无机及分析化学答案1-6.doc

第1章 物质的聚集状态1-14 医学上用的葡萄糖(C6H12O6)注射液是血液的等渗溶液，测得其凝固点比纯水降低了0.543 ，(1) 计算葡萄糖溶液的百分含量；(2) 如果血液的温度为37 ，血液的渗透压是多少？解：(1) (2) 1-15 孕甾酮是一种雌性激素，它含有9.5%H、10.2%O和80.3%C，在5.00 g苯中含有0.100 g的孕甾酮的溶液在5.18 时凝固，孕甾酮的相对分子质量是多少？分子式是什么？解：CHO = 310.3080.3%/12.011310.309.5%/1.008310.3010.2%/16.00 = 21292所以孕甾酮的相对分子质量是310.30，分子式是C21H29O2。1-16 海水中含有下列离子，它们的质量摩尔浓度分别为：；试计算海水的近似凝固点和沸点。解：1-17 取同一种溶胶各20.00 mL分别置于三支试管中。欲使该溶胶聚沉，至少在第一支试管加入4.0 molL-1的KCl溶液0.53 mL，在第二支试管中加入0.05 molL-1的Na2SO4溶液1.25 mL，在第三支试管中加入0.0033 molL-1的Na3PO4溶液0.74 mL，试计算每种电解质溶液的聚沉值，并确定该溶胶的电性。解：第一支试管聚沉值：第二支试管聚沉值：第三支试管聚沉值：溶胶带正电。第二章 化学反应的一般原理2-1 苯和氧按下式反应：在25 100 kPa下，0.25 mol苯在氧气中完全燃烧放出817 kJ的热量，求C6H6的标准摩尔燃烧焓和该燃烧反应的。解：2-2 利用附录的数据，计算下列反应的。(1) (2) (3) (4) 解：(1) (2) (3) (4) 2-5 计算下列反应在298.15 K的，和，并判断哪些反应能自发向右进行。(1) (2) (3) (4) 解：(1) (2) (3) (4) 2-7 不用热力学数据定性判断下列反应的是大于零还是小于零。(1) (2) (3) (4) 解：反应(1)，(2)均有气体产生，为气体分子数增加的反应，；反应(3)，(4)气体反应后分别生成固体和液体，。2-8 计算25 ，100 kPa下反应的和，并判断：(1) 上述反应能否自发进行？(2) 对上述反应，是升高温度有利？还是降低温度有利？(3) 计算使上述反应自发进行的最低温度。解：(1) 反应不能自发进行。(2) ，升高温度对反应有利，有利于。(3) 反应自发进行的条件为2-10 已知下列化学反应在298.15 K时的平衡常数，计算反应的平衡常数K。(1) (2) 解：反应(1)-(2)为所求反应，根据多重平衡规则：2-13 密闭容器中的反应在750 K时其，求：(1) 当原料气中H2O(g)和CO(g)的物质的量之比为11时，CO(g)的平衡转化率为多少？(2) 当原料气中H2O(g)CO(g)为41时，CO(g)的平衡转化率为多少？说明什么问题？解：(1) V，T不变(2) V，T不变H2O(g)的浓度增大，CO(g)的平衡转化率增大，利用廉价的H2O(g)，使CO(g)尽量反应完全。2-15 已知尿素CO(NH2)2的，求下列尿素的合成反应在298.15 K时的和K。解：，K=0.5402-18 已知反应在427 和527 时的K值分别为1.0105和1.1102，求该反应的。解：第3章 定量分析基础3-1 在标定NaOH时，要求消耗0.1molL-1NaOH溶液体积为2030 mL，问：(1) 应称取邻苯二甲酸氢钾基准物质(KHC8H4O4)多少克？(2) 如果改用草酸(H2C2O42H2O)作基准物质，又该称取多少克？(3) 若分析天平的称量误差为0.0002 g，试计算以上两种试剂称量的相对误差。(4) 计算结果说明了什么问题？解：(1) 滴定时消耗0.1molL-1NaOH溶液体积为20 mL，所需称取的KHC8H4O4量为：滴定时消耗0.1molL-1NaOH溶液体积为30 mL，所需称取的KHC8H4O4量为：因此，应称取KHC8H4O4基准物质0.410.61 g。(2) 滴定时消耗0.1molL-1NaOH溶液体积为20 mL和30 mL，则所需称取的草酸基准物质的质量分别量为：因此，应称取草酸基准物质0.130.19 g。(3) 若分析天平的称量误差为0.0002 g，则用邻苯二甲酸氢钾作基准物质时，其称量的相对误差为：，用草酸作基准物质时，其称量的相对误差为：，(4) 通过以上计算可知，为减少称量时的相对误差，应选择摩尔质量较大的物质作为基准物质。3-3 某试剂经分析测得含锰质量分数为41.24%，41.27%，41.23%和41.26%。求分析结果的平均偏差、相对平均偏差、标准偏差和相对标准偏差。解：3-4 分析血清中钾含量，5次测定结果分别为0.160 mgmL-1，0.152 mgmL-1，0.154 mgmL-1，0.156 mgmL-1，0.153 mgmL-1。计算置信度为95%时平均值的置信区间。解：置信度为95%时，t95%=2.78，则：即平均值的置信区间为0.1510.159 mgmL-1。3-5 某铜合金中铜的质量分数测定结果为20.37%，20.40%，20.36%。计算标准偏差s及置信度为90%时的置信区间。解：置信度为90%时，t90%=2.92，则：即置信区间为0.20350.2041。3-7 标定NaOH溶液时，得下列数据：0.1014 molL-1，0.1012 molL-1，0.1011 molL-1，0.1019 molL-1。用Q检验法进行检验，0.1019是否应该舍弃（置信度为90%）？解：当n=4，Q(90%)=0.760.62，因此，该数据不能舍弃。3-8 按有效数字运算规则，计算下列各式：(1) ；(2) ；(3) ；(4) pH=4.03，计算H+浓度。解：(1) 首位大于8的数，多算一位有效数字： 首位大于8的数，不多算一位有效数字：(2) (3) 首位大于8的数，多算一位有效数字： 首位大于8的数，不多算一位有效数字：(4) pH=4.03，则H+=9.310-5 molL-1。第4章 酸碱平衡与酸碱滴定4-4 已知下列各种弱酸的，求它们的共轭碱的，并比较各共轭碱的相对强弱。(1) (2) (3) (4) (5) (6) ，解：(1) (2) (3) (4) (5) (6) 碱性强弱：4-5 用质子理论判断下列物质哪些是酸？并写出它的共轭碱。哪些是碱？写出它的共轭酸。其中哪些既是酸又是碱？解：酸共轭碱碱共轭酸既是酸又是碱4-6 写出下列化合物水溶液的PBE：(1) H3PO4 (2) Na2HPO4 (3) Na2S (4) NH4H2PO4 (5) Na2CO3 (6) NH4Ac(7) HCl + HAc (8) NaOH + NH3解：(1) H3PO4：(2) Na2HPO4：(3) Na2S：(4) NH4H2PO4：(5) Na2CO3：(6) NH4Ac：(7) HCl + HAc：(8) NaOH + NH3：4-8 H2SO4第一级可以认为完全解离，第二级解离常数，计算0.40 molL-1H2SO4溶液中各种离子的平衡浓度。解：4-10 计算浓度为0.12 molL-1的下列物质水溶液的pH（括号内为值）：(1) 苯酚(9.89) (2) 丙烯酸(4.25) (3) 氯化丁基胺(C4H9NH3Cl)(9.39)(4) 吡啶的硝酸盐(C5H5NHNO3)(5.25)解：(1) (2) (3) (4) 4-13 现有一份HCl溶液，其浓度为0.20 molL-1.(1) 欲改变其酸度到pH=4.0应加入HAc还是NaAc？为什么？(2) 如果向该溶液中加入等体积的2.0 molL-1NaAc溶液，溶液的pH是多少？(3) 如果向该溶液中加入等体积的2.0 molL-1HAc溶液，溶液的pH是多少？(4) 如果向该溶液中加入等体积的2.0 molL-1NaOH溶液，溶液的pH是多少？解：(1) 应加入碱NaAc。(2) 加入等体积的2.0 molL-1NaAc溶液后，发生反应，生成0.1 molL-1HAc，剩余(2.0-0.20)/2=0.90 molL-1NaAc。pH=pKa-lgca/cb= -lg(1.7410-5)-lg(0.10/0.90)=5.71(3) 加入等体积的2.0 molL-1HAc溶液后，c(HAc)=1.0 molL-1，则：(4) 加入等体积的2.0 molL-1NaOH溶液后，发生化学反应，反应剩余0.9 molL-1NaOH，则： 4-14 人体中的CO2在血液中以H2CO3和存在，若血液的pH为7.4，求血液中H2CO3，的分布分数。解：H2CO3的 4-29 称取工业纯碱（混合碱）试样0.8983 g，加酚酞指示剂，用0.2896 molL-1HCl溶液滴定至终点，耗去HCl溶液31.45 mL。再加甲基橙指示剂，滴定至终点，又耗去HCl 24.10 mL。求试样中各组分的质量分数。解：用酚酞做指示剂耗去31.45 mLHCl，再用甲基橙做指示剂耗去24.10 mLHCl，可知试样由NaOH和Na2CO3组成。第5章 沉淀溶解平衡与沉淀滴定法5-1 写出下列难溶电解质的溶度积常数表达式。AgBr，Ag2S，Ca3(PO4)2，MgNH4AsO4解：5-5 已知Zn(OH)2的溶度积为1.210-17（25），求其溶解度（molL-1）。解：设溶解度为x molL-1，则：所以5-6 10 mL0.10 molL-1MgCl2和10 mL0.010 molL-1氨水混合时，是否有Mg(OH)2沉淀产生？解：，所以有Mg(OH)2沉淀产生。5-7 在20 mL0.50 molL-1 MgCl2溶液中加入等体积的0.10 molL-1NH3H2O溶液，有无Mg(OH)2沉淀生成？为了不使Mg(OH)2沉淀析出，至少应加入多少克NH4Cl固体（设加入NH4Cl固体后，溶液的体积不变）？解：则：所以有Mg(OH)2沉淀产生。为不生成沉淀，则：加入NH4Cl固体后，形成缓冲溶液5-9 称取氯化物试样0.1350 g，加入30.00 mL0.1120 molL-1的硝酸银溶液，然后用0.1230 molL-1的硫氰酸铵溶液滴定过量的硝酸银，用去10.00 mL。计算试样中Cl-的质量分数。解：第六章 习 题 解 答基本题：6-1求下列物质中元素的氧化值。 (1)CrO42-中的Cr (2)MnO42-中的Mn(3)Na2O2 中的O (4)H2C2O42H2O中的C解：(1)Cr：+6；(2)Mn：+6； (3)O：-1； (4)C：+36-2下列反应中，哪些元素的氧化值发生了变化？并标出氧化值的变化情况。(1)Cl2 + H2O = HClO + HCl(2)Cl2 + H2O2 = 2HCl + O2(3)Cu + 2H2SO4(浓) = CuSO4 + SO2 + 2H2O(4)K2Cr2O7 + 6KI + 14HCl = 2CrCl3 + 3I2 + 7H2O + 8KCl解： (1)Cl：从 0 +1和-1；(2)Cl：从 0 -1；O：从 -1 0；(3)Cu：从 0 +2；S：从 +6 +4；(4)Cr： 从+6 +3； I：从 -1 0。6-3用离子电子法配平下列在碱性介质中的反应式。(1)Br2 + OH- BrO3- + Br-(2)Zn + ClO- Zn(OH)42- + Cl-(3)MnO4- + SO32- MnO42- + SO42-(4)H2O2 + Cr(OH)4- CrO42- + H2O解：(1) Br2+12OH-=2BrO3-+6H2O+10e-( 2e- + Br2 = 2Br-) 56Br2 + 12OH- = 2BrO3- + 6H2O +10 Br-(2) Zn + 4OH- = Zn(OH)42- + 2e-H2O + ClO- + 2e- = 2OH- + Cl-Zn + H2O + 2OH- + ClO- = Zn(OH)42- + Cl-(3) (MnO4- + e- = MnO42-) 22OH- + SO32- = H2O + SO42- + 2e-2MnO4- + 2OH- + SO32- = 2MnO42- + H2O + SO42-(4) (H2O2 + 2e- = 2OH-) 3(4OH- + Cr(OH)4- = CrO42- + 4H2O + 3e-) 23H2O2 + 2OH- + 2Cr(OH)4- = 2CrO42- + 8H2O6-4用离子电子法配平下列在酸性介质中的反应式。(1) S2O82- + Mn2+ MnO4- + SO42-(2) PbO2 + HCl PbCl2 + Cl2 + H2O(3) Cr2O72- + Fe2+ Cr3+ + Fe3+(4) I2 + H2S I- + S解： (1) (S2O82- + 2e- = 2SO42-) 5(4H2O + Mn2+ = MnO4- + 8H+ + 5e-) 25S2O82- + 8H2O + 2Mn2+ = 2MnO4- + 16H+ + 10SO42-(2) PbO2 + 4H+ + 2e-= Pb2+ + 2H2O2Cl-=Cl2 +2e-PbO2 + 4HCl = PbCl2 + Cl2 + 2H2O(3) Cr2O72- +14H+ + 6e- = 2Cr3+ + 7H2O(Fe2+ = Fe3+e-) 6Cr2O72- + 14H+ + 6Fe2+ = 2Cr3+ + 7H2O + 6 Fe3+(4) I2 + 2e- = 2I-H2S = S + 2H+ + 2e-I2 + H2S = 2I- + S + 2H+6-5Diagram galvanic cells that have the following net reactions.(1) Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu (2) Ni + Pb2+ = Ni2+ + Pb (3) Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag (4) Sn + 2H+ = Sn2+ + H2解：(1) (-) Fe | Fe2+Cu2+ | Cu(+)(2) (-)Ni | Ni2+Pb2+ | Pb(+)(3) (-)Cu| Cu2+Ag+ |Ag(+)(4) (-)Sn| Sn2+H+ |H2| Pd(+)6-6下列物质在一定条件下都可以作为氧化剂：KMnO4， K2Cr2O7， CuCl2， FeCl3， H2O2， I2， Br2， F2， PbO2。试根据标准电极电势的数据，把它们按氧化能力的大小顺序排列，并写出它们在酸性介质中的还原产物。解：氧化能力由大到小排列如下：F2 H2O2 KMnO4 PbO2 K2Cr2O7 Br2 FeCl3 I2 CuCl2在酸性介质中的还原产物依次为：F-， H2O， Mn2+， Pb2+， Cr3+， Br-， Fe2+， I-， Cu6-7Calculate the potential of a cell made with a standard bromine electrode as the anode and a standard chlorine electrode as the cathode.Solution: Ey(Cl2/Cl-)=1.358V， Ey(Br2(l)/Br-) =1.065Vthe potential of a cell: Ey = Ey(+) - Ey(-)=1.358V-1.065V=0.293V6-8. Calculate the potential of a cell based on the following reactions at standard conditions.(1) 2H2S +H2SO3 3S +3H2O (2) 2Br-+2Fe3+Br2 +2Fe2+(3) Zn +Fe2+Fe+Zn2+ (4)2MnO4-+5H2O2+6HCl2MnCl2 +2KCl+8H2O+5O2Solution: (1)0.308V; (2)-0.294V; (3)0.323V;(4)0.828V.6-9已知 MnO4-+8H+ +5e = Mn2+4H2O Ey=1.51VFe3+e =Fe2+ Ey=0.771V(1)判断下列反应的方向MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 4H2O +5Fe3+(2)将这两个半电池组成原电池，用电池符号表示该原电池的组成，标明电池的正、负极，并计算其标准电动势。(3)当氢离子浓度为10molL-1，其它各离子浓度均为1molL-1时，计算该电池的电动势。解：(1) MnO4-+5Fe2+8H+ Mn2+4H2O+5Fe3+Ey+ Ey- 反应正向进行(2) (-)Pt| Fe3+(c1)，Fe2+(c2)MnO4-(c3)，Mn2+(c4) | Pt（+）Ey =1.51- 0.771= 0.739V(3) E = E+- E- = Ey+ + - Ey-= 1.51V + - 0.771V = 0.83V6-10已知下列电池 Zn| Zn2+(x molL-1)Ag+(0.10 molL-1)|Ag的电动势E =1.51V，求Zn2+离子的浓度。解： E = E+- E- = 1.51VEy(Ag+/Ag) + 0.0592Vlgc(Ag+) -Ey( Zn2+/Zn) +Vlgc(Zn2+) =1.51V0.799V+0.0592Vlg0.10 - -0.763V +Vlgc(Zn2+) =1.51Vc(Zn2+) = 0.57(molL-1)6-11为了测定的溶度积，设计了下列原电池(-)Pb| PbSO4| SO42-(1.0 molL-1)Sn2+(1.0 molL-1)|Sn(+)在25C时测得电池电动势Ey = 0.22V，求PbSO4溶度积常数Kysp。解：查表 Ey( Sn2+/Sn) = -0.136V Ey(Pb2+/ Pb) = -0.126VEy = Ey+ - Ey- 0.22V = -0.136 - Ey- Ey- = Ey( PbSO4/ Pb)= -0.356VEy(PbSO4/ Pb)= E(Pb2+/ Pb) = Ey(Pb2+/ Pb) + -0.356V = -0.126V +lgc(Pb2+)-0.356V = -0.126V +lg Kysp(PbSO4)/c(SO42-) lgKysp(PbSO4) = -7.77 Kysp = 1.710-86-12根据标准电极电势计算298K时下列电池的电动势及电池反应的平衡常数。(1) (-) Pb | Pb2+(0.1 molL-1)Cu2+(0.5 molL-1)|Cu(+)(2) (-) Sn | Sn2+(0.05 molL-1)H+(1.0 molL-1)|H2(105Pa) |Pt(+)(3)(-)Pt|H2(105Pa)|H+(1molL-1)Sn4+(0.5 molL-1)， Sn2+(0.1 molL-1 )|Pt(+)(4) (-) Pt | H2(105Pa)|H+(0.01 molL-1)H+(1.0 molL-1)|H2(105Pa) | Pt(+)解：(1) E+ = 0.337V +Vlg0.5 =0.33VE- = -0.126V +Vlg0.1 = -0.16VE = E+ - E- = 0.33V -(-0.16V) = 0.49Vy lgKy= 15.64 Ky = 4.41015(2) E+ = Ey(H+/H2) = 0 E- = -0.136V + Vlg0.05 = -0.17VE = E+ - E- = 0.17Vy lgKy= Ky=3.9104 (3) E+ = 0.151V + Vlg= 0.17VE- = Ey(H+/H2) =0E = E+ - E- = 0V - 0.17V = 0.17Vy lgKy = 5.10 Ky =1.3105(4) E+ = Ey(H+/H2) = 0E- = 0V +Vlg= -0.12VE = E+ - E- = 0V + 0.12V= 0.12VylgKy= Ky=16-13试根据下列元素电势图回答Cu+， Ag+， Au+， Fe2+等离子哪些能发生歧化反应。EyA/V 解： Cu+，Au+能发生歧化。6-14计算在1molL-1HCl溶液中用Fe3+滴定Sn2+的电势突跃范围。在此滴定中应选用什么指示剂？若用所选指示剂，滴定终点是否和化学计量点符合？解：已知Ey(Sn4+/ Sn2+) = 0.14VEy( Fe3+/ Fe2+) = 0.70V 突跃范围：(0.14V+3V)=0.23V (0.70V-3V) = 0.52V 选亚甲基蓝；EyIn = 0.36V， 与化学计量点 Esp=0.33V 符合。6-15将含有BaCl2的试样溶解后加入K2CrO4使之生成BaCrO4沉淀，过滤洗涤后将沉淀溶于HCl溶液，再加入过量的KI并用Na2S2O3溶液滴定析出的I2。若试样为0.4392g，滴定时耗去29.61mL 0.1007 molL-1Na2S2O3标准溶液。计算试样中BaCl2的质量分数。解：有关反应 Ba2+ + CrO42- = BaCrO4 2CrO42- + 6I- + 16H+ = 2Cr3+ + 8H2O + 3I2I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaIn(Ba2+) = n(CrO42-) = n(I2) = n(S2O32-)6-16用30.00mL KMnO4溶液恰能氧化一定质量的KHC2O4H2O，同样质量的KHC2O4H2O又恰能被25.20mL0.2000 molL-1 KOH溶液中和。计算KMnO4溶液的浓度。解：有关反应 2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2OHC2O4- + OH- C2O42- + H2On(MnO4-) = 2n(C2O42-)/5 n(KHC2O4H2O) = n(KOH) 6-17用KMnO4法测定硅酸盐样品中的Ca2+含量。称取试样0.5863g，在一定条件下，将钙沉淀为CaC2O4，过滤、洗涤沉淀。将洗净的CaC2O4溶解于稀H2SO4中，用0.05052 molL-1 KMnO4标准溶液滴定，消耗25.64mL。计算硅酸盐中Ca的质量分数。解： n(Ca) = n(C2O42-) = 5n(MnO4-)/2 6-18大桥钢梁的衬漆用红丹(Pb3O4)作填料，称取0.1000g红丹加HCl处理成溶液后再加入K2CrO4，使定量沉淀为PbCrO4： Pb2+ + CrO42- = PbCrO4将沉淀过滤、洗涤后溶于酸并加入过量的KI，析出I2以淀粉作指示剂用0.1000 molL-1Na2S2O3溶液滴定用去12.00mL，求试样中Pb3O4的质量分数。解： 2CrO42- + 6I- + 16H+ = 2Cr3+ + 8H2O + 3I2 I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaIn(Pb3O4) = n(Pb)/3 = n(CrO42-)/3 = 2n(I2)/9 = n(S2O32-)/96-19抗坏血酸(摩尔质量为176.1gmol-1)是一个还原剂，它的半反应为C6H6O6 + 2H+ + 2e- = C6H8O6它能被I2氧化。如果10.00mL柠檬水果汁样品用HAc酸化，并加入20.00mL0.02500 molL-1I2溶液，待反应完全后，过量的I2用10.00mL 0.0100 molL-1Na2S2O3滴定，计算每毫升柠檬水果汁中抗坏血酸的质量。解： I2 + C6H8O6 = 2I- + C6H6O6 + 2H+n(C6H8O6) = n(I2) = n(Na2S2O3)/2提高题：6-20. 已知 Hg2Cl2(s)+2e-=2Hg(l)+2Cl- Ey =0.28V Hg22+2e-=2Hg(l) Ey =0.80V求Kysp(Hg2Cl2)。 (提示： Hg2Cl2(s) Hg22+2Cl-)解： Hg2Cl2(s) +2e-=2Hg(l)+2Cl- Ey = 0.28V Hg22+2e-=2Hg(l) Ey = 0.80V将上述两电极反应组成原电池：(-)Pt|Hg(l)|Hg2Cl2(s)|Cl-Hg22+|Hg(l)|Pt(+)电池反应为： Hg22+2Cl-= Hg2Cl2(s) Ey = 0.80V -0.28V = 0.52Vy反应的平衡常数 lgKy = = 17.56 Ky =1017.56Kysp(Hg2Cl2) = 1/Ky = 1/1017.56 = 2.810-186-21已知下列标准电极电势 Cu2+2e- =Cu Ey =0.337V Cu2+e-=Cu+ Ey =0.153V(1) 计算反应 Cu + Cu2+ = 2Cu+的平衡常数。(2) 已知Kysp(CuCl) =1.210-6，试计算下面反应的平衡常数。Cu + Cu2+2Cl- 2CuCl解：(1) Cu2+ 0.153 Cu+ Ey Cu 0.337 2Ey(Cu2+/Cu) = 1Ey(Cu2+/Cu+) + 1Ey(Cu+/Cu)20.337V = 10.153V + 1Ey(Cu+/Cu) Ey(Cu+/Cu) = 0.521VyyylgKy= Ky = 6.010-7a) Ey+ = Ey(Cu2+/CuCl) = E(Cu2+/Cu+) = Ey(Cu2+/Cu+) + 0.0592Vlgc(Cu2+)/c(Cu+)= 0.153V + 0.0592Vlg(1/Kysp，CuCl)= 0.153V + 0.0592Vlg(1/1.210-6)= 0.504VEy- = Ey(CuCl/Cu) = E(Cu+/Cu) = Ey(Cu+/Cu) + 0.0592Vlgc(Cu+)= 0.521V + 0.0592Vlg Kysp，C