ），阴极先放电的是（ ）电解池与原电池正极相连的是（ 填阴,阳）极，。

5．某药物的分解反应是一级反应，其活化能为83.14kJ?mol-1，在200K时，其半衰期为69.3s，该反应在200K时的速率常数为（ ），当温度升高到220K时，其反应速率常数之比（v220 / v200）为（ ） 。

6．如果氢原子的一个电子处于Ψ2 1 0 -1/2状态，则该电子处于第（ ）层，（ ）轨道，自旋状态为（ ），其波函数角度分布图的图形为（ ）(画出图形)， 其电子云角度分布图的图形为（ ）(画出图形)， 该电子所具有的能量为（ ）kJ?mol-1。 7．对于化学反应 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ，随着温度升高，平衡向（ ）方向移动；若增大混合气体的总压力，平衡向（ ）移动。

8．电极极化的结果使阳极电势（ ），阴极电势（ ），原电池电动势（ ），电解池实际分解电压（ ）。（填―升高‖或―降低‖） 四、计算题（共24分）

1．（10分）已知298K时，电极Ce4+ + e = Ce3+ 的?=1.44V， 电极Zn2++2e=Zn的?= - 0.76V，回答下列问题：

（1）将该两电极组成原电池时，写出电池反应的方程式； （2）求原电池标准电动势； （3）写出电池符号；

（4）计算该反应的标准平衡常数；

（5）计算当c (Ce4+)= c (Zn2+) =1mol ? L-1，c(Ce3+) =10-2mol? L-1时，原电池的电动势，计算电池

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??H2为

反应的吉布斯函数变。

2．(6分)浓度为0.01 mol·L-1的NH3·H2O水，其pH=？在1L该浓度NH3·H2O水中加入何种物质，加入多少克才能配制成pH=9的缓冲溶液？（假设固体的加入不改变溶液体积）

?3．( 8分) 计算反应NO(g) = (1/2)N2(g)+1/2O2(g) 在427℃的?rGm，并通过计算说明当P(NO)

=200kPa， P(N2)= P(O2) =100kPa时，反应进行的方向？

可能用到的数据：

38

NH3·H2O的Kb=1.8×10-5，

C的原子量为12；O的16； H的为1；Cl的为35.5； Na的为23； N的为14。 NO(g)的ΔfHmΘ= 90.25 kJ·mol-1， ΔfGmΘ= 86.57 kJ·mol-1 H2O(g)的ΔfHmΘ= -241.8 kJ·mol-1 H2O(l)的ΔfHmΘ= -285.8kJ·mol-1 R = 8.314 J·mol-1·K-1， F = 96485 J·V-1·mol-1

?

哈工大 2008 年 秋 季学期

大学化学 Ⅱ试题答案

一．判断对错（1分×10 = 10分）

1、（ × ） 2、（ × ） 3、（ ∨ ）4、（ ∨ ）5、（ × ）6、（ ∨ ）7、（ ∨ ） 8、( ∨ ) 9、（ ∨ ） 10、（ × ） 二、选择最佳答案, (1分×10 = 10分)

1、NH3分子中，氮原子采取的轨道杂化类型及分子的空间构型是 ( D ) (A) sp杂化 V字型 (B) sp杂化 直线型 (C) sp3杂化 V字型 (D) sp3杂化 三角锥型

2、下述哪个离子与其它三个离子的外层电子数不等 ( A ) (A) S2-(ⅥA) (B) Ag+（ⅠB） (C) Zn2+（ⅡB） (D) Tl3+（ⅢA） 3、下列各种分子中，各自之间存在氢键的是 ( A )

(A) 苯酚 (B) 苯甲醛 (C) 丙酮 (D) 二甲醚 4、某元素的+2离子的外层电子排布式为 3s23p63d3，该元素所在的族号为 (A) ⅢB (B) ⅢA (C) ⅤA (D)ⅤB ( D ) 5、下列元素电负性由大到小顺序正确的是 ( B )

39

(A) O＞Cr＞Si＞Ca (B) N＞P＞Al＞Sc (C) O＞Cl＞Al＞Si (D) Si＞Cl＞Cr＞Sc

6、气相反应A2+2B2 = 2AB2 ， ΔH > 0， 则反应进行的自发性为 ( B ) (A)自发 (B) 非自发 (C) 平衡 (D) 不确定

7、铜锌原电池的负极一侧加入少量NaS(s), 则其原电池电动势 ( C ) (A) 变小 (B) 不变 (C)增大 (D) 不一定

8、HCl、HBr、HI等分子中，各自之间的作用力以（ ）为主 ( A ) (A) 色散力 (B) 诱导力 (C) 取向力 (D) 氢键

9、对于热力学第一定律的使用条件，下列哪种说法正确？ ( C ) (A)等压 (B)等温，等压，无有用功 (C)封闭系统 (D)热力学标准态。 10、2COCl2 (g) = C (g) +CO2+2Cl2 K1?=1.0×10-26

? C (g) +CO2 (g) = 2CO (g) K2=1.0×1014

? CO (g) + Cl2 (g) = COCl2 (g) K3= ( B )

(A) 1.0×10-12 (B) 1.0×106 (C) 1.0×10-6 (D) 1.0×1012

三、填空 (1分×35 = 35分)

1、元素周期表中第40号元素原子的外层电子构型为_4d25s2__，该元素位于周期表中的_ⅣB_族。 2、某反应在250K时K???1.0?105，?rHm?83.14kJ?mol?1，此反应是_吸_（吸、放 ）热反

应，则平衡常数之比K(500K)/K(250K)为 __e__（用指数形式表示）。

3、某原子的原子轨道?2px处于第___二___电子层，__2px____轨道，波函数角度分布图形为

__________，电子云角度分布图形为 _______________ ，电子云的图形为 __________ 。 4、用四个量子数描述元素周期表中第29号元素原子最外层电子的运动状态_n=4, l=0，m=0, ms=(1/2)_，该元素位于周期表的__ⅠB__族。

40

??20

5、电化学中将 _电极电势偏离平衡电势的现象_现象称为―极化‖，极化使原电池的实际电动势（高于、低于）__低于___其理论电动势。

6、将器件镀铜，该器件应作为电解池的_阴_（阴、阳）极，该极应与外电源的_负_（正、负）相连。 7、一系统的ΔU = 100kJ，对环境放热50kJ，则系统对环境做功为 __-150__kJ，变化过程中，外压恒为100kPa，体积增加0.01m3，则系统的ΔH = __101_ kJ 。

8、某一级反应的半衰期为10h，则该化学反应的速率常数为 ___0.0693 h-1__。 一级反应的―特征之一‖是反应所用时间（t） 与___lnc(B)t__呈线性关系。

9、离子极化作用的结果，是使化合物的键型由 离子 键向 共价 键转化，这将导致配位数 降低 ，例如NaCl是离子晶体，而AlCl3是_过渡型 __ 晶体 10、

物质 晶格节点 上的微粒 SiC NH3 Si，C NH3 晶格节点上微粒间 的作用力 共价键 分子间力（氢键） 原子晶体 分子晶体 晶体类型 预测熔点 高或低 高 低 11、氮原子的第一电离能（填 < = > ）_>_氧的第一电离能，这是因为_基态氮原子p轨道半充满_ 。 12、碳原子共价键的键角 (A) 金刚石中 （ 填 < = > ） ___<___ (B) 乙烯中。 13、分子之间的作用力 (A) H2O （ 填 < = > ） ___ >___ (B) NH3 。 14、基态原子中的未成对电子数 (A) V （ 填 < = > ） ___ <___ (B) Cr

四、计算题 ( 共 15分)

1. 已知 298K时碳酸钙分解反应的热力学数据如下所示。

CaCO3(s) ? CaO(s) + CO2(g)

?mol-1 -1206.9 -635.1 -393.5 ?fHm/kJ·?mol-1·K-1 92.9 39.7 213.6 Sm/J·

问：标准状态下CaCO3能否自发分解？

解：?rHm??393.5?635.1?(?1206.9)?178.3(kJ?mol)

41

??1?1 ?rSm?213.6?39.7?92.9?160.4(J?mo?l?K?1)

??? =178.3×1000―298×160.4×10-3 ?rGm??rHm?T??rSm=130.5（kJ?mol-1）> 0 所以标态下CaCO3不能否自发分解。

???=178.3×1000―500×160.4×10-3 =-96.3（kJ?mol-1）> 0 ?rGm(500)??rHm?500??rSm lgK???G??(96.3?1000)?23.2?==23.2 K?10

8.314?500RT2、 某1.0 L溶液中氨水和硫酸铵的浓度均为0.01 mol L-1，向其中加入1.0×10-2 mol可溶盐MnCl2 (s)。

问：有无Mn(OH)2沉淀生成? 设KNH3H2O?2.0?10；K解： 缓冲溶液中c(OH-)=KMOH?

?6spMn(OH)2=1.9×10-13

c(NH3?H2O)0.01?6-?2.0?10; c(OH)=10-6 Θ0.01?2c(NH4)spMn(OH)2离子积Q=c(Mn2+)c(OH-)2 = 1.0×10-2 ×(10-6)2 = 1.0×10-14

3、某反应在47℃时的反应速率为其在37℃时反应速率的1.2倍，试求该化学反应的活化能Ea。 解：由阿氏公式k = A·eEa/RT ， 可得lnk2EaT2?T1?() k1RT1T2将T1 = 273 + 37 = 310K, T2 = 273 + 47 = 320K, k2 = 1.20k1 代入公式，有

ln

k2EaT2?T11.20k1Ea320?310Ea = 15 kJ?mol–1 ?()； ln?()； ∴?3k1RT1T2k18.314?10310?320哈工大2008年秋季学期

42

大学化学（Ⅱ）补考试题(答案)

一、判断题（1分×10=10分）

1（ × ） 2（ ∨ ）3（ ∨ ）4 （ ∨ ）5 （ ∨ ） 6（ ∨ ） 7 （ × ）8（ ∨ ）9（ ∨ ）10（ × ）

二、选择最佳答案题（1分×10=10分）

1、热力学能（U）是状态函数，若某一系统从始态出发经一循环过程又回到始态，则U 的增量

（ B ）

（A）ΔU>0 （B）ΔU=0 （C）ΔU< 0 （D）无法判断

2、描述基态碳（C）原子中两个2p单电子量子数的合理组合是 （ D ）

1111; 2,1,-1,- （B）2,1,0,+; 2,1,-1,- 22221111 （C）2,1, 1,-; 2,1, 1,- （D）2,1,0,+; 2,1, 1,+

2222 （A）2,1,-1,+

3、波函数ψ的平方ψ2代表 （ B ）

（A）微粒在空间某体积微元出现的概率。 （B）微粒在空间某体积微元出现的概率密度。 （C）微粒在空间的运动轨迹。

（D）微粒在空间某一方向出现的概率。

4、某反应方程式4AC+B2=2A2+2C2B，其反应级数为 （ D ） （A）1级 （B）5级 （C）4级 （D）根据实验确定 5、氧与硫同族，但常温常压下H2O为液体，H2S为气体，可解释为 （ C ） （A）色散力的作用 （B）共价键的作用

（C）氢键的作用 （D）范德华力的作用

6、以Cu为导电电极，电解NaOH水溶液，则阴极产物为 （ C ） （A）单质Na （B）O2 （C）H2 （D）H2 和O2

7、 主量子数n=3时，则 （ C ） （A）只有s和p轨道 （B）只有p和d轨道 （C）只有s、p和d轨道 （D）只有s、p、d、f轨道

43

8、下列元素电负性由大到小顺序正确的是 ( B )

(A) Cl ＞Cr＞N (B) N ＞Al＞Sc (C) Cl ＞Cr ＞Si (D) Cl ＞Sc＞Cr 9、某元素+3价离子外层电子构型为 3s23p63d7，该元素所在的族号为 ( A ) (A) Ⅷ (B) ⅥA (C) ⅥB (D)ⅦB

10、反应在任何温度（等温、等压）下都 不 能自发进行的条件是 ( B )

（A）ΔH>0，ΔS>0 (B) ΔH>0，ΔS<0 (C)ΔH<0，ΔS<0 (D)ΔH<0，ΔS>0

三、填空题（每空1分，共30分）

1、第16号元素基态原子的外层电子构型为（ 3s23p4 ），该元素处于周期表中第（ 三 ）周期，第（ ⅥA ）族，该基态原子中的未成对电子数为（ 2 ），该元素原子与H原子形成化合物H2A时，A原子是以（ sp3不等性 ）杂化轨道与氢原子的1s原子轨道成键，H2A分子的空间构型为（ V ）型。

2、已知反应：

① CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔrH

② CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔrH 则CH4(g)+H2O(g)= CO(g)+3 H2(g) 的ΔrH

???mol-1 m(298.15k) = - 41kJ·mol-1 m(298.15k) =165kJ·

）。

mol-1 m(298.15K)为（206kJ·

?3、反应C(s)+ H2O(g)= CO(g)+ H2(g) 400 oC平衡时，ΔrH

mol-1，为使平衡向右移动，m= 133.5 kJ·

可以（ 升高 ）（填―升高‖或―降低‖）温度，或（ 减小 ）（―增大‖或―减小‖）系统总压力。

4、若气相反应2NO+2H2=N2+2H2O可以按下两步元反应进行，(a)2NO+H2=N2+H2 （慢） (b) H2O2+H2=2H2O （快）则反应的速率方程式可近似表示为（ v?kpNO?pH2 ），为（ 3 ）级反应。 5、某反应 A+B

C+D，加催化剂后正反应速率常数 k正（2）与不加催化剂时 k正（1） 之比 k正（2）

2/k正（1）=104，则逆反应速率常数之比k逆（2）/k逆（1=（104 ）。

6、如果氢原子的一个电子处于Ψ300, 1/2状态，则该电子处于（ 3 ） 电子层，（ 3s ）轨道，其

44

波函数角度分布图的图（ ），电子云角度分布图的图形为（ ），电子云图为（ ），该电子所具有的能量为（ -145.8 ）kJ·mol-1, 自旋状态用（ 1/2 ）描述。

7、某一级反应300K时t1/2为231min，则该反应速率常数为（0.003 min-1 ）；反应物的浓度由0.60mol·L-1减至0.15mol·L-1，在300K时需要（462）min。

8、原电池中正极对应的是（ 阴 ）极，（填―阴或阳‖） 发生（ 还原 ）反应，电极极化使正极电势（降低 ），阴极电势（升高 ），原电池电动势（ 降低）。（填―升高‖或―降低‖）

9、在一铜板上，镶嵌一锌片，在潮湿空气中放置后，被腐蚀的为（ 锌 ），而（ 铜 ）不被腐蚀，这种方法称为（牺牲阳极）法。

10、N2的分子轨道电子排布式为(〔KK(?2s)(?2s)(?2px)(?2py)(?2pz)〕 )。

四、计算题（共20分）

1、 在1 L 0.1mol ·L–1 HAc 溶液中，加入多少摩尔NaAc·3H2O能使溶液的pH 为5.5？（假设

NaAc·3H2O的加入不改变HAc的体积）， 已知：KNH3H2O?1.8?10

解：该系统为缓冲溶液 c（H+）= Ka?52*2222

ca ； （4分） cs10–5.5 = 1.8×10 –5

0.1 ； cs = 0.57 mol· L–1。 cs由于体积为1L，故需加入.0.57 mol· L–1 NaAc·3H2O。 （4分）

2、MnO2 + H+ + Cl - = Mn2+ + Cl2 + H2O 0.10 mol?L-1 1.0 mol?L-1 1.0 mol?L-1 100kPa

[?(MnO2/Mn)=1.22V，

?2???(Cl2/Cl?)=1.36V ]

45

①判断反应方向，求原电池的电动势； ②用符号表示该原电池。

解：①根据能斯特方程计算，?(MnO2/Mn2?)=1.10V；

?Cl2Cl-?1.36?0?1.36V

??Cl2Cl-?MnO2Mn2+ 平衡向左自发进行。 （4分）

E?????? =1.36-1.10=0.26 ( V ) （4分)

② (-) Pt, MnO2 ∣H+ (0.10 mol?L-1) , Mn2+ (cΘ) ‖Cl - (cΘ) ∣Cl2(pΘ), Pt (+) (4分)

2007秋考题答案

一、 判断题 ( 每小题1分, 共10分 )

1．（×） 2．（×）3．（∨） 4．（×）5．（×） 6．（∨） 7．（∨）8．（∨） 9．（∨）10．（∨）

二、选择题（每小题1分，共10分）

1.多电子原子3d和4s能级的能量是: (D)

(A) 3d>4s (B) 3d<4s

(C) 3d= 4s (D) 填电子时3d>4s，失电子时 3d<4s

2.为提高KMnO4的氧化能力可采取以下措施： （B）

（A）提高溶液的pH值 （B）降低溶液的pH值 （C）降低KMnO4的浓度 （D）增加Mn2+的浓度

3.对于19K (钾)元素来说，它的基态电子的一个可能的量子数组合为： (B)

(A) 3,0,0,1/2 （B）4,0,0,1/2 (C) 3,1,1,1/2 （D）4,1 ,0,1/2

4.若反应2NO+2 H2 = N2+2 H2O可分为以下两步进行，（1）2NO+ H2 = N2+ H2O（慢），（2）H2O2+ H2=2 2

46

H2O（快），则该反应的反应级数为: (B)

(A) 4级 （B）3级 (C) 2级 （D）无法判断

5.体系的下列各组物理量中都为状态函数的是： ( C)

(A) T，p，G，Q (B) S，V，U，?H (C) G，T，V，S (D) T，H，U，W

6.化学反应CaCO3(s) = CaO(s) +CO2(g)的熵变?S: ( A)

(A) 大于0 （B）小于0 (C)等于0 （D）无法判断

7.高温自发而低温不自发的反应是： ( C)

(A) ?H<0， ?S>0 （B）?H<0， ?S<0 (C) ?H>0， ?S>0 （D）?H>0， ?S<0

8. NH3溶于水后，分子间产生的作用力有: ( D )

(A) 取向力 ( B) 诱导力

(C) 色散力、诱导力、取向力 (D) 取向力、诱导力、色散力、氢键

9. 某温度时，反应HBr(g)＝H2(g)+

2112Br2(g)的平衡常数K 1Θ＝0.2，则反应H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)

的平衡常数K 2Θ为 : （D）

(A) 0.04 (B) 0.4 (C.) 2.5 (D) 25

10. 铜制水龙头与铁质水管接头处，容易腐蚀的是: （A）

(A)Fe先腐蚀 ( B) Cu先腐蚀 (C) Fe和Cu同时腐蚀 (D) 均不腐蚀

三、填空题（每空1分，共26分）

1．F2,Cl2,Br2,I2 中沸点最高的是（I2），这是因为（分子间力大 （或色散力大））。

2．某元素A处于周期表中第二周期VIA族，则该元素基态原子的外层电子排布式为（2s22p4 ），由该元素组成的同核双原子分子的分子轨道电子排布式为（〔KK(?2s)2(?2s*)2(?2p)2(?2p)4(?*2p)2〕 ），

47

分子中未成对电子有( 2）个，键级为（2），该元素原子与H组成化合物H2A时，为（ 顺）磁性分子，A原子以（sp3 ）杂化轨道与氢原子的1s原子轨道成键。

3．将氢电极插入0.1 mol ? L-1的NaOH溶液中，通氢气（100kPa），在298K时，其电极电势为（ -0.767V ）。

4．以铜-锌原电池（铜为电极）电解NaCl水溶液。电解池与原电池正极相连的是（阳）极，在阳极先放电的是（Cu），阴极先放电的是（H+）

5.某药物的分解反应是一级反应，其活化能为83.14kJ?mol-1，在200K时，其半衰期为69.3s，该反应在200K时的速率常数为（ 0.01s-1 ），当温度升高到220K时，其反应速率常数之比（v220 / v200）为（ 4.55 ）。

6.如果氢原子的一个电子处于Ψ2 1 0 -1/2状态,则该电子处于第（ 二）层，（ Pz）轨道，其波函数角度分布图的图形为（ ）(画出图形), 其电子云角度分布图的图形为（ ）(画出图形), 该电子所具有的能量为（ -328 ）kJ?mol-1，自旋状态用（ -1/2 ）描述。

7．对于化学反应 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ，随着温度升高，平衡向（左 ）方向移动；若增大混合气体的总压力，平衡向（ 右）移动。

8．电极极化的结果使阳极电势（升高），阴极电势（降低）（填―升高‖或―降低‖） 原电池电动势（减小），电解池分解电压（增大）。（填―增大‖或―减小‖）

四、计算题（共24分）

1．（10分）已知298K时，电极Ce4+ + e = Ce3+ 的?Θ=1.44V, 电极Zn2++2e=Zn的?Θ

= -0.76V，回

答下列问题：（1）将该两电极组成原电池时，写出电池反应的方程式；（2）求原电池标准电动势，（3）写出电池符号；（4）计算该反应的标准平衡常数；（5）计算C(Ce4+)= C(Zn2+) =1mol ? L-1，C(Ce3+) =10-2mol? L-1时，原电池的电动势。(6) 试用2种方法计算上述（5）电池反应的吉布斯函数变。 参考答案：

（1）2Ce4+ + Zn =2 Ce3+ + Zn2+ ( 1分)

48

（2）EΘ=1.44-(-0.76)=2.20V ( 1分)

(3) (-)Zn│Zn2+ （1.0 mol?L-1）‖Ce4+（1.0 mol?L-1）, Ce3+（1.0 mol?L-1））|Pt(+) ( 2分，没写辅助电极，未标浓度，盐桥，界面等错1处扣1分)

nE?(4) lgK= = 74.58 , Kθ = 3.77×1074 ( 1分)

0.059θ

(5) ?( Ce4+/ Ce3+)=??( Ce4+/ Ce3+-) - 0.059lg Ce3+ ( 1分) =1.44-0.059lg (0.01)= 1.56（V） ( 1分)

E =1.56-(-0.76)=2.30V ( 1分)

或直接用电动势算：E = 2.20-0.059/2lg(0.01)2 = 2.32 ( 3分，Nerst方程1分，n取值1分，结果1分) 方法一：ΔrGm= - zFE = - 2×96485×2.32×10-3= - 447.6 kJ?mol-1( 2分) 或

方法二：ΔrGθm=- zFEθ= - 2×96485×2.2×10-3=-424.5 kJ?mol-1

ΔrGm=ΔrGθm+RTlnJ = -424.5+8.314×298×10-3ln(0.01)2 = -447.3V( 2分)

2．(6分)浓度为0.01 mol·L-1的NH3·H2O水溶液，其pH=？在1L该NH3·H2O水溶液中加入何种物质，加入多少克才能配制成pH=9的缓冲溶液？（假设固体的加入不改变溶液体积） 参考答案：

[OH-]=(0.01×1.8×10-5)1/2 =4.24×10-4 mol ? L-1 ( 1分) pH=10.63 ( 1分) 加入NH4Cl ( 1分) 9=14-4.75+lg4.24×10-4/Cs ( 1分) Cs=7.54×10-4 mol ? L-1 ( 1分)

M=53.5 加入NH4C为7.54×10-4×53.5=0.04g ( 1分)

3．( 8分)计算反应NO(g) = 1/2N2(g)+1/2O2(g) 在427oC的标准平衡常数，并说明当P(NO) =200kPa， P(N2)= P(O2) =100kPa时，反应进行的方向？

49

参考答案： 298K:

ΔrGmΘ= -86.57 kJ·mol-1 ( 1分) ΔrGmΘ= -RTlnKΘ ( 1分)

lnKΘ= 86.57/8.314×298×10-3 =34.94, KΘ(298)=1.49×1015 ( 1分) 500K: ln

K?(T2)K?(T1)＝

??rHmR(11?) ( 1分) T1T2ΔrHmΘ= -90.25 kJ·mol-1 ( 1分)

ln

K?(T2)K?(T1)=-14.71,

K?(T2)K?(T1)=4.06×10-7, K(500)=6.05×108 ( 1分)

J=(100/100)1/2× (100/100)1/2/200/100=1/2 ( 1分) J

50

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