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1、无机及分析化学()习题解答目 录第1章 分散体系1第2章 化学热力学基础8第3章 化学反应速率和化学平衡15第4章 物质结构22第5章 分析化学概述27第6章 酸碱平衡31第7章 酸碱滴定法36第8章 沉淀溶解平衡44第9章 重量分析法和沉淀滴定法49第10章 配位化合物53第11章 配位滴定法62第12章 氧化还原反应67第13章 氧化还原滴定法78第14章 电势分析法83第15章 吸光光度分析法86第16章 试样分析中常用的分离方法简介90第17章 重要生命元素简述93第18章 原子核化学简介96第1章 分散体系1-1人体注射用的生理盐水中，含有NaCl 0.900%，密度为1.01gmL
2、-1，若配制此溶液3.00103g，需NaCl多少克？该溶液物质的量浓度是多少？解：配制该溶液需NaCl的质量为：m(NaCl)=0.900%3.00103g=27.0g该溶液的物质的量浓度为：1-2把30.0g乙醇(C2H5OH)溶于50.0g四氯化碳(CCl4)中所得溶液的密度为1.28gmL-1，计算：(1)乙醇的质量分数；(2)乙醇的物质的量浓度；(3)乙醇的质量摩尔浓度；(4)乙醇的摩尔分数。解：(1)w(C2H5OH)=0.38(2)=10.4molL-1(3)b(C2H5OH)=13.0molkg-1(4)x(C2H5OH)=1-3将5.0g NaOH、NaCl、CaCl2分别置
3、于水中，配成500mL溶液，试求c(NaOH)、c(NaCl)、c(CaCl2)。解：NaOH、NaCl和CaCl2的摩尔质量分别为：M(NaOH)= 40gmol-1 M(NaCl)= 58.5gmol-1 M(CaCl2)= 55.5gmol-1所以，它们的物质的量浓度分别为：c(NaOH) = 0.25 (molL-1)c(NaCl) = 0.17 (moL-1)c(CaCl2)= 0.18 (molL-1)1-4盐酸含HCl 37.0%(质量分数)，密度为1.19gmL-1。计算：(1)盐酸的物质的量浓度。(2)盐酸的质量摩尔浓度。(3)HCl和H2O的物质的量分数。解：(1)盐酸的分
4、子量为36.5c(HCl) = = 12.06 molL-1(2)b(HCl) = 16.09 molkg-1(3)x2 = =0.225；x1 = 1x2 = 0.7751-5计算0.10molL-1K3Fe(CN)6溶液的离子强度。解：I=(0.3012+0.1032)=0.61-6应用德拜休克尔极限公式计算0.10molL-1KCl溶液中的离子平均活度系数。解：KCl I=0.1=-0.12=0.761-7将19g某生物碱溶于100g水中，测得溶液的沸点升高了0.060K，凝固点降低了0.220K。计算该生物碱的相对分子质量。解：M = 1.62103 gmol-1=0.220KM=1.
5、61103 gmol-1所以，该生物碱的相对分子质量为：1-8溶解0.324g硫于4.00g C6H6中，使C6H6的沸点上升了0.81K。问此溶液中的硫分子是由几个原子组成的？Kb(C6H6)=2.53 Kkgmol-1解：设此溶液中的硫分子由x个硫原子组成，则其摩尔质量为32x gmol-1由于，所以x=8故溶液中的1个硫分子是由8个硫原子组成的。1-9计算0.005molL-1KCl溶液在398K时的渗透压：(1)用浓度计算；(2)用活度计算(=0.92)。解：(1)=icRT=20.0058.314398=33.09(kPa)(2)=icRT=20.920.0058.314398=30
6、.44(kPa)1-10101mg胰岛素溶于10.0mL水，该溶液在25.0时的渗透压是4.34kPa，计算胰岛素的摩尔质量和该溶液的凝固点。解：设胰岛素的摩尔质量为M，由于渗透压可由下式计算=cBRT所以 M=5.78103gmol-1该溶液的凝固点下降为：所以，该溶液的凝固点Tf = - 0.00331-11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，计算这个未知物的摩尔质量。解：由于两种水溶液的沸点相同，故其沸点升高值相同，则它们的质量摩尔浓度相同。设未知物的摩尔质量为M，可得如下关系：M =
7、 342.4gmol-1所以，该未知物的摩尔质量为342.4gmol-1。1-12人体血浆的凝固点为272.59K，计算正常体温(36.5)下血浆的渗透压。(设血浆密度为1gmL-1)解：=1.86 Kkgmol-1为计算方便，设有血浆1kg，则其在36.5下的渗透压为：772kPa1-13硫化砷溶胶是由H3AsO3和H2S溶液作用而制得的2H3AsO3 + 3H2SAs2S3 + 6H2O试写出硫化砷胶体的胶团结构式(电位离子为HS-)。试比较NaCl、MgCl2、AlCl3三种电解质对该溶胶的凝结能力，并说明原因。解：由题意可得，该胶团的结构式为：(As2S3)m n (HS-) (n-x
8、) H+ x-x H+由于胶粒带负电荷，所以带正电荷的离子对其有凝结作用，正电荷越多，凝结能力越强。因此，AlCl3对该溶胶的凝结能力最强，NaCl对该溶胶的凝结能力最弱。1-14取血红素1.00g溶于水配成100mL溶液。测得此溶液在20时的渗透压为366Pa，计算：(1)溶液的物质的量浓度；(2)血红素的分子量。解：(1)由渗透压公式 =cRT得(2)设血红素的摩尔质量为M，则M=6.70104gmol-1所以，血红素的分子量为6.70104。1-15为防止水箱结冰，可加入甘油以降低其凝固点，如需使凝固点降低到-3.15，在100g水中应加入多少甘油？(甘油的相对分子量为92)解：由题意得
9、 Tf=3.15因为 所以，100g水中应加入的甘油质量为：m=bmAM=1.69molkg-10.1kg92gmol-1=16g1-16由于食盐对草地有损伤，因此有人建议用化肥如硝酸铵或硫酸铵代替食盐来融化人行道旁的冰雪。下列化合物各100g溶于1kg水中，问哪一种冰点下降的多？若各0.1mol溶于1kg水中，又问哪一种冰点下降的多？(1)NaCl (2)NH4NO3 (3)(NH4)2SO4答：根据依数性定律，答案分别为(1)；(3)NaClNH4NO3(NH4)2SO4100g物质含离子数(mol)1002/58.51002/801003/1320.1mol物质含离子数(mol)0.20
10、.20.31-17树干内部树汁上升是渗透压所致，设树汁的浓度为0.20molL-1的溶液，在树汁的半透膜外部水中非电解质浓度为0.02molL-1。试估计在25时，树汁能够上升多高。解：根据求渗透压公式=cRT = (0.20-0.02)8.314298 =446kPa(446/101.3)10.33 45.48(m)1-18现有0.01 molL-1AgNO3溶液和0.01 molL-1KI溶液，欲制AgI溶胶，在下列四种条件下，能否形成AgI溶胶？为什么？若能形成溶胶，胶粒带何种电荷？(1)两种溶液等体积混合；(2)混合时一种溶液体积远超过另一种溶液；(3)AgNO3溶液体积稍多于KI溶液
11、；(4)KI溶液体积稍多于AgNO3溶液。解：(1)不能；反应完后，没有剩余的电位离子，恰好生成AgI沉淀；(2)不能；由于过多的剩余电解质溶液也能使溶胶凝结；(3)能；AgI颗粒能吸附少量的Ag+而形成溶胶粒子；溶胶粒子正电荷。(4)能；AgI颗粒能吸附少量的I而形成溶胶粒子；溶胶粒子负电荷。1-19试比较MgSO4，K3Fe(CN)6和AlCl3三种电解质在下列两种情况中凝结值大小的顺序。(1)0.008molL-1AgNO3溶液和0.01molL-1KBr溶液等体积混合制成的AgBr溶胶(2)0.01molL-1AgNO3溶液和0.008molL-1KBr溶液等体积混合制成的AgBr溶胶
12、解：(1)因为KBr过量所得AgBr溶胶为负溶胶，决定AgBr负溶胶凝结的因素为电解质中阳离子电荷的多少，电荷愈多，凝结值愈小，所以其凝结值由大到小的顺序为：K3Fe(CN)6MgSO4AlCl3。(2)因为AgNO3过量所得AgBr溶胶为正溶胶，决定AgBr正溶胶凝结的因素为电解质中阴离子电荷的多少，电荷愈多，凝结值愈小，所以其凝结值由大到小的顺序为：K3Fe(CN)6MgSO40，H0，G0，H0，G0，H0，GS(H2O,l)S(H2O,s) (2)S(H2,g, 310K )S(H2,g, 298K )(3)S(C2H6,g) S(CH4,g) (4)S(Fe2O3,s)S(Fe,s)
13、2-3. 计算体系热力学能的变化 (1)体系从环境吸热1000J，并对环境作功540J；(2)体系向环境放热535J，环境对体系作功250J。解: (1)U=Q+W=(+1000)+(-540)=460(J) (2)U=Q+W= ( -535) +(+250) =-285(J) 2-4. 求下列反应的rHm。fHm ( Fe2O3,s)=822.2kJmol-1，fHm ( Al2O3,s)=1670kJmol-1，其余fHm值查附录一 (1)4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) + 6H2O(g) (2)C2H4(g)+ H2O(g)= C2H5OH(l) (3)Fe2O3(s
14、)+ 2Al(s) = 2Fe(s)+ Al2O3(s)解: (1) rHm =4fHm(NO,g)+6fHm(H2O,g)-4fHm( NH3,g)+5fHm(O2,g)=490.25+6(-241.8)-4(-46.11)+50=-905.36(kJmol-1)(2) rHm=fHm(C2H5OH,l)-fHm(C2H4,g)+fHm(H2O,g)=-277.7-(52.26+(-241.8)=-88.16(kJmol-1)(3) rHm=2fHm(Fe,s)+ fHm(Al2O3,s)- fHm(Fe2O3,s)+ 2fHm(Al,s)=20+(-1670)-(-822.2)+20 =
15、-847.8 kJmol-12-5. 已知cHm(C3H8,g)=-2220.9kJmol-1，fHm(H2O,l)=-285.8kJmol-1，fHm(CO2,g)=-393.5kJmol-1，求C3H8(g)的fHm。解：C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g) cHm(C3H8,g)=3fHm(CO2,g)+4fHm(H2O,l)- fHm(C3H8，g) -2220.9 = 3(-393.5)+4(-285.8)-fHm(C3H8，g)fHm(C3H8，g) =3(-393.5)+4(-285.8)+2220.9=-102.8(kJmol-1)2-6. 1mol丙二
16、酸CH2(COOH)2晶体在弹式量热计中完全燃烧，298K时放出的热量为866.5kJ，求1mol丙二酸在298K时的等压反应热。解： CH2(COOH)2(s) + 2O2(g) = 3CO2(g) + 2H2O(1)因 QV 866.5kJmol-1，则 Qp = QV + RTng=-866.5 kJmol-1+8.31410-3 kJK-1mol-1298K(3-2)=-864.02kJmol-12-7.已知：(1) CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g) + 2H2O(l) rHm(1) = - 870.3kJmol-1 (2) C(石墨) + O2(g) = CO2(g
17、) rHm(2)= - 393.5kJmol-1(3) H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) rHm(3)= - 285.5kJmol-1计算 2C (石墨) + 2H2(g) + O2(g) = CH3COOH(l)的rHm。解：rHm=rHm(2) 2 +rHm(3) 2 -rHm(1)rHm=(-393.5)2 + (-285.5)2 -(-870.3) =-488.3 kJ.mol-12-8. 已知苯的熔化热为10.67kJmol-1 ，苯的熔点为5，求苯熔化过程的Sm。解：苯熔化过程是一等温可逆过程：2-9.核反应堆中的核燃料是235U，它在铀矿中的质量分数仅占0.7
18、，其余为238U，它们很难用化学方法分离。分离和富集235U是通过下列反应生成UF6，然后经气化(b.p.56.54)进行扩散，根据它们扩散速率的不同而达此目的。试根据下列已知条件和附录的数据计算反应的rHm。U(s)+ O2(g)+ 4HF(g)+ F2(g)UF6(g)+2 H2O(g)已知各步反应如下U(s)+ O2(g)UO2(s) rHm=-1084.9 kJmol-1UO2(s)+ 4 HF(g)UF4(s)+2 H2O(g)rHm=-2398.3 kJmol-1UF4(s)+ F2(g)UF6(g)rHm=-233.2 kJmol-1 解：U(s)+ O2(g)UO2(s) rH
19、m(1)=-1084.9 kJmol-1UO2(s)+ 4 HF(g)UF4(s)+2 H2O(g)rHm(2)= -2398.3 kJmol-1+)UF4(s)+ F2(g)UF6(g) rHm(3)=-233.2 kJmol-1 U(s)+ O2(g)+ 4HF(g)+ F2(g)UF6(g)+2 H2O(g)rHmrHm=rHm(1)+ rHm(2)+ rHm(3) =(-1084.9)+( -2398.3)+( -233.2) =-3716.4 (kJmol-1)2-10. 由铁矿石生产铁有两种途径，试计算它们的转向温度。(Sm(Fe,s) = 27.28 JK-1mol-1，Sm(F
20、e2O3,s) = 90.0 JK-1mol-1，fHm(Fe2O3, s)=-822.2 kJmol-1)(1)Fe2O3(s) + C(石墨) = 2Fe(s) + CO2(g) (2)Fe2O3(s) + 3H2(g) = 2Fe(s) + 3H2O(g)解： (1)= (2) 2-11.利用标准摩尔燃烧热的数据计算下列反应的rHmCH3COOH (l) +C2H5OH (l) = CH3COO C2H5(l) + H2O(l)解： CH3COOH (l) +C2H5OH (l) = CH3COO C2H5(l) + H2O(l) cHm -875 -1368 -2231 0rHm=cH
21、m(CH3COOH,l)+cHm(C2H5OH,l)-cHm(H2O,l)- cHm(CH3COO C2H5, l)= (-875)+(-1368)-0+(-2231)=-12.0 (kJmol-1)2-12. 试计算下列合成甘氨酸的反应在298K及p 下的rGm ，并判断此条件下反应的自发性。NH3(g) + 2CH4(g) + 5/2 O2(g) = C2H5O2N(s) + 3H2O(l)解：查表得：各物质的fGm为：NH3(g) + 2CH4(g) + 5/2 O2(g) = C2H5O2N(s) + 3H2O(l)kJmol-1 -16.45 -50.72 0 -377.3 -237
22、.129rGm=fGm(C2H5O2N,s)+3fGm(H2O,l) - fGm(NH3,g) +2fGm(CH4, g)+0 =-377.3+3(-237.129)-( -16.45)-2(-50.72) =-970.8 （kJmol-1）2-13.糖在新陈代谢过程中所发生的总反应为C12H22O11(s) + 12O2(g) = 12CO2(g) + 11H2O(l) 已知fHm(C12H22O11,s)=-2221kJmol-1，Sm(C12H22O11,s)=359.8 JK-1mol-1。求：(1)如果实际只有30%的自由能转变为非体积功，则1g糖在体温37时进行新陈代谢，可以得到多
23、少kJ的非体积功？提示：根据热力学推导，在等温等压下自由能的减少(-G)等于体系对外所作的最大非体积功Wf (2) 一个质量为75kg的运动员需吃多少克糖才能获得登上高度为2.0km高山的能量。解：(1)rHm=12fHm(CO2,g)+11fHm(H2O,l)-fHm(C12H22O11,s) +12fHm(O2,g)=12(-393.5)+11(-285.8)-120+(-2221) =-5644.8(kJmol-1)rSm=12Sm(CO2,g)+11Sm(H2O,l)-Sm(C12H22O11,s)+ 12Sm(O2,g)=12213.7+1169.91-359.8+12205.1=5
24、12.4(JK-1mol-1)rGm=rHm-rSm =-5644.8-310(512.410-3) =-5803.6(kJmol-1)-rGm=Wf=5803.6kJmol-1 根据题意每克糖能提供给运动员的能量为rGm/M(C12H22O11)=5803.6342 =16.97(kJg-1)能转化为非体积功的能量为16.9730%=5.09(kJg-1)(2)光叶绿素运动员需吃糖的克数为 2-14植物进行光合作用的反应为6CO2(g)+6H2O(l) C6H12O6(aq)+6O2(g) rGm2870kJmol-1，深海中没有光线由细菌使H2S作为能源合成C6H12O6，反应式如下24H
25、2S(g)+12 O2(g)24 H2O(l)+24S(s) rGm=-4885.7 kJmol-1 求反应光叶绿素24H2S(g)+6CO2(g)C6H12O6(aq)+18 H2O(l)+24 S(s)的rGm解：6CO2(g)+6H2O(l) C6H12O6(aq)+6O2(g)rGm(1)2870kJmol-1+)24H2S(g)+12 O2(g)24 H2O(l)+24S(s) rGm(2)=-4885.7 kJmol-124H2S(g)+6CO2(g)C6H12O6(aq)+18 H2O(l)+24 S(s)rGmrGm=rGm(1)+ rGm(2)=2870-4885.7= -2
26、016(kJmol-1)2-15.甲醇是重要的能源和化工原料，用附录的数据计算它的人工合成反应的rHm、rSm和rGm，判断在标准状态下反应自发进行的方向并估算转向温度。CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(l)解： CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(l)Sm/JK-1mol-1 198.0 130.7 126.8cHm/ kJmol-1 -283.0 -285.8 -726.6rHm=(-283.0)+2 (-285.8)-(-726.6)=-128.0 kJmol-1rSm=126.8-(2130.7+198.0)=-332.6 JK-1mol-1rGm=-128.0
27、kJmol-1-(298.15K-332.6 JK-1mol-110-3)=-28.83 kJmol-1rGm 0在反应达平衡后再进行如下操作时，平衡怎样移动？(1) 升高反应温度 (2) 增大总压力(3) 增大反应器容积 (4) 加入催化剂解：(1) 正向移动 (2) 逆向移动 (3) 正向移动 (4) 不移动3-14. 已知下列反应的标准平衡常数：(1) HAcH+ + Ac- K1 = 1.7610-5(2) NH3 + H2ONH4+ +OH- K2 = 1.7710-5(3) H2OH+ + OH- K3 = 1.010-14求反应(4)的标准平衡常数K4，(4) NH3 + HAc
28、NH4+ + Ac- 解：反应(4) =反应(1)+反应(2) -反应(3)3.11043-15. 已知某反应rHm(298K)= 20kJmol-1，在300K的标准平衡常数K为103，求反应的标准熵变量rSm(298K) 。解：rGm(300K) = -RTlnK = -8.31410-3 kJmol-1300Kln103 = -17.23 kJmol-1rGm) (300K) rHm - TrSm -17.23 kJmol-1 = 20kJmol-1 - 298KrSm rSm = 0.125 kJK-1mol-1 = 125 JK-1mol-13-16. HI的分解反应为2HI(g)H
29、2(g) + I2(g) 开始时HI(g)的浓度为1.00molL-1，当达到平衡时有24.4%HI发生了分解，若将分解率降低到10%，其它条件不变时，碘的浓度应增加多少？解：设分解率降低到10%，碘的浓度应增加x molL-1 2HI(g) H2(g) + I2(g) 平衡时/molL-1 0.756 0.122 0.122 重建平衡/molL-1 0.900 0.050 0.050+x x = 0.371 molL-13-17. 在25时蔗糖水解生成葡萄糖和果糖：C12H22O11+H2OC6H12O6 (葡萄糖) + C6H12O6(果糖)，体系中水的浓度视为常数。(1) 蔗糖的起始浓度为2a molL-1，达平衡时蔗糖水解了50%，Kc是多少？(2) 蔗糖的起始浓度为a molL-1,，则在同一温度下平衡时，水解产物的浓度是多少？解：设蔗糖的起始浓度为a molL-1，同一温度下平衡时，水解产物的浓度是x molL-1. C12H22O11+H2OC6H12O6 (葡萄糖) + C6H12O6(果糖)(1) 平衡时/molL-1 a a a(2) 重建平衡/