【图文】第5章_化学热力学和化学动力学基础_百度文库
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第5章_化学热力学和化学动力学基础
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怎样判断一个有机化学反应是动力学控制还是热力学控制
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速率控制的，就是反应快的就是动力学。能量差控制的，就是反应产物能量最低的是热力学。一般高温利于热力学稳定产物的生成，而低温利于动力学产物的生成
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化学热力学动力学基础
第二章(1)用焦耳；3化学热力学基础及化学平衡1. 有一活塞，其面积为 60cm2，抵抗 3atm 的外压，移动了 20cm，求所作的功。 (2)用卡来表示。 2. 1dm 气体在绝热箱中抵抗 1atm 的外压膨胀到 10dm3。计算： (1)此气体所作的功；(2)内能的变化量；(3)环境的内能变化量。 3. 压力为 5.1atm，体积为 566dm3 的流体，在恒压过程中，体积减少到 1/2， (1)求对流体所作的功 (2)求流体的内能减少 365.75kJ 时，流体失去的热量？ 4. 在一汽缸中，放入 100g 的气体。此气体由于压缩，接受了 2940kJ 的功，向外界放出 了 2.09kJ 的热量。试计算每千克这样的气体内能的增加量。 5. 在 1atm、 100℃时， 水的摩尔汽化热为 40.67kJ?mol 1， 求： 1mol 水蒸汽和水的内能差？ (在此温度和压力下，水蒸汽的摩尔体积取作 29.7dm3) 6. 某体系吸收了 3.71kJ 的热量，向外部作了 1.2kJ 的功，求体系内部能量的变化。 7. 某体系作绝热变化，向外部作了 41.16kJ 的功， 求此体系内能的变化量。 8. 有一气体，抵抗 2atm 的外压从 10dm3 膨胀到 20dm3，吸收了 1254J 的热量，求此气体 的内能变化？ 9. 一理想气体在恒定的一大气压下，从 10dm3 膨胀到 16dm3，同时吸热 125.4J 的热量,计 算此过程的?U 和?H。 10. 在 300K 时 3mol 的理想气体等温膨胀，它的内压为 8atm，抵抗 2atm 的恒压力作功， 体积增加到 4 倍，试求 W、Q、?U 和?H。 11. 现有 2dm3 氮气在 0℃及 5atm 下抵抗 1atm 的恒外压作等温膨胀， 其最后的压力为 1atm， 假设氮气为理想气体，求此过程的 W、?U、?H 及 Q。 12. 在 1atm 下，2molH2 和 1molO2 反应，在 100℃和 1atm 下生成 2mol 水蒸汽，总共放出 了 115.8kJ?mol－1 －热量。求生成每摩尔 H2O(g)时的?H 和?U。13. 在 25℃和恒压下(1atm)，1/2molOF2 同水蒸气反应，反应式如下： OF2(g) + H2O(g) ? O2(g) + 2HF(g) 放出 161.35kJ?mol－1的热量，试计算每摩尔 OF2 同水蒸气反应的?H 和?U。－14. 当反应: N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)在恒容的弹式量热计内进行，放出热量 87.2kJ?mol 1， 计算：此反应的?H 和?U 是多少？(25℃时) 29. 预言下列从左到右的过程，熵是增加的还是减少的？ (1) H2O(s) ? H2O(l) (3) 2CO2(g) ? 2CO(g) + O2(g)+ 2+(2) C(s) + 2H2(g) ? CH4(g) (4) N2(g,1atm) ? N2(g,2atm)(5) CaCO3(s) + 2H (aq) ? Ca (aq) + CO2(g) + H2O(l) (6) NaCl(s) ? Na+(aq) + Cl (aq)－30. 在 1atm 及 146.5℃下，AgI(?)=AgI(?)是一个可逆转变。其转换能是 6.395kJ?mol 1。问 2mol 的 AgI(?)变为 AgI(?)，其熵的变化量?S 是多少？ 31. 指出下列(1)、(2)、(3)中各对过程中，哪一个熵变更大？试解释。1－(1) 0℃的冰变 0℃的水蒸汽与 0℃的水变成 0℃的水蒸汽； (2) 一液体在比已知温度下的蒸汽压要低的外压情况下变成气体与一液体在与已知温 度下的蒸汽压相等的外压情况下变成气体； (3) 一气体从 30℃可逆地加热到 70℃与一同样的气体从 30℃不可逆地加热到 80℃。 32. 计算 25℃由氧及氢生成水蒸汽的熵变化，已知 O2 的 S ? 是 204.8J?mol 1?K 1，H2 的 S ?－ －是 130.5J?mol 1?K 1，H2O 的 S ? 是 188.5J?mol 1?k 1。－ － － －33. 正己烷的沸点为 68.7℃，在沸点时，汽化热为 28.83kJ?mol 1，若 1mol 该液体完全汽 化成饱和蒸汽时，其熵变化若干？ 34. 在一个很大的室内，保持空气在 294K，室外的空气在 250K 时，一小时由壁向外传 5058kJ 的热量。求： (1)室内的空气， (2)室外的空气， (3)宇宙三者的熵变化？－－35. (1)求 1g 0℃的冰熔化成同温度的水时，熵的增量？(其中冰的溶解热为 334.4J?g 1) (2)求 1atm 下，100℃时 1g 水蒸发成同温度的水蒸气时熵的增量？(其中水的汽化热为 2.253kJ?g 1) 36. 一定量的理想气体，在一独立的体系中，温度为 400K 时，作等温可逆膨胀。在此过 程中，从热源吸入 836J 热量，求： (1)气体的熵变化， (2)热源的熵变化， 37. 判断下列说法是否正确？为什么？ (1) 自发过程是体系的熵减少的过程； (2) 在温度、压力不变时，自发过程为只作 pV 功时的自由能增加的过程； (3) 自发过程是吸热反应的过程。 41. 已知反应(1)、(2)的?G ?298 分别为?G ?1＝ －142.0kJ?mol 1，?G ?2= －113.6kJ?mol－ －1 －(3)宇宙的熵变化。(1) 16H+ + 2MnO4 + 10Cl 试求下面反应的?G ? 8H+ + MnO4－－－? 5Cl2(g) + 2Mn2+ + 8H2O(l)－(2) Cl2(g) + 2Fe2+ ? 2Fe3+ + 2Cl+ 5Fe2+ ? 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O(l)－142. 已知：H2O2(l)：?Gf ? = －118.0kJ?mol H2O(l)：?Gf ?= －236.4kJ?mol 求下面反应的标准自由能的变化 H2O2(l)＝H2O(l)＋1/2O2(g) 43. 已知： CH4(g) ?H －74.82 S? 186.01?O2(g) － 49.0CO2(g) －392.9 51.06H2O(l) －285.5 (kJ?mol 1) 16.75 (J?mol 1?K 1)－ － －试求下面反应的标准自由能的变化?G ?298 CH4(g) + 2O2(g) ? CO2(g) + 2H2O(l) 44. 已知：CH3OH(g)：?G ?298= ?162.6kJ?mol CO(g)：?G ?298= ?135.9kJ?mol－1 －12试求下面反应的?G ?298k CO(g) + 2H2(g) ? CH3OH(g) 45. 计算下面反应在 25℃时的?G ?、?H ?、?S ?。 1/2H2(g) + 1/2Br2(g) ? HBr(g) 46. 计算下面反应的?G ?(在 25℃时) 2C2H6(g) + 7O2(g) ? 4CO2(g) + 6H2O(l) 47. 已知：Fe3O4 的?Hf ?= ?1.117?103kJ?mol 1,?Gf ?= ?1.014?103kJ?mol－ －1计算 25℃时下面反应的?G ?、?H ?、?S ?。 Fe3O4(s) + 4H2(g) ? 3Fe(s) + 4H2O(g) 48. 已知： H2(g) + 1/2O2(g) H2O(g) + Cl2(g) H2O(l) H2O(g) H2O(l) 2HCl(g) + 1/2O2(g) ?G ?= ?237.13kJ?mol ?G ?= 38.1 kJ?mol ?G ?= 8.58 kJ?mol－1 －1 －1计算 HCl(g)在 25℃时的标准生成自由能。 49. 由铁矿石生产铁有两种可能途径： (1) Fe2O3(s) + 3C(s) ? 2Fe(s) + 3CO2(g) (2) Fe2O3(s) + 3H2(g) ? 2Fe(s) + 3H2O(g) 上述哪个反应可在较低的温度下进行？ 50. 利用 298K 时的下列数据，估计在 1atm 下，Fe2O3 能用碳来还原的温度。 2C + O2 ＝ 2CO 2Fe + 3/2O2 ＝ Fe2O3 S ?(C)=5.5J?mol 1?K－ － －1 － －1? rHm?= ?221kJ?mol－－1 －1 －1? rHm?= ?820kJ?mol－S ?(O2)=205J?mol 1?K S ?(Fe)=27J?mol 1?K－1S ?(Fe2O3)=180J?mol 1?K S ?(CO)=198J?mol 1?K Ti + O2 ＝ TiO2 S ?(Ti)=30J?mol 1?K－ －1－151. 利用问题 50 中对于反应 C＋O2＝2CO 所给数据和下列数据 ?H ?=－912kJ?mol－1 － －1S ?(TiO2)=50.5J?mol 1?K估计反应 TiO2 + 2C = Ti + 2CO 的温度(以 K 为单位) 52. 氧化银和氧化铜在室温下是稳定的，但在高温空气中不稳定。试计算在含氧 20％（体 积）的空气中，Ag2O 和 CuO 发生分解的最低温度。（假设?H ? 和?S ? 不随温度而变化） 53. 计算下列两个反应?H ?、?G ?298 和?S ?，并讨论用焦炭还原炼制金属铝的可能性。 2Al2O3(S)＋3C(s) == 4Al(s)＋3CO2(g) Al2O3(S)＋3CO(s) == 2Al(s)＋3CO2(g) 55. 写出下列各可逆反应的平衡常数 Kc 的表达式 (1) 2NaHCO3(s) (2) CO2(s) (3) (CH3)2CO(l) (4) CS2(l) + 3Cl2(g) Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) CO2(g) (CH3)2CO(g) CCl4(l) + S2Cl2(l)3(5) 2 Na2CO3(s) + 5C(s) + 2N2(g) 56. 在 1120℃时 CO2 + H2 2CO2 求：H2 + 1/2O24NaCN(s) + 3CO2(g)CO + H2O 之 Kp=2 H2O 的 Kp。CO + O2 之 Kp=1.4?10?1257. 已知：2800K 时反应 CO + 1/2O2 ? CO2 的平衡常数 Kp=6.443。 求同温度下，下列反应(1)、(2)的 Kp。 (1) 2CO + O2 ? 2CO2 (2) CO2 ? CO + 1/2O2 58. 某气体 X2Z 在通常的温度下稳定，但当加热时，部分离解成气体 Z，假设一气体 X2Z 样品的最初状态为 27℃和 1atm，把它放入一固定体积的长颈瓶中，加热到 627℃，如果压 强增加到 4.20atm，问 X2Z 的离解度为多少？ 59. 在 550℃，平衡时总压强为 1atm，光气 COCl2 部分离解为 CO 和 Cl2。离解后混合气 体每升重 0.862g，求光气的离解度？ 60. 在 800℃到 1200℃之间，磷蒸气由 P4 和 P2 混合组成。在 1000℃和 0.200atm 下，磷蒸 气的密度为 0.178g.dm 3。问在此条件下，P4 离解成 P2 的离解度是多少？ 61. 3dm3 的瓶内装有压强为 0.5atm 的氯气，再加入 0.1mol 的 PCl5。求在 250℃时 PCl5 的 离解度。(PCl5 PCl3 + Cl2，当 t=250℃时，Kp=1.78) 2NO2(g)。 在某温度和 1atm 时 N2O4 的离解百分率为 50％， 2NO2 在 25℃时达到平衡后，－ －62. 一平衡体系 N2O4(g)问压强增加至 2atm 时，N2O4 的离解百分率为多少。 63. 设有 1.588g 的 N2O4，按下式进行部分解离 N2O4 64. 在 45℃时 N2O4(g) 65. 在 600K 时，反应 NH3(g) 体积为 0.500dm3，总压强维持 760mmHg，求 25℃时 N2O4 的离解度？ 2NO2(g)的平衡常数 Kc=0.0269。如果 2.50?10 3mol 的 NO2 1/2N2(g)+3/2H2(g)的平衡常数 Kc=0.395。如果把 放入一个 0.35dm3 的长颈瓶中，平衡时，NO2 和 N2O4 的浓度各为多少？ 1.00gNH3 注入 1.00dm3 的容器中，在 600K 达到平衡，问将会产生多大的压强？ 66. COCl2 光气在足够高的温度下可以部分分解成气体 CO 和 Cl2。在一实验中，把 0.631g 的 COCl2 注入 0.472dm3 的容器中，在 900K 时产生的总压强为 1.872atm。试计算光气的离 解百分数？ 67. 有一反应：2X + Y ＝ X2Y(X、Y、X2Y 都为气体)。现把 3molX 和 3molY 放入 1dm3 容器中，平衡时，X2Y 为 0.6mol，求： (1)平衡时 X，Y 各为多少摩尔？ (2)平衡常数 Kc、Kp(若在 100℃达到平衡)。 68. 反应 XY2 ＝ X + 2Y 中三种皆为理想气体。在体积为 10.0dm3 的容器中，起初 XY2 有 0.40mol， 现加入催化剂， XY2 离解。 使 达到平衡时， 混合物的压强为 1.20atm,温度为 300K， 求 Kp。 69. 反应 Fe3O4 + CO ＝ 3FeO(s) + CO2， 在温度为 600℃时平衡常数 Kp 为 1.15。 若混合物 原先有 1mol 的 Fe3O4、2mol 的 CO、0.5mol 的 FeO 和 0.3mol 的 CO2，如果总压是 5atm，求 平衡时各物质的摩尔数？ 70. 在温度为 1482.53K， 总压为 10atm 时， 蒸气平衡时的质量组成为： Na(g) 71.30%， 2(g) Na428.70%,计算此反应 2Na(g)3Na2(g)的 Kp 值。－371. 在 250℃时，为要在 1dm 容器中生成 0.1mol?dm Kp=1.78的氯气，需通入 PCl5 若干摩尔？72. 合成氨的原料中，氮和氢的摩尔比为 1:3。在 400℃和 10atm 下平衡时，可产生 3.85% 的 NH3(体积百分数)，求： (1)反应 N2 + 3H2 2NH3 的 Kp。 (2)如果要得到 5％的 NH3，总压需要多少？ (3)如果将混合物的总压增加到 50atm，平衡时 NH3 的体积百分数为多少？ 73. 已知下列反应的在不同温度下平衡常数，求正反应是吸热还是放热的，并解释之。 H2(g) + I2(g) 2HI(g)? K c = 66.9 ? ? K c = 50.0 350 ℃ 448 ℃74. 下列可逆反应达到平衡： 2A(g) + B(g) C(g)。 在两升的容器内反应物 A 的量为 1.2mol， 的量为 0.8mol(初 B 始)。达到平衡后，A 的量为 0.9mol，求此反应的 Kc。 75. 把 1.0g 的 PCl5 放入 250cm3 的长颈瓶中， 长颈瓶加热到 250℃， 5 离解并达到平衡， PCl PCl5(g) 的 Kc 为多少？ 76. 在一定的温度下，SO2 和 O2 作用生成 SO3 的反应，其平衡常数为 Kp=2.25,设在该温度 下参加反应的 SO2 为 5mol，O2 为 4mol，要使平衡时有 80％的 SO2 转变为 SO3，问反应的总 压应当是多少？ 77. 在 27℃和 1atm 下，NO2 相对于 H2 的密度为 38.34，求： (1) NO2 的转化率为多少？ (2)这温度下的平衡常数 Kc，Kp 为多少？(2NO2 78. 固体碳酸铵按如下的方程式分解： (NH4)2CO3(s) 总压为 0.400atm， (1)计算此反应的平衡常数。 (2)如果 pH2O 通过外界手段调到 0.200atm， 在(NH4)2CO3(s)还有留存的情况下 pNH3 和 pCO2 的压强为多少？ 79. 为测定 445℃时反应 H2(g) + I2(g) 计算此反应的平衡常数 Kc。 80. 在 T=750K，p=300atm，分子比 H2?N2=3?1 时，反应： 1/2N2＋3/2H2 NH3 的 Kp=0.00658。设最初掺有惰性气体的原料气共有 2mol，通过计 PCl3(g) + Cl2(g) 算说明当惰性气体之摩尔分数分别为 0.08，0.20，0.40 时，对平衡的影响。 81. 从实验得知五氯化磷蒸气能分解如下：PCl5(g)5PCl3(g) + Cl2(g)。在平衡时 Cl2 的量为 0.25g，问在 250℃时，这个离解反应N2O4)2NH3(g) + CO2(g) + H2O(g)在某一高温下，NH3、CO2 和 H2O 气体的总压是由纯的固体碳酸铵分解产生。在平衡时，其2HI(g)的平衡常数，把 0.915gI2 和 0.0197gH2在 445℃时反应直至平衡建立，还留下 0.0128g H2 没有反应。长颈瓶中起先只含纯 PCl5， 2atm 下加热到 250℃时有 69％PCl5(g)离解， 在 计算在 250℃时， 此离解反应的 Kp。 82. 在一个真空容器中，混合 2mol 的 CH4 气体和 1mol 的 H2S 气体，当加热到 727℃时， 气体反应 CH4 + 2H2S CS2 + 4H2 建立了平衡，这个容器内的总压是 0.9atm，氢气的 分压是 0.2atm，求这个容器的体积。 83. 对于合成氨的反应：(N2:H2＝1:3) N2 + 3H2 2NH3 在 500℃时平衡常数 Kp=1.5×10 5(atm)。求压强为 p=300atm 时，达到 COCl2 中，CO 与 Cl2 以相同的摩尔数相互作用，当平衡时，－ －平衡时的氨的摩尔分数。 84. 在反应 CO + Cl2 CO 仅剩下一半，如果反应前混合物的总压为 1atm，平衡时气体总压为多少？ 85. 在 25℃，1atm 时 N2O4 和 NO2 的平衡混合物的密度为 3.18g?dm 3,求： (1)混合气体的平均分子量。 (3)NO2 和 N2O4 的分压。 NH4HS(s) (2)该条件下 N2O4 的离解度。 (4)反应 N2O4 2NO2 的平衡常数 Kp。86. 固态的 NH4HS 分解时建立下列平衡： NH3(g) + H2S(g) 当 25.9℃时，平衡的气体总压是 0.658atm。假设在此温度下，固体 NH4HS 在 密闭容器中分解，瓶内原有 0.45atm 的 H2S 存在，求平衡时各气体的分压。 87. 在 1000℃时 FeO + CO CO？ 88. 在 8.2℃时将 0.5mol 的 N2O4 溶于 450cm3 的 CHCl3 中，分压达到平衡，问平衡时溶液 中 NO2 的浓度若干？已知在 8.2℃时 N2O4 2NO2 的平衡常数 Kc=1.08?10 5。－Fe + CO2 的 Kp=0.403，求欲得 1molFe 需通入多少摩尔89. 由 1.5mol 的 NO、1.0mol 的 Cl2 和 2.5mol 的 NOCl 混合在 15dm3 的容器中，在 230℃ 反应为 2NO(g) + Cl2(g) ? 2NOCl(g)。平衡时，NOCl 为 3.06mol，试计算： (1)平衡时 NO 的摩尔数。 (2)平衡常数 Kc、Kp。 90. 在一定温度下，一定量的 PCl5 的气体体积为 1dm3，此时 PCl5 有 50％解离为 PCl3 和 Cl2，用质量作用定律说明在下列情况下，解离度是增加还是减少？(此时压强为 1atm) (1)降低压强，使体积变为 2dm3。 (2)保持体积不变，加入 N2，使压强为 2atm。 (3)保持压强不变，加入 N2 使体积为 2dm3。 (4)保持压强不变，加入 Cl2 使体积变为 2dm3。 (5)保持压强不变，加入 PCl3 使体积变为 2dm3。 91. 溴化亚硝酰(NOBr)是一种气态化合物， 能由下面的反应生成： 2NO+Br2－2NOBr。在 25℃时，这个反应的平衡常数为 116(atm) 1，这时所有的物质都为气态物质。这个反应是 放热的， (1)假设这些物质都引入了一个反应室中， 各自的分压为： NOBr： 0.8atm； NO： 0.4atm； Br2：0.2atm；这样会不会发生反应？如果会，是 NOBr 的净生成还是它的净分解？试解释。 (2)在 25℃建立平衡后温度升高到 100℃，由于温度变化，NOBr 是净生成还是净分解？ 试解释。6(3)假设氦注入在 25℃上式反应已达到平衡的长颈瓶中，直至长颈瓶的压强为平衡时的 两倍，对于存在的 NOBr 的量有否影响？ 92. 计算 C(石墨) + 2H2(g) ＝ CH4(g)，在 25℃时的平衡常数。 已知?H ?= －74.78kJ?mol 1，?S ?= ―80.59J?mol 1?K 1。－ － －93. 在 1200K 和石墨存在的情况下，CO2(g) + C(石墨) 占摩尔分数为 98.3%，CO2 占 1.69%，总压为 1atm，问： (1) CO 和 CO2 分压为多少？ (2) 平衡常数 Kp 为多少？ (3) 此反应的?G 为多少？2CO(g)。平衡混合物中 CO94. 求下列各反应的?G ? 和平衡常数 K，（所需数据，见附表) (1) 4I?(aq) + O2(g) + 4H+ (2) CO(g) + 2H2(g) (3) 3H2(g) + SO2(g) (4) Ca(s) + CO2(g) 2H2O(l) + 2I2(g) CH3OH(l) H2S(g) + 2H2O(l) CaO(s) + 2CO(l) 2HI(g)的 Kp=66.9，在 350℃该反应的 Kp=50.0。95. 在 448℃时反应 H2(g) + I2(g) (1) 计算在这个温度范围内的?H 。(2) 计算在这两个温度下，反应的?G 。 96. 在 700K 时，反应：CO(g)+2H2(g) 此反应的 Kp 值。 97. 在 395℃时反应 COCl2(g) ?G 668。 98. N2O4(g) Kp t(℃) (1) 将 lgKp 对 1/T 作图 (3) 计算每一个温度的?G?CH3OH(g)的?G 700 = －13.46kJ.mol 1，计算 CO(g) + 2H2(g) 的 Kp 为 4.56?10 2，计算此反应的－－2NO2(g)平衡体系的 Kp 和温度 t℃的关系如下： 0.141 25 0.308 35 (2) 从直线的斜率求?H ?rHm?0.628 45(4) 计算每一个温度的?S ? = －103kJ? ?1 mol ?rHm = －52kJ? ?1 mol ?rHm = ＋64kJ? ?1 mol99. 已知 BaO(s) + H2O(l) = Ba(OH)2(s) Ba(OH)2(s) + aq ? Ba2+(aq) + 2OH-(aq) Ba(OH)2? 2O(s) + aq = Ba2+(aq) + 2OH-(aq) 8H (1) 能求得 BaO(s)的溶解热吗？请回答下列问题。若能，给出答案；若不能，简述原因。 (2) 能求得 Ba(OH)2(s)转变成 Ba(OH)2? 2O 能量变化吗？ 8H (3) 能求得“O2?”(s) + H2O(l) = 2OH? (s)的能量吗？ (4) 能求得“O2?”(s) + aq ? 2OH? (s)的能量吗？ 100. 在 298.15K 时 CaSO4? 2O(s)、 2H CaSO4(s)、 2O(l)的标准生成吉布斯函数分别为： H ?1796、 ?1320、?237(kJ? ?1)，水的饱和蒸气压为 3575Pa。 mol (1) 判断在 298.15K 时，将 CaSO4? 2O(s)放入饱和水蒸气的空气中是否会分解。 2H (2) 求 298.15K 时 CaSO4? 2O(s)的分解压力。 2H7第三章化学动力学基础1. 有 A 气体和 B 气体进行反应，若将 A 气体浓度增加一倍，速率增加 400％，若将 B 气体的浓度增加一倍，速率增加 200％，试写出反应式。 2. 下列生成 NO2 的反应：2NO＋O2v ? k [NO] [O 2 ]22NO2 其反应速率表示式为如果压力增加到原来的两倍，试计算速率之变化。 3. 在抽空的刚性容器中，引入一定量纯 A 气体，发生如下反应： A(g) ? ? B(g) + 2C(g)。设反应能进行完全，经恒温到 323K 时，开始计时，测定 ? 体系总压随时间的变化关系如下： 53.33 求该反应级数及速率常数 2SO2 + O2 ? 2SO3 5. 在 308K 时，反应 N2O5(g) ?－t / min p 总 / kPa030 73.3350 80.00∞ 106.664. 若气体混合物体积缩小到原来的 1/3，下列反应的初速率变化为多少？ 2NO2(g) + 1/2O2(g) 的 k = 1.35?10 5，－在 318K 时，k = 4.98?10 5，试求这个反应的活化能？ 6. CH3CHO 的热分解反应是：CH3CHO(g) ? CH4(g) + CO(g) 在 700K 时，k=0.0105，已 知 Ea=188.1kJ?mol 1，试求 800K 时的 k。 7. 已知 HCl(g)在 1atm 和 25℃时的生成热为－88.2kJ?mol 1，反应 H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) 的活化能为 112.9kJ?mol 1。试计算逆反应的活化能。 8. 某一个化学反应，当温度由 300K 升高到 310K 时，反应速率增加了一倍，试求这个反 应的活化能。 9. 某化学反应，在 300K 时，20min 内反应完成了 50％，在 350K 时，5min 内反应完成 了 50％，计算这个反应的活化能。 10. 已知在 320℃时反应 SO2Cl2(g)?SO2(g)+Cl2(g)是一级反应，速率常数为 2.2?10 5s 1。 试求：(1)10.0gSO2 Cl2 分解一半需多少时间？ (2)2.00gSO2Cl2 经 2h 之后还剩多少克？ 11. 在人体内，被酵母催化的某生化反应的活化能为 39kJ?mol 1。当人发烧到 313K 时， 此反应的速率常数增大到多少倍？ 12. 蔗糖催化水解 C12H22O11+H2O 5.7?10 5s 1。试求： (1)浓度为 1mol?dm－3 － － － － － － － －? ?? ? 2C6H12O6 是一级反应，在 25℃速率常数为催化剂蔗糖溶液分解 10％需要多少时间？－(2)若反应活化能为 110kJ.mol 1，那么在什么温度时反应速率是 25℃时的十分之一？ 13. 反应 2NO+2H2?N2+2H2O 在一定温度下，某密闭容器中等摩尔的比 NO 与 H2 混合物 在不同初压下的半衰期为 p0(mmHg) 355 340.5 2888251230202t1/2(min) 求反应级数。9510113016018322414. 环戊二烯(沸点 40℃)易在气相中形成双聚：2C5H6(g)→C10H12(g) 现将 0.50cm3 环戊二烯（? =0.802g.cm 3）放入容器为 1.000dm3 的抽空密闭容器中，加热到－130℃，经过一段时间，测定总压的结果如下： t(min) 10 20 16.62 30 15.63 40 14.87 50 14.33 60 13.88p 总(kPa) 18.07(1) 计算温度升到 130℃时尚未聚合的起始压力。 (2) 计算 60min 时环戊二烯的分压。 (3) 此反应的反应级数和反应速率常数。 15. 把一定量的 PH3(g)引入含有惰性气体的温度为 873K 的反应器中，PH3(g)可完全分解 为 P4(g)和 H2(g)，测得总压随时间的变化如下： ∞ t/s 0 60 120 p / kPa 求反应级数及速率常数 262.40 272.90 275.53 276.4016. 气相反应 Cl2O + 2N2O5 ? NO3Cl + NO2Cl + 2NO2 + O2 的可能历程是： k1 k-1 N2O5 NO2 + NO3 (快平衡) NO2 + NO3 ?? ? NO + O2 + NO2k2(慢) (快) (快)NO + Cl2O ?? ? NO2Cl + Clk3 k4 Cl + NO3 ?? ? NO3Cl而 N2O5 分解历程如下： k1 k2 N2O5 NO2 + NO3 NO2 + NO3 ?? ? NO + O2 + NO2k2(快平衡) (慢) (快)NO + NO3 ?? ? 2NO2k3试求这两个反应的速度方程式，你能从这两个结果得出什么结论？ 17. 2NO(g) + O2 ? 2NO2(g)存在三种可能的机理，试写出每一种机理的分步反应，若反应 速率 v=kcNO2cO2，问上述反应按哪种机理进行？? 18. N2O(g)的热分解反应为 2N2O(g) ? k ? 2N2(g) + O2(g)，从实验测出不同温度时各个起始压力与半衰期如下： 反应温度 T / K 初始压力 p0 / kPa 半衰期 t1/2 / s 967 156.787 967 39.197
380 2 (1) 求反应级数和两种温度下的速率常数 (2) 求活化能 Ea (3) 若 1030K 时，N2O(g)的初始压力为 54.00kPa，求压力达 64.00kPa 时所需的时间。919. 反应 Co(NH3)5F2+ + H2OH+Co(NH3)5(H2O)3+ + F 被酸催化。若反应速率公式为 298 298 0.2 0.02 18 36 308 0.1 0.01 18 36－rate = k[Co(NH3)5F2+]α [H+]β，在一定温度及初始浓度条件下，测得分数衰期如下： [Co(NH3)5F ] (mol ? dm ) [H ] (mol ? dm ) t1/2× / s 10 t1/4× / s 10 请计算 (1) 反应级数 α 和 β 的值 (2) 不同温度下的反应速率常数 k (3) 反应实验活化能 Ea 值 20. N2O5 分解反应的历程如下： k1 ① N2O5 NO2 + NO3 k-1 k ? ② NO2 + NO3 ? ? NO + O2 + NO222+?30.1 0.01 36 72+?32 2? ③ NO + NO3 ? ? 2NO2k3(1) 当用 O2 的生成速率表示反应速率时，试用稳态近似法证明： r1?k1k 2 k ?1 ? 2 k 2[N2O5](2) 设反应②为决速步骤，反应①为快速平衡，用平衡态近似法写出反应的速率表达式 r2。 (3) 在什么情况下，r1 = r2？? 21. 已知反应 2NO + O2 ? ? 2NO2，其 r = k[NO]2[O2]，试写出一种符合该速率方程的反应历程。22. 在生命系统中，酶在很多化学反应中扮演重要角色。一些酶的催化反应可以用如下的 Michaelis-Menten 机理描述： k1 k k-1 ? E+S ES ? ? E + P，E 为酶，S 为受体，P 为最终产物2忽略第二步的逆向速率，也可以假设酶和受体是很快达到平衡的。 (1) 在 285K 温度下进行实验，实验中, 初始的速率（P 的生成）可由不同的受体浓度来 决定，维持酶的总浓度为 1.5×10C 9 M (mol? ?3) 可得到下图 dm ① 当[S]很小时， 曲线呈线性； 当[S]很大时， 曲线与横坐标平行， 则速率接近常数， 请证明该图与 Michaelis-Menten 机理是一致的 ② 试写出速率常数 k2 ③ 当[S]= 1.0×10C 4 M 时，初始速率为多少？ ④ 试求 E + S ES 的平衡常数 (2) 在 310K，重复相同的酶浓度，得到一相似的曲线，试计算 ES 转换成 E 和 P 时所需 要的活化能。初 始 速 率 3 .0 ×1 0－6M ?S－1T = 285K－6 －11 .5 ×1 0M ?S－5初 始 速 率6 .0 ×1 0－6M ?S－1T = 310K－6 －13 .0 ×1 05 .0 ×1 0 MM ?S－58 .0 ×1 0M[ S ][ S ]1023. 14C 放射性蜕变的半衰期 t1/2 = 5730 年，今在一考古样品中，测得 14C 占 C 的含量只有 72%，问该样品已存在多少年了？ 24. 在 1100K 时，研究 NO(g) + H2(g)的反应动力学 (1) 当 p0 (NO) = p 0 ( H ) 时，测得如下数据：2t1/2 / s81224p0 / Pa 335 202 试求该反应的总反应级数 (2) 在不同初始压力下，测定初始反应速率，结果如下： p 0 ( H ) / kPa p0 (NO) / kPa ?(d P / dt) t?0 (kPa ? ?1) s2① ② ③ ④53.3 53.3 38.5 19.640.0 20.3 53.3 53.3x y20.137 0.033 0.213 0.105如该反应的速率方程为，?d P / dt = k p (N O ) ? p (H ) 试求 x、y 25. 氯甲酸?三氯甲酯高温分解反应： ClCOOCCl3(g)? ? ?2COCl2(g)是单向一级反应。将一定量的 ClCOOCCl3 迅速放入恒温、恒容反应器中，测量时刻 t 的总 压力 p 及完全反应后的总压力 p?。两个温度下的实验数据如下： Exp. (1) (2) 计算反应的活化能 T/K 553 578 t/s 454 320 p / kPa 2.476 2.838 p? / kPa 4.008 3.554? 26. 溶液反应 A + B ? ? P，当[A]0 = 1.00× ?4 mol ? ?3，[B]0 = 1.00× ?2 mol ? ?3， 10 dm 10 dm测得不同反应温度时的吸光度随时间变化数据如下： T/K t / min 0 27 130 ? 298 D1 1.390 1.030 0.706 0.100 308 D2 1.460 0.542 0.210 0.110 ?4 ?3 当[A]0 = 1.00× 10 mol ? dm ，改变[B]0，在 298K 时测得 t1/2 数据如下： [B]0 / mol ? ?3 dm 1.00× ?2 10 2.00× ?2 10 30 t1/2 / min 120 若速率方程为 r = k [A]α[B]β，试求 α、β、k 和 Ea27. 已知每克陨石中含 238U 6.3× ?8g，4He 为 20.77× ?6cm3（标准状态下）。238U 的衰 10 10? 变反应为：238U ? ?206Pb + 8 4He，由实验测得的半衰期 t1/2 = 4.51× 9 年，试求该陨 10石的年龄。? 28. 有反应 N2O5 + NO ? ? 3NO2，今在 298K 下进行实验，第一次实验：p1 = 133Pa，P2 = 13.3kPa， lg p1―t 图为一直线， 作 由斜率得 t1/2 = 2h； 第二实验： 1 = p2 p 测得下列数据： p 总 / kPa 13.3 15.3 16.7 t/hx y= 6.67kPa，012若速率方程为 r = k p 1 ? p 2 ，试求 x、y 及 k，并推测可能的反应历程。? 29. 硝酰胺 NO2NH2 在缓冲介质（水溶液）中缓慢分解：NO2NH2 ? ? N2O(g)↑+ H2O11实验测得下列规律 ① 恒温下，在溶液上部固定体积中可测得分压 p 来测定反应速率，根据 p―t 曲线拟 合，得如下速率方程：lg [ p? / (p? ? p) = k′t ] ② 改变缓冲介质的 pH，并求 t1/2，据 lg(t1/2 / s)～pH 图得一直线，斜率为?1，截距为 lg(0.693 / k)，请回答下列问题： (1) 根据以上实验，求反应速率方程式 (2) 有人提出如下两个反应历程： (I) NO2NH2 ? ? N2O(g) + H2O ?k1(II) NO2NH2 + H3O+k2 k2NO2NH3+ + H2ONO2NH3+ ? ? N2O + H3O+ ?k3你认为上述反应历程与实验事实是否相等？为什么？ (3) 请提出你认为比较合理的反应历程，推出与该历程相一致的速率方程，与实验速率 方程相对照。 30. 过二硫酸根离子是已知最强的氧化剂之一，虽然其氧化反应相对较慢。过二硫酸根离 子能氧化除氟离子外的所有卤素离子。按S2O82? + 2Io－→ 2SO42? + I2式生成碘的起始速率为 r0(10?8? ?1 ? ?1) L s 1.1 2.2 1.1r0。在25 C下，测定了以反应物起始浓度（c0）为函数的起始速率如下： c0 (S2O82?) (mol ? ?1) L 0.2 0.0002 (2) 写出上述反应的速率方程。 (3) 写出上述反应的总级数和各反应物的级数。 (4) 推导出该反应的速率常数为0.011L? ?1??1。已知上述反应的活化能为42kJ? ?1。 mol s mol (5) 在什么温度(℃)下速率常数将增加10倍？碘与硫代硫酸根离子（S2O32?）反应生成 碘离子是快速的。 (6) 写出该反应的反应式。 (7) 设溶液中相对于过二硫酸根离子和碘离子存在过量的硫代硫酸根离子，写出反应 S2O8 + 2I2?－c0 (I ) (mol ? ?1) L－0.010 0.010 0.005(1) 画出过二硫酸根离子的以短线表达化学键的结构，并给出所有原子的氧化态。→ 2SO42? + I2的速率方程。第四章此温度下，硼酸的电离常数。 2. 已知 0.1 mol?dm 3. 0.2 mol?dm－3 －3电离平衡－31. 硼酸是一元弱酸。在某温度下，在 0.1mol?dm的 H3BO3 中，[H+]=1.05?10 5。计算在－的 MOH 溶液在 25?C 的离解度为 2%，求此碱的离解常数 Kb。－ －的甲酸溶液的电离度为 2.95%，求它的电离平衡常数。－34. 将 0.2 mol?dm的氨水加水稀释至 0.05 mol?dm 3，问 OH 离子的浓度有什么变化？－35. 计算 0.0010 mol?dm的醋酸溶液的 H+离子浓度。（已知醋酸的 Ka=1.8?10 5)－6. 计算下列各种情况的 pH： (1) 200cm3 溶液中含 20g NaOH。 (2) 1500cm3 水中加入 0.5cm310%比重为 1.05 的盐酸。 (3) 10cm3 溶液中含有 82mg 的 NaAc。 (4) 1dm3 溶液中含有 12gNaHSO4。（已知 H2SO4 的 K2=1.26?10 2) 7. 计算 0.010 mol?dm－3 －甲酸溶液中各分子和离子的浓度？（Ka=1.8?10 4)12－8. 用 0.10 mol?dm 下溶液的 pH。－3的 NaOH 溶液滴定 50cm3、0.20mol?dm－3的 HF 溶液，试求下列情况(1)当 NaOH 溶液加入 5cm3 时；－8(2) 当 HF 已中和了一半； (3) 在等当量时。－129. H2S 的 K1 为 9.1?10 ， 2 为 1.1?10 K atm 下，硫化氢的溶解度为 0.1mol?dm 少？。 pH=8 时[H2S]/[HS?]的比值为多少？如果在 1 在－3(在酸性溶液中），问在 pH=8 时，它的溶解度为多－310. 锥形瓶中盛放 20cm3、0.1 mol?dm 计算：的 NH3?H2O 溶液，现用 0.1mol?dm－3盐酸滴定。(1)当滴入 10cm3 盐酸后，混合溶液的 pH； (2)当滴入 20cm3 盐酸后，混合溶液的 pH； (3)当滴入 30cm3 盐酸后，混合溶液的 pH。 11. 计算下列混合溶液的 pH 值（假定混合后总体积等于各混合体积之和）： (1) 60cm3 的 0.1mol?dm3 3 3－3 －3 －3 －3甲酸与 40cm3 的 0.15mol?dm3 3－3氢氧化钠溶液；－3(2) 50cm 的 0.1mol?dm NaCN 溶液与 50cm 的 0.1mol?dm (3) 50cm 的 0.1mol?dm 12. 计算 0.20mol?dm－3 －3 －盐酸；盐酸与 50cm 的 0.08mol?dm NaOH 溶液；(4) 50cm 的 0.1mol?dm HAc 与 50cm3 的 0.12mol?dm 3NaOH 溶液。 的 Na2S 溶液的 pH 为多少？ 的 NH4NO2 溶液的 pH。（Ka=4.5?10 4, Kb=1.8?10 5）－ －13. 试计算 0.1mol?dm－314. 将某一元弱酸溶于未知量水中，用一未知浓度的强碱溶液去滴定。当用去 3.05cm3 强 碱时，溶液 pH=4.00；用去 12.91ml 该强碱溶液时，溶液 pH=5.0。问该弱酸的电离常数为多 少？（体积可以加和） 15. 已知某醋酸钠溶液的 pH=8.52，求 500cm3 该溶液中含 CH3COONa 多少克？ 16. 计算浓度为 1 ? 10 mol?dm 呢? 18. 在 1dm3 饱和的 H2S 溶液中加入 1.56g Na2S ,计算这溶液中[S2?]和[H+]各为多少？ 19. 为要配成 pH=5.00 的缓冲溶液，则需 0.20 mol?dm 溶液的体积比为多少？ 20. 把氯化氢气体通入 1.0dm3 含 0.010 mol 的醋酸和 0.010 mol 的醋酸钠的混合溶液中， 使溶液的 pH=3.0，问：必须通入多少摩尔的氯化氢气体？ 21. 需要多少立方厘米的 6.0 mol?dm 液中，才能使此溶液的 pH=4.25 ? 22. 动脉血液中溶解的 CO2 溶液为 2.6?10 已知：K1=7.9 ?10 5,－ －2 －3 －3 －3 －7mol?dm－4－3盐酸溶液的 pH。－ －317. 一种酸 HA 的 Ka=10 ，另一种酸 HB 的 Ka=10 8，假若将 1.00 mol?dm+ ?－3HB 和 1.00Na A 混合将会发生什么反应？若将 1.00mol?dm HA 与 1.00mol?dm 的 NaB 混合－3的醋酸和 0.20 mol?dm－3醋酸钠盐酸溶液加入到 100cm3、0.1 mol?dm mol?dm－3－3醋酸钠溶,此血液的 pH=7.43。假设此血液中CO2 以 H2CO3 的形式存在，试计算动脉血液中 K2=1.6 ?10－12HCO3?的浓度。)23. 由人体组织氧化所产生的 CO2，经血液流到肺。在血液中 CO2 以 H2CO3 和 HCO3?两 种形式存在。若血液中 pH=7.4，求有多少 CO2 以什么形式流入肺中而排出？ 24. 用氨水和氯化铵制成 200cm3，pH=9.49 的缓冲溶液，为使加入 1.0mmol 的 H+离子或 OH?离子后，该缓冲溶液的 pH 变化不大于 0.12 个 pH 单位，求需多少克 NH4Cl 和多少立方13厘米 1.0 mol?dm 0.25mol?dm－3－3的氨水？－25. 已知某缓冲溶液是由弱酸 HA (Ka=5?10 5) 和它的强碱盐组成,其中 HA 的浓度为 ,100cm 3 此缓冲溶液中加入 5mmol 的 NaOH 后,溶液的 pH 变成 5.6,试求原来缓 冲溶液的 pH。 26. 欲制备 pH=5 的缓冲溶液，现选用下列三种一元弱酸和它们的盐，它们的电离平衡常 数分别为：(1) Ka=2?10 5，－(2) Ka=5?10 5，－4－(3) Ka=5?10－6通过计算说明为了制备这一缓冲溶液，应取的每种酸和它的盐的浓度比各为多少？ 27. 已知 HF 的离解常数为 6.71?10－,计算多少克 NaF 加入 0.100dm3、0.5mol?dm 3HF 溶－ －－液中， H3O+浓度等于 2.00 ? 10 3mol?dm 3 使 （假设 NaF 加入溶液中， 对溶液体积无影响） 。 28. 已知 HF 的离解常数为 6.71? 10 4，问需要加多少体积的水到 50.0cm3、0.270mol?dm3－HF 溶液中，使 H3O+离子浓度为原来的二分之一（体积可以加和）。 29. 假若要得到 pH=1.000 的硫酸溶液，那么此硫酸溶液的物质的量浓度是多少？－（K2=1.26? 10 2） 30. 某浓度的 NaHSO4 溶液，其 pH=1.26，试求该 NaHSO4 溶液的浓度。 31. 已知 pH=1.00 的 1dm3 硫酸溶液，加入多少体积的水后，可使溶液的 pH=2.00？（体 积可以加和） 32. 多少立方厘米的浓 H2SO4（18mol?dm 3)加入到 1dm3 水中，可得到 pH=3.00 的溶液。 （体积可以加和） 33. 将 10.0cm3 的 1.00mol?dm－3 －H2SO4 和 30.0cm3 的 1.00mol?dm－3 －－3K2SO4 混合，假设体积－ －13可以加和，问该混合溶液的 H3O+的浓度是多少 mol?dm ？ 34. 对于一个三元酸 H3AsO4，离解常数分别为 K1=2.5 ?10 4, K2=5.6 ? 10 8, K3=3?10 问多大的 H3AsO4 浓度才会得到[AsO43?]=4? 10 K2=6.2 ?10 8，K3=1 ?10－ －12 －18，mol?dm ？－－335. 把 0.100molH3PO4 和 0.200molNaH2PO4 溶于水, 配成 1dm3 溶液。已知 K1=7.5?10 3， ，试计算此溶液中 H3PO4、H2PO4?、HPO42?、PO43?、H3O+和 Na+ H3O+ + HCO3－的浓度。 36. 已知 CO2 + 2H2O HCO3? + H2O 试求 0.034mol?dm－ －3K1=4.16 ?10 K2=4.84 ?10－ －－7H3O+ + CO32?－11CO2 溶液中 H3O+,CO32?和 HCO3?的浓度。37. 已知一弱碱 BOH 的离解常数为 1.50 ?10 8。假设 1.25 ?10 3mol 的 BCl（为一强电解 质）和 1.25? 10 3mol NaOH 制成 1dm3 溶液，求此溶液中，B+、OH? 和 BOH 的浓度？ 38. 假设 1.00dm3 的 0.100mol?dm－2 －3HCl 和 1.00dm3 的 0.1000mol?dm－3Na2SO4 混合，求此溶液中 H3O+、SO42?、HSO4?离子的浓度各为多少？（假设溶液的体积可以加和，K2=1.26? 10 ) 39. 根据 HAc、NH3?H2O、H2C2O4、H3PO4 四种酸碱的电离常数，选取其中适当的酸及其 共轭碱来配制 pH=7.51 的缓冲溶液，其共轭酸碱的浓度比应是多少？ 40. 把 10.0cm3 pH =1.500 的 H2SO4 和 20.0cm3 pH =1.500 的 NaHSO4 混合 （体积可以加和） 问混合后溶液的最终 pH 为多少？ 41. 有 0.250 dm3 含有 0.350mol?dm 3 的醋酸和 0.350 mol?dm 3 的醋酸钠溶液的缓冲溶液。 若14－ －加入 30.0cm3 的 0.100 mol?dm 3 HCl 于此缓冲溶液中，试求溶液 pH 的变化？（Ka=1.8? 10 5) 42. 有 80.0cm3 的 0.169 mol?dm3－3 －3－－NH3 和 0.183 mol?dm－3的 NH4Cl 的缓冲溶液，若加入－ －310.0cm 0.100 mol?dm HCl，问 pH 是如何变化的？（Kb=1.81? 10 5,体积可以加和） 43. 有 1dm3 的 6.0 mol?dm－3NH3 溶液。 问必须加入多少立方厘米 1.0 mol?dm－3NH4Cl，才能得到 pH=9.00 的缓冲溶液。（体积可以加和） 44. 多少立方厘米 1.00 mol?dm 45. 把 10.0cm3 的 0.100 mol?dm－的 NaOH 加入 100.0cm3 的 1.00 mol?dm－3的 H2SO4 产生的缓冲溶液 pH=1.900？（体积可以加和）－3H2SO4 加入到 0.100dm3 含 0.150 mol?dm 3 的 NaHSO4 和－3－0.15mol?dm 3Na2SO4 的缓冲溶液中，问 pH 是如何变化的？（体积可以加和） 46. 已知一标签上写着 0.0200 mol?dm 的浓度。（Ka = 4.5? 10 4) 47. 假设 1.08g HClO2 加到 427cm3 的 0.0150 mol?dm+ ?－3 －的 HNO2 溶液， 试求此溶液中 H3O+、 2? 和 HNO2 NO NaClO2 溶液中 （体积不发生变化） ，计算 H3O 、ClO2 和 HClO2 的最终浓度。（Ka=1.1 ?10 ）－248. 某生化实验室有 pH 为 7.50 动脉血样品 20.00cm3 (1)若在 298K、101kPa 气压下酸化此样品后，能释放出 12.2cm3 的 CO2，求血液中 CO2(CO2+H2CO3)和 HCO3?的浓度。 (2)已知在 101kPa CO2 的气压下， CO2 饱和的动脉血液中含 0.031mol CO2(CO2+H2CO3)， 被 则上述动脉血液样品上方 CO2 的分压是多少？ 49. 根据 Pauling 规则，估计下列各酸的 pK1： (1) H2CrO4 说明之。 (1) BF3 (2) SbF5 (3) H2O (4) CH3COOH (5) C6H6－4(2) HBrO4(3) HClO(4) H5IO6(5) HSO3F(6) H3AsO450. 在液态 HF 中，下列各物质是以酸的形式作用还是以碱的形式作用，写出反应方程式51. 已知 H2SO4 的自偶电离的离子积常数为 2.8? 10 ， 试计算纯 H2SO4 中各离子的浓度。 52. 已知反应： HCl + HAc H2Ac+ + Cl? (在冰醋酸溶液中进行）的平衡常数为 2.8 ?10 9,又知－ －15HAc 的自偶电离后的离子积常数为 3.6? 10 液中、H2Ac+、Cl?、Ac?的浓度。，试计算 1.0? 10－4mol?dm－3的 HCl 的 HAc 溶53. 氢氧化银 （AgOH） 不溶于水 sp=1 ?10 8） 试设计一种简单的定性实验来确定 AgOH （K 。－是强碱还是弱碱？ 54. 写出下列各酸的共轭碱的式子： (1) H3PO4 (1) C2H5NH2 (1) AlCl3 (6) CO2 (2) HSO4? (3) SH? (4) Cr(H2O)63+ (5) H2AsO4? 55. 写出下列各碱的共轭酸的式子： (2) H4IO6? (2) OH? (7) NH3 (3) B(OH)4? (3) Br? (8) Fe3+ (4) VO(OH)+ (5) NO+ (10) SbF5 56. 指出下列各分子或离子中哪些是路易斯酸，哪些是路易斯碱？ (4) H2O (9) (CH3)2S57. 试指出 NH3 和 NF3 的路易斯碱性哪一个强？试加以解释。1559. 己知 H3PO2 和 H3PO3 的 K1 值为 10 2， 试根据 Pauling 含氧酸规则， 推出 H3PO2 和 H3PO3 分子中的键连方式。 60. 纯硫酸的粘度非常大，为什么纯硫酸中 H3SO4+和 HSO4 离子的迁移速度可以与水中 的 H3O+和 OH 离子的迁移速度相提并论。 61. 写出下列各溶剂的自偶电离式: (1) BrF3(l) (2) SOCl2(l) (3) N2O4(l) (4) SO2(l) 62. 已知在液氨中能发生下列两个反应： NH4Cl＋KNH2＝KCl＋2NH3 2NH4I＋PbNH＝PbI2＋3NH3 请写出能在水溶液中发生的与上两个反应相当的反应方程式。 63. 试完成并配平下列反应方程式（M 为金属） (1) M＋NH3 ? ?? ? (2) M＋NH4Cl ? ?? ?? (3) M(NH2)2 ? ??－－－NH 3 (l)NH 3 (l)64. 无论是液态的 BrF5 还是 AsF5 都是不良的电解液，但是它们的混合物都是比这两种纯 化合物中任何一种都要好的电导液。试解释之。 65. I2 与 S2O6F2 之间可以进行化学计量控制反应 (1) 试写出 I2∶S2O6F2＝1∶3 的化学反应方程式 (2) 试写出 I2∶S2O6F2＝3∶1 的化学反应方程式 (3) 试写出 I2∶S2O6F2＝2∶1 的化学反应方程式 (4) 上述反应属于哪种类型反应？ 66. 写出下列在 100%H2SO4 中化学反应方程式 (1) HNO3(1mol) + H2SO4(2mol) υ* = 4 (2) H3BO3(1mol) + H2SO4(6mol) υ* = 6 (3) I2(7mol) + HIO3(1mol) + H2SO4(8mol) υ* = 16 * υ 表示反应方程式右边的离子数（以 mol 计，可由冰点测定仪确定） 67. H2O2 是一种绿色氧化剂，应用十分广泛。1979 年化学家将 H2O2 滴入到 SbF5 的 HF 溶 液中， 获得了一种白色固体 A。 经分析， 的阴离子呈正八面体结构， A 阳离子与羟胺 NH2OH 是等电子体。 (1) 确定 A 的结构简式。写出生成 A 的化学反应方程式。 (2) 若将 H2O2 投入到液氨中，可得到白色固体 B。红外光谱显示，固态 B 存在阴、阳 两种离子，其中一种离子呈现正四面体，试确定 B 的结构简式。 (3) 上述实验事实说明 H2O2 的什么性质？ 68. 钛矿物（如金红石 TiO2）需要用焦硫酸钠在 800℃附近熔融，成为可溶性物质，化学 反应方程式表示为： 2 + Na2S2O7 TiO Na2SO4 + TiO(SO4)， 试确定上述反应物种中的酸 和碱。 69. 试写出在氯化亚硝酰非水溶剂中，(NO)AlCl4 与[(CH3)4N]Cl 反应的方程式。 70. 试确定下列非水体系中的反应中叙述者反应物为酸？何者反应物为碱？并指出在何 种非水体系中进行反应？16(1) PCl4+ + ICl2 = PCl5 + ICl (3) NO +ClF4+－－(2) 3Li+ + 3NH2－= Li3N + 2NH3= ClF3 + NOF第六章氧化―还原反应?电化学1. 已知 X 的氧化数为+1; +2; +3; +4; +5; +3/4。 试写出 X 在这些氧化数下的氧化物分子式。 2. 写出下列分子或离子中，硫的氧化数： S22 ，HSO4 ，S2O32 ，SO3，H2S，S4O62 ，SO2，S8 。 3. 写出下列分子或离子中，锰的氧化数： MnF2，K4Mn(CN)6, K2MnO4, Mn2(CO)10, MnO4?, MnO2, Mn2O7, Mn(CO)5I。 4. 写出下列各分子或离子中，P 的氧化数： H3PO4，P4O6，P4O10，P4，P2H4，H3PO3，HPO42 ，HPO3，PH4? 。－ － － － －11. 已知下列各标准电极电势： φ ?Br2/Br－= +1.07Vφ ?NO3－/HNO2= +0.94Vφ ?Co3?/Co2? = +1.82V φ ?HBrO/Br2 = +1.59Vφ ?O2/H2O = +1.23V φ ?As/AsH3 = ?0.60Vφ ?H?/H2 = 0 V根据各电对的电极电势，指出： (1)最强的还原剂和最强的氧化剂是什么？ (2)哪些物质在水中不稳定？它们都发生什么变化？ (3) Br2 能否发生歧化反应？说明原因。 (4)哪些 E ? 与 H?离子浓度无关？ (5)在 pH =10 的溶液中，Br2 能否发生歧化？ （pBr2 = 1atm, 除 H? 离子外，其他物 种浓度均为 1mol?dm－3)－ －12. 计算下列电池反应的电动势： (1) 3Ag(s) + NO3 (10 mol?dm 3) +4H? (10 mol?dm 3)－ － － －?3Ag?(0.10 mol?dm 3) + NO(1atm) + 2H2O (2) Ag?(0.001 mol?dm 3) + Ag(s) ? Ag?(1 mol?dm 3) + Ag(s) 13. 计算反应 Au(s) + NO3 的浓度从标准状态变到 10－3 －2 －+ 4Cl－+ 4H3O? ? AuCl4－+ NO + 6H2O 的? ? , 若氯离子mol?dm－3,将会发生什么情况？14. 计算反应 2H2(g) + O2(g) ? 0.60mol?dm 。－32H2O(l) 的?, 其中 pH2 =5.0 atm, pO2 =2.5 atm，[H?] = 的 FeSO4 溶液中，一支锰棒插入 0.10 mol?dm－315. 一支铁棒插入 0.010 mol?dm的MnSO4 溶液中，用盐桥将两种溶液联接起来，并在金属棒之间接上伏特计。 (1) 写出自发反应的化学反应方程式并计算电池的电动势。 (2) 如果想把电池电动势增大 0.02V，那么，哪种溶液应当稀释？稀释到多少物质的量 浓度？ 21. 有一浓差电池：(?)Pt?H2(1atm)?H?(pH=1.0)?? ?(?mol?dm H 动势为 0.16V, 求未知的 H? 离子浓度。 22. 已知 φ ?Fe3?/Fe2? = 0.76V, φ ?Fe2?/Fe = ?0.44V。求 φ ?Fe3?/Fe 的值。17－3)?H2(1atm)?Pt(?) 。其电23. 铁置换铜的反应节能、 无污染， 但因所得的镀层疏松、 不坚固， 通常只用于铜的回收， 不用作铁器镀铜。能否把铁置换铜的反应开发成镀铜工艺呢？ 从化学手册上查到如下数据： φ ?Fe2+/Fe = －0.440V, φ ? Fe3+/Fe2+ = +0.771V φ ?Cu2+/Cu = +0.342V, φ? Cu2+/Cu+ = +0.160V － － Kw = 1.0×10 14, Ksp,CuOH = 1.0×10 14 － － Ksp,Fe(OH)2 = 8.0×10 16, Ksp,Fe(OH)3 = 4.0×10 38 回答如下问题： (1)造成镀层疏松的原因之一可能是夹杂固体杂质。 为证实这一设想， 设计了如下实验： 向硫酸铜溶液中加入表面光洁的纯铁块。 请写出四种可能夹杂的固体杂质的生成反应方程式。 － (2)设镀层夹杂物为 CuOH（固），实验镀槽的 pH=4，CuSO4 的浓度为 0.040mol?dm 3， 温度为 298K，请通过电化学计算说明在该实验条件下 CuOH 能否生成。 (3)提出三种以上抑制副反应发生的化学技术途径，说明理由。 24. 在[H?] = 1.00mol?dm MnO4－ －3 －时 MnO4 、MnO42 、MnO2 (s)的电位图为： MnO2 (s)－－－0 . 56MnO422－2 . 26问(1)溶液中 MnO4 能否发生歧化反应（溶液中的离子浓度都为 1mol?dm 3）？ (2)若能，试写出反应方程式。 (3) φ ? MnO－4/ MnO2值为多少？25. 含有 Sn(ClO4)2 和 Pb(ClO4)2 的水溶液与过量的铅―锡合金粉末振荡，在 298K 时建立 平衡，平衡时[Pb2?]/[Sn2?]=0.46，计算 φ ?Sn2?/Sn 值。已知 φ ?Pb2?/Pb =?0.126V。 26. 已知 φ ?Tl?/Tl = ?0.34V，φ ?Tl3?/Tl = +0.72V, 计算： (1) φ ? Tl3?/Tl?值， (2) 在 25C℃时 3Tl?(aq) 27. 今有一原电池： (－) Pt?H2 (1atm) ? HA (0.5mol?dm 3) ?? NaCl (1.0 mol?dm 3) ? AgCl(s) ? Ag (＋)－ －2Tl(s) + Tl3?(aq)的平衡常数。若该电池电动势为+0.568V，求此一元酸的电离平衡常数 Ka = ？ 28. 半反应 Mg(OH)2 + 2e ? Mg + 2OH 的 φ ? = ?2.67V，Mg(OH)2 的溶解度是 1.45×10－ －4mol?dm－3，计算 φ ?Mg2?/Mg 值。－29. 已知 Ag2S + 2e ? 2Ag + S2 的 φ ? 为?0.69V，计算 Ag2S 的 Ksp。 30. 查出下列半反应的 φ ? MnO4? + 4H? + 3e ? Ce + e ? Ce ,4? 3?MnO2 + 2H2O2?Fe + 2e? Fe ,Ag? + e ? Ag回答下列问题： (1)上述离子中，哪个是最强的还原剂？哪个是最强的氧化剂？ (2)上述离子中，哪些离子能把 Fe2?还原成 Fe。 (3)上述离子中，哪些离子能把 Ag 氧化成 Ag?。 31. 已知 MnO4－+ 8H? + 5e ?－Mn2? + 4H2O－φ ? = 1.491VCl2 + 2e ? 2Clφ ? = 1.358V(1) 判断这两个电极（离子强度均为 1mol?dm 3，气体分压为 1atm）组成一原电池时，18反应能否自发进行？ (2) 完成并配平上述反应方程式。 (3) 用电池符号表示该电池的组成，标明电池的正负极并计算标准电动势。 (4) 计算当[H?] = 10mol?dm 3，其他离子浓度均为 1mol?dm 3，Cl2 的分压为 1atm 时电－ －池的电动势。 (5)计算该反应的平衡常数。 33. 一个 Ag/AgCl 电极浸入 1mol?dm－ －3盐酸溶液中，其标准电极电位为+0.22V [ AgCl(s) +－ －e ? Ag(s) + Cl ]， 另一个 Ag/AgCl 电极浸入未知浓度的含 Cl 离子的溶液中， 当此电极作为 阳极，第一个电极作为阴极时，构成电池的电动势为 0.0435V，问未知浓度溶液中，Cl 离 子的浓度为多少？ 34. 计算 pH = 5 的 φHBrO/Br2，已知 φ ?HBrO/Br2 = +1.59V。 35. Ag?的标准还原电位为 0.80V， 计算在 pH = 3 的缓冲溶液中， 下列半反应的电极电位。 Ag2S (s) + 2e 2Ag (s) + S2 (aq)－3 －( Ksp,Ag2S = 6.3×10－50)。－336. 一支氢电极浸入 0.10mol?dm醋酸溶液中，此电极与另一个浸入 0.10mol?dmFeCl2溶液中的铁钉连接，求此电池的电动势。（假设 pH2 = 1atm） 37. 甲烷燃烧电池：(－) Pt ? CH4 (g) ?H? ? H? ?O2 ?Pt (＋) 的反应如下： ? 负极 正极 CH4(g) + 2H2O(l) ? CO2(g) + 8H? + 8e 2O2(g) + 8H? + 8e ?444H2O(l) CO2(g) + 2H2O(l)－3总反应 CH4(g) + 2O2(g)此反应的 K = 10 , 用能斯特方程计算该电池的? ? 。 38. 一个学生装了一个电池来测量 CuS 的 Ksp。电池的一边是铜电极浸入 0.10mol?dm Cu2?离子溶液中，电池的另一边是 Zn 电极浸入 1.0mol?dm－ －3的 Zn2?离子溶液中，并使 Zn2?离子浓度恒为 1.0mol?dm 3，Cu2?离子的浓度则为 H2S 不断通入上述溶液中使之饱和时的最 小值，铜电极作为阴极，电池的电动势为+0.67V，计算 Cu2?离子的浓度和 CuS 的 Ksp（H2S 饱和溶液的浓度为 0.10mol?dm K2=1.1×10－14 －3， 在溶液中产生的 CuS 不能起缓冲作用， 2S 的 K1=1×10 7， H－）－39. 根据电极电位表回答下列问题： (1)在 pH = 0 的水溶液中，下列各分子或离子中，有哪些能被 Cr2O72 氧化？ (a) Br－(b) Hg22? (b) Br2(c) Cl－(d) Cu－(e) HNO2(2) 在 pH =0 的水溶液中，下列各分子或离子中，有哪些能被 HNO2 还原？ (a) H2O2 (c) MnO4 (3) 能起反应的，均写出平衡的离子反应方程式。 40. 解释下列现象： (1) 配制 SnCl2 溶液时，常需加入 Sn 粒。 (2) Na2SO3 或 FeSO4 溶液久置后失效。 41. 用电解法精炼铜，粗铜作为电解池的阳极，而纯铜淀积在阴极上。其作用原理为阳极 上一些杂质不会溶解，而另外一些杂质绝不会淀积在阴极上。下面的金属，哪些属于第一类19型可以从沉积在电解池底部的阳极泥中回收，哪些属于第二类型的金属？可能的杂质有： Pt、 Pb、 Fe、 成为 I2？ 43. 试解释：为什么 FeI3 不能在水溶液中制得？ 44. 已知 φ ?Au3?/Au? = 1.2V, φ ?VO2?/VO2? = 1.2V， 在什么样的条件下， 2?能够作为氧化剂， VO 把 Au?氧化到 Au3?。说明理由。 45. 单独用硝酸钠或稀硫酸溶液均不能使亚铁离子氧化。但两者混合后，即可使亚铁离子 变为铁离子，为什么？ 46. 欲氧化 2.00g PbS 为 PbSO4，需用多少克 3.00%的 H2O2 溶液？ 47. 一根纯铁丝重 521mg，在惰性气氛下溶于过量的盐酸中，把此溶液加热。再把 253mg 的硝酸钾固体加入此溶液，当反应完成后，留下来的 Fe2? 离子还需要 18.00cm3 ，浓度为 16.7mol?m－3Ag、 Zn、 Au、 Ni 。－42. 试解释：为什么中性的 KI 溶液中的 I2 能氧化 As(III)，而在强酸性溶液中 As(V)能氧化 I的 Cr2O72 离子来氧化。通过化学计算推断 Fe2?和 NO3 之间的反应，并用离子－－－反应方程式来表示。 48. 已知一过氧化氢水溶液重 3.479g，用 KI 和酸处理，H2O2 被还原成 H2O，而 I 被氧化 成 I2，生成的 I2 由反应：I2 + 2S2O32 须用 26.87cm3、0.1635 mol?dm－3 －? 2I－+ S4O62 来测定。为使生成的 I2 完全反应必－的 Na2S2O3 溶液，计算：H2O2 的原始溶液的百分浓度。49. 假设有 Mn2O3 和 MnO2 的混合物，与浓盐酸反应，产物为 Cl2 和 Mn2?。若 4.68g 的锰 的混合氧化物与浓盐酸反应得到 0.0406mol 的氯气， 问此混合物的原始组成的重量百分数如 何？ 50. 有一不纯物 Fe2O3，为了分析其纯度，溶解后，首先被铁完全还原到 Fe2?离子，然后 在酸性条件下被 KMnO4 溶液氧化。若 3.58g 此不纯物就需要 37.69cm3、0.170 mol?dm KMnO4 溶液反应，试求 Fe2O3 在此不纯物中的百分含量？ 51. 对于下列反应： 3A (s) + 2B3? (aq) ? 3A2? (aq) + 2B (s)－ － －3平衡时， 3?]及[A2?]的值分别为 0.020 mol?dm 3 及 0.0050 mol?dm 3， [B 计算上述反应的 K、? ? 及?G ?。52. 计算含有下列各离子体系的?G：Mn2?(0.10mol?dm 3)、Cr2O72 (0.010mol?dm 3)、MnO4－ － － －(0.0010 mol?dm 3)、 Cr3?(0.0010 mol?dm 3) 6Mn2? (aq) + 5Cr2O72 (aq) + 22H? (aq)－－－当溶液的 pH = 6 时，试判断反应 6MnO4 (aq) + 10Cr3? (aq) + 11H2O(l) ? rGm ? ?572.9 kJ?mol ?31.2 kJ?mol－12 －1 －1 －1 －从上面所给的条件开始，从什么方向达到平衡？ 53. 从热力学数据计算 φ ?Mg2?/Mg。 Mg (s) + 1/2O2 (g) = MgO (s) + H2O(l) = MgO (s) Mg(OH)2 (s)－14H2O (l) = H2(g) + 1/2O2(g) 已知：298K 时, Kw = 1.00?10+241.3 kJ?mol , Ksp,Mg(OH)2 = 5.50?1020。54. 已知反应 2M + 6H? ? 2M3? + 3H2 的? rHm ?298 = ?12.54kJ?mol 1, 而 M 的生成熵为－27.17J?mol 1?K 1，M3?为?83.6 J?mol 1?K 1，H2 为 130.42 J?mol 1?K 1，H?为?41.8 J?mol 1?K－ － － － － － －－1。 试求 M3?的生成自由能与半反应 M3? + 3e ? M 的 φ ?。 55. 用 0.25 安培的电流通人 0.400dm3、 0.250mol?dm－3氯化钠溶液中， 分钟后切断电源， 35－计算此溶液的 pH 值。 56. 当碘化镁水溶液电解时， 电极上产生氢气和碘， 实验中用 0.500dm3、 0.200mol?dm 3MgI2 开始电解，收集氢气的体积为 1.00 升，这时水上方的温度为 25℃，压力为 746?（25℃时水 的饱和蒸汽压为 24?）问： (1)已用了多少法拉第电量？ (2)如果流过的电流恒为 5.0A，电解了多长时间？ (3)溶液中最终的 I 、Mg2?和 OH 离子浓度各为多少？ 57. 已知一个燃烧电池，其阳极反应为： CH4 (g) + 10OH－ － －? CO32－+ 7H2O + 8e假如此燃烧电池给汽车提供 1 小时 80 安培的电流，问需要提供多少立方分米甲烷（在 标准状况下）？假设效率为 100%。 58. 在常温、常压下，电解[H?] = 1.0mol?dm?－3的 H2SO4 溶液，阳极放出 O2(1atm)，阴极放出 H2(1atm)，利用下列已知的 E ，计算理论分解电势。 2H? + 2e ? H2 H2O + 1/2O2 + 2e ? 2OH 若用 0.10mol?dm－3 －φ ? = 0.00V φ ? = + 0.40V 的 NaOH 代替 H2SO4，理论分解电势是否相同？59. 纳米尺寸的金属簇合物的性质与大颗粒的物质不同。 为研究银纳米簇合物的电化学性 质，设计了如下原电池（式中右边的半电池的电势较高）； ① Ag(S) | AgCl（饱和溶液）|| Ag+ (aq，c = 0.01 mol ? ?1) | Ag(S) L+ ?1φ1 = 0.170V② Pt | Agn（S，纳米簇），Ag (aq，c = 0.01 mol ? ) || AgCl（饱和溶液）| Ag(S) L (a) 对 Ag10 纳米簇，φ2 = 0.43V (1) 计算 AgCl 的溶度积。 Ag5 和 Ag10 纳米簇由银组成，其电势不同于大颗粒银。 (2) 计算 Ag5 和 Ag10 纳米簇的标准电极电势。 (3) 为什么银的电极电势与银的颗粒大小有关？ (4) 将上列原电池作如下改变，将发生什么变化？ (a) 使第二个实验中的Ag10纳米簇和Ag5纳米簇电池的电解质的pH = 13。 (b) 使第二个实验中的Ag10纳米簇和Ag5纳米簇电池的电解质的pH = 5。 (c) 使第二个实验中的Ag10纳米簇和Ag5纳米簇电池的电解质的组成改为pH = 7， c(Cu2+) = 0.001 mol ? ?1，c(Ag+) = 1? ?10 mol ? ?1。通过计算说明。 L 10 L 反应不断进行，将发生什么变化（定性说明）？ 已知：φ Ag?(b) 对 Ag5 纳米簇，φ3 = 1.030V/ Ag= +0.800 Vφ Cu2+/C u= +0.345 VT= 298.15 K第二十章镧系、锕系元素和核化学211. 什么叫“镧系收缩”？讨论“镧系收缩”的原因以及对周期表中镧系后面元素所发生的影响。 2. 镧系元素的特征价态是＋3，试说明原因。 3. 为什么镧系元素不包括镧？从电子层结构加以说明。 4. 为什么镧系元素形成的配合物都是离子型的？ 5. 镧系金属离子[M3+]能吸引 9 个水分子。试说明 M[H2O]93+离子的可能几何构型。 6. 怎样利用铈的特征氧化值，从铈族元素中以化合物状态分离出铈？ 7. 何谓稀土元素？许多稀土矿物通常都缺少铕，而在含钙的矿物中常常发现高浓度的铕 化合物，试解释之。 8. 锕系元素和镧系元素在电子构型上有何相似之处，在原子价方面有何差别？为什么？ 9. 完成并配平下列反应方程式： (1) Ce(SO4)2 + H2S ?? (2) EuCl2 + FeCl3 ?? (3) CeO2 + HCl ?? (4) Ce(OH)3 + NaOH + C12 ?? 10. 完成下列反应方程式：? (1) UO2(NO3)2 ? ? ? ? (2) UO3 ? ? ?加热 加热(5) Ce(SO4)2 + H2O2 ?? (6) Ce(NO3)3 + NH3 + H2O + H2O2 ?? (7) Eu3+(aq) + Zn ?? (8) Ce3+ + S2O82? ??(4) UO3 + HF ?? (5) UO3 + NaOH ?? (6) UO3 + SF4 ??(3) UO3 + HNO3 ??11. 有一暗绿色固体（A），在氢气流中加热生成暗棕色固体（B）。将 B 溶于浓硝酸可 析出柠檬黄色晶体（C），将 C 细心加热可得橙黄色固体（D）。将 D 溶于氢氧化钠溶液， 可析出黄色晶体（E），所得 E 加热脱水后可作黄色颜料（F）。根据以上实验现象，指出 A、B、C、D、E、F 各为何物？写出有关反应方程式。 12. 为什么 Ce(IV)在 HClO4、H2SO4 和 HNO3 等不同介质中，Ce(IV) ＋e ? Ce(III)的电极电势 会不同？ 13. 低氧化态的过渡金属与一氧化碳生成多种稳定的羰基配合物， 你认为镧系元素的羰基 配合物可能是稳定的吗？试说明理由。 14. 已知碱性介质中，铀的部分电势图： U (O H ) 4 试求：U(OH)4，U(OH)3 的溶度积 Ksp。 15. 碘的一种放射性同位素 171I（电子 e 发射体）用于核医学，通过闪烁照相法检查甲状 腺内分泌失调症。171I 的衰变常数为 9.93×10 7s 1，试回答下列问题： (1) 写出 171I 的衰变反应式。 (2) 计算 171I 的半衰期（以天为单位）。 (3) 计算 171I 样品的活性降低到原值的 30％所需要的时间（以天为单位）。 (4) 已知盖格计数器能够检出的活性的数量仅为 10 4?C（微居里）。试计算用这种计数－ － － －0.214VU (O H ) 30.217VU器能够检出的 171I 的最小质量（以克为单位）。 已知：1 居里（C）是每秒钟发生 3.7×1010 次蜕变（3.7×1010dis?s 1）的放射性同位素22－的量。 16. 确定在下面各情况下，产生的核： (1) Mo(D,n) (3) B(n,?) 17. 试写出下列各离子的未成对电子数 (1) Pr3+ (2) Pm3+ (3) Sm2+ (4) Gd2+ (5) Tb4+ (6) Tm3+ (7) Lu2+ (2) (4) Sc(n.P) (?,2n)211 85At晶体结构【知能训练】 1、硼酸晶体是一种层状结构的分子晶体，在晶体的一层之内，硼酸分子通过 结成巨大的平面网状结构，而层与层之间则是通过? ?连结合的。2、固体五氯化磷是由阳离子 P C l 4 和阴离子 P C l 6 形成的离子化合物（但其蒸气却是分 子化合物） 则固体中两种离子的构型分别为 ， 、 。3、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所 示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的 化学式是____ __。5、石英平面结构如图 1 所示。根据石英的平面结构图分析石英晶体 的化学式？在石英晶体中， 每个 Si 原子独有多少个 Si―O 键， 由此分析 n mol 石英晶体中约含多少摩 Si―O 键？石英的晶体结构空间结构为：在晶体硅的 Si―Si 键 之间插入 O 原子。请想象石英的空间结构思考构成一个最小的环需多少个原子？以 Si 原子 为中心的 Si―O 键之间的键角为多少度？原4?硅酸根离子 SiO 4 的结构如图 2 所示。 二聚4?硅酸根离子 Si2O 6 ，只有硅氧键，它的结构如何表示？6、观察干冰的晶胞结构，计算每个晶胞中含有 CO2 分子的个数？在干冰晶体结构中， 每个 CO2 分子周围与之最近且等距离 CO2 分子的个数？237、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞（如图所示），可推知：甲晶体中 A 与 B 的离子个数 比为_______；乙晶体的化学式为_________；丙晶体的化学式为_____________；丁晶体的 化学式为_______________。8、 晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体， 其中含有 20 个等边三角形 的面和一定数目的顶角，每个顶角各有一个硼原子，如图所示。回答： （1）键角 ____________ 个； （3）BCB 键_____________条？ ；（2）晶体硼中的硼原子数______________9、C70 分子是形如椭球状的多面体，该结构的建立基于以下考虑： （1）C70 分子中每个碳原子只跟相邻的 3 个碳原子形成化学键； （2）C70 分子中只含有五边形和六边形； （3）多面体的顶点数、面数和棱边数的关系遵循欧拉定理：顶点数 + 面数－棱边数= 2。24根据以上所述确定： （1）C70 分子中所含的单键数和双键数； （2）C70 分子中的五边形和六边形各有多少个？ 10、已知 Fe x O 晶体的晶胞结构为 NaCl 型，由于晶体缺陷，x 的值小于 1。测知 Fe x O 晶体密度 ρ 为 5.71g? C3，晶胞边长为 4.28× C10m（铁原子量为 55.9，氧原子量为 16.0）。 cm 10 求： （1）FexO 中 x 的值（精确至 0.01）。 （2） 晶体中的 Fe 分别为 Fe2+ 和 Fe3+， Fe2+ 和 Fe3+ 的总数中， 2+ 所占分数为多少？ 在 Fe （精确至 0.001。） （3）写出此晶体的化学式。 （4）描述 Fe 在此晶体中占据空隙的几何形状（即与 O2C 距离最近且等距离的铁离子 围成的空间形状）。 （5）在晶体中，铁元素的离子间最短距离为多少？ 11、最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都 是常见元素， 从而引起广泛关注。 该晶体的结构可看作由镁原子和镍原子在一起进行 （面心） 立方最密堆积（ccp），它们的排列有序，没有相互代换的现象（即没有平均原子或统计原 子），它们构成两种八面体空隙，一种由镍原子构成，另一种由镍原子和镁原子一起构成， 两种八面体的数量比是 1U3，碳原子只填充在镍原子构成的八面体空隙中。 （1）画出该新型超导材料的一个晶胞（碳原子用小 球，镍原子用大○球，镁原子用 大 球）。 （2）写出该新型超导材料的化学式。12、某同学在学习等径球最密堆积（立方最密堆积 A1 和六 方最密堆积 A3）后，提出了另一种最密堆积形式 Ax 。如右图 所示为 Ax 堆积的片层形式， 然后第二层就堆积在第一层的空隙 上。请根据 Ax 的堆积形式回答： （1）计算在片层结构中（如右图所示）球数、空隙数和切 点数之比 （2） Ax 堆积中将会形成正八面体空隙和正四面体空隙。 在 请在片层图中画出正八面体空隙（用?表示）和正四面体空隙（用×表示）的投影，并确定 球数、正八面体空隙数和正四面体空隙数之比 （3）指出 Ax 堆积中小球的配位数 （4）计算 Ax 堆积的原子空间利用率。 （5）计算正八面体和正四面体空隙半径（可填充小球的最大半径，设等径小球的半径 为 r）。25（6）已知金属 Ni 晶体结构为 Ax 堆积形式，Ni 原子半径为 124.6 pm，计算金属 Ni 的 密度。（Ni 的相对原子质量为 58.70） （7）如果 CuH 晶体中 Cu 的堆积形式为 Ax 型，H 填充在空隙中，且配位数是 4。 则 H 填充的是哪一类空隙，占有率是多少？ （8）当该同学将这种 Ax 堆积形式告诉老师时，老师说 Ax 就是 A1 或 A3 的某一种。你 认为是哪一种，为什么？ 13、石墨晶体由层状石墨“分子”按 ABAB 方式堆积 而成， 如右图所示， 图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。 （1）该晶胞的碳原子个数 （2）写出晶胞内各碳的原子坐标。 。－ ＋ －（3） 已知石墨的层间距为 334.8 pm， C－C 键长为 142 pm， 计算石墨晶体的密度为 。＋ －石墨可用作锂离子电池的负极材料，充电时发生下述反应：Li1－xC6＋x Li ＋x e → LiC6 其结果是，Li 嵌入石墨的 A、B 层间，导致石墨的层堆积方式发生改变，形成化学 式为 LiC6 的嵌入化合物。 （4）右图给出了一个 Li 沿 C 轴投影在 A 层上的位置，试在右 图上标出与该离子临近的其他 6 个 Li 的投影位置。 （5）在 LiC6 中，Li 与相邻石墨六元环的作用力属何种键型？ （6）某石墨嵌入化合物每个六元环都对应一个 Li ，写出它的化学式。 锂离子电池的正极材料为层状结构的 LiNiO2。 已知 LiNiO2 中 Li 和 Ni3 均处于氧离子组 成的正八面体体心位置，但处于不同层中。 （7）将化学计量的 NiO 和 LiOH 在空气中加热到 770℃可得 LiNiO2，试写出反应方程 式。 （8）写出 LiNiO2 正极的充电反应方程式。 （9）锂离子完全脱嵌时 LiNiO2 的层状结构会变得不稳定，用铝取代部分镍形成 LiNi1－y ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋Al y O2。可防止理离子完全脱嵌而起到稳定结构的作用，为什么？26
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