无机化学天津大学第四版答案.doc

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1、 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2.9103g。3解：一瓶氧气可用天数 解： = 318 K 解：根据道尔顿分压定律p(N2) = 7.6104 Pap(O2) = 2.0104 Pap(Ar) =1103 Pa解：（1） 0.114mol; （2） （3）7.解：（1）p(H2) =95.43 kPa （2）m(H2) = = 0.194 g8.解：（1）x = 5.0 mol（2）x = 2.5 mol结论: 反应进度(x)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

2、= Qp - pV = 0.771 kJ10.解： （1）V1 = 38.310-3 m3= 38.3L（2） T2 = = 320 K（3）-W = - (-pDV) = -502 J（4） DU = Q + W = -758 J（5） DH = Qp = -1260 J11.解：NH3(g) + O2(g) NO(g) + H2O(g) = - 226.2 kJmol-112.解：= Qp = -89.5 kJ = - DnRT= -96.9 kJ13.解：（1）C (s) + O2 (g) CO2 (g) = (CO2, g) = -393.509 kJmol-1CO2(g) + C(s

3、) CO(g) = 86.229 kJmol-1 CO(g) + Fe2O3(s) Fe(s) + CO2(g) = -8.3 kJmol-1各反应之和= -315.6 kJmol-1。 （2）总反应方程式为 C(s) + O2(g) + Fe2O3(s) CO2(g) + Fe(s) = -315.5 kJmol-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：（3）=（2）3-（1）2=-1266.47 kJmol-115解：（1）Qp = 4(Al2O3, s) -3(Fe3O4, s) =-3347.6 k

4、Jmol-1（2）Q = -4141 kJmol-116解：（1） =151.1 kJmol-1 （2） = -905.47 kJmol-1（3） =-71.7 kJmol-117.解：=2(AgCl, s)+(H2O, l)-(Ag2O, s)-2(HCl, g) (AgCl, s) = -127.3 kJmol-118.解：CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) = (CO2, g) + 2(H2O, l) -(CH4, g) = -890.36 kJmo -1 Qp = -3.69104kJ第2章 化学反应的方向、速率和限度 习题参考答案1.解： = -3347

5、.6 kJmol-1; = -216.64 Jmol-1K-1; = -3283.0 kJmol-1 0该反应在298.15K与标准态下可自发向右进行。2.解： = 113.4 kJmol-1 0 该反应在常温(298.15 K)、标准态下不能自发进行。 （2） = 146.0 kJmol-1; = 110.45 Jmol-1K-1; = 68.7 kJmol-1 0 该反应在700 K、标准态下不能自发进行。3.解： = -70.81 kJmol-1 ; = -43.2 Jmol-1K-1; = -43.9 kJmol-1 （2）由以上计算可知： (298.15 K) = -70.81 kJ

6、mol-1;(298.15 K) = -43.2 Jmol-1K-1 = - T 0 T = 1639 K4.解：（1） = = = （2） = = = （3） = = = （4） = = = 5.解：设、基本上不随温度变化。 = - T (298.15 K) = -233.60 kJmol-1(298.15 K) = -243.03 kJmol-1(298.15 K) = 40.92, 故 (298.15 K) = 8.31040(373.15 K) = 34.02,故 (373.15 K) = 1.010346.解：（1） =2(NH3, g) = -32.90 kJmol-1 0 该反应

7、在298.15 K、标准态下能自发进行。（2） (298.15 K) = 5.76, (298.15 K) = 5.81057. 解：（1） (l) = 2(NO, g) = 173.1 kJmol-1= = -30.32, 故 = 4.810-31（2）(2) = 2(N2O, g) =208.4 kJmol-1= = -36.50, 故 = 3.210-37（3）(3) = 2(NH3, g) = -32.90 kJmol-1= 5.76, 故 = 5.8105 由以上计算看出：选择合成氨固氮反应最好。8.解： = (CO2, g) - (CO, g)- (NO, g) = -343.94

8、 kJmol-1 0，所以该反应从理论上讲是可行的。9.解: (298.15 K) = (NO, g) = 90.25 kJmol-1 (298.15 K) = 12.39 Jmol-1K-1 (1573.15K)(298.15 K) -1573.15(298.15 K) = 70759 J mol-1 (1573.15 K) = -2.349, (1573.15 K) = 4.4810-310. 解： H2(g) + I2(g) 2HI(g) 平衡分压kPa 2905.74 - 2905.74 - 2= 55.3= 2290.12p (HI) = 2kPa = 4580.24 kPan =

9、= 3.15 mol11.解：p (CO) = 1.01105 Pa, p (H2O) = 2.02105 Pa p (CO2) = 1.01105 Pa, p (H2) = 0.34105 PaCO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)起始分压105 Pa 1.01 2.02 1.01 0.34 J = 0.168, = 10.168 = J,故反应正向进行。12.解：（1） NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g)平衡分压/kPa = 0.070则 = 0.26100 kPa = 26 kPa平衡时该气体混合物的总压为52 kPa （2）T不变，不变。 NH4HS(

10、s) NH3(g) + H2S(g) 平衡分压/kPa 25.3+ = = 0.070= 17 kPa13.解：（1） PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)平衡浓度(molL-1) = = 0.62mol L-1， (PCl5) = 71%PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 平衡分压 0.20 0.5 0.5= = 27.2 （2） PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 新平衡浓度(molL-1) 0.10 + 0.25 - 0.25 += molL-1 = 0.62mol L-1 (T不变，不变) =0.01 molL-1，(PCl5) = 68% （3

11、） PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)平衡浓度(molL-1) 0.050 += = 0.62 molL-1= 0.24 molL-1，(PCl5) = 68%比较(2)、(3)结果，说明最终浓度与转化率只与始、终态有关，与加入过程无关。14.解： N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)平衡浓度(molL-1) 1.0 0.50 0.50= =若使N2的平衡浓度增加到1.2mol L-1，设需从容器中取走摩尔的H2。 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)新平衡浓度(molL-1) 1.2 0.50+(30.2) - 0.50-20.20= =0.9415. 解：（1

12、）（CO）=61.5%;（2）（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) + O2(g) 2NO2(g)平衡分压kPa 101-79.2 = 21.8 286 - 79.22 = 246 79.2（673K）= 5.36= ，(673 K) = - 9.39 kJmol-117.解： (298.15 K) = -95278.54 Jmol-1(298.15 K) = (298.15 K) - 298.15 K(298.15 K)(298.15 K) = 9.97 Jmol-1K-1，(500

13、K) -97292 Jmol-1(500 K) = 0.16， 故 =1.41010 或者 ，(500 K) = 1.4101018.解：因(298.15 K) = (1) +(2) = -213.0 kJmol-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）0.050molL-1HOAc溶液中， HOAc H+ + OAc-c平/(molL-1) 0.050-x x xc(H+) = 9.510-4molL-1pH = -lg c(H+) = 3.022解：（1）pH = 1.00 c(H+) = 0

14、.10molL-1pH = 2.00 c(H+) = 0.010molL-1等体积混合后：c(H+) =（0.10molL-1+0.010molL-1）/2 = 0.055 molL-1pH = -lgc(H+) = 1.26（2）pH = 2.00 c(H+) = 0.010molL-1pH = 13.00 pOH = 14.00-13.00 = 1.00, c(OH-) = 0.10molL-1等体积混合后：酸碱中和后：H+ + OH- H2O c(OH-) = 0.045molL-1 pH =12.653解：正常状态时 pH = 7.35 c(H+) = 4.510-8molL-1pH

15、= 7.45 c(H+) = 3.510-8molL-1患病时pH = 5.90 c(H+) = 1.210-6molL-1 患此种疾病的人血液中c(H+)为正常状态的2734倍。4解：一元弱酸HA，pH2.77 c(H+)=1.710-3molL-1 HA H+ + A-c平/(molL-1) 0.10-1.710-3 1.710-3 1.710-3 = 5解：溶液的pH = 9.00, c(H+) = 1.010-9molL-1 故 c(OH-) = 1.010-5molL-1假设在1.0 L 0.10 molL-1氨水中加入x mol NH4Cl(s)。NH3H2O NH4+ + OH-

16、c平/(molL-1) 0.10-1.010-5 x+1.010-5 1.010-5x = 0.18应加入NH4Cl固体的质量为: 0.18molL-11L53.5gmol-1 = 9.6g6解：设解离产生的H+浓度为x molL-1，则HOAc H+ + OAc-c平/(molL-1) 0.078-x x 0.74+x ，x = 1.910-6 ，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 molL-1，c(OAc-) = 0.64 molL-1设产生的H

17、+变为xmolL-1，则 HOAc H+ + OAc-c平/(molL-1) 0.18-x x 0.64+xx = 5.110-6，pH =5.30(pH) = 5.30-5.72 = -0.427. 解：（1）设NH4Cl水解产生的H+为x molL-1，则NH4+ + H2O NH3H2O + H+c平/(molL-1) 0.010-x x x x = 2.410-6，pH = 5.62（2）设NaCN水解生成的H+为xmolL-1，则 CN- + H2O HCN + OH-c平/(molL-1) 0.10-x x x x = 1.310-3，pH = 11.118解：（1）Kai(HCl

18、O)= 2.910-8；（2）Ksp(AgI) = 8.5110-179解：（1）设CaF2在纯水中的溶解度(s)为x molL-1。因为CaF2为难溶强电解质，且基本上不水解，所以在CaF2饱和溶液中： CaF2 （s） Ca2+ + 2F-c平/(molL-1) x 2x c(Ca2+)c(F-)2 = Ksp(CaF2) x = 1.110-3（2）设CaF2在1.010-2molL-1NaF溶液中的溶解度(s)为y molL-1。 CaF2 （s） Ca2+ + 2F-c平/(molL-1) y 2y+1.010-2 c(Ca2+)c(F-)2 = Ksp(CaF2)y(2y+1.01

19、0-2)2 = 5.210-9 y = 5.210-5（3）设CaF2在1.010-2 molL-1CaCl2溶液中的溶解度(s)为z molL-1。 CaF2（s） Ca2+ + 2F-c平/(molL-1) 1.010-2+z 2z c(Ca2+)c(F-)2 = Ksp(CaF2) (z+1.010-2)(2z)2 = 5.210-9 z = 3.610-47解：溶液混合后有关物质的浓度为： HA + OH- A- + H2Oc/(molL-1) 设c(H+) = xmolL-1，则弱酸HA，弱酸根A-与氢离子H+的平衡浓度表示为： HA A- + H+c平/(molL-1) xpH =

20、 5.00 = -lg x，x = 1.0010-5 molL-1代入弱酸HA的解离平衡常数表示式：（近似计算） 10解：（1）由题意可知：c(Mg2+) = 0.050 molL-1当c(Mg2+)c(OH-)2Ksp(Mg(OH)2)时开始有Mg(OH)2沉淀出。（2）c(Al3+)c(OH-)3 = 4.010-22Ksp(Al(OH)3)，所以还有Al3+可被沉淀出。 c(Fe3+)c(OH-)3 = 2.010-22Ksp(Fe(OH)3)，所以还有Fe3+可被沉淀出。11解： Cd2+ + Ca(OH)2 Ca2+ + Cd(OH)2Cd(OH)2(s) Cd2+ + 2OH- K

21、sp=7.210-15若使c(Cd2+)0.10mgL-1 =8.910-7molL-1 pH(14.00-pOH) = 10.012解：（1）混合后：c(Mn2+) = 0.0010molL-1 c(NH3H2O) = 0.050 molL-1设OH-浓度为x molL-1 NH3H2O NH4+ + OH-c平/(molL-1) 0.050-x x x x2 = 9.010-7，即 c(OH-)2 = 9.010-7c(Mn2+)c(OH-)2 =9.010-10Ksp(Mn(OH)2) =1.910-13所以能生成Mn(OH)2沉淀。（2）已知(NH4)2SO4的相对分子质量为132.1

22、5c(NH4)2SO4) =molL-1 = 0.25molL-1c(NH4-) = 0.50 molL-1设OH-浓度为x molL-1 NH3H2O NH4+ + OH-c平/(molL-1) 0.050-x 0.50+x x x=1.810-6 c(OH-)=1.810-6molL-1c(Mn2+)c(OH-)2 = 3.210-15Ksp(Mn(OH)2)，所以不能生成Mn(OH)2沉淀。13解：使BaSO4沉淀所需 Ag2SO4沉淀所需故BaSO4先沉淀。当Ag+开始沉淀时，c(Ba2+)10-5molL-1故此时Ba2+已沉淀完全。即可用加入Na2SO4方法分离Ba2+和Ag+。1

23、4解：Fe3+沉淀完全时，c(OH-)的最小值为 pH = 2.81若使0.10 molL-1MgCl2溶液不生成Mg(OH)2沉淀，此时c(OH-)最大值为 pH = 8.88所以若达到上述目的，应控制2.81pH8.88。15解：（1）Pb(OH)2、Cr(OH)3开始析出所需c(OH-)的最低为 因为c1(OH-)c2(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 Pb(OH)2不沉出所容许的OH-最高浓度为 c(OH-)2.210-7molL-1即c(OH-)应控制在（4.010-9molL-12.210-7）molL-1 pHmin = 5.

24、60 pHmax = 7.34所以若要分离这两种离子，溶液的pH应控制在5.607.34之间。16解：（1） （2） 17解：（1）设Cu2+的起始浓度为x molL-1。由提示可知： 2Cu2+ 26S2O32- 反应物质的量比 2 ： 26 n/10-3mol x ： 30.00.100 x = 0.23010-3molc(Cu2+) = 0.0115 molL-1（2）c(IO3-) = 0.0230 molL-1 Ksp(Cu(IO3)2) = c(Cu2+)c(IO3-)2= 6.0810-618解：设残留在溶液中的Cu2+的浓度为x molL-1。 Cu2+ + H2S CuS +

25、 2H+c平/(molL-1) x 0.10 0.10+2(0.10-x) x = 4.110-16 c(Cu2+) = 4.110-16molL-1故残留在溶液中的Cu2+有4.110-16molL-10.10L63.546gmol-1 = 2.610-15g19解：（1）c(Fe3+) = c(Fe2+) 0.010molL-1若使Fe3+开始产生沉淀，则pH = 14.00-12.19 = 1.81（2）Fe(OH)3沉淀完全，要求c(Fe3+) 10-5molL-1，则 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

26、 + 8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2 NO + 4H2O（2）4Zn + 5H2SO4(浓) 4ZnSO4 +H2S + 4H2O（3）KClO3 + 6 FeSO4 + 3H2SO4 KCl +3 Fe2 (SO4)3 + 3H2O（4）Cu2S + 22HNO3 6Cu (NO3)2 + 3H2SO4 + 10NO +8 H2O3解：（1） 12I- 2e I2+) 1H2O2+ 2H+ + 2e 2H2O2I+ H2O2+ 2H+ I2+2H2O（2） 1Cr2O + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O +) 3H2S - 2e S + 2H+Cr2O+ 3H2S +

27、 8H+ 2Cr3+ + 3S + 7H2O（3） 1ClO + 6H+ + 6e Cl- + 3H2O+) 6Fe2+-eFe3+ClO+ 6Fe2+ 6H+ Cl- +6Fe3+3H2O （4）1/2Cl2+ 2e 2Cl- +) 1/2Cl2 + 4OH- 2e 2ClO-+ 2H2OCl2 + 2OHCl-+ClO-+ H2O（5） 1Zn + 4OH- 2e Zn(OH)42-+) 1ClO-+ H2O +2eCl-+ 2OH Zn + ClO-+2OH+ H2OZn(OH)42- + Cl-（6）2MnO + e MnO +) 1SO + OH- 2e SO + H2O 2MnO

28、+SO + 2OH 2 MnO+SO + H2O4解：（1）（-）Pt，I2(s)I(c1)Cl-(c2)Cl2(P), Pt（+）（2）（-）PtFe2+, Fe3+ (c3)MnO(c3), Mn2+(c4)，H+(c5)Pt（+）（3）（-）ZnZnSO4 (c1)CdSO4 (c2)Cd（+）5解：由于E(F2/HF)E(S2O/SO42-)E(H2O2/H2O)E(MnO/Mn2+)E(PbO2/Pb2+)E(Cl2/Cl-)E(Br2/Br-)E(Ag+/Ag)E(Fe3+/Fe2+)E(I2/I-)故氧化能力顺序为F2 S2O H2O2 MnOPbO2Cl2 Br2 Ag+Fe3

29、+I2。其对应的还原产物为HF，SO，H2O，Mn2+ ，Pb2+ ，Cl，Br,Ag, Fe2+ , I。6解：由于E(Zn2+/Zn) E(H+/H2) E(S/H2S) E(Sn4+/Sn2+) E(SO42-/H2SO3) E(Cu2+/Cu) E(I2/I-) E(Fe3+/Fe2+) E(Ag+/Ag) E(Cl2/Cl-)故还原能力顺序为ZnH2H2SSnCl2Na2SO3CuKIFeCl2AgKCl。7解：（1）E(Fe3+/Fe2+) E(Br2/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）0，该反应能自发向右进行。8解：（1）E( MnO4-/

30、 Mn2+)E(Fe3+/Fe2+)，该反应能自发向右进行。（2）原电池的电池符号：(-)Pt|Fe2+(1molL-1), Fe3+(1molL-1)MnO4-(1molL-1), Mn2+(1molL-1), H+(10.0molL-1)Pt(+)E(MnO4-/ Mn2+) =E( MnO4-/ Mn2+)+lg=1.51 V +lg(10.0)8= 1.60 VE = E(MnO4-/ Mn2+) E( Fe3+/Fe2+) = 0.83 V （3）lgK= Z E(MnO4-/ Mn2+)- E(Fe3+/Fe2+)/0.0592 V = 62.5 K= 3.210628解：E(Ag

31、+/Ag) = E(Ag+/Ag) + 0.0592V lgc(Ag+/c)= 0.6807 VE(Zn2+/Zn) = E(Zn2+/Zn)+0.0592 V/2 lgc(Zn)/c = -0.7922 VE = E(Ag+/Ag) - E(Zn2+/Zn) = 1.4729 V =52.8 K=6.310529解：（1）（-）ZnZn2+(0.020 molL-1)Ni2+(0.080 molL-1)Ni（+）; E= 0.524 V; （2）（-）Pt，Cl2(P)Cl-(10 molL-1)Cr2O72- (1.0 molL-1), Cr 3+（1.0 molL-1），H+(10 mo

32、lL-1)Pt（+）; E=0.21 V10解：E(AgBr/Ag) = E(Ag+/Ag) = E(Ag+/Ag) + 0.0592 V lgc(Ag+)/c = E(Ag+/Ag) + 0.0592 V lg Ksp(AgBr) Ksp(AgBr) = 5.0410-1311解：c(Ag+)=0.040 molL-112解：（1）E(Cu 2+/ Cu) = E(Cu 2+/Cu) + lgc(Cu 2+)/c =+0.33 V（2）c(Cu 2+) = Ksp(CuS)/(S2-) =6.3c10-36 molL-1E(Cu2+/Cu) = -0.70 V（3）E(H+/H2) = E(

33、H+/H2) + lg= -0.0592 V（4）OH- + H+ H2O c/(molL-1) 0.1 0.1 刚好完全中和，所以c(H+)=1.010-7molL-1E(H+/H2) = -0.41 V（5）加入的NaOAc与HCl刚好完全反应生成0.10 molL-1的HOAc HOAcH+ + OAc-平衡浓度c/(mol/L) 0.10-x x xK(HOAc) = x2/(0.10-x) = 1.810-5x = 0.0013 molL-1E(H+/H2) = -0.17 V13解：c(H+)=2.710-5molL-1, pH=4.57; K(HA)= 2.710-514解：由l

34、g K= 4.3345,得 K= 4.6310-515解：E(Cu2+/Cu) = E(Cu2+/Cu) + lgc(Cu2+)/c= +0.31 VE(Ag+/Ag) = E(Ag+/Ag) + 0.0592 Vlgc(Ag+)/c = +0.681VE( Fe2+/Fe)=-0.44V, E(Ag+/Ag) - E(Fe2+/Fe) E(Cu2+/Cu) - E(Fe2+/Fe)故Ag+先被Fe粉还原。当Cu2+要被还原时，需E(Ag+/Ag) = E(Cu2+/Cu), 这时E(Ag+/Ag)+0.0592 Vlgc(Ag+)/c = E(Cu2+/Cu)。即：0.7991 V + 0.

35、0592 V lgc(Ag+)/c = 0.31 V，c(Ag+) = 5.010-9 molL-116解：（1）E(Ag+/Ag) = E(Ag+/Ag) + 0.0592 V lgc(Ag+)/c= +0.74 V E(Zn2+/Zn) = E(Zn2+/Zn) + (0.0592 V/2)lgc(Zn2+)/c= -0.78 V E = E(Ag+/Ag) - E(Zn2+/Zn) = +1.5 V（2）lgK= zE(Ag+/Ag) - E(Zn2+/Zn)/0.0592 V，K= 5.761052E= E(Ag+/Ag) - E(Zn2+/Zn) = +1.5617 VrG=-zFE

36、= -3.014102 kJmol-1（3）达平衡时, c(Ag+) =x molL-1 2Ag+ + Zn2Ag + Zn2+平衡时浓度c/(molL-1) x 0.30 + (0.10-x)/2K= x = 2.510-27，c(Ag+) = 2.510-27molL-117解：（1）E(MnO42-/MnO2) = 3E(MnO4-/MnO2) - E(MnO4-/MnO42-)/2= +2.27VE(MnO2/Mn3+) = 2E(MnO2/Mn2+) - E( Mn3+/Mn2+)/1 = +1.0 V（2）MnO42-, Mn3+。（3）是Mn2+。反应式为Mn + 2H+ Mn2

37、+ + H218解：(1) E(Cr2O72-/Cr2+)=0.91V; E(Cr3+/Cr2+)= -0.74V;(2) Cr3+, Cr2+均不歧化, Cr3+较稳定, Cr2+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）ms = +（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）2px、2py、2pz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 2p 3 6d 5 10 f 7 14324解：（2）P（Z15）（3）1s22s22p63s23