无机化学(天津大学第四版答案)

第1章

化学反应中的质量关系和能量关系 习题参考答案

1．解：1.00吨氨气可制取2.47吨硝酸。

2．解：氯气质量为2.9×103g 。

3．解：一瓶氧气可用天数

33111-1

222()(13.210-1.0110)kPa 32L 9.6d 101.325kPa 400L d n p p V n p V -???===?? ４．解：pV MpV T nR mR

== = 318 K 44.9=℃

５．解：根据道尔顿分压定律

i i n p p n

=

p (N 2) = 7.6?104 Pa

p (O 2) = 2.0?104 Pa

p (Ar) =1?103 Pa ６．解：（1）2(CO )n = 0.114mol; 2(CO )p = 42.87 10 Pa ?

（2）222(N )(O )(CO )p p p p =--43.7910Pa =?

（3）4224(O )(CO ) 2.6710Pa 0.2869.3310Pa

n p n p ?===? 7.解：（1）p (H 2) =95.43 kPa

（2）m (H 2) = pVM RT

= 0.194 g 8.解：（1）ξ = 5.0 mol

（2）ξ = 2.5 mol

结论: 反应进度(ξ)的值与选用反应式中的哪个物质的量的变化来进行计算无关，但与反应式的写法有关。

9.解：?U = Q p - p ?V = 0.771 kJ

10.解： （1）V 1 = 38.3?10-3 m 3= 38.3L

（2） T 2 = nR

pV 2= 320 K （3）-W = - (-p ?V ) = -502 J

（4） ?U = Q + W = -758 J

（5） ?H = Q p = -1260 J

11.解：NH 3(g) + 45O 2(g) 298.15K ????→标准态NO(g) + 2

3H 2O(g) m r H ?= - 226.2 kJ·mol -1 12.解：m r H ?= Q p = -89.5 kJ

m r U ?= m r H ?- ?nRT

= -96.9 kJ

13.解：（1）C (s) + O 2 (g) → CO 2 (g)

m r H ? = m f H ?(CO 2, g) = -393.509 kJ·mol -1

21CO 2(g) + 2

1C(s) → CO(g) m

r H ? = 86.229 kJ·mol -1 CO(g) + 31Fe 2O 3(s) → 3

2Fe(s) + CO 2(g) m r H ? = -8.3 kJ·mol -1

各反应 m r H ?之和 m r H ?= -315.6 kJ·mol -1。

（2）总反应方程式为

23C(s) + O 2(g) + 31Fe 2O 3(s) → 23CO 2(g) + 3

2Fe(s) m

r H ? = -315.5 kJ·mol -1 由上看出：(1)与(2)计算结果基本相等。所以可得出如下结论：反应的热效应只与反应的始、终态有关，而与反应的途径无关。

14．解： m r H ?（3）= m r H ?（2）×3-

m r H ?（1）×2=-1266.47 kJ·mol -1 15．解：（1）Q p = m r H ?== 4 m f H ?(Al 2O 3, s) -3 m f H ?(Fe 3O 4, s) =-3347.6 kJ·mol -1

（2）Q = -4141 kJ·mol -1

16．解：（1） m r H ? =151.1 kJ·mol -1 （2） m r H ? = -905.47 kJ·mol -1（3） m

r H ? =-71.7 kJ·mol -1 17.解： m r H ?=2 m f H ?(AgCl, s)+ m f H ?(H 2O, l)- m f H ?(Ag 2O, s)-2 m f H ?(HCl, g)

m f H ?(AgCl, s) = -127.3 kJ·mol -1

18.解：CH 4(g) + 2O 2(g) → CO 2(g) + 2H 2O(l)

m r H ? = m f H ?(CO 2, g) + 2 m f H ?(H 2O, l) - m f H ?(CH 4, g)

= -890.36 kJ·mo -1

Q p = -3.69?104kJ

第2章 化学反应的方向、速率和限度 习题参考答案

1.解： m r H ? = -3347.6 kJ·mol -1;

m r S ? = -216.64 J·mol -1·K -1; m r G ? = -3283.0 kJ·mol -1 ＜ 0

该反应在298.15K 及标准态下可自发向右进行。

2.解： m r G ? = 11

3.4 kJ·mol -1 ＞ 0

该反应在常温(298.15 K)、标准态下不能自发进行。

（2） m r H ? = 146.0 kJ·mol -1;

m r S ? = 110.45 J·mol -1·K -1; m r G ? = 68.7 kJ·mol -1 ＞ 0 该反应在700 K 、标准态下不能自发进行。

3.解： m r H ? = -70.81 kJ·mol -1 ; m r S ? = -43.2 J·mol -1·K -1; m r G ? = -43.9 kJ·mol -1

（2）由以上计算可知：

m r H ?(298.15 K) = -70.81 kJ·mol -1; m r S ?(298.15 K) = -43.2 J·mol -1·K -1

m r G ? = m r H ? - T · m

r S ? ≤ 0 T ≥K) (298.15K)

(298.15m r m r S H ?? = 1639 K

4.解：（1）c K = {}O)

H ( )(CH )(H (CO) 2432c c c c p K = {}O)H ( )(CH )(H (CO) 2432p p p p K = {}{}{}{}

p p p p p p p p / O)H ( /)(CH / )(H / (CO) 2

432

（2）c K = {}{}

)(NH )(H )(N 3232212c c c p K =

{}{} )(NH )(H )(N 3232212p p p K = {}{} p p p p p p / )(NH /

)(H /)(N 3232212

（3）c K =)(CO 2c p K =)(CO 2p

K = p p /)(CO 2

（4）c K =

{}{}3232 )(H O)(H c c p K = {}{}3232 )(H O)(H p p K = {}{}3232 /)(H

/O)(H p p p p

5.解：设 m r H ?、 m r S ?基本上不随温度变化。

m

r G ? = m r H ? - T · m r S ? m

r G ?(298.15 K) = -233.60 kJ·mol -1 m

r G ?(298.15 K) = -243.03 kJ·mol -1 K lg (298.15 K) = 40.92, 故 K (298.15 K) = 8.3?1040 K lg (373.15 K) = 34.02,故 K (373.15 K) = 1.0?1034

6.解：（1） m r G ?=2 m f G ?(NH 3, g) = -32.90 kJ·mol -1 ＜0

该反应在298.15 K 、标准态下能自发进行。

（2） K lg (298.15 K) = 5.76, K (298.15 K) = 5.8?105

7. 解：（1） m r G ?(l) = 2 m f G ?(NO, g) = 173.1 kJ·mol -1

1lg K = RT

G 303.2)1(m f ?- = -30.32, 故 1K = 4.8?10-31 （2） m r G ?(2) = 2 m f G ?(N 2O, g) =208.4 kJ·mol -1

2lg K = RT

G 303.2)2(m f ?- = -36.50, 故 2K = 3.2?10-37 （3） m r G ?(3) = 2 m f G ?(NH 3, g) = -32.90 kJ·mol -1

3

lg K = 5.76, 故 3K = 5.8?105 由以上计算看出：选择合成氨固氮反应最好。

8.解： m r G ? = m f G ?(CO 2, g) - m f G ?(CO, g)- m f G ?(NO, g)

= -343.94 kJ·mol -1< 0，所以该反应从理论上讲是可行的。

9.解: m r H ?(298.15 K) = m f H ?(NO, g) = 90.25 kJ·mol -1

m r S ?(298.15 K) = 12.39 J·mol -1·K -1

m r G ?(1573.15K)≈ m r H ?(298.15 K) -1573.15 m r S ?(298.15 K)

= 70759 J ·mol -1

K lg (1573.15 K) = -2.349, K (1573.15 K) = 4.48?10-3

10. 解： H 2(g) + I 2(g) 2HI(g)

平衡分压／kPa 2905.74 -χ 2905.74 -χ 2χ

2

2

)74.2905()2(x x -= 55.3 χ= 2290.12

p (HI) = 2χkPa = 4580.24 kPa

n = pV RT

= 3.15 mol 11.解：p (CO) = 1.01?105 Pa, p (H 2O) = 2.02?105 Pa

p (CO 2) = 1.01?105 Pa, p (H 2) = 0.34?105 Pa

CO(g) + H 2O(g) → CO 2(g) + H 2(g)

起始分压／105 Pa 1.01 2.02 1.01 0.34

J = 0.168, p K = 1＞0.168 = J,故反应正向进行。

12.解：（1） NH 4HS(s) → NH 3(g) + H 2S(g)

平衡分压/kPa x x

K ={}{}

/ S)(H / )(NH 23 p p p p = 0.070

则 x = 0.26?100 kPa = 26 kPa

平衡时该气体混合物的总压为52 kPa

（2）T 不变， K 不变。

NH 4HS(s) → NH 3(g) + H 2S(g)

平衡分压/kPa 25.3+y y K ={}{}

/ / ) 25.3 p y p y +（ = 0.070 y = 17 kPa

13.解：（1） PCl 5(g) → PCl 3(g) + Cl 2(g)

平衡浓度／(mol·L -1)

0.250.070.0- 0.250.0 0

.250.0 c K = ) PCl ()Cl ()PCl (523c c c = 0.62mol· L -1， α(PCl 5) = 71% PCl 5(g) → PCl 3(g) + Cl 2(g)

平衡分压 0.20

V RT 0.5V RT 0.5V

RT K ={}{}{}

p p p p p p / )(PCl /) (Cl /)(PCl 52

3 = 27.2

（2） PCl 5(g) → PCl 3(g) + Cl 2(g)

新平衡浓度／(mol·L -1) 0.10 + y 0.25 -y 0.25 +y -2

10.0 c K = )

10.0()30.0)(25.0(y y y +--mol·L -1 = 0.62mol· L -1 (T 不变，c K 不变) y =0.01 mol·L -1，α(PCl 5) = 68%

（3） PCl 5(g) → PCl 3(g) + Cl 2(g)

平衡浓度／(mol·L -1) z -35.0 z 0.050 +z

c K = z

z z -+35.0)050.0(= 0.62 mol·L -1 z = 0.24 mol·

L -1，α(PCl 5) = 68% 比较(2)、(3)结果，说明最终浓度及转化率只与始、终态有关，与加入过程无关。

14.解： N 2(g) + 3H 2(g) → 2NH 3(g)

平衡浓度／(mol·L -1) 1.0 0.50 0.50

c K = {}{}3222

3)H ()N ()NH (c c c

=21)L ·

mol (0.2-- 若使N 2的平衡浓度增加到1.2mol· L -1，设需从容器中取走x 摩尔的H 2。

N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g)

新平衡浓度／(mol·L -1) 1.2 0.50+(3?0.2) -x 0.50-2?0.20

c K =2132)L · mol ()

02350.0(2.1)20.0250.0(---?+??-x =21)L · mol (0.2-- x =0.94

15. 解：（1）α（CO ）=61.5%;（2）α（CO ）=86.5%; (3)说明增加反应物中某一物质浓度可提高另一物质的转化率;增加反应物浓度，平衡向生成物方向移动。

16.解： 2NO(g) + O 2(g) 2NO 2(g)

平衡分压／kPa 101-79.2 = 21.8 286 - 79.2／2 = 246 79.2

K （673K ）={}{}{} p p p p p p /)(O /(NO)/)(NO 222

2= 5.36

m r G ?= K RT lg 303.2-， m r G ?(673 K) = - 9.39 kJ·mol -1

17.解： m r G ?(298.15 K) = -95278.54 J·mol -1

m r G ?(298.15 K) = m r H ?(298.15 K) - 298.15 K· m

r S ?(298.15 K) m

r S ?(298.15 K) = 9.97 J·mol -1·K -1， m r G ?(500 K) ≈-97292 J·mol -1 K lg (500 K) = 0.16， 故 )K 500( K =1.4?1010

或者 12

ln K K ≈ R H )K 15.298(m r ????

? ??-2112T T T T ， K (500 K) = 1.4?1010 18.解：因 m r G ?(298.15 K ) = m r G ?(1) + m r G ?(2) = -213.0 kJ·mol -1 <0, 说明该耦合反

应在上述条件可自发进行。

第3章 酸碱反应和沉淀反应 习题参考答案

解：（1）pH=-lg c (H +)=12.00

（2）0.050mol·L -1HOAc 溶液中，

HOAc H + + OAc -

c 平/(mol·L -1) 0.050-x x x

5108.1x

0.050x x )HOAc ()OAc ()H (K --+?=-?==c c c a θ c (H +) = 9.5×10-4mol·L -1

pH = -lg c (H +) = 3.02

2．解：（1）pH = 1.00 c (H +) = 0.10mol·L -1

pH = 2.00 c (H +) = 0.010mol·L -1

等体积混合后：c (H +) =（0.10mol·L -1+0.010mol·L -1）/2 = 0.055 mol·L -1

pH = -lg c (H +) = 1.26

（2）pH = 2.00 c (H +) = 0.010mol·L -1

pH = 13.00 pOH = 14.00-13.00 = 1.00, c (OH -) = 0.10mol·L -1 等体积混合后：-1-10.010mol L (H )0.0050mol L 2

c +?==? -1

-

-10.10mol L (OH )0.050mol L 2c ?==? 酸碱中和后：H + + OH - → H 2O

c (OH -) = 0.045mol·L -1

pH =12.65

3．解：正常状态时

pH = 7.35 c (H +) = 4.5×10-8mol·L -1

pH = 7.45 c (H +) = 3.5×10-8mol·L -1

患病时

pH = 5.90 c (H +) = 1.2×10-6mol·L -1

27L m ol 105.4L m ol 101.21-8--1

-6=???? 34L m ol 105.3L m ol 101.21-8--1

-6=????

患此种疾病的人血液中c (H +)为正常状态的27～34倍。

4．解：一元弱酸HA ，pH ＝2.77 c (H +)=1.7×10-3mol·L -1

HA H + + A -

c 平/(mol·L -1) 0.10-1.7×10-3 1.7×10-3 1.7×10-3

32

53(H )(A )(1.710) 2.910(HA)0.10 1.710a c c K c θ

+----?===?-? α = %7.1%10010

.0107.13

=??- 5．解：溶液的pH = 9.00, c (H +) = 1.0×10-9mol·L -1

故 c (OH -) = 1.0×10-5mol·L -1

假设在1.0 L 0.10 mol·L -1氨水中加入x mol NH 4Cl(s)。

NH 3·H 2O NH 4+ + OH -

c 平/(mol·L -1) 0.10-1.0×10-5 x+1.0×10-5 1.0×10-5

(NH )(OH )

4(NH H O)32(NH H O)

32K b c c c θ+-=?? 555

5108.1100.110.0100.1)100.1(----?=?-??+x x = 0.18

应加入NH 4Cl 固体的质量为: 0.18mol·L -1×1L×53.5g·mol -1 = 9.6g

6．解：设解离产生的H +浓度为x mol·L -1，则

HOAc H + + OAc -

c 平/(mol·L -1) 0.078-x x 0.74+x

(H )(OAc )

(HOAc)(HOAc)K a c c c θ

+-= 5108.1078

.074.0-?=x ，x = 1.9×10-6 ，pH = -lg c (H +) = 5.72 向此溶液通入0.10molHCl 气体，则发生如下反应：

NaOAc + HCl → NaCl + HOAc

反应后：c (HOAc) = 0.18 mol·L -1，c (OAc -) = 0.64 mol·L -1

设产生的H +变为x’mol·L -1，则

HOAc H + + OAc -

c 平/(mol·L -1) 0.18-x’ x’ 0.64+x’

5(0.64x')x' 1.8100.18x'

-+=?- x’ = 5.1×10-6，pH =5.30

Δ(pH) = 5.30-5.72 = -0.42

7. 解：（1）设NH 4Cl 水解产生的H +为x mol·L -1，则

NH 4+ + H 2O NH 3·H 2O + H +

c 平/(mol·L -1) 0.010-x x x

1032432( NH H O) (H ) 5.610(NH )NH H O)w h b c c K K c K θθθ+-+?===??（

10106.5010.0-?=-x

xx x = 2.4×10-6，pH = 5.62

（2）设NaCN 水解生成的H +为x ’mol·L -1，则

CN - + H 2O HCN + OH -

c 平/(mol·L -1) 0.10-x ’ x ’ x ’

-(HCN)(OH )-(CN )c c K h

c θ=

x ` = 1.3×10-3，pH = 11.11

8．解：（1）K a i (HClO)= 2.9×10-8；（2）K sp θ(AgI) = 8.51×10-17

9．解：（1）设CaF 2在纯水中的溶解度(s )为x mol·L -1。因为CaF 2为难溶强电解质，且基本上不水解，所以在CaF 2饱和溶液中：

CaF 2 （s ） Ca 2+ + 2F -

c 平/(mol·L -1) x 2x

｛c (Ca 2+)｝·｛c (F -)｝2 = K sp θ(CaF 2)

x = 1.1×10-3

（2）设CaF 2在1.0×10-2mol·L -1NaF 溶液中的溶解度(s )为y mol·L -1。 CaF 2 （s ） Ca 2+ + 2F -

c 平/(mol·L -1) y 2y+1.0×10-2

{c (Ca 2+)}·{c (F -)}2 = K sp θ(CaF 2)

y(2y+1.0×10-2)2 = 5.2×10-9

y = 5.2×10-5

（3）设CaF 2在1.0×10-2 mol·L -1CaCl 2溶液中的溶解度(s )为z mol·L -1。 CaF 2（s ） Ca 2+ + 2F -

c 平/(mol·L -1) 1.0×10-2+z 2z

{c (Ca 2+)}·{c (F -)}2 = K sp θ(CaF 2)

(z+1.0×10-2)(2z)2 = 5.2×10-9

z = 3.6×10-4

7．解：溶液混合后有关物质的浓度为：

HA + OH -

→ A - + H 2O c /(mol·L -1) 0.10010.00.2010.00.50?-? 0

.10010.00.20? 设c (H +) = xmol·L -1，则弱酸HA ，弱酸根A -及氢离子H +的平衡浓度表示为： HA → A - + H +

c 平/(mol·L -1) x -?-?0.10010.00.2010.00.50 x +?0.1010.00.20 x

pH = 5.00 = -lg x ，x = 1.00×10-5 mol·L -1

代入弱酸HA 的解离平衡常数表示式：

（近似计算） 20.00.10()(A )(H )

100.0(HA)50.00.1020.00.10(HA)

()

100.020.00.105()(1.0010)100.0

30.00.10()100.0

66.6710x x c c a c x K θ?+?-+?==?-?-?-??=?-=?

10．解：（1）由题意可知：c (Mg 2+) = 0.050 mol·L -1 当c (Mg 2+)·{c (OH -)}2＞K sp θ(Mg(OH)2)时开始有Mg(OH)2沉淀出。

-5-1

(OH )1.010mol L c -==??（2）{c (Al 3+)}·{c (OH -)}3 = 4.0×10-22＞K sp θ(Al(OH)3)，所以还有Al 3+可被沉淀出。 c (Fe 3+)}·{c (OH -)}3 = 2.0×10-22＞K sp θ(Fe(OH)3)，所以还有Fe 3+可被沉淀出。

11．解： Cd 2+ + Ca(OH)2

→Ca 2+ + Cd(OH)2↓

Cd(OH)2(s) Cd 2+ + 2OH - K sp θ=7.2×10-15

若使c (Cd 2+)＜0.10mg·L -1 =4-1-1

1.010g

L 112.41g mol -?=8.9×10-7mol·L -1

-5-1

(OH )9.010mol L c -==??pH ＞(14.00-pOH) = 10.0

12．解：（1）混合后：c (Mn 2+) = 0.0010mol·L -1 c (NH 3·H 2O) = 0.050 mol·L -1 设OH -浓度为x mol·L -1

NH 3·H 2O NH 4+ + OH - c 平/(mol·L -1) 0.050-x x x

2

51.8100.050x x

-=?- x 2 = 9.0×10-7，即 {c (OH -)}2 = 9.0×10-7

{c (Mn 2+)}·{c (OH -)}2 =9.0×10-10＞K sp θ(Mn(OH)2) =1.9×10-13 所以能生成Mn(OH)2沉淀。

（2）已知(NH 4)2SO 4的相对分子质量为132.15 c ((NH 4)2SO 4) =0.4951000132.1515

??mol·L -1 = 0.25mol·L -1 c (NH 4-) = 0.50 mol·L -1

设OH -浓度为x mol·L -1

NH 3·H 2O NH 4+ + OH -

c 平/(mol·L -1) 0.050-x 0.50+x x

+-432325

(NH )(OH )(NH H O)(NH H O)(0.50) 1.8100.050b c c K c x x x

θ-=+==?- 50.50 1.8100.050

x -=? x=1.8×10-6 c (OH -)=1.8×10-6mol·L -1

{c (Mn 2+)}·{c (OH -)}2 = 3.2×10-15＜K sp θ(Mn(OH)2)，所以不能生成Mn(OH)2沉淀。

13．解：使BaSO 4沉淀所需

1042--142+9-1

(BaSO ) 1.0810(SO )mol L (Ba )0.101.0810mol L sp K c c θ--?=?=??＞

Ag 2SO 4沉淀所需 5

242--14+223-1

(Ag SO )

1.2010(SO )mol L (Ag )(0.10)1.210mol L sp K c c θ--?=?=??＞｛｝ 故BaSO 4先沉淀。

当Ag +开始沉淀时，c (Ba 2+)＜10

31.0810

1.210

--??＜10-5mol·L -1 故此时Ba 2+已沉淀完全。即可用加入Na 2SO 4方法分离Ba 2+和Ag +。

14．解：Fe 3+沉淀完全时，c (OH -)的最小值为

--112-1

(OH )L 6.510mol L c -=

?=?? pH = 2.81

若使0.10 mol·L -1MgCl 2溶液不生成Mg(OH)2沉淀，此时c (OH -)最大值为

--1

6-1

(OH )L 7.510mol L c -=?=?? pH = 8.88

所以若达到上述目的，应控制2.81＜pH ＜8.88。

15．解：（1）Pb(OH)2、Cr(OH)3开始析出所需c (OH -)的最低为

-1-1

7-1

(OH )L 2.210mol L c -=?=??

-2-1

10-1

(OH )L 3.210mol L c -=

?=?? 因为c 1(OH -)＞＞c 2(OH -)，所以Cr(OH)3先沉淀。 （2）Cr(OH)3沉淀完全时所需OH -最低浓度为

--19-1(OH )L 4.010mol L c -=?=?? Pb(OH)2不沉出所容许的OH -最高浓度为

c (OH -)＜2.2×10-7mol·L -1

即c (OH -)应控制在（4.0×10-9mol·L -1～2.2×10-7）mol·L -1

pH min = 5.60

pH max = 7.34

所以若要分离这两种离子，溶液的pH 应控制在5.60～7.34之间。

16．解：（1）

442-2-2+2-2-2+13

42814

(CrO )(CrO )(Pb )(s )(s )(Pb )(PbCrO ) 2.810(PbS)8.0103.510sp sp c c c K c c c K K θθθ--=

=?==?=?

（2）

2-2-+2

44-2-2+212242102

7(CrO )(CrO ){(Ag )}{(Cl )}{(Cl )}{(Ag )}(Ag CrO )

1.1210{(AgCl)}(1.7710)3.610sp sp c c c K c c c K K θ

θθ--==?==?=?

17．解：（1）设Cu 2+的起始浓度为x mol·L -1。由提示可知： 2Cu 2+ 26S 2O 32- 反应物质的量比 2 ： 26

n/10-3mol x ： 30.0×0.100

x = 0.230×10-3mol

c (Cu 2+) = 0.0115 mol·L -1

（2）c (IO 3-) = 0.0230 mol·L -1

K sp θ(Cu(IO 3)2) = {c (Cu 2+)}·{c (IO 3-)}2

= 6.08×10-6

18．解：设残留在溶液中的Cu 2+的浓度为x mol·L -1。

Cu 2+ + H 2S CuS↓ + 2H +

c 平/(mol·L -1) x 0.10 0.10+2(0.10-x)

+22--2+2--220

(1)(2)36

15{(H )}(S )(HS ){(Cu )}{(H )}(S )(HS )1.410(CuS) 6.3102.210a a sp c c c K c c S c c K K K θ

θθθ--=?==?=?

2

5(0.30) 2.2100.10x

-=? x = 4.1×10-16

c (Cu 2+) = 4.1×

10-16mol·L -1

故残留在溶液中的Cu 2+有4.1×10-16mol·L -1×0.10L×63.546g·mol -1 = 2.6×10-15g

19．解：（1）c (Fe 3+) = c (Fe 2+) ≈ 0.010mol·L -1

若使Fe 3+开始产生沉淀，则

--113-1

(OH )

L 6.510mol

L c -=?=?? pH = 14.00-12.19 = 1.81

（2）Fe(OH)3沉淀完全，要求c (Fe 3+) ≤ 10-5mol·L -1，则

--1

12-1

(OH )L 6.510mol L c -≥

=?=?? pH =2.81

第4章 氧化还原反应 习题参考答案

1．解：S 的氧化数分别为-2、0、2、4、5、6。

2．解：（1）3Cu + 8HNO 3(稀) → 3Cu(NO 3)2+2 NO ↑ + 4H 2O

（2）4Zn + 5H 2SO 4(浓) →4ZnSO 4 +H 2S ↑ + 4H 2O

（3）KClO 3 + 6 FeSO 4 + 3H 2SO 4 → KCl +3 Fe 2 (SO 4)3 + 3H 2O

（4）Cu 2S + 22HNO 3 → 6Cu (NO 3)2 + 3H 2SO 4 + 10NO↑ +8 H 2O

3．解：

（1）

2I + H 2O 2+ 2H → I 2+2H 2O

（2） 1 Cr 2O 27- + 14H + + 6e - → 2Cr 3+ + 7H 2O

Cr 2O 7+ 3H 2S + 8H → 2Cr + 3S↓ + 7H 2O

（3）

ClO 3+ 6Fe + 6H → Cl +6Fe +3H 2O （4）

1/2 Cl + 2e - →2Cl -

Cl 2 + 2OH →Cl +ClO + H 2O

（5） 1 Zn + 4OH -- 2e - →[Zn(OH)4]2-

+) 1 ClO -+ H 2O +2e -→Cl -+ 2OH -

Zn + ClO -+2OH -+ H 2O→[Zn(OH)4]2- + Cl - （6）

2 MnO 4- + e - → MnO 24- +) 1 SO 23- + OH -- 2e - →SO 24- + H 2O 2MnO 4- +SO 23- + 2OH - →2 MnO 24-+SO 24- + H 2O

4．解：（1）（-）Pt ，I 2(s)∣I -(c 1)‖Cl -(c 2)∣Cl 2(P ), Pt （+）

（2）（-）Pt ∣Fe 2+, Fe 3+ (c 3)‖MnO 4

-(c 3), Mn 2+(c 4)，H +(c 5)∣Pt （+） （3）（-）Zn ∣ZnSO 4 (c 1)‖CdSO 4 (c 2)∣Cd （+）

5．解：由于E (F 2/HF)＞E (S 2O 28-/SO 42-)＞E (H 2O 2/H 2O)＞E (MnO 4-

/Mn 2+)＞E

(PbO 2/Pb 2+)＞E (Cl 2/Cl -)＞E (Br 2/Br -)＞E (Ag +/Ag)＞E (Fe 3+/Fe 2+)＞E

(I 2/I -) 故氧化能力顺序为F 2 ＞S 2O 28-＞ H 2O 2＞ MnO 4-

＞PbO 2＞Cl 2 ＞Br 2 ＞ Ag +＞Fe 3+＞I 2。

其对应的还原产物为HF ，SO 24-，H 2O ，Mn 2+ ，Pb 2+ ，Cl -，Br -, Ag, Fe 2+ , I -

。 6．解：由于E (Zn 2+/Zn) < E (H +/H 2) < E (S/H 2S) < E (Sn 4+/Sn 2+) < E

(SO 42-/H 2SO 3) < E (Cu 2+/Cu) < E (I 2/I -) < E (Fe 3+/Fe 2+) < E (Ag +/Ag) < E (Cl 2/Cl -)

故还原能力顺序为Zn ＞H 2＞H 2S ＞SnCl 2＞Na 2SO 3＞Cu ＞KI ＞FeCl 2＞Ag ＞KCl 。 7．解：（1）E (Fe 3+/Fe 2+) < E

(Br 2/Br -)，该反应能自发向左进行。 （2）E ＞0，该反应能自发向左进行。

（3） m r G ?<0，该反应能自发向右进行。

8．解：（1）E ( MnO 4-/ Mn 2+)＞E (Fe 3+/Fe 2+)，该反应能自发向右进行。

（2）原电池的电池符号：

(-)Pt|Fe 2+(1mol?L -1), Fe 3+(1mol?L -1)‖MnO 4-(1mol?L -1), Mn 2+(1mol?L -1), H +(10.0mol?L -1)︱Pt(+)

E (MnO 4-/ Mn 2+) = E ( MnO 4-/ Mn 2+)+

0.0592V Z

lg -+842+{(MnO /}{(H /}{(Mn /}c c c c c c θθθ = 1.51 V + 0.0592V 5 lg(10.0)8 = 1.60 V

E = E (MnO 4-/ Mn 2+) ? E

( Fe 3+/Fe 2+) = 0.83 V

（3）lg K = Z′{ E (MnO 4-/ Mn 2+)- E (Fe 3+/Fe 2+)}/0.0592 V

= 62.5 K

= 3.2×1062

8．解：E (Ag +/Ag) = E (Ag +/Ag) + 0.0592V lg{c (Ag +/c )}

= 0.6807 V

E (Zn 2+/Zn) = E (Zn 2+/Zn)+0.0592 V/2 lg{c (Zn)/c }

= -0.7922 V

E = E (Ag +/Ag) - E (Zn 2+/Zn)

= 1.4729 V θ2'{Ag /Ag)(Zn /Zn)}0.0592lg Z E v

K θ

++-= =52.8

K =6.3×1052 9．解：（1）（-）Zn ∣Zn 2+(0.020 mol·L -1)‖Ni 2+(0.080 mol·L -1)∣Ni （+）; E

= 0.524 V; （2）（-）Pt ，Cl 2(P

)∣Cl -(10 mol·L -1)‖Cr 2O 72- (1.0 mol·L -1), Cr 3+（1.0 mol·L -1），H +(10 mol·L -1)∣Pt （+）; E

=0.21 V 10．解：E

(AgBr/Ag) = E (Ag +/Ag) = E (Ag +/Ag) + 0.0592 V × lg{c (Ag +)/c θ

}

= E (Ag +/Ag) + 0.0592 V × lg K sp (AgBr)

K sp (AgBr) = 5.04×10-13

11．解：c (Ag +)=0.040 mol·L -1

12．解：（1）E (Cu 2+/ Cu) = E (Cu 2+/Cu) + 0.0592V Z

lg{c (Cu 2+)/c } =+0.33 V

（2）c (Cu 2+) = K sp (CuS)/(S 2-) =6.3c10-36 mol·L -1

E (Cu 2+/Cu) = -0.70 V

（3）E (H +/H 2) = E (H +/H 2) + 0.0592V Z lg +2

2{(H )/}{(H )/}c c p p θθ = -0.0592 V

（4）OH - + H + → H 2O

c /(mol·L -1) 0.1 0.1

刚好完全中和，所以c(H +)=1.0×10-7mol·L -1

E (H +/H 2) = -0.41 V

（5）加入的NaOAc 与HCl 刚好完全反应生成0.10 mol·L -1的HOAc

HOAc H + + OAc -

平衡浓度c/(mol/L) 0.10-x x x

K θa (HOAc) = x 2/(0.10-x) = 1.8×10-5

x = 0.0013 mol·L -1

E (H +/H 2) = -0.17 V

13．解：c(H +)=2.7×10-5mol·L -1, pH=4.57; K (HA)= 2.7×10-5

14．解：由lg K = 4.3345,得 K = 4.63×10-5

15．解：E (Cu 2+/Cu) = E (Cu 2+/Cu) +

0.0592V 2lg{c (Cu 2+)/c }= +0.31 V E (Ag +/Ag) = E (Ag +/Ag) + 0.0592 V×lg{c (Ag +)/c } = +0.681V

E ( Fe 2+/Fe)=-0.44V, {E (Ag +/Ag) - E (Fe 2+/Fe)} ＞ {E (Cu 2+/Cu) - E (Fe 2+/Fe)}

故Ag +先被Fe 粉还原。

当Cu 2+要被还原时，需E (Ag +/Ag) = E (Cu 2+/Cu),

这时E (Ag +/Ag)+0.0592 V×lg{c (Ag +)/c } = E

(Cu 2+/Cu)。

即：0.7991 V + 0.0592 V × lg{c (Ag +)/c } = 0.31 V ，c (Ag +) = 5.0×10-9 mol·L -1

16．解：（1）E (Ag +/Ag) = E (Ag +/Ag) + 0.0592 V × lg{c (Ag +)/c }= +0.74 V

E (Zn 2+/Zn) = E (Zn 2+/Zn) + (0.0592 V/2)×lg{c (Zn 2+)/c }= -0.78 V

E = E (Ag +/Ag) - E (Zn 2+/Zn) = +1.5 V

（2）lg K = z ′{E (Ag +/Ag) - E (Zn 2+/Zn)}/0.0592 V ，K = 5.76×1052

E = E (Ag +/Ag) - E (Zn 2+/Zn) = +1.5617 V

Δr G θm =-z ′FE = -3.014×

102 kJ·mol -1 （3）达平衡时, c (Ag +) =x mol·L -1

2Ag + + Zn 2Ag + Zn 2+

平衡时浓度c /(mol·L -1) x 0.30 + (0.10-x)/2

K = 22})/c {c(Ag )/c c(Zn θθ

++ x = 2.5×10-27，c (Ag +) = 2.5×10-27mol·L -1

17．解：（1）E (MnO 42-/MnO 2) = {3E (MnO 4-/MnO 2) - E

(MnO 4-/MnO 42-)}/2

= +2.27V

E (MnO 2/Mn 3+) = {2E (MnO 2/Mn 2+) - E ( Mn 3+/Mn 2+)}/1 = +1.0 V

（2）MnO 42-, Mn 3+。

（3）是Mn 2+。反应式为Mn + 2H + → Mn 2+ + H 2

18．解：(1) E (Cr 2O 72-/Cr 2+)=0.91V; E (Cr 3+/Cr 2+)= -0.74V;

(2) Cr 3+, Cr 2+均不歧化, Cr 3+较稳定, Cr 2+极不稳定。 第5章 原子结构与元素周期性 习题参考答案

1．解：（1）n ≥ 3正整数；

（2）l = 1；

（3）m s = +?（或-?）；

（4）m = 0。

2．解：（1）不符合能量最低原理；

（2）不符合能量最低原理和洪德规则；

（3）不符合洪德规则；

（4）不符合泡利不相容原理；

（5）正确。

3．解：（1）2p x、2p y、2p z为等价轨道；

（2）第四电子层共有四个亚层，最多能容纳32个电子。

亚层轨道数容纳电子数

s 1 2

p 3 6

d 5 10

f 7 14

32

4．解：（2）P（Z＝15）

（3）1s22s22p63s23p64s2

（4）Cr [Ar]

（5）Cu

（6）[Ar]3d104s24p6

5．解：（1）[Rn] 5f146d107s27p2, 第7周期，ⅣA族元素，与Pb的性质最相似。

（2）[Rn] 5f146d107s27p6，原子序数为118。

6．解：离子电子分布式

S2-1s22s22p63s23p6

K+1s22s22p63s23p6

Pb2+ [Xe]4f145d106s2

Ag+ [Kr]4d10

Mn2+ 1s22s22p63s23p63d5

Co2+1s22s22p63s23p63d7

7．解：

8．解：

9．解：（1）A、B；

（2）C-、A+；

（3）A；

（4）离子化合物，BC2。

10．解：（1）有三种，原子序数分别为19、24、29； （2）

11．解：

12．解：

A B C D

（1）原子半径 大

小 （2）第一电离能 小 大 （3）电负性 小 大 （4）金属性 强 弱

第6章 分子的结构与性质 习题参考答案

1．解：C 原子的共价半径为：154pm ／2＝77.0pm N 原子的共价半径为：145pm ／2＝72.5pm Cl 原子的共价半径为：(175－72.5)pm ＝102.5pm 故C —Cl 键的键长为：(77.0＋103)pm ＝180pm 2．解：分子的热稳定性为HF > HCl > HBr > HI 。

3．解： BBr 3 CS 2 SiH 4 PCl 5

Br Br Br

C S S P Cl Cl Cl Cl

Cl Si H H H

C 2H 4

4．解： HClO BBr 3 C 2H 2

5．解：由成键原子的未成对电子直接配对成键：HgCl 2、PH 3。 由电子激发后配对成键：AsF 5、PCl 5。

形成配位键：+4NH 、[Cu(NH 3)4]2+

。

6．解：（1）ZnO>ZnS （2）NH 3OF 2 （5）IBr

7．解：Na 2S > H 2O > H 2S > H 2Se > O 2 8．解：

9．解：

﹡C C

H

H H

H

B Br

Br Br

σ σ σ

C C H H σ σ O H

Cl σ σ π π σ

+[He He]

C C

11．解：

结构稳定性的次序为：2O >2O >2O >2O >2O

12．解：（1）He 2的分子轨道表示式为(σ1s)2(σ*1s)2，净成键电子数为0，所以He 2分子不存在；

（2）N 2的分子轨道表示式为(σ1s)2(σ*1s)2(σ2s)2(σ*2s)2 (π2p y )2(π2p z )2(σ2p x )2，形成一个σ键，两个π键，所以N 2分子很稳定，并且电子均已配对，因而具有反磁性；

（3）2O -的分子轨道表示式为:(σ1s)2(σ*1s)2(σ2s)2(σ*2s)2(σ2p x )2(π2p y )2(π2p z )

2 (π*2p y )2(π*2p z )1，形成—个叁电子π键，所以2O -具有顺磁性。 13．解：非极性分子：Ne 、Br 2、CS 2、CCl 4、BF 3； 极性分子：HF 、NO 、H 2S 、CHCl 3、NF 3。

14．解：（1）色散力； （2）色散力、诱导力； （3）色散力、诱导力、取向力。

第7章 固体的结构与性质 习题参考答案

1．解：熔点高低、硬度大小的次序为：TiC> ScN> MgO> NaF 。 2．解：（1）熔点由低到高的次序：KBr

3．解： 离子 电子分布式 离子电子构型

Fe 3+ 1s 22s 22p 63s 23p 63d 5 9～17

Ag + 1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 64d 10 18

Ca 2+ 1s 22s 22p 63s 23p 6 8 Li + 1s 2 2

S 2- 1s 22s 22p 63s 23p 6 8 Pb 2+ [Xe]4f 145d 106s 2 18+2 Pb 4+ [Xe]4f 145d 10 18

Bi 3+ [Xe]4f 145d 106s 2 18+2

4．解：B 为原子晶体，LiCl 为离子晶体，BCl 3为分子晶体。

5．解：（1）O 2、H 2S 为分子晶体，KCl 为离子晶体，Si 为原子晶体，Pt 为金属晶体。 （2）AlN 为共价键，Al 为金属键，HF(s)为氢键和分子间力，K 2S 为离子键。 6．解：

7．解：

3θm

f Al(s)+ F (g)AlF

(s)H ????

→ D (F －F) -U

A 1

3+3e 3F(g)3F (g)E -

-

???→

m sub H ? +

Al(g) Al 3+(g)

U ＝

m sub H ?+

D (F －F)+31

A E + I - m f H ?

＝ [326.4+3

2

×156.9+3×（-322）+5139.1-（-1510）]kJ · mol -1 ＝ 6245 kJ · mol -1

8．解：

K(s)

+

12

I 2(s)

KI(s)

sub m H ?(K) s u b m

H ?(I 2) 12I 2(g) -U

12

θ(I-I)D

f m

H ?

I(g) +e - I -(g) 1

A E +

-e -

K(g) I 1 K +(g)

m f H ?= m sub H ?(K)+ 12

m sub H ?(I 2)+ 12

θ(I-I)D +1A E + I 1 -U

=[90+ 12?62.4+12

?152.549+(-295)+418.9-649] kJ · mol -1

=-328 kJ · mol -1 9．解：（1）极化力：Na +，

，Al 3+，Si 4+；变形性：Si 4+，Al 3+，Na +。

（2）极化力：I -，Sn 2+，Ge 2+；变形性：Ge 2+，Sn 2+，I -。 10．解：极化作用：SiCl 4> AlCl 3> MgCl 2> NaCl 。

11．解：（1）阴离子相同。阳离子均为18电子构型，极化力、变形性均较大，但Zn 2+、Cd 2+、Hg 2+依次半径增大，变形性增大，故ZnS 、CdS 、HgS 依次附加离子极化作用增加，键的共价程度增大，化合物的溶解度减小。

（2）阳离子相同，但F -、Cl -、I -依次半径增大，变形性增大。故PbF 2、PbCl 2、PbI 2极化作用依次增大，键的共价程度增大，化合物的溶解度减小。

（3）阴离子相同，但Ca 2+、Fe 2+、Zn 2+电子构型分别为8、9～17、18，变形性依次增大，键的共价程度增大，化合物的溶解度减小。

第8章 配位化合物（习题参考答案）

1．解：

2．解：

3．解：

（1）KPtCl 3(NH 3)] （2）[Co(NH 3)6](ClO 4)2 （3）[Ni(NH 3)6]Cl 2

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