无机与分析化学课后习题答案

c1/2,在其他条件不变的情况下,将每一反应物浓度加倍,此时反应速率为<>。A.2vB.4vC.2.8vD.2.5v解：选C。依据化学反应的速率方程υ＝kc

c1/2,H2和Cl2浓度增大都增大一倍时,速率应该增大倍,即相当于2.8Υa。3．测得某反应正反应的活化能Ea.正=70kJ·mol-1,逆反应的活化能Ea.逆=20kJ·mol-1,此反应的反应热为<>A.50kJ·mol-1　　　B.-50kJ·mol-1　　C.90kJ·mol-1　　　D.-45kJ·mol-1解：选A。依据过渡态理论,反应热可以这样计算：Q=Ea,正－Ea,逆。4．在298K时,反应　2H2O2===2H2O+O2,未加催化剂前活化能Ea=71kJ·mol-1,加入Fe3+作催化剂后,活化能降到42kJ·mol-1,加入催化剂后反应速率为原来的〔。A.29倍　　　　　　B.1×103倍　　　　　　C.1.2×105倍　　　D.5×102倍解：选C。依据阿仑尼乌斯指数式k=A·e,可得5．某反应的速率常数为2.15L2·mol-2·min-1,该反应为<>。A.零级反应　　　　　B.一级反应　　　　C.二级反应　　　D.三级反应解：选D。对于一个基元反应,aA+bB=cC+dD,有反应速率为则其速率常数k的单位的通式可写成：1-a-b·s-1,反推可以得到为三级反应。6．已知反应　2NO+Cl2===2NOCl　的速率方程为v＝kc2c。故该反应<>A.一定是复杂反应　　　　　　B.一定是基元反应　　　　　　C.无法判断解：选C。基元反应符合质量作用定律,但符合质量作用定律的不一定都是基元反应。反应是基元反应还是复杂反应,要通过实验来确定。7．已知反应　N2+O2===2NO　ΔrHmθ>0,当升高温度时,Kθ将<>。A.减小　　　　　B.增大　　　　　C.不变　　　　　D.无法判断解：选B。根据吕·查德里原理,对吸热反应,当升高温度时,平衡就向能降低温度〔即能吸热的方向移动；即反应正向进行,平衡常数将增大。8．已知反应　2SO2+O22SO3　平衡常数为K1θ,反应　SO2+O2SO3　平衡常数为K2θ。则K1θ和K2θ的关系为<>A.K1θ＝K2θ　　　　　B.K1θ＝　　　　　C.K2θ＝　　　　D.2K1θ＝K2θ解：选C。根据平衡常数的表达式,平衡常数与化学反应的化学计量数是有关的。化学反应的化学计量数的变化影响着平衡常数的指数项。9．反应2MnO4-+5C2O42-+16H+===2Mn2++10CO2+8H2OΔrHmθ<0,欲使KMnO4褪色加快,可采取的措施最好不是<>。A.升高温度　　　　　B.降低温度　　　　C.加酸　　　　D.增加C2O42-浓度解：选B。欲使KMnO4褪色加快,即增大反应的速率,只能通过升高温度,增大反应物的浓度,加入催化剂等来考虑。所以这里降低温度不利于加快反应速率。10．设有可逆反应　aA+bBdD+eE　>0,且a+b>d+e,要提高A和B的转化率,应采取的措施是<>。A.高温低压　　　　　B.高温高压　　　　C.低温低压　　　　D.低温高压解：选B。根据吕·查德里原理,对吸热反应,当升高温度时,平衡就向能降低温度〔即能吸热的方向移动；当增大压力时,平衡就向能减小压力〔即分子化学计量数之和小的方向移动；所以为提高反应物A和B的转化率,应采取的措施是高温高压。二、填空题1．已知反应　2NO+2H2===N2+2H2O的反应历程为①　　2NO+H2===N2+H2O2　　　　　　　〔慢反应②　　H2O2+H2===2H2O　　　　　　　　　　〔快反应则该反应称为　复杂反应　反应。此两步反应均称为　基元反应　反应,而反应①称为总反应的　定速步骤　,总反应的速率方程近似为v=kc

c2　,此反应为3级反应。2．已知基元反应CO+NO2===CO2+NO,该反应的速率方程为v=kcc；此速率方程为质量作用定律的数学表达式,此反应对NO2是1级反应,总反应是2级反应。3．催化剂加快反应速率主要是因为催化剂参与了反应,改变反应途径,降低了活化能。4．增加反应物浓度,反应速率加快的主要原因是活化分子总数增加,提高温度,反应速率加快的主要原因是　活化分子百分数　增加。5．增加反应物的量或降低生成物的量,QKθ,所以平衡向逆反应方向移动。6．对于气相反应,当Δn=0时,增加压力时,平衡不移动；当Δn<0时,增加压力时,平衡向正反应方向移动；当Δn>0时,增加压力时,平衡向逆反应方向移动。7．在气相平衡　PCl5PCl3+Cl2系统中,如果保持温度、体积不变,充入惰性气体,平衡将不移动；如果保持温度,压力不变,充入惰性气体,平衡将向右移动。8．化学平衡状态的主要特征是v正=v逆；温度一定时,改变浓度、压力可使平衡发生移动,但Kθ值　不变　,如温度改变使化学平衡发生移动,此时Kθ值　改变　。9．某化学反应在298K时的速率常数为1.1×10-4s-1,在323K时的速率常数为5.5×10-2s-1。则该反应的活化能是,303K时的速率常数为。三、简答题：1．根据阿仑尼乌斯指数式k=A·e,对一切化学反应,升高温度,反应速率均加快吗？反应速率常数的大小与浓度、温度、催化剂等因素有什么关系？解：根据阿仑尼乌斯指数式k=A·e,,温度与速率常数成正比,而速率常数又与反应速率成正比,所以对一切化学反应,升高温度,反应速率均加快。反应速率常数大小由反应物性质决定,与反应物的浓度无关,与温度成正比。加入催化剂,降低了反应的活化能,增大了反应速率常数,从而使化学反应速率加快。2．反应速率方程和反应级数能否根据化学反应方程式直接得出？次氯酸根和碘离子在碱性介质中发生下述反应：ClO-+I-IO-+Cl-其反应历程为〔1ClO-+H2O===HClO+OH-〔快反应〔2I-+HClO===HIO+Cl-〔慢反应〔3HIO+OH-===H2O+IO-〔快反应试证明　　　　v＝kccc-1解：反应速率方程式和反应级数不能根据化学反应方程式直接得出,因为质量作用定律只适用于基元反应,且用于定速步骤。对于复杂反应的速率方程,只能通过实验获得。因为反应〔2为定速步骤,所以由反应〔1可得平衡常数K=所以代入速率方程得：整理得：令k2K=k所以3．写出下列反应的平衡常数Kθ的表示式。〔1CH4+2O2CO2+2H2O〔2MgCO3MgO+CO2〔3NO+O2NO2〔42MnO4-+5H2O2+6H+2Mn2++5O2+8H2O解：〔1〔2〔3〔4四、计算题：1．A→B为二级反应。当A的浓度为0.050mol·L-1时,其反应速率为1.2mol·L-1·min-1。〔1写出该反应的速率方程。〔2计算速率常数。〔3在温度不变时欲使反应速率加倍,A的浓度应为多大？解：〔1依题意有：〔2依据,代入数据计算：得到=〔3依据代入数据计算：-12．在1073K时,测得反应　2NO+2H2===N2+2H2O　的反应物的初始浓度和N2的生成速率如下表实验序号初始浓度/〔mol·L-1cc

12.00×10-36.00×10-31.92×10-321.00×10-36.00×10-30.48×10-332.00×10-33.00×10-30.96×10-3〔1写出该反应的速率方程并指出反应级数；〔2计算该反应在1073K时的速率常数；〔3当c=4.00×10-3mol·L-1,c

=4.00×10-3mol·L-1时,计算该反应在1073K时的反应速率。解：〔1设速率方程为：v=kcxcy

代入实验数据得：①1.92×10-3=k<2.00×10-3>x<6.00×10-3>y②0.48×10-3=k<1.00×10-3>x<6.00×10-3>y③0.96×10-3=k<2.00×10-3>x<3.00×10-3>y①÷②得4=2xx=2；①÷③得2=2y,y=1所以v=kc2c

〔2k=8×104L2·mol-2·s-1〔3v=5.12×10-3mol·L-13．已知反应　N2O5===N2O4+O2在298K时的速率常数为3.46×105s-1,在338K时的速率常数为4.87×107s-1,求该反应的活化能和反应在318K时的速率常数。解：则：Ea=103.56kJ.mol-1代入公式得k3=4.79×106s-14．在301K时,鲜牛奶大约4h变酸,但在278K的冰箱中可保持48h,假定反应速率与牛奶变酸的时间成反比,求牛奶变酸的活化能。解：所以,则：Ea=75.16kJ.mol-15．已知反应　2H2O2===2H2O+O2　的活化能Ea=71kJ·mol-1,在过氧化氢酶的催化下,活化能降为8.4kJ·mol-1。试计算298K时在酶的催化下,H2O2的分解速率为原来的多少倍？解：①;②==25.27所以9.4×1010即v2/v1=9.4×10106．在791K时,反应CH3CHO===CH4+CO的活化能为190kJ·mol-1,加入I2作催化剂约使反应速率增大4×103倍,计算反应在有I2存在时的活化能。解：①;②因为,所以则=135.4kJ.mol-17．已知下列反应在1362K时的平衡常数：〔1　H2+S2H2SK1θ=0.80〔2　3H2+SO2H2S+2H2OK2θ=1.8×104计算反应〔34H2+2SO2S2+4H2O在1362K时的平衡常数Kθ。解：目标方程式〔3可以这样重合得到：<3>=<2>×2-<1>×2∴Kθ==5.06×1088．在800K下,某体积为1L的密闭容器中进行如下反应　2SO2+O22SO3SO2的起始量为0.4mol·L-1,O2的起始量为1.0mol·L-1,当80%的SO2转化为SO3时反应达平衡,求平衡时三种气体的浓度及平衡常数。解：2SO2+O2======2SO3起始浓度/0.410平衡浓度/0.4<1-80%>1-0.4×80%=0.08=0.84=0.32所以,,Kc=19.05L.mol-1因为压力平衡常数：Kp=Kc-1=[19.05/〔8.314×800]〔kPa-1=0.00286〔kPa-1所以标准平衡常数Kθ=Kp=Kc-1=0.00286〔kPa-1×100kPa=0.2869．在523K下PCl5按下式分解　PCl5PCl3+C12　将0.7mol的PCl5置于2L密闭容器中,当有0.5molPCl5分解时,体系达到平衡,计算523K时反应的Kθ及PCl5分解率。解：PCl5=====PCl3+Cl2起始浓度/=0.3500平衡浓度/=0.10.250.25因为pV=nRT所以p==cRT=71.43%10．反应　C+CO22CO　在1773K时Kθ＝2.1×103,1273K时Kθ＝1.6×102,计算:〔1反应的ΔrHmθ,并说明是吸热反应还是放热反应；　〔2计算1773K时反应的ΔrGmθ〔3计算反应的ΔrSmθ。解：〔1由ln==96.62kJ·mol-1〔2=-2.303RTlgKθ=-2.303×8.314×1773K×lg2100=-112.78kJ·mol-1〔311．在763K时反应　H2+I22HIKθ=45.9,H2、I2、HI按下列起始浓度混合,反应将向何方向进行？实验序号c

/c/c/10.0600.4002.0020.0960.3000.500030.0860.2631.02解：Kθ=45.9Q1==166.7>Kθ=45.9反应逆向自发Q2==8.684Ag+O2,已知298K时Ag2O的ΔfHmθ=-30.59kJ·mol-1,ΔfGmθ=-10.82kJ·mol-1。求:〔1298K时Ag2O-Ag体系的p；〔2Ag2O的热分解温度〔在分解温度时p＝100kPa。解：由题意可得Ag2O分解的化学反应吉布斯自由能变、焓变分别为=21.64kJ·mol-1；=61.18kJ·mol-1〔1p=0.0161kPa〔2因为当恰好分解,处于平衡状态时,p=100kPa所以Kθ=1,T1=298K则,T2=470K第四章思考题与习题参考答案一．选择题1.下列说法不正确的是〔A.氢原子中,电子的能量只取决于主量子数nB.多电子原子中,电子的能量不仅与n有关,还与l有关C.波函数由四个量子数确定D.是薛定格方程的合理解,称为波函数解：选C.波函数是由三个量子数n,l,m确定的,与自旋量子数ms无关。2．下列波函数符号错误的是〔A.B.C.D.解：选C.n,l,m三个量子数的取值必须符合波函数的取值原则,即n＞l≥∣m∣,所以是错误的,应改为。3．2p轨道的磁量子数取值正确的是〔A.1,2B.0,1,2C.1,2,3D.0,+1,-1解：选D。只有D符合磁量子数的取值原则。因为m取值受角量子数l取值的限制,对于给定的l值,m=0,1,2,…,l,共2l+1个值。2p轨道的角量子数l=1,所以磁量子数m=0,1。4．基态某原子中能量最高的电子是〔A.3,2,+1,+1/2B.3,0,0,+1/2C.3,1,0,+1/2D.2,1,0,-1/2解：选A。对于多电子的原子,其能量高低由n,l共同决定,二者数值较大且均符合四个量子数取值原则的就是能量最高的电子。5．某元素原子激发态的电子结构式为[Ar]3d34s24p2,则该元素在周期表中位于〔A.d区ⅦB族B.p区ⅣA族C.s区ⅡA族D.p区ⅣB族解：选A。某元素原子激发态的电子结构式为[Ar]3d34s24p2,由此可知其基态原子的电子结构为[Ar]3d54s2,由分区及族的划分原则可知A是正确的。6．下列分子中,中心原子采用sp3不等性杂化的是〔A.BeCl2B.H2SC.CCl4D.BF3解：选B。可用排除法进行选择。BeCl2的中心原子采用sp等性杂化；CCl4的中心原子采用sp3等性杂化；BF3的中心原子采用sp2等性杂化。7．下列说法不正确的是〔A.所有不同类原子间的键至少具有弱极性B.色散力不仅存在于非极性分子中C.原子形成共价键数目等于游离的气态原子的未成对电子数D.共价键的极性是由成键元素的电负性差造成的解：选C。原子形成共价键数目等于游离的气态原子的未成对电子数的这种说法是价键理论的观点,有缺陷；后来发展的杂化轨道理论认为,在形成化学键的过程中,中心原子的成对电子可以激发到能量相近的原子轨道而杂化成键。8．下列各物质化学键中只存在键的是〔A.CH2OB.PH3C.C2H4D.N2解：选B。判断某物质化学键中只存在键就是说该物质不含有双键或三键。PH3分子中,中心原子采用sp3不等性杂化,只存在单键,而CH2O、C2H4含有双键,N2含有三键。9．下列各物质化学键中同时存在键和键的是〔A.SiO2B.H2SC.H2D.C2H2解：选D。判断某物质化学键中同时存在键和键的,简单的讲就是该物质既含有单键,又含有双键或三键。C2H2中C-C原子间含有一个键和两个键；A、B、C则只存在单键。10．下列元素电离能、电子亲和能及电负性大小的比较中不正确的是〔A.第一电离能：O＞S＞Se＞TeB.第一电子亲和能：O＞S＞Se＞TeC.电负性：Zn＞Cd＞HgD.电负性：Si＞Al＞Mg＞Na解：选B。元素的电子亲和能越大,表示元素由气态原子得到电子生成负离子的倾向越大,该元素非金属性越强。但是因为第二周期原子半径较小,电子间斥力较大造成第二周期元素的电子亲和能小于第三周期,所以B是错误的。A.选项中O、S、Se、Te为同一主族元素从上到下电离能由大变小,元素的金属性逐渐增强,所以第一电离能：O＞S＞Se＞Te正确。C、D考查的是电负性,其递变规律同一周期主族元素从左到右电负性逐渐增加,过渡元素的电负性变化不大。同一主族元素从上到下电负性逐渐减小,副族元素则从上到下电负性逐渐增强。Zn、Cd、Hg为同一副族元素Zn；〔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？〔12pn=2,l=1,有3条轨道；〔24fn=4,l=3,有7条轨道；〔36sn=6,l=0,有1条轨道；〔45dn=5,l=2,有5条轨道。5．写出下列各种情况的合理量子数。〔1n=3,4,…,l=2,m=0,ms=+1/2〔2n=3,l=1,2,m=1,ms=－1/2〔3n=4,l=3,m=0,ms=+1/2,－1/2〔4n=2,l=0,m=0,ms=+1/2〔5n=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E1sP-H的极性或F的电负性>H的电负性_______。〔3H2O,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：〔1NaClKClN2NH3SiPH3Si>NaCl>KCl>NH3>PH3>N2〔2CaF2BaCl2CaCl2CaF2>CaCl2>BaCl2,〔3SiCl4SiBr4SiCMgOSiC>MgO>SiBr4>SiCl4,〔4KClSiO2H2OSiO2>KCl>H2O。三、简答题1．指出下列各组中错误的量子数并写出正确的。〔13,0,－2,+1/2〔22,－1,0,－1/2〔31,0,0,0〔42,2,－1,－1/2〔52,2,2,2解：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：〔14个电子层,7个亚层〔24个能级组,7个能级〔312条原子轨道〔42条原子轨道〔54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：具有1s22s22p63s23p63d84s2电子层结构的元素；碱金属族中原子半径最大的元素；ⅡA族中第一电离能最大的元素；ⅦA族中具有最大电子亲合能的元素；+2价离子具有[Ar]3d5结构的元素；解：〔11s22s22p63s23p63d84s2镍Ni〔2Cs〔3Be〔4Cl〔5Mn5．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23VB[Ar]3d104s24p4即34Se6．指出下列分子中存在的键和键的数目：C2H2,PH3,CO2,N2,SiH4C2H22π、3σ键；PH33σ键；CO22π、2σ键；N22π、1σ键；SiH44σ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〔4HF>HCl8．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？〔1NaClMgCl2AlCl3SiCl4PCl5〔2LiFNaFKFRbF〔3HFHClHBrHI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HI9．下列分子中哪些有极性,哪些无极性？从分子构型加以说明。〔1CS2〔2BF3〔3NF3〔4CHCl3〔4SiH4〔5OF2解：〔1CS2非极性分子,直线形〔2BF3非极性分子,平面三角形〔3NF3极性分子,三角锥形〔4CHCl3极性分子,变形的正四面体〔5SiH4非极性分子,正四面体〔6OF2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？〔1H2—H2〔2HBr—H2O〔3I2—CCl4〔4CH3COOH—CH3COOH〔5NH3—H2O〔6C3H8—CCl4〔7C2H5OH—H2O〔8CO2—H2O〔9HNO3—HNO3〔10H3BO3—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