工程化學基礎第二版練習題參考答案[001]

1、浙江大學<<工程化學基礎（第二版）>>練習題參考答案第一章 緒 論練習題（p.9）1. （1）×； （2）； （3）×； （4）。2. （1）C、D；（2）C；（3）B。3. 反應進度； mol。4. 兩相（不計空氣）；食鹽溶解，冰熔化，為一相；出現(xiàn)AgCl¯，二相；液相分層，共三相。5. 兩種聚集狀態(tài)，五個相：Fe（固態(tài)，固相1），F(xiàn)eO（固態(tài)，固相2），F(xiàn)e2O3（固態(tài)，固相3），F(xiàn)e3O4（固態(tài)，固相4），H2O（g）和H2（g）（同屬氣態(tài)，一個氣相5）6. n =（216.5 180）g / (36.5g · mol-1)

2、 = 1.0 mol7. 設最多能得到x千克的CaO和y千克的 CO2，根據(jù)化學反應方程式： CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) 摩爾質量/g·mol-1 100.09 56.08 44.01 物質的量/mol 因為n(CaCO3)=n(CaO)=n(CO2) 即 = 得 x =m(CaO) =532.38kg y =m(CO2) =417.72kg 分解時最多能得到532.28kg的CaO和417.72kg的CO2。8. 化學反應方程式為3/2H2+1/2N2 = NH3時：化學反應方程式為3H2+ N2 = 2NH3時：當反應過程中消耗掉2mol N2時，化學反

3、應方程式寫成3/2H2+1/2N2 = NH3，該反應的反應進度為4 mol；化學方程式改成3H2+ N2 = 2NH3，該反應的反應進度為2 mol。 9. n（H2）=×（H2）=0.5 mol×(2)=1 mol n（H2O）=×（H2O）=0.5 mol×2=1 mol 消耗掉1 molH2，生成1 molH2O。思考題1 略。2 物質層次有哪些？各層次物質運用適用的理論是什么？答：（1）宏觀物體牛頓力學; （2）微觀物體量子力學； （3）宇官物體廣義相對論； （4）渺觀物體超弦（？）3.略。4.以人體或燒結爐為例說明系統(tǒng)和環(huán)境的劃分和確定不是絕

4、對的，而是相對的。 答：系統(tǒng)的選擇根據(jù)研究需要而定，不同的方法和不同的角度對系統(tǒng)的劃分也不同。以燒結爐為例，在燒結爐中放置兩塊金屬如鐵片和銀片，其間放有低熔點合金如錫和鉍的合金，在可控還原氣氛如氮和氫的混合氣體保護下加熱，則兩塊難熔金屬將被燒結在一起。在這個例子中，如果要討論燒結工藝的有關問題就可以把整個燒結爐作為系統(tǒng)，它包括金屬片、低熔點合金和氣體介質，而燒結爐外空間中的物質則均為環(huán)境。如果想研究燒結爐內(nèi)可控保護氣體間發(fā)生的反應，那么就可把氮氣分解的化學反應當作一個系統(tǒng)加以討論。而爐膛內(nèi)的支架、難熔合金片、低熔點等物質及絕熱均為環(huán)境?？梢?，“系統(tǒng)”的確定是根據(jù)研究對象的需要劃分的。5.略。6

5、.20 的實驗室內(nèi)，把一只盛有水和冰的但沒有蓋的瓶子作為一個系統(tǒng)來研究，那么該系統(tǒng)可稱為什么系統(tǒng)？它可及環(huán)境交換些什么？若蓋上蓋子密封，則情況怎樣？這個系統(tǒng)稱為什么系統(tǒng)？若將這個瓶子用絕對隔熱（實際上是不可能的）石棉布包裹，情況又如何？這個系統(tǒng)稱為什么系統(tǒng)？如果把整個實驗室作為一個孤立系統(tǒng)來討論，此時需要什么條件？答：（1）敞開系統(tǒng)，物質和能量的交換； （2）封閉系統(tǒng)，能量的交換； （3）孤立系統(tǒng)，既無物質的交換也無能量的交換；7.略。8.摩爾（mol）是物質的量的單位，使用時應注意什么？答：在使用物質的量的單位時必須指明基本單元。9.略。10.反應進度的物理意義是什么？能不能隨便改動化學反應

6、方程式？生成一定量的時，反應及反應的反應進度是否相同？答：（1）物理意義：反應系統(tǒng)中任何一種反應物或生成物在反應過程中物質的量的變化c及該物質的化學計量數(shù)的比值。 （2）因反應進度及化學計量數(shù)有關，故不能隨便改動化學反應方程式。 （3）生成物的物質的量一定，化學計量數(shù)不同，則反應進度也不同。第二章 物質的化學組成和聚集狀態(tài)§2.1 物質的化學組成練習題(p.23)1 化學式或名稱名稱或化學式配位中心配位體配位原子配位數(shù)KPt(NH3)C13三氯一氨合鉑()酸鉀Pt()NH3,ClN,Cl4Na2Zn(OH)4四羥合鋅()酸鈉Zn()OHO4Ni(en)3SO4硫酸三乙二胺合鎳()Ni

7、()H2NCH2CH2NH2(en)N6Co(NH3)5ClC12二氯化一氯五氨合鈷()Co()NH3,ClN,Cl6Na2CaY乙二胺四乙酸合鈣()酸鈉Ca()(-OOCCH2)2NCH2-CH2N(CH2COO-)2(EDTA或Y4-)N,O6Ni(CO)4四羰合鎳(0)Ni(0)COO4氯化二氨合銀(I)Ag(NH3)2C1Ag(I)NH3N2六氰合鐵()酸鉀K4Fe(CN)6Fe()CNN6其中，螯合物有：（3）Ni(en)3SO4和（5） Na2CaY2答：金剛石、石墨和碳團簇都是碳的同素異形體。金剛石的C原子之間通過共價鍵形成原子晶體，是天然產(chǎn)物中硬度最大、熔點最高(3550)、不

8、導電的貴重材料；石墨晶體中同層粒子間以共價鍵結合，平面結構的層及層之間則以分子間力結合。由于層間的結合力較弱，容易滑動，所以有導電性和滑動性, 用于鉛筆芯、潤滑材料、電極材料。碳團簇, 如C60, 是由60個碳原子以20個六邊形和12個五邊形相間組成的32面體球形分子，形如足球，具有類似“烯烴”的某些反應性能，也稱“足球烯”，球碳團簇及其衍生物在超導電性、半導體、非線性光學等方面具有奇異性能。碳納米管是一種由單層或多層石墨卷成的納米微管，多層碳管各層之間的間隔為石墨的層間距。碳管兩頭可以是空的，也可被半個C60或更大的球碳所封閉。碳納米管可以是不同禁帶寬度的半導體，可以用于未來電子工業(yè)制造電子

9、器件和超薄導線，使電子芯片集成度更高，體積更小, 也是制備高強度輕質材料的理想組元。3 Sn1xCnxO2 ，存在于黑漆古銅鏡中，是表層耐磨物質；Y2O2S:Eu3+ ，可用作彩色電視的發(fā)光材料；GaAs1-xPx，制備發(fā)光二極管的材料。（另外還可以舉出許多例子）4聚苯乙烯 中的鏈節(jié)、重復單元都是，聚合度是n。聚酰胺610有兩個鏈節(jié)：，兩個鏈節(jié)組成一個重復單元, 聚酰胺的聚合度是2n?！咀⒁狻扛叻肿踊衔锏闹貜蛦卧梢园煌逆湽?jié)，聚合度以鏈節(jié)數(shù)來計量。特別注意，在聚酰胺化學式中，名稱后的第一個數(shù)字指二元胺的碳原子數(shù)，第二個數(shù)字指二元酸的碳原子數(shù)，所以聚酰胺610是由己二胺和癸二酸為單體縮聚

10、而得的。5 名稱化學式類型聚丙烯碳鏈高分子聚丙烯腈碳鏈高分子尼龍66雜鏈高分子聚二甲基硅氧烷元素有機高分子6 高分子名稱單體化學式命名聚乙烯CH2CH2乙烯聚丙烯CH3CHCH2丙烯聚氯乙烯ClCHCH2氯乙烯聚苯乙烯苯乙烯聚四氟乙烯CF2CF2四氟乙烯聚異戊二烯CH2CCHCH2CH32-甲基-1，3-丁二烯（異戊二烯）聚酰胺H2N(CH2)6NH2HOOC(CH2)4COOH己二胺己二酸NH(CH2)5C=O 己內(nèi)酰胺聚甲基丙烯酸甲酯CH2CCOOCH3CH32-甲基-丙烯酸甲酯聚環(huán)氧乙烷CH2CH2O環(huán)氧乙烷聚丙烯腈CH2CHCN丙烯腈聚丙烯酰胺丙烯酰胺聚對苯二甲酸乙二(醇)酯HO CH

11、2 CH2OH1，4-苯二甲酸（對苯二甲酸）乙二醇酚醛樹脂 ，HCHO苯酚甲醛聚二甲基硅氧烷二甲基二羥基硅烷ABSCH2CHCN，CH2CHCHCH2，丙烯腈，1，3-丁二烯，苯乙烯7答：蛋白質分子是一條或多條多肽鏈構成的生物大分子，多肽鏈由氨基酸通過肽鍵（酰胺鍵，CONH）共價連接而成，相對分子質量可從一萬到數(shù)百萬。各種多肽鏈都有自己特定的氨基酸順序，人體蛋白質由20種氨基酸組成，除脯氨酸外，其它19種均是-氨基酸，結構通式為RCH(NH2)COOH，R是每種氨基酸的特征基團。蛋白質有不同層次的結構，分為一級、二級、三級和四級結構。多肽鏈中氨基酸的數(shù)目、種類和連接順序稱為蛋白質的一級結構；多

12、肽鏈中若干肽段在空間的伸張方式，如-螺旋、-折疊等稱二級結構；多肽鏈在二級結構基礎上，依靠基團相互作用進一步卷曲、折疊而成的更復雜的三維空間結構稱三級結構；兩條或兩條以上具有三級結構的多肽鏈按特定方式結合而成的聚合體稱四級結構。一級結構又稱為基本結構，二級結構以上屬高級結構。通常只有那些具有高級結構的蛋白質才有生物活性。脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)由磷酸、脫氧核糖或核糖、有機堿組成，有機堿分別為腺嘌呤（Adenine），鳥嘌呤（Guanine），胞嘧啶（Cytosine），胸腺嘧啶（Thymine）和尿嘧啶（Uracil），簡稱A，G，C，T，U。它們的基本結構單元是單核苷酸，單

13、核苷酸通過3，5-磷酸二酯鍵互相連接形成多核苷酸鏈。DNA和RNA結構之間的主要區(qū)別在戊醛糖和嘧啶堿上。核酸及蛋白質一樣，也有特殊的空間結構，DNA通過堿基互補配對原則形成雙螺旋結構。DNA和RNA的基本化學組成組成DNARNA酸H3PO4H3PO4戊醛糖 脫氧核糖 核糖有機堿嘌呤堿腺嘌呤（A） 鳥嘌呤（G）腺嘌呤（A） 鳥嘌呤（G）嘧啶堿胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C） 尿嘧啶（U）單核苷酸3腺嘌呤脫氧核苷酸 5胸腺嘧啶脫氧核苷酸3 鳥嘌呤核苷酸 5 尿嘧啶核苷酸8（1）金屬有機，CO，CO，化學氣相沉積。（2）DNA，RNA，蛋白質。思 考 題1. 分析配位中心和配體的特征，為什么

14、螯合物特別穩(wěn)定？答：配位中心：處于配合物中心的位置的正離子或中性原子；配體：按一定空間位置排列在配位中心周圍的負離子或中性分子。由于螯合效應，所以螯合物的穩(wěn)定性很強。2. 聯(lián)系實際，簡述團簇、非整比化合物在工程應用中的重要性。答：碳納米管可用于未來電子工業(yè)制造電子器材和超細導線，使電子芯片集成度更高，體積更小。碳納米管有優(yōu)異的力學性能，有很好的韌性，彈性比碳纖維高5個數(shù)量級，是制備高強度輕質材料的理想組元。非整比化合物等在材料中十分重要，可以控制或改善無機固體材料的光、電、聲、磁、熱和力學性質。例如，碳化物、氮化物在鋼材中可以有效的提高鋼材的硬度。3. 略。4. 聯(lián)系實際，體會一般高分子化合物

15、和生物大分子的異同。略5. 比較蛋白質和核酸在生物體內(nèi)的重要作用，現(xiàn)代生物工程主要包括哪些方面？答：略。§2.2 固 體練 習 題 （p.32）1（1）B，F(xiàn)。 （2）D。（3）C、D、E、F，D、F。（4）A。2熔點高低為：MgO>CaO>CaF2>CaCl2。因為電荷之間作用力為f = k(Q+Q)/(r+r)2，典型離子晶體的熔點及其作用力有相同的變化規(guī)律，其中以Q+、Q為主，r+、r為參考。3熔點高低為：SiC>SiBr4>SiF4。因為粒子間作用力大小及晶體的熔點高低規(guī)律一致，SiC是原子晶體，SiF4和SiBr4為分子晶體，原子晶體以共價鍵結

16、合，分子晶體以分子間力結合，共價鍵作用強于分子間力。在同為分子晶體的SiF4和SiBr4中，SiBr4的相對分子質量大于SiF4，前者分子間力大于后者。4因為鈉鹵化物是離子晶體，而所列硅鹵化物均為分子晶體。離子晶體以離子鍵結合，離子間作用力大，而分子晶體以分子間力結合，分子間力較離子鍵弱，所以硅鹵化物的熔點總比鈉鹵化物的低。離子鍵強弱隨電荷數(shù)增大而增強，而分子間力隨相對分子量的增大而增強，所以兩者間變化規(guī)律不一致。5(1) 熔點由高到低為：BaCl2>FeCl2>AlCl3>CCl4。因為BaCl2為典型的離子晶體，熔點較高；FeCl2和AlCl3同為過渡型晶體，高價態(tài)的傾向

17、于形成共價鍵為主的分子晶體，熔點、沸點較低；低價態(tài)的傾向于形成以離子鍵為主的離子晶體，熔點、沸點較高。正離子價態(tài)越高，吸引負離子的電子云的能力越強；負離子的半徑越大，其電子云越易被正離子吸引過去。結果減弱了正、負離子間作用力。故AlCl3比FeCl3更偏向于分子晶體，熔點更低；CCl4則為典型的分子晶體，熔點更低。 (2) 硬度從大到小為：SiO2>BaO>CO2。因為SiO2是原子晶體，硬度最大；BaO是典型的離子晶體，硬度較大；CO2為典型的分子晶體，硬度最小。6耐高溫金屬：W(鎢，熔點3410)，Re(錸，熔點3180) 。W和Re用于測高溫的熱電偶材料。易熔金屬：Hg(汞，

18、熔點38.87)，用于測體溫的溫度計。Sn(錫，熔點231.9)，用于制作自動滅火設備、鍋爐安全裝置、信號儀器(表)、電路中的保險絲等的合金材料。7非晶態(tài)線型高分子聚合物在不同溫度下可以呈現(xiàn)出玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)等三種不同的物理狀態(tài)。低溫時處于玻璃態(tài)，此時不僅高分子的整個分子鏈不能運動，連個別的鏈節(jié)也不能運動，變得如同玻璃體一般堅硬。當溫度升高到一定程度時，高分子的整個鏈還不能運動，但其中的鏈節(jié)已可以自由運動了，此時在外力作用下所產(chǎn)生的形變可能達到一個很大的數(shù)值，表現(xiàn)出很高的彈性，稱為高彈態(tài)。當溫度繼續(xù)升高，使整條分子鏈可以自由運動，成為流動的粘液，此時稱為粘流態(tài)。由玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉變的溫度

19、叫做玻璃化溫度（Tg）。由高彈態(tài)向粘流態(tài)轉變的溫度叫做粘流化溫度（Tf）。塑料的Tg高于室溫，橡膠的Tg低于室溫。作為塑料，要求在室溫下能保持固定的形狀，因此Tg越高越好。作為橡膠，要求能夠保持高度的彈性，因此Tg越低越好。Tf是高分子化合物成型加工的下限溫度。溫度高，流動性大，便于注塑、澆塑和吹塑等加工。但Tf過高可能引起分解，高分子化合物的分解溫度是成型加工的上限溫度。對高分子材料的加工來說，Tf越低越好；對耐熱性來說，Tf越高越好。Tg及Tf差值越大，橡膠的耐寒、耐熱性也越好，其應用溫度范圍越寬。8（1）基于橡皮室溫下處于高彈態(tài)這一力學特征。室溫下橡皮塞處于高彈態(tài)，在外力作用下能產(chǎn)生形變

20、，表現(xiàn)出很高的彈性，故可以密封容器口使其不漏氣。（2）基于BaCl2的高溫穩(wěn)定性。BaCl2是典型的離子晶體，熔點高，穩(wěn)定性較好，不易受熱分解，其熔融態(tài)可用作高溫時某些金屬的加熱或恒溫介質，即鹽浴劑，使該經(jīng)高溫處理的金屬慢慢冷卻保持晶形。（3）基于金屬有機化合物中化學鍵的不同穩(wěn)定性。過渡金屬有機化合物中，MC鍵不是典型的離子鍵，鍵能一般小于CC鍵，容易在MC處斷裂，用于化學氣相沉積（CVD），能沉積成高附著性的金屬膜，致密的金屬膜附著在玻璃上制得鏡子。§2.3 液體和液晶練 習 題(p.44)1（1）飽和，方向，降低，氫，氧（2）1千克溶劑（3），-SO3-，C17H35，O(CH2

21、CH2O)，R ，油包水型乳狀液（4）8，潤濕劑；16-18，洗滌劑、增溶劑。（5）熱致液晶，溶致液晶2 (1) pH大?。?0時>20時>50時，因為pH=1gc(H+)c，Kw=c(H+)c·c (OH)c，Kw隨溫度升高而升高，故c(H+)隨溫度升高而升高，pH隨溫度升高而減小。(2) 電導率大?。?0時<20時<50時，因為KW隨溫度升高，電離出來的OH、H+都增加，所以電導率增大。(3) 凝固點高低：0.1mol×kg1>0.2mol×kg1>0.5mol×kg1，因為，表示溶液的凝固點下降值，、分別表示純?nèi)?/p>

22、劑和溶液的凝固點；是溶質的質量摩爾濃度，單位為mol·kg-1，為凝固點下降常數(shù)，取決于純?nèi)軇┑奶匦远叭苜|特性無關。(4) 凝固點高低：C6H12O6的>NaCl的>Na2SO4的， 因為C6H12O6是非電解質，NaCl 和Na2SO4是強電解質，在水溶液中電離出的離子數(shù)不同，0.1 mol·kg-l NaCl和0.1 mol·kg-l Na2SO4溶液的實際質點的質量摩爾濃度分別為0.2mol·kg-l和0.3mol·kg-l，根據(jù)凝固點下降公式，凝固點隨質點數(shù)的增加而降低。(5) 滲透壓高低：0.1mol×kg1&

23、lt;0.2mol×kg1<0.5mol×kg1，因為 P=cRT，濃度增大，滲透壓也增大。3(1) 水的氣化熱（100時的氣化熱為40.67kJ·mol-1）很大，水氣化成水蒸氣時要吸收大量熱，水的摩爾熱容（25時為75.4 J·mol-1·K-1）也很大，使水升高溫度需要吸收較大的熱，水溫受環(huán)境溫度影響較小，所以水是廉價安全的制冷劑和載冷劑。（2）水的摩爾熱容很大，使水升高溫度能夠吸收較大的熱，工廠常用噴水來降溫。（3）雪熔化成水需要從環(huán)境中吸收熔化熱（在101.325 kPa時為6kJ·mol-1）。（4）表面活性物質具有

24、潤濕作用，含有表面活性物質的水溶液容易在固體表面鋪展開來而潤濕整個表面。（5）表面活性物質濃度大于臨界膠束濃度時，溶液中內(nèi)部的表面活性物質分子的憎水基之間互相以分子間力締合形成膠束，膠束中能使溶液溶解一些原本不溶或微溶于水的物質，即表面活性物質具有增溶作用。（6）含有少量表面活性物質的水溶液容易在固體表面鋪展開來而潤濕整個表面，帶走油污，水劑價廉、安全無毒，而汽油、煤油等有機溶劑存在一定毒性，所以用溶有表面活性物質的水劑清洗油污是一項既節(jié)能又安全的措施。（5）乳化燃料指由燃料油（煤油、汽油、柴油、重油、渣油）和水組成的油包水型乳化液。水是分散相，均勻地懸浮在油中，燃料油則包在水珠的外層。由于水

25、的沸點低于燃料，高溫下包裹在油滴中的水珠發(fā)生“微爆”作用，使油滴變得更小，有利于燃燒。另外，可以發(fā)生水煤氣反應等化學作用，即：C+H2O=CO+H2，C+2H2O=CO2+2H2，CO+H2O=CO2+H2，2H2+O2=2H2O，使燃燒反應更趨完全。所以，乳化燃料能夠節(jié)約能源、減少污染。4物質化學式作用四乙基鉛(C2H5)4Pb提高汽油辛烷值，高度有效抗爆劑甲基叔丁基醚CH3OC(CH3)3提高汽油辛烷值硝酸異辛酯CH3CH2 CH2 CH2 CH(CH2 CH3)CONO2柴油十六烷值改進劑2,6-二叔丁基對甲酚抗氧化劑5常見表面活性物質的分類、結構舉例陰離子型類別羧基酸類烷基磺酸類烷基芳

26、基磺酸類硫酸酯類結構式RCOONaRSO3NaROSO3Na名稱C17H35COONa硬脂酸鈉(肥皂主要成分)烷基酰胺磺酸鈉十二烷基苯磺酸鈉2-乙基-己基硫酸鈉陽離子型類別胺基鹽類季銨鹽類吡啶鹽類結構式名稱氯化烷基胺溴化十六烷基三甲基銨烷基氯代吡啶非離子型類別酯類醚類結構式名稱失水山梨醇（斯盤）聚氧乙烯基醇醚（平平加型）聚氧乙烯烷基苯酚醚（OP型）兩性型結構式名稱烷基二甲基銨丙酸卵磷脂高分子型類別陽離子型陰離子型結構式名稱聚-4-乙烯溴化十二烷基吡啶聚丙烯酸鈉§2.4 氣體和等離子體練 習 題(p.51)1(A)2(A)3(1)據(jù)pi=(ni/n)p，所以有：p(O2)=100kPa

27、×0.21=21Pa，p(N2)=100kPa×0.78=78 kPa，p(NO2)=100kPa×0.01=1.0 kPa。 (2) 因為pV=nRT ，V=2V0 ，所以p=p0=50 kPa 。4 (1) 空氣的相對濕度=p(H2O，實)/p(H2O，飽)×100% 查表，20時p(H2O，飽)=0.2339kPa，則 相對濕度=(0.1001/0.2339)×100%=42.80%。(2) 若溫度降低到10，此時水的實際蒸氣壓為： p(H2O.實)=0.1001kPa×283.15/293.15=0.09669kPa 查表，1

28、0時p(H2O,飽)=0.1228kPa 所以，相對濕度=0.09669/0.1228×100%=78.73%.5小于5.6 CO2 、 SO3 H2CO3 、H2SO4。6溫室氣體CO2、SO3、O3、N2O和CFxClx等,引起臭氧層破壞的有N2O、CFxClx等氣體。7對流層：溫室效應；平流層：防紫外線。思考題1. 略2. 造成全球氣候變暖、臭氧層空洞、光化學煙霧的原因是什么？對環(huán)境及人類有何危害？為什么不把H2O(g)稱為溫室氣體？ 答：溫室效應：太陽輻射透過大氣，很少一部分被吸收，大部分到達地面，地表又以紅外輻射的形式向外輻射，被大氣中CO2等溫室氣體吸收，從而阻止了地球的

29、熱量向外空的散發(fā)，致使大氣層增溫。 臭氧層空洞、光化學煙霧：NOX、CFC以及一些工業(yè)用劑等，在大氣中能發(fā)生一系列的光化學反應而破壞臭氧層。 危害：臭氧層的破壞，致使過量的紫外線射到地面，引起植物、生物、人類病變增加；加速高分子材料的老化；增加城市光化學煙霧，加劇環(huán)境的污染；造成高空平流層變冷和地面變暖。 因為H2O(g)會在空氣中凝聚放熱。3. 吸煙者從一支煙中吸入約20 mg 的煙微粒，若這些煙微粒是直徑為400 nm 、密度為1.0 g·cm3 的球體，那么這些微粒的總表面積是多少？請從吸附角度分析吸煙的危害。 答：由題意得： Ai = =1.5×105 -1 A =

30、 Ai ·V = Ai · = 3000 3 第三章 物質的結構和材料的性質§3.1 原子核外電子運動狀態(tài)練習題(p.58)1(b)正確。(a)錯在“完全自由”；(c)錯在有“一定軌跡”。2位置、能量3n，四（0、1、2、3），4f，7。4波動，波粒二象性5 組 態(tài)1p2s2d3p5f6s是否存在NYNYYY主量子數(shù)/2/356角量子數(shù)/0/130軌函(個數(shù))/1/371最多可容納電子數(shù)/2/61426. 銫的電子逸出功為3.04×10-19 J，試求：（1） 使銫產(chǎn)生光效應的光的最小頻率極其波長各是多少？（2） 如果要達到能量為2.4×10-

31、19J,必須使用波長為多少納米的光照射？ 解：由題意得： (1) =4.59×1014 s-1 (2) 思考題1. 略2. 核外電子運動有什么特征？哪些事實可以說明？ 答：特征：光的波粒二象性 波動：干涉、衍射； 微粒：光電效應、黑體輻射現(xiàn)象§3.2 元素周期律 金屬材料練習題(p.69)1. 元素外層電子排布式未成對電子數(shù)離子外層電子排布式未成對電子數(shù)22Ti3d24s22Ti4+3s23p6024Cr3d54s16Cr3+3s23p63d3328Ni3d84s22Ni2+3s23p63d8229Cu3d104s11Cu2+3s23p63d912最高化合價為+6,可能是第

32、六主族或第六副族的元素；最外層電子數(shù)為1的,則只有第六副族的元素,同時原子半徑又是最小的,只有Cr滿足。 (1) 29Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 (2) 3d54s1 (3) 3s23p63d33 11Na 1s22s22p63s13p1 Z¢=11(1.00×20.85×80)=2.20 14Si 1s22s22p63s23p2 Z¢=14(1.00×20.85×80.35×3)=4.15 17Cl 1s22s22p63s23p5 Z¢=17(1.00×20.85×80.

33、35×6)=6.10 Na、Si、Cl作用在外層電子上的有效核電荷數(shù)依次增大，原子半徑依次減小，非金屬性依次增強。4Ca、Ti、Mn、Fe、Co、Ga、Br同屬第四周期元素,自Ca至Br，所受的有效核電荷數(shù)依次增大,即金屬性依次降低。519K 1s22s22p63s23p64S1 Z¢=19(1.00×100.85×80)=2.2 29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 Z¢=29(1.00×100.85×180)=3.7 K和Cu最外層均有4s1,但K的4s電子所受的有效核電荷數(shù)(2.2)比Cu的4s電子所

34、受的有效核電荷數(shù)(3.7)小，而且半徑亦小，因此在化學反應中K比Cu易失去電子，金屬性強。6 Ta 第六周期 VB族 W 第六周期 VIB族 Zr 第五周期 IVB族7由于形成固熔體而引起合金強度、硬度的升高的現(xiàn)象稱為固熔強化，它能提高金屬的強度和硬度。引起固熔強化的主要原因是固熔體溶質元素的外層電子結構、原子半徑、電負性等不同于溶劑金屬,再形成取代或間充固熔體時發(fā)生固熔化晶格歪扭(或稱畸變)。8形成碳化物傾向從大到小次序是Ti>Cr>Co>Cu。因為Ti、Cr、Co、Cu的外層電子結構依次為3d24s2、3d54s1、3d74s2、3d104s1，d電子越多,及C成鍵的可能

35、性越小,因此形成碳化物傾向性也越小。思考題1. p區(qū)零族元素和d區(qū)第族元素的最外層電子組態(tài)是否相同？試寫出它們的通式。 答：p區(qū)零族元素： ns2np16d區(qū)第族元素: (n1)d110ns122. 合金有哪幾種基本類型？置換固溶體和間隙固溶體的晶格結構有何區(qū)別？ 答：根據(jù)合金中組成元素之間相互作用的情況不同，一般可分為三種結構類型：金屬固溶體型；金屬間化合物型；簡單機械混合型。 置換固溶體：溶質原子占據(jù)了溶劑原子的位置； 間隙固溶體：溶質原子半徑小，分布在溶劑原子空隙之間。§3.3 化學鍵 分子間力 高分子材料練習題(p.86)1（1）c，f （2）a、b，c，d，g (3) a，

36、d (4)d (5)b2乙二胺四乙酸合鈣(II)酸鈉 ， Ca2+ ， 乙二胺四乙酸 。3化學鍵>氫鍵>分子間力。4聚甲基丙烯酸甲酯是II類給電子性高聚物，它的溶度參數(shù)d=19.4(J·cm3)1/2;能溶解它的溶劑必須是弱親電子溶劑,而且其溶度參數(shù)要相近，它們是三氯甲烷 d=19.0(J·cm3)1/2、二氯甲烷 d=19.8(J·cm3)1/2。 聚氯乙烯是I類弱親電子性高分子化合物，d=19.8(J·cm3)1/2；能溶解它的溶劑必須是給電子性溶劑,而且其溶度參數(shù)要相近，它們是環(huán)己酮(II類給電子性溶劑) d=20.2(J·c

37、m3)1/2、四氫呋喃(II類給電子性溶劑) d=18.6(J·cm3)1/2。 聚碳酸酯是II類給電子性化合物，d=19.4(J·cm3)1/2；能溶解它的溶劑必須是弱親電子溶劑,而且其溶度參數(shù)要相近，它們是三氯甲烷 d=19.0(J·cm3)1/2、二氯甲烷 d=19.8(J·cm3)1/2。59個s鍵,2個p鍵。6第(1)組中的HF、第(2)組中的H2O、第(3)組中的CH3CH2OH、第(4)組中的有氫鍵。 因為它們中有電負性大的F、O、N等元素，它們將對及其直接相連接的H的電子云強烈吸引，使H裸露成質子，它再吸引F、O、N上的電子云，F(xiàn)、O、N

38、等元素(用X表示)及質子(用H表示)及另一個分子上的F、O、N等元素(用Y表示)形成了XHY多中心軌函而產(chǎn)生了氫鍵。7聚二甲基硅氧烷的線型分子的化學式 ： 其性質及產(chǎn)生原因：（1）耐熱性。這是由于鍵的鍵能（452 ）大于鍵、鍵。（2）耐寒性。線型有機硅氧烷的分子較對稱，硅氧烷的極性不大，因此耐寒性較好。（3） 耐水性。聚有機硅氧烷的側鏈是羥基，呈憎水性。（4） 電絕緣性。聚有機硅氧烷具有不隨外電場而取向極化的非極性側基和分子的對稱性，因此有高度的絕緣性和介電性能。8 詳見教材8384頁。注意橡膠和塑料的原料都是高分子化合物，高分子化合物可有不同合成工藝，不同工藝、不同配方所得高分子分子量不同，

39、其Tg、Tf也不同。有時同一種高分子化合物既可作塑料又可作橡膠，聚氨酯類高分子化合物就屬這種情況。思 考 題1.化學鍵是什么？一般可分成幾類？各類化學鍵中原子、電子的關系是怎樣？原子在分子中對電子吸引力的大小用什么來衡量？答：化學鍵：原子結合態(tài)（比如分子）中相鄰原子間較強烈的相互作用。 一般可分為離子鍵、共價鍵兩類。 離子鍵是由正負離子痛過強烈的靜電作用而形成的化學鍵，沒有自由電子。共價鍵是由共享電子對形成的化學鍵。 電負性來衡量。1. 兩個氫原子是怎樣結合成分子的？兩個氦原子為什么不能結合成分子？答：（1）在氫分子中，兩個H原子的1s軌道可以組合成1個的兩個分子軌道。而2個1s電子首先填充在

40、成鍵分子軌道中，填充的結果使整個分子系統(tǒng)的能量降低，因此，分子能夠穩(wěn)定存在。§ 3.4 晶體缺陷 陶瓷和復合材料練習題(p.97)12 陶瓷由晶相、晶界相、玻璃相和氣相組成。晶相是陶瓷的主要組成相，決定陶瓷的主要性質。 晶界相是多晶結合處的缺陷，對晶體功能影響很大，是功能產(chǎn)生的原因。 玻璃相起粘結作用，能降低燒成溫度，可填充氣孔氣相，可使陶瓷的電熱絕緣性能大大提高。 氣相不可避免，但可降低到最低程度。氣孔可減輕重量，但抗電擊穿能力下降，受力時易產(chǎn)生裂縫，透明度下降。3 盡管硅酸鹽有多種形式的結構，但都是Si和氧的共價鍵結合的硅氧四面體負離子基團，基團內(nèi)鑲嵌著金屬正離子,及硅氧四面體負

41、離子基團中的氧以離子鍵結合，其絕緣性取決于負離子基團中的氧及金屬離子間的結合力。硅氧西面體的框架是確定的，金屬離子的電荷及半徑?jīng)Q定了結合力的大小，金屬離子的電荷較高,半徑大,結合力大。Na+電荷低，半徑小，所以含量越低越好。4 氮化硅Si3N4，偏共價鍵型。 外層電子排布式 14Si1s22s22p63s23p2，7N 1s22s22p3。 電負性Si 1.8 N 3.0。氮化硅耐高溫,在1200下可維持室溫時的強度和硬度，在氧化情況不太嚴重的介質中最高安全使用溫度可到16001750，用作火箭發(fā)動機尾管及燃燒室，無冷卻汽車發(fā)動機。5鐵氧體的化學組成主要是Fe2O3,此外有二價或三價的Mn、Z

42、n、Cu、Ni、Mg、Ba、Pb、Sr、Li的氧化物,或三價的稀土元素Y、Sm、En、Gd、Fb、Dy、Ho和Er系的氧化物。NiMnO3及CoMnO3等雖不含F(xiàn)e，但也是鐵氧體。它可用作計算機和自動化裝置中的記憶(貯存)元件,用作隱身材料。6BYCO的化學組成為Ba、Y、Cu的氧化物,但不一定成整數(shù)比。它可用作超導材料，制成電纜輸電、發(fā)動機的線圈、磁力懸浮高速列車。7WCCo金屬陶瓷的簡單制備過程如下： WO3 + C ® W + CO2 W(粉末) + C ® WC(粉末) CoO + C ® Co(粉末) WC(粉末) + Co(粉末)®(燒結)&

43、#174;WCCo金屬陶瓷 8玻璃鋼是一種復合材料，它由合成樹脂,如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂及玻璃纖維等組成，將玻璃纖維(增強相)浸漬在樹脂(粘結相，基體)中，再加以固化劑、稀釋劑、填充劑、增塑劑等輔助材料制成。它的主要優(yōu)點是質輕，電絕緣性好，不受電磁作用，不反射無線電波，微波透過性能好，耐磨，耐腐蝕，成型簡便?？捎米髌?、輪船外殼、室內(nèi)器具等。第四章 化學反應及能源§4.1熱化學及能量轉化練習題(p.106)1(1) a、b；(2) b、d；(3) c；(4) b2 C2H2(g) + 5/2O2 (g) = 2CO2 (g) + H2O(g)DfHmy (298.15)/kJ.mol1

44、 227.4 0 393.5 241.8DrHmy(298.15)=2×(393.5) 241.8227.4 kJ×mol1 =1256.2 kJ×mol1 CH4(g) + 2O2 (g) = CO2 (g) + 2H2O(g)DfHmy (298.15)/kJ.mol1 74.6 0 393.5 241.8DrHmy(298.15)= (393.5) +2×(241.8)(74.6) kJ×mol1 =802.5 kJ×mol1 C2H4(g) + 3O2 (g) = 2CO2 (g) + 2H2O(g)DfHmy (298.15

45、)/kJ.mol1 52.4 0 393.5 241.8DrHmy(298.15)=2×(393.5) +2×(241.8)52.4 kJ×mol1 =1323 kJ×mol1 C2H6(g) + 7/2O2 (g) = 2CO2 (g) + 3H2O(g)DfHmy (298.15)/kJ.mol1 84.0 0 393.5 241.8DrHmy(298.15)=2×(393.5) +3×(241.8)(84.0) kJ×mol1 =1428.4 kJ×mol1 可見，燃燒1molC2H4或C2H6放出的熱量大于

46、C2H2，因此可以代替，而CH4不行。3 Na2S(s) + 9H2O(g) = Na2S×9H2O(s)DfHm/kJ.mol1 372.86 241.8 3079.41DrHm(298.15)=(3079.41)(372.86)+(241.8)×9kJ×mol1 =530.35 kJ×mol1 1kg Na2S的物質的量：n=1000g/(22.99×232.07)g×mol1=12.81mol Q= Qp=DH= (530.35kJ×mol1 )×12.81mol=6794 kJ 4 2N2H4(l) + N

47、2O4(g) = 3N2(g) + 4H2O(l)DfHm/kJ.mol1 50.63 9.66 0 285.8 DrHm(298.15)=(285.8)×4(50.63×2+9.66) kJ×mol1 =1254.12 kJ×mol1 32 g N2H4的物質的量為：n=32g/(14×2+1×4)g×mol1=1.0 mol1.0molN2H4完全反應，其反應進度為mol，所以：Q= Qp=DH=1254.12 kJ×mol1×mol=627.06 kJ5 CaO(s) + H2O(l) = Ca2+

48、(aq) + 2OH(aq) DfHm(298.15)/kJ×mol1 634.9 285.8 542.8 230.0 DrHm(298.15)=(543.20)2× (230.0)(634.9)+(285.8) kJ×mol1 =82.1 kJ×mol1 罐頭從25®80需吸收的熱量： Q= Qp=DH=400 J×K1´(8025)K=22000 J 設需CaO為W克，則其物質的量 n=W/(40.08+16.00) g×mol1=Q/-DrHm(298.15) ×80% W=22000/(82.1&

49、#215;103×80%) mol ×56.08 g×mol1 =18.78 g6 C6H6(l) + 15/2O2 (g) = 6CO2 (g) + 3H2O(l)1mol液態(tài)苯在彈式量熱計中完全燃燒放熱：7恒容反應熱，恒壓反應熱，當液體、固體相對于氣體體積可以忽略且氣體可以看作理想氣體時有：。所以：(1) H2(g)十O2(g)=H2O(g) ，； (2) H2(g)十O2(g)=H2O(l) ，。8 Fe2O3(s) + 3CO(g) = 2Fe(s) + 3CO2(g) DfHm(298.15)/kJ×mol1 824.2 110.5 0 393

50、.5 DrHm(298.15)=3× (393.5)(824.2)+3×(110.5) kJ×mol1 =24.8 kJ×mol19 C5H12(l) + 8O2 (g) = 5CO2 (g) + 6H2O(g)DfHmy (298.15)/kJ.mol1 149.9 0 393.5 285.8DrHmy(298.15)=5×(393.5) +6×(285.8)(149.9) kJ×mol1=3532.4kJ×mol1 燃燒1克汽油所放出的熱量：§4.2 化學反應的方向和限度練習題(p.114)1（1）X

51、；（2）；（3）X；（4）X；（5）X；（6）。2（1）SmH2O（s）SmH2O（l） SmH2O（g）（2）Sm(298.15K) Sm(398.15K)Sm(498.15K)（3）同一溫度下：Sm（Fe）Sm（FeO）Sm（Fe2O3）。3 C（s）+CO2（g）=2CO（g） DfGm(298.15)/kJ×mol1 0 394.4 137.2 DrGm(298.15)= 2× (137.2) (394.4) kJ×mol1 =120.0 kJ×mol14 CaCO3（s） = CaO（s）+ CO2（g） DfHm(298.15)/kJ

52、5;mol1 1207.6 634.9 393.5Sm(298.15)/J×mol1×K1 91.7 38.1 213.8 DrHm(298.15)=(634.9) (393.5)(1207.6) kJ×mol1 =179.2 kJ×mol1 DrSm(298.15)=(38.1+213.891.7) J×mol1×K1 =160.2 J×mol1×K1rGm(1222K) DrHm(298.15) TDrSm(298.15)= 179.2 kJ×mol11222K×160.2 J×mol1×K1 = 16.56 kJ×mol1rGm(1222K