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农业出版社无机及分析化学习题解答汇总完整版
无机及分析化学(Ⅰ)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
ﻬ第1章 分散体系
1-1。
人体注射用的生理盐水中,含有NaCl0、900%,密度为1、01g·mL-1,若配制此溶液3。
00×103g,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。
00×103g=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、28g∙mL-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、4mol·L-1
(3)b(C2H5OH)==13。
0mol·kg—1
(4)x(C2H5OH)=
=
1—3、将5、0gNaOH、NaCl、CaCl2分别置于水中,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)= 40g·mol—1 M(NaCl)= 58、5g·mol—1 M(CaCl2)= 55、5g·mol-1
因此,它们的物质的量浓度分别为:
c(NaOH)== 0、25(mol·L—1)
c(NaCl)==0。
17(mo·L-1)
c(CaCl2)==0、18(mol·L-1)
1-4、盐酸含HCl37。
0%(质量分数),密度为1、19g·mL-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)盐酸的分子量为36、5
c(HCl)==12、06 mol·L—1
(2)b(HCl)==16、09mol·kg—1
(3)x2==0、225;
x1=1—x2=0。
775
1-5、计算0、10mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液的离子强度、
解:
I=(0。
30×12+0。
10×32)=0。
6
1-6、应用德拜-休克尔极限公式计算0、10mol·L—1KCl溶液中的离子平均活度系数。
解:
KCl I=0、1
==—0。
12
γ±=0、76
1-7、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、62×103g·mol—1
=0、220K
M=1、61×103g·mol—1
因此,该生物碱的相对分子质量为:
1—8、溶解0、324g硫于4、00gC6H6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、53K∙kg∙mol-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 g∙mol—1
由于,
因此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、005mol·L-1KCl溶液在398K时的渗透压:
(1)用浓度计算;(2)用活度计算(γ±=0、92)。
解:
(1)Π=icRT=2×0。
005×8、314×398=33、09(kPa)
(2)Π=iγ±cRT=2×0、92×0。
005×8、314×398=30。
44(kPa)
1-10、101mg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
Π=cBRT
因此
M=5。
78×103g·mol—1
该溶液的凝固点下降为:
因此,该溶液的凝固点Tf= —0、0033℃
1—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=342、4g·mol-1
因此,该未知物的摩尔质量为342、4g∙mol-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1g∙mL-1)
解:
=1、86 K∙kg∙mol-1
为计算方便,设有血浆1kg,则其在36。
5℃下的渗透压为:
=
=772kPa
1-13、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)H+ ]x-∙xH+
由于胶粒带负电荷,因此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 Π=cRT得
(2)设血红素的摩尔质量为M,则
M=6。
70×104g·mol—1
因此,血红素的分子量为6。
70×104。
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 ΔTf=3、15℃
因为
因此,100g水中应加入的甘油质量为:
m=b·mA·M=1。
69mol·kg—1×0、1kg×92g·mol—1=16g
1-16、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:
依照依数性定律,答案分别为
(1);(3)
NaCl
NH4NO3
(NH4)2SO4
100g物质含离子数(mol)
100×2/58、5
100×2/80
100×3/132
0、1mol物质含离子数(mol)
0、2
0、2
0、3
1-17、树干内部树汁上升是渗透压所致,设树汁的浓度为0、20mol·L-1的溶液,在树汁的半透膜外部水中非电解质浓度为0。
02mol·L-1。
试估计在25℃时,树汁能够上升多高。
解:
依照求渗透压公式Π=ΔcRT=(0、20—0、02)×8、314×298=446kPa
(446/101、3)×10、33≈45、48(m)
1—18、现有0。
01mol·L-1AgNO3溶液和0、01mol·L-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;
(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,K3[Fe(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。
008mol·L—1AgNO3溶液和0、01mol·L—1KBr溶液等体积混合制成的AgBr溶胶
(2)0、01mol·L—1AgNO3溶液和0。
008mol·L-1KBr溶液等体积混合制成的AgBr溶胶
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,因此其凝结值由大到小的顺序为:
K3[Fe(CN)6]>MgSO4〉AlCl3。
(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,因此其凝结值由大到小的顺序为:
K3[Fe(CN)6]〈MgSO4〈AlCl3。
1—20、混合等体积0、008mol·L-1AgNO3溶液和0、003mol·L-1的K2CrO4溶液,制得Ag2CrO4溶胶,写出该溶胶的胶团结构,并注明各部分的名称,该溶液的稳定剂是何种物质?
解:
因为AgNO3过量,电位离子是Ag+,也是稳定剂,胶团结构为:
[(Ag2CrO4)m·nAg+·(n—x)NO3-]x+·xNO3-,
胶核:
(Ag2CrO4)m,
胶粒:
[(Ag2CrO4)m·nAg+·(n-x)NO3-]x+,
胶团:
[(Ag2CrO4)m·nAg+·(n-x)NO3-]x+·xNO3—,
电位离子:
Ag+ 反离子:
NO3-
第2章化学热力学基础
2—1。
估计下列过程ΔS、ΔH、ΔG的符号。
(1)硫酸溶于水
(2)室温下冰融化 (3)NaNO3(s)溶于水
解:
(1)ΔS〉0,ΔH〈0,ΔG<0;
(2)ΔS>0,ΔH>0,ΔG<0;
(3)ΔS>0,ΔH>0,ΔG<0。
2—2、确定下列各组物质熵值的大小顺序。
(1)H2O(l)、H2O(g)、H2O(s); (3)CH4(g)、C2H6(g);
(2)H2(g,310K )、H2(g,298K)(4)Fe(s)、Fe2O3(s)。
解:
(1)S(H2O,g)>S(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)
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)ΔU=Q+W=(+1000)+(—540)=460(J)
(2)ΔU=Q+W=(-535) +(+250)=-285(J)
2—4。
求下列反应的ΔrHmθ。
[ΔfHmθ(Fe2O3,s)=-822、2kJ·mol-1,ΔfHmθ(Al2O3,s)=-1670kJ·mol-1,其余ΔfHmθ值查附录一]
(1)4NH3(g)+ 5O2(g) =4NO(g) +6H2O(g)
(2)C2H4(g)+ H2O(g)= C2H5OH(l)
(3)Fe2O3(s)+2Al(s)=2Fe(s)+Al2O3(s)
解:
(1)ΔrHmθ=4ΔfHmθ(NO,g)+6ΔfHmθ(H2O,g)—[4ΔfHmθ(NH3,g)+5ΔfHmθ(O2,g)]
=4×90。
25+6×(-241、8)-[4×(—46、11)+5×0]
=-905、36(kJ·mol-1)
(2) ΔrHmθ=ΔfHmθ(C2H5OH,l)-[ΔfHmθ(C2H4,g)+ΔfHmθ(H2O,g)]
=—277、7-[(52。
26+(—241、8)]
=-88、16(kJ·mol-1)
(3)ΔrHmθ=2ΔfHmθ(Fe,s)+ ΔfHmθ(Al2O3,s)— [ΔfHmθ(Fe2O3,s)+2ΔfHmθ(Al,s)]
=2×0+(-1670)-[(-822。
2)+2×0]=—847、8kJ·mol-1
2—5。
已知ΔcHmθ(C3H8,g)=-2220、9kJ·mol—1,ΔfHmθ(H2O,l)=-285、8kJ·mol—1,
ΔfHmθ(CO2,g)=—393、5kJ·mol—1,求C3H8(g)的ΔfHmθ。
解:
C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g)
ΔcHmθ(C3H8,g)=3ΔfHmθ(CO2,g)+4ΔfHmθ(H2O,l)-ΔfHmθ(C3H8,g)
-2220、9= 3×(—393、5)+4×(-285、8)-ΔfHmθ(C3H8,g)
ΔfHmθ(C3H8,g)=3×(—393、5)+4×(-285、8)+2220、9
=—102、8(kJ·mol-1)
2-6、1mol丙二酸[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、5kJ·mol-1,
则Qp = QV+RT·Δng
=—866。
5kJ·mol-1+8、314×10—3kJ·K-1·mol—1×298K×(3—2)
=—864、02kJ·mol-1
2-7。
已知:
(1)CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔrHmθ
(1)= -870。
3kJ·mol—1
(2) C(石墨)+O2(g)= CO2(g) ΔrHmθ
(2)= —393。
5kJ·mol-1
(3)H2(g)+1/2O2(g) = H2O(l) ΔrHmθ(3)= —285、5kJ·mol—1
计算2C(石墨)+2H2(g)+ O2(g)=CH3COOH(l)的ΔrHmθ、
解:
∵ΔrHmθ=ΔrHmθ(2)×2+ΔrHmθ(3)× 2-ΔrHmθ
(1)
∴ΔrHmθ=(—393。
5)×2 +(-285、5)×2 -(-870、3)
=-488。
3 kJ。
mol-1
2-8、 已知苯的熔化热为10。
67kJ·mol-1 ,苯的熔点为5℃,求苯熔化过程的ΔSmθ。
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%,其余为238U,它们特别难用化学方法分离。
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,依照它们扩散速率的不同而达此目的、试依照下列已知条件和附录的数据计算反应的ΔrHmθ。
U(s)+O2(g)+ 4HF(g)+F2(g)=UF6(g)+2H2O(g)
已知各步反应如下
U(s)+O2(g)=UO2(s) ﻩﻩΔrHmθ=-1084、9kJ·mol-1
UO2(s)+4HF(g)=UF4(s)+2 H2O(g)ﻩΔrHmθ=-2398。
3 kJ·mol-1
UF4(s)+F2(g)=UF6(g)ﻩﻩﻩΔrHmθ=-233。
2kJ·mol—1
解:
U(s)+O2(g)=UO2(s) ΔrHmθ
(1)=—1084。
9kJ·mol—1
UO2(s)+4HF(g)=UF4(s)+2H2O(g)ﻩΔrHmθ
(2)=-2398。
3 kJ·mol—1
+)UF4(s)+F2(g)=UF6(g) ΔrHmθ(3)=-233、2kJ·mol—1
U(s)+O2(g)+4HF(g)+F2(g)=UF6(g)+2H2O(g)ΔrHmθ
ΔrHmθ=ΔrHmθ
(1)+ΔrHmθ
(2)+ΔrHmθ(3)
=(—1084、9)+(-2398、3)+(-233。
2)
=—3716、4(kJ·mol-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。
(Smθ(Fe,s) =27。
28J·K-1·mol-1,Smθ(Fe2O3,s)=90、0J·K-1·mol—1,ΔfHmθ(Fe2O3,s)=—822、2 kJ·mol-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ΔrHmθ
CH3COOH(l) +C2H5OH (l)=CH3COOC2H5(l)+H2O(l)
解:
CH3COOH (l)+C2H5OH(l)=CH3COOC2H5(l)+H2O(l)
ΔcHmθ —875 -1368 -2231 0
ΔrHmθ=[ΔcHmθ(CH3COOH,l)+ΔcHmθ(C2H5OH,l)]—[ΔcHmθ(H2O,l)-ΔcHmθ(CH3COOC2H5, l)
=[ (—875)+(-1368)]-[0+(-2231)]
=-12。
0(kJ·mol—1)
2-12、试计算下列合成甘氨酸的反应在298K及pθ下的ΔrGmθ,并判断此条件下反应的自发性。
NH3(g) +2CH4(g)+ 5/2O2(g) = C2H5O2N(s)+3H2O(l)
解:
查表得:
各物质的ΔfGmθ为:
NH3(g)+2CH4(g)+ 5/2 O2(g)=C2H5O2N(s)+3H2O(l)
kJ·mol—1 -16。
45—50、72 0 —377。
3 -237、129
ΔrGmθ=[ΔfGmθ(C2H5O2N,s)+3ΔfGmθ(H2O,l) ]-[ΔfGmθ(NH3,g)+2ΔfGmθ(CH4,g)+0]
=-377、3+3(-237、129)-( -16、45)-2(-50。
72)
=—970。
8(kJ·mol—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ΔfHmθ(C12H22O11,s)=-2221kJ·mol—1,Smθ(C12H22O11,s)=359、8 J·K—1·mol—1。
求:
(1)假如实际只有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,能够得到多少kJ的非体积功?
[提示:
依照热力学推导,在等温等压下自由能的减少(-ΔG)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)ΔrHmθ=12ΔfHmθ(CO2,g)+11ΔfHmθ(H2O,l)-[ΔfHmθ(C12H22O11,s) +12ΔfHmθ(O2,g)]
=12×(-393、5)+11×(—285、8)-[12×0+(-2221)]=—5644。
8(kJ·mol-1)
ΔrSmθ=12Smθ(CO2,g)+11Smθ(H2O,l)—[Smθ(C12H22O11,s)+ 12Smθ(O2,g)]
=12×213、7+11×69、91-[359。
8+12×205。
1]
=512、4(J·K—1·mol—1)
ΔrGmθ=ΔrHmθ-ΔrSmθ=—5644、8-310×(512、4×10—3)=-5803、6(kJ·mol-1)
-ΔrGmθ=Wf=5803。
6kJ·mol-1
依照题意每克糖能提供给运动员的能量为
ΔrGmθ/M(C12H22O11)=5803。
6÷342=16、97(kJ·g-1)
能转化为非体积功的能量为16。
97×30%=5、09(kJ·g-1)
(2)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) ΔrGmθ=2870kJ·mol—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
24H2S(g)+12 O2(g)=24H2O(l)+24S(s) ΔrGmθ=-4885。
7kJ·mol-1求反应
24H2S(g)+6CO2(g)=C6H12O6(aq)+18 H2O(l)+24S(s)的ΔrGmθ
解:
6CO2(g)+6H2O(l) C6H12O6(aq)+6O2(g)ﻩﻩΔrGmθ
(1)=2870kJ·mol—1
+)24H2S(g)+12O2(g)=24H2O(l)+24S(s) ΔrGmθ(2)=—4885。
7 kJ·mol-1
24H2S(g)+6CO2(g)=C6H12O6(aq)+18 H2O(l)+24S(s)ﻩΔrGmθ
ΔrGmθ=ΔrGmθ
(1)+ ΔrGmθ
(2)=2870-4885。
7=—2016(kJ·mol—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ΔrHmθ、ΔrSmθ和ΔrGmθ,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)
Smθ/J·K-1·mol-1198、0 130、7 126、8
ΔcHmθ/kJ·mol—1 -283、0 -285。
8 -726、6
ΔrHmθ=(-283、0)+2×(-285。
8)-(-726。
6)=—128、0 kJ·mol-1
ΔrSmθ=126。
8—(2×130、7+198、0)=-332、6J
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