大学化学普通化学习课后题答案

4 假定有下列电子的各套量子数，指出哪几套不可能存在，并说明原因。 （1）3，2，2，1/2；（2）3，0，-1，1/2；（3）2，2，2，2；

（2）当角量子数l取0时，磁量子数m不能取-1。

（3）当主量字数取2时，角量子数不能取2；自旋量子数不能取2，只能取+1/2或-1/2。

5写出原子序数为47的银原子的电子分布式，并用四个量子数表示最外层电子的运动状态。

Ag：1s22s22p63s23p63d104s24pd105s1 5,0,0,+1/2。

试用杂化轨道理论解释：

（1） H2S分子的键角为920，而PCl3的键角为1020。

（2） NF3分子为三角锥形构型，而BF3分子为平面三角形构型。

（1） H2S分子与H2O分子一样，中心原子采取sp3不等性杂化，在两个孤电子对的作用下，两个H-S

键键角减小。之所以键角小于H2O分子中两个H-O键的键角104045’，是因为H-S键的成键电子对更靠近H原子，两个H-S键之间的斥力小，被压缩的程度更大。PCl3分子与NH3分子一样，也是中心原子采取sp3不等性杂化，同理Cl-P键的成键电子对更靠近Cl原子，所以两个P-Cl键的键角小于NH3分子中两个N-H键的键角。

（2） NF3分子与NH3分子一样中心原子采取sp3不等性杂化，使分子产生三角锥形构型；BF3分子中心

原子B采用sp2等性杂化，使分子产生平面三角形构型。

7 为什么（1）室温下CH4为气体，CCl4为液体，而CI4为其固体？（2）水的沸点高于H2S，而CH4的沸点低于SiH4？

（1） 从CH4→CCl4→CI4分子量增加，分子间色散力增大，而色散力在范德华力中占较大比例，即分子

间力是增大的，而分子间力越大，熔沸点越高。

（2） H2O分子与H2S分子相比，水中H2O分子之间存在氢键，虽然H2O分子间的色散力较小，氢键的存

在却使沸点更高一些。CH4分子之间没有氢键，只能比较色散力大小，故分子量小的CH4的沸点低于分子量大的SiH4的沸点。

第二章 热力学基础 习题

6 计算下列反应的rHm(298.15K)和rSm(298.15K) （1）4NH3(g)+3O2(g)==2N2(g)+6H2O(l) （2）C2H2(g)+H2(g)==C2H4(g) （1）

rHm(298.15K)2fHm(N2,g)6fHm(H2O,l)4fHm(NH3,g)3fHm(O2,g)206(285.83kJmol)4(46.11kJmol)301530.kJmolrSm(298.15K)2Sm(N2,g)6Sm(H2O,l)4Sm(NH3,g)3Sm(O2,g)111

2191.6Jmol1K1669.91Jmol1K14192.4Jmol1K13205.14Jmol1K1582.36Jmol1K1（2）

rHm(298.15K)fHm(C2H4,g)fHm(C2H4,g)fHm(H2,g)

(52.26kJmol)(226.7kJmol)0174.44kJmolrSm(298.15K)Sm(C2H4,g)Sm(C2H4,g)Sm(H2,g)111

(219.6Jmol1K1)(200.9Jmol1K1)(130.68Jmol1K1) 111.98Jmol1K1

7 利用下列反应的rGm(298.15K)值，计算Fe3O4（s）在和298.15K时的标准摩尔生成吉布斯函数。 （1）2Fe(s)+3/2O2(g)==Fe2O3(s), rGm(298.15K)（2）4Fe2O3(s)+Fe(s)==3Fe3O4(s) rGm(298.15K)

rGm(298.15K)(4/3)rGm(1)(1/3)rGm(2)742.2kJmol1 77.7kJmol1

(4/3)(742.2kJmol)(1/3)(77.7kJmol)1015.5kJmol

111

8 估算反应CO2(g)+H2(g)==CO(g)+H2O(g)在873K时的标准摩尔吉布斯函数变和标准平衡常数。若系统中个组分气体的分压为

p(CO2)p(H2)76kPa，p(CO)p(H2O)

，计算此条件下反应的摩尔吉布斯函数变，并判断反应127kPa（注意此时系统不一定处于平衡状态）进行的方向。

rHm(298.15K)fHm(CO,g)fHm(H2O,g)fHm(CO2,g)fHm(H2,g)(110.52kJmol)(241.82kJmol)(393.51kJmol)041.17kJmolrSm(298.15K)Sm(CO,g)Sm(H2O,g)Sm(CO2,g)Sm(H2,g)1111

(197.67Jmol1K1)(188.83Jmol1K1)(213.7Jmol1K1) 130.68Jmol1K142.12Jmol1K1rGm(873K)rHm(CO,g)TrSm(H2O,g)41.17kJmol873K0.04212kJmolK4.41kJmol1111

rGm4.411000Jmol1KExp[]Exp[]0.

RT8.314Jmol1K1873KrGmrGmRTln(pCO/p)(pH2O/p)(pCO2/p)(pH2/p)127127

76764.41kJmol10.008314kJmol1K1873Kln11.86kJmol10逆向自发。

10 已知反应H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g)在298.15K时的K4.91016，

rHm(298.15K)92.31kJmol1，求在500K时的K值。

rHmK211ln()K1RT1T2rHm11K2K1Exp[()]RT1T2

92.31kJmol111104.910Exp[()]1.45100.008314kJmol1K1298.15K500K16

12 在298.2K的标态下，下列反应

CaO(s)+SO3(g)==CaSO3(s)

的rHm402kJmol1,rSm1.6Jmol1K1，试求

（1） 上述反应是否能自发进行？逆反应的rGm是多少？ （2） 升温是有利于上述反应正向进行还是降温有利？ （3） 计算上述逆反应进行所需要的最低温度。 （1）

rGm(298.2K)rHmTrSm402kJmol298.2(0.16kJmolK)345.46kJmol1111

能自发进行。逆反应的rGm(298.2K)345.46kJmol1

（2）由于反应正向放热，降温有利于正向移动。 （3）

rHm402kJmol1T2120K 11rSm0.16kJmolK

第三章 溶液与离子平衡 习题

3 将1kg乙二醇与2kg水相混合，可制得汽车用的防冻剂，试计算 （1）25C时该防冻剂的蒸气压； （2）该防冻剂的沸点； （3）该防冻剂的凝固点。

（1） M(乙二醇)=0.062kgmol10

，M(H2O)=0.01801kgmol1

n（乙二醇）=

1kg16.13mol

0.062kgmol1n(H2O)=

2kg111.11mol 10.018kgmol

rHm(298.15K)fHm(H2O,g)fHm(H2O,l)241.82kJmol(285.83kJmol)44.01kJmolK2p2rHm11lnln()K1p1RT1T2rHm11p2p1Exp[()]RT1T211144.01kJmol111101.325kPaExp[()]2.86kPa0.008314kJmol1K1373.15K298.15K111.1pp*xA2.86kPa2.50kPa

111.1+16.13(2) bBnB16.13mol8.07molkg1 WA2kg

TbTb*TbTb*kbbB373.15K0.512Kkgmol18.07molkg1377.28K0

(104.13C) (3)

TfTf*TfTb*kfbB273.15K1.86Kkgmol18.07molkg1258.14K0

(-15.01C)

7 在100kPa、20℃时，H2S 气体在水中的溶解度是2.61体积H2S/1体积H2O，求饱和H2S水溶液的物质的量浓度及H3O和S离子的平衡浓度；如用HCl溶液调节酸度到pH=2.00时，溶液中的S离子浓度又是多少？

2-2-

+计算结果说明什么问题？

将H2S看成是理想气体

RT8.314Jmol1K1293.15KVm24.37dm3mol1

p100kPacH2S2.61dm3/24.37dm3mol130.107moldm 31dmcH(cH2Sc)Ka0.1079.1108moldm39.87105moldm3 1c12cS2Kamoldm3 2c1.110pH=2.00

cS2Ka1Ka2(cH2S/c)(cH/c)2812c

9.1101.1100.107moldm31.071016moldm322(1.010)+

+

计算H浓度时，可以将多元弱酸当成一元弱酸来处理；二元弱酸的酸根离子浓度数值上近似等于二级酸解离常数；弱酸的浓度一定，酸根离子浓度与H浓度平方成反比。

9 正常情况下，人体动脉血液中c(HCO3)24mmoldm3，c(CO2)1.2mmoldm3此时人

体血液的pH值为多少？在某些情况下，如糖尿病患者体内能快速产生酸性物质，假设因此有

10mmoldm3的H流入血液，而因此产生的过多的CO2通过呼吸排出，仍维持

+

c(CO2)1.2mmoldm3的话，血液的pH值又为多少？，

pHpKa1lgcb246.37lg7.67 ca1.2cb146.37lg7.44 ca1.2-9

pHpKa1lg12已知25℃时，PbI2的容度积是8.4×10，试求 （1） PbI2在纯水中的溶解度（moldm（2） 饱和溶液中Pb和I离子浓度； （3） 在0.01moldm

32+

-

3）；

KI溶液中Pb离子浓度。

2+

（1）sPbI23Ksp8.4109cmoldm30.00128moldm3 443（2）

cPb2sPbI20.00128moldm3cI2sPbI20.00256moldm(cPb2/c)(cI/c)2Ksp 3

(s/c)[(0.01moldm3+2s)/c]2=Ksp （3）

8.4109353smoldmmoldm8.410moldm0.0120.012cPb2s8.4105moldm33Ksp

14 25℃时，溶液中含有Fe、Fe离子，它们浓度都是0.05moldm3+

2+

3，如果要求Fe(OH)3沉淀完全，而

Fe离子不生成Fe(OH)2沉淀，试问溶液的pH值应控制为多少？

Fe沉淀完全

3+

2+

cOH3Ksp(cFe3392.1031233cmoldm6.4210moldm /c)1.0105pH14pOH1411.192.81

Fe开始沉淀

2+

cOHKsp(cFe34.871017383cmoldm3.1210moldm /c)0.05pH14pOH147.516.49

第四章 氧化还原反应与电化学 习题

4 根据下列反应设计原电池，用电池符号表示，写出对应的半反应。 （1）Ag+Cu2++Ag(s) +Cu(s)Pb(s)+CuS(s) +Cu(s)+S2PbCl2(s)+H2(g) +2H++2Cl（2） Pb

（3） Pb

2+2+（1）Ag Cu

+Ag(s) /Ag:Ag++e-Cu2+ /Cu:Cu(s)2e2+()CuCu2(c1)Ag+(c2)Ag() （2）Pb

CuS/Cu:Cu(s)+S22+

Pb(s) /Pb:Pb2++2e-CuS(s) 2e()CuCuSS2(c1)Pb2+(c2)Pb()

（3）Pb H

2+PbCl2(s) /Pb:Pb2++2Cl+2e-+2H+ /H2:H2(g)2e()Pt,H2(g,p)H(c1)Cl(c2)PbCl2Pb()