習(xí)題無機(jī)化學(xué)

1.已知M2+離子的3d軌道中有5個電子，試推出M原子的核外電子排布M原子的最外層和最高能級組中電子數(shù)各為多少,M在周期表中的位置。答:(1)根據(jù)軌道近似能級圖，3d軌道在第四能級組出現(xiàn)，M必定為第四周期元素，因3d未充滿，4p軌道肯定無電子，

M為d區(qū)元素，元素失電子時(shí)，先失去4s電子，再失去3d電子，故M的核外電子排布為：1s22s22p63s23p63d54s2。M最外層有兩個電子，最高能級組為子7個。M為第七族元素。(4s3d4p),共有電2.在某一周期其稀有氣體原子的最外層電子構(gòu)型為4S24P6中有A，B，C，D四種元素，已知它們的最外層電子數(shù)分別為2，2，1，7；A，C的次外層電子數(shù)為8，B，D是的次外層電子數(shù)是18，問A、B、C、D是哪種元素？答：稀有氣體最外電子層主量子數(shù)為4，則此四種元素均屬于第四周期；A,C的次外層電子數(shù)為8，則A,C必定在s區(qū)，又A,C最外層電子數(shù)為2，1，則A為Ca,C為K;由B,D的次外層電子數(shù)為18可知，B,D只能在ⅠB,ⅡB或是p區(qū)A族，由于B,D最外層電子數(shù)為2，7，故B為Zn，D為Br。A.CaB.ZnC.KD.Br3．請解釋下列事實(shí)：(1)共價(jià)半徑Co>Ni,Ni<Cu;(2)第一電離能Fe>Ru,Ru<Os；(3)電負(fù)性O(shè)>Cl,O<F。答:(1)同周期元素原子半徑的變化規(guī)律是：隨著原子序數(shù)的增加，有效核電荷增加，核對電子的引力增加，半徑減小，所以半徑Co>Ni；由于Cu原子的3d軌道全充滿， 作用增大，外層電子受核的 降低，半徑增大，所以Ni<Cu。(2)同族元素第一電離能的變化規(guī)律是：隨著原子序數(shù)的增加，半徑增大，核對外層的電子引力減小，電離能減小。所以第一電離能Fe>Ru；由于鑭系收縮造成的第六周期的元素的原子半徑和同族第五周期的元素原子半徑相近，但第六周期元素的有效核電荷數(shù)卻高于同族第五周期元素，所以，與第五周期元素半徑相近而有效核電荷數(shù)高的第六周期元素的第一電離能大，即第一電離能Ru<Os。（3）電負(fù)性的變化規(guī)律是：同周期元素隨原子序數(shù)的增加，核對電子的引力增加，電負(fù)性增大，所以電負(fù)性O(shè)<F；同族元素隨著電子層數(shù)的增加，核對電子的引力減小，電負(fù)性減小，O和Cl的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)相似，而O的半徑遠(yuǎn)比Cl小，所以O(shè)>Cl。4.元素原子的最外層僅有一個電子，該電子的量子數(shù)是n=4,l=0,m=0,si=1/2(或-1/2）。符合上述條件的元素可以有多少種，寫出他們的原子序數(shù)和核外電子排布。答：19,K24,Cr29,Cu1s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d54s11s22s22p63s23p63d104s13s3p3p3p3ssp2激發(fā)電子雜化答.分子式可以寫成HONO2,配體為兩個O和一個OH,中心價(jià)層電子對數(shù)3，N的雜化類型為sp2雜化。分子結(jié)構(gòu)為三角形。5.用雜化軌道理論解釋HNO3幾何構(gòu)型。2s2p2p2s激發(fā)電子成鍵類型。6.用價(jià)鍵理論解釋下列分子的成鍵，(1).

CCl4

(2).NH3

(3).

BCl3答.(1).CCl4C價(jià)層電子構(gòu)型2s22p2

只有兩個單電子，為形成四個，共價(jià)鍵，C的2s軌道電子被拆開。C的4個軌道的單電子分別和Cl的p軌道的單電子配對，CCl4分子中有4個σ鍵。(2).NH3N價(jià)層電子構(gòu)型2s22p3

有3個單電子，3個單電子分別，和H的1s軌道單電子配對。NH3分子中有3個σ鍵。，(3).

BCl3B價(jià)層電子構(gòu)型2s22p1

有1個單電子，B與Cl形成3個共2s2p2p價(jià)鍵，B的2s軌道一對電子需拆開。B的3個軌道的單電子分別和Cl

的3p軌道單電子配，BCl3分子中有3個σ鍵。激發(fā)電子2s7.比較下列物質(zhì)的高低并簡要說明原因HF,HClH2O,HFNa

KCl答:

(1).

HF>HCl。HF分子的體積比HCl小，色散力比HCl小，但是HF分子之間形成很強(qiáng)的氫鍵，HF分子間總的作用力比HCl分子間總的作用力大。(2).

H2O>HF。HF分子間雖然形成最強(qiáng)的氫鍵，但H2O分子之間形成氫鍵的數(shù)量是HF分子間氫鍵數(shù)量的兩倍（H-F…H氫鍵的鍵能為28KJ.mol-1，H-O…H氫鍵的鍵能為18.8KJ.mol-1）。(3). NaCl>KCl

。Na+比K+的半徑小，Na+與Cl-的靜電引力大于與K+與Cl-的靜電引力，NaCl離子鍵強(qiáng)于KCl。8.試比較SiCl4,NaCl,MgCl2,AlCl3,PCl5

的正離子極化能力大小。答：極化能力P5+>Si4+>Al3+>Mg2+>Na+離子半徑P5+<Si4+<Al3+<Mg2+<Na+離子電荷P5+>Si4+>Al3+>Mg2+>Na+由于高電荷的強(qiáng)極化能力及其元素的電負(fù)性較大，PCl5和SiCl4為共價(jià)型化合物，AlCl3是以共價(jià)鍵為主的化合物，而NaCl,MgCl2為離子型化合物。9.有五個電子，其量子數(shù)分別如下所示，寫出它們的軌道符號，并按它們軌道能量高低依次序排列（如與能量相同的請注明）。nlm(1)400si+1/2(2)31-1-

1/2(3)320+1/2(4)32-2-1/2(5)300-1/2答：軌道符號依次是4s,3p,3d,3d,3s,能量從高到低的順序是(3)=(4)>

(1)>(2)>(5)10.有A,B,C三種元素，A元素的最高數(shù)的氧化物對應(yīng)的水合物的分子式為HAO3,它能與氫生成含有氫

8.82%的氫化物；B元素氧化數(shù)為+2的離子結(jié)構(gòu)與氖原子相同；C元素原子核外電子數(shù)比B元素原子核外的電子數(shù)多5個，判斷A,B,C各為什么元素，寫出答它：們從的分核子外式H電A子O3排判斷布A式是，非并金

它，們且在最中高氧期化表數(shù)中是的+5。位根置據(jù)。非金屬元素的最高氧化數(shù)與最低氧化數(shù)的絕對值之和為8，可判斷A最低氧化數(shù)為-3，則氫化物的分子式為AH3

。設(shè)A元素的相對分子質(zhì)量為M,則有8.82%*（M+3*1)=3*1,解得

M=31,可判斷A為原子序數(shù)為15的P元素，它的核外電子排布是1s22s22p63s23p3

，在周期表中第三周期，VA族；B原子序數(shù)為12,Mg,核外電子排布1s22s22p63s2在周期表中第三周期，ⅡA族；C原子序數(shù)為17,Cl,核外電子排布是1s22s22p63s23p5在周期表中第三周期，ⅦA族。11.已知下列各反應(yīng)的平衡常數(shù)。wK

=1.0×10-14bK

-5aK

=6.17×10-10=1.78×10的平衡常NH3

+

H2O4NH

++OH-H4+

+

CN-求反應(yīng)NH3

+H數(shù)。H+HCN

+CN-解：N3NH

+

H4H

+

+H++CN-（1）H+

+OH-NH3

+

H2OH2O（2）（3）（4）在上述4個反應(yīng)式中，式（1）+式（2）

-式（3）=式（4）則（4）的平衡常數(shù)為K

a

bKK

×／wK

=(6.17×10-10)

×(

1.78×10-5=1.10)

／(1.0X10-14)12.N2O4的分解反應(yīng)為

,在25℃時(shí)將3.176gN2O4置于1.00dm3容器中，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)體系的總壓力是

pΘ,計(jì)算N2O4的解離度α和分解反應(yīng)平衡常數(shù)kΘ

。N2O42NO2解：反應(yīng)前N2O4的物質(zhì)的量為n=3.716/92.02=0.03145mol反應(yīng)前后各氣體的物質(zhì)的量為N2O4反應(yīng)前/mol

n反應(yīng)后/mol n(1-α)2NO202nα反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)總的物質(zhì)的量為n總=n(1-α)+2nα=n(1+α)將N2O4和NO2近似看成理想氣體，則pV=n總RT=n(1+α)RT得α=

pV/nRT-1=0.1848各氣體的相對分壓為反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為p

xNO2

p總pNO2Pn(1

)

1

2

42

4

2n

2n(1

)

1

n(1

)

1

P

pN

OpN

Ox p總

0.14144

21

2(1

)1

(

2

)21

(

2 4

))2ppPNO(

2K

pN

O13.273K時(shí)，水的飽和蒸氣壓為611Pa,該應(yīng)的平衡常數(shù)是KΘ=6.89×10-12，試用計(jì)算說明實(shí)際發(fā)生的過程是SrCl2?6H2O(S)失水風(fēng)化還是

SrCl2?2H2O(S)吸水潮解。SrCl2.6H

OSrCl2

2.22H

O(s)(s)+2溫4H度O(下g)反4

P

PK

H

2O

SrCl2.26H

OSrCl2.22H

O(s)(s)+24H

O(g)H2OP

P

(K

)1

4

1.013105

Pa

(6.891012)1

4

164Pa由于PH2O<PH2O，飽和，說明SrCl2?6H2O脫水反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)水的分壓小于水的飽和蒸汽壓，使脫水反應(yīng)逆向進(jìn)行，即SrCl2?2H2O吸水潮解。解：14.反應(yīng) 在523K時(shí)，密閉容器中注入150KPaPCl5,平衡時(shí)有100KPaPCl3分解，試計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)KΘ

及PCl5的分解百分率；同達(dá)到平衡后的（1）中加入20KPaCl2,則PCl5的分解百分率為多少？與未加Cl2時(shí)相比較有何變化？如開始時(shí)容器中就加入150KPa

PCl5

和20KPa

Cl2,平5以得出什么？PCl5(g)衡解時(shí)：PC（l

1分）解的百分率又是多少？比較（2）（3）結(jié)果，可PCl3(g)

+

Cl2(g)PCl5(g)PCl3(g)+

Cl2(g)開始時(shí)15000平衡時(shí)150-10010010050100100

10023(

)p

pPCl5pp

)(

ClPClK

p

p

100 100

2.0

解離率150

100

100%

66.7%PCl5(g)PCl3(g)+

Cl2(g)

100100100

50

x

100

x

120

x

K

（2）設(shè)加入120KPa

Cl2后PCl5分解了x

KPa開始時(shí)50100100+20平衡時(shí)50-x100+x120+x解之得x=-5

KPa所以平衡時(shí)還有55

KPa

PCl5存在，已有95KPa的PCl5分解。解離率150

95

100%

63.3%從計(jì)算結(jié)果看，加入Cl2后平衡向左移動解離率減小。

10010

100150

y

20

y

K

PCl5(g)PCl3(開始時(shí)150020平衡時(shí)150-yy20+y（3）設(shè)平衡時(shí)有y

KPa

PCl5分解解之得y=95

KPa150

95

100%

63.3%解離率從（2）（3）計(jì)算結(jié)果看出，無論是平衡前還是平衡后加入Cl2

,都會在此條件下形成新的平衡，加入等量的Cl2

解離率相同。15.在含有0.1mol·dm

-3

AgNO3

、0.1mol·dm-3Fe(NO3)2和0.010mol·dm-3

Fe(NO3)3

的溶液中發(fā)生如下反應(yīng)反應(yīng)向哪個方向進(jìn)行平衡時(shí)Fe2+,Ag+,Fe3+的濃度各為多少,Ag+的轉(zhuǎn)化率如果保持Ag+和Fe3+的濃度不變而使Fe2+的濃度變?yōu)?.3mol·dm-3.求在新條件下Ag+的轉(zhuǎn)化率？（KΘ=3.0)Fe2+(aq)

+

Ag+(aq)

Fe3+

(aq)

+

Ag(s)解：（1）開始時(shí)的反應(yīng)商

0.50.010

0.10

0.20c

c(Fe2

)

c(

Ag

)

c

c

c(Fe3

)Q

J<KΘ

,所以反應(yīng)向正方向進(jìn)行（2）設(shè)反應(yīng)中生成Fe3+的濃度為x

mol·dm-3開始濃度/mol·dm-30.200.100.010平衡濃度/mol·dm-30.20-x0.10-x0.010+xx=0.0283

mol·dm-3平衡時(shí)c(Ag+)=0.10-0.0283=0.0717mol·dm-3平衡時(shí)c(Fe2+)=0.20-0.0283=0.1717mol·dm-3平衡時(shí)c(Fe3+)=0.010+0.0283=0.0383mol·dm-3(3)

Ag+的轉(zhuǎn)化率c

c(Fe3

)

c

c

K

c(

Ag

)c(Fe2

)

3.0(0.20

x)(0.10

x)0.010

x0.10

0.0283

100%

28.3%Fe2+(aq)

+

Ag+(aq)

Fe3+

(aq)

+

Ag(s)即Fe2+(aq) + Ag+(aq)0.30-0.10α′ 0.10-0.10α′

Fe3+

(aq) +Ag

(s)(4)設(shè)在新的條件下Ag+的轉(zhuǎn)化率為α′0.30

0.10

'

0.10

0.10

'

'

38.4%由此可見，增大某反應(yīng)物的濃度，可使平衡向正向移動，且使另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大。

3.00.010

0.10

'平衡濃度/mol·dm-30.010+0.10α′16.計(jì)算下列混合溶液的pH.30cm30.25mol·dm-3的HNO2溶液和20cm3

0.5mol·dm-3的HAc溶液混合。0.2mol

dm-3的H2SO4溶液和等體積的0.4mol

dm-3的Na2SO4溶液混合。已知K

Θ(HAc)=1.8×10-5,K

Θ(HNO

)=4.5×10-4,K

Θ(H

SO

)a

a

2

a2

2

4=1.0×10-2。解：（1）HNO2溶液和HAc溶液混合后：350cm30.50mol

dm3

20cm3HAc

0.20mol

dm350cm30.25mol

dm3

30cm3HNO2

0.15mol

dm2設(shè)由HNO2解離出[NO

-]為x

mol·dm-3,HAc解離出的[Ac-]為ymol·dm-3,則溶液中：[H+]=(x+y)mol·dm-3HNO2H++2NO

-0.15-xHAcx+yH++xAc-平衡濃度/(mol·dm-3)平衡濃度/(mol·dm-3)0.20-yx+yy

Ka

HNO2

254

1.8100.20

yHAcH

Ac

(x

y)

y

4.5100.15

xHNO

H

NO

(x

y)x2

x

8.0

104

(mol

dm3

)

y

4.3104

(mol

dm3

)[H

]

8.0

104

(mol

dm3

)

4.3104

(mol

dm3

)

8.4

104

(mol

dm3

)pH=2.08Ka

(HAc)

H

2

SO4

4

HSOH

SO

2

4x(0.10

x)

1.0

1020.20

x解方程得x=0.016mol·dm-3pH=1.80Ka

242HSO

-4SO

-H++平衡濃度/(mol·dm-3)0.20-xx0.10+x(2)等體積混合后H2SO4

與Na2SO4反應(yīng)生成HSO4-- -3

+ -3所以[HSO4

]=0.20mol·dm

,設(shè)平衡時(shí)[H

]

為x

mol·dm

，則2

4

4H

SO

SO

-42HSO

-

+17.欲配制250cm3pH

為5的緩沖溶液，問在125

cm31.0mol?dm-3的NaAc溶液中應(yīng)加入多少cm3的6.0mol?dm-3的HAc溶液？(

Ka

(HAc)=1.8×10

)Θ

-5HAcH++Ac-0.125

1.0

1.0

1051.0

1050.2506.0x0.25036.0x

1.0105

6.0x

,

0.125

1.0

1.0105

0.125

1.00.250x

0.012dm6.0xKa

(HAc)

1.81050.125

1.01050.250

0.250

0.250解：設(shè)應(yīng)加入x

dm36.0mol·dm-3的HAc溶液pH

=5,

c(H+)=1.0×10-5

mol·dm-3平衡濃度/mol·dm-31.0×10-5由于同離子效應(yīng)所以將125

cm3

1.0mol?dm-3的NaAc溶液與12cm3

6.0mol?dm-3的HAc溶液混合后加水稀釋至250

cm3即可。18.若在50.0cm3

0.15mol?dm-3的NH3?H2O和0.20mol?dm-3的NH4Cl組成的緩沖溶液中，加入0.10cm3

1.0mol?dm-3的HCl溶4a液，計(jì)算HCl加入前后的pH值各為多少？

pK

(NH

)

9.25解答：直接用緩沖溶液的pH計(jì)算公式，計(jì)算加入HCl溶液前緩沖溶液的pH。

9.25

lg

0.2

9.13c(共軛堿)

0.15c(弱酸)apH

pK

lg34

0.2016mol

dm50.10c(NH

Cl

)

50.10350.0

0.20

0.11.050.0

0.15

0.11.0c(NH

3

H

2O)

0.1477

mol

dm50.0cm3

緩沖溶液中加入0.10cm3

0.10mol?dm-3的HCl溶液后，溶液的體積變?yōu)?0.10cm3，NH3與HCl完全反應(yīng)，則0.1477

9.25

lg

0.2016

9.11c(共軛堿)c(弱酸)apH

pK

lg19.將50mL3.0mol?dm-3醋酸和50mL1mol?dm-3的NaOH混合(忽略溶液混合體積的變化)(1)計(jì)算混合后溶液的pH(K

Θ

(HAc)=1.8×10-5)a(2)若向此溶液中通入0.10molHCl氣體(忽略溶液體積的變化)，混合溶液pH變化多少？

c(HAc)cKa解：（1）和aOH混合后，生成NaAc的濃度為100cHAc

3.0

1.0

50

1.0cAc

1.0

50

0.5mol

d剩余100此時(shí)為1.0mol?dm-3

HAc

和0.5mol?dm-3NaAc組成的緩沖溶液c(H

)

c(解得c(H

)

3.6

105

mopH=4.44(2)當(dāng)向此溶液中加入0.10molHCl氣體，則HCl的濃度為1.0mol?dm-3，溶液中Ac-與HCl反應(yīng)生成，此時(shí)溶液中HAc的濃度為1.5mol?dm-3，剩余HCl的濃度為0.5mol?dm-3由于同離子效應(yīng)，該溶液的pH2=-lg0.5=0.30ΔpH=|pH2-pH1|=|0.3-4.44|=4.14Θ

-420.已知CaF2的KspΘ=2.5×10-11,HF的Ka

=6.3×10(1)計(jì)算CaF2在水中的溶解度.(2)導(dǎo)出CaF2飽和溶液的溶解度與[H+]的關(guān)系式.

(3)計(jì)算pH=3.2時(shí)CaF2的溶解度。解（1）設(shè)CaF2在水中的溶解度為s

mol?L-1,則CaF2+

2F-Ca2+H+F-

+HFCaF2+

2F-Ca2+s(2s)2

2.510111(mol

L

)42.51011s

3

1.8104（2）酸性溶液中存在著如下平衡s2s3[Ca2

]2

1411222

a

SP

1a

KaH

2KSP

1s

3KaH

KSPKH

[Ca2

]KH

1

K2F

1

HF

1

F

s

[Ca2

]

1

（3）

pH=3.2時(shí)，[H+]=6.3×10-4

mol?L-1代入（2）中公式得s=2.9

×10-4(mol?L-1)21.某混合溶液中含有0.010mol?L-1CuCl2和0.2mol?L-1FeCl2，Θsp

，CuS通入H2S氣體達(dá)飽和，得到的是何種沉淀？（已知K

=8.5×10-45;K

=3.7×10-19;H

S:K

Θ=1.1×10-7,Ksp

,FeS

2

a1

a2Θ

Θ=1.0×10-14）(常溫常壓下H2S的飽和溶液中，H2S的濃度為0.10mol?L-1

)Θ解：

Ksp

，CuS非常小，CuS沉淀反應(yīng)很完全。Cu2++H2S所以溶液[H+]=0.020mol·L-1,此時(shí)溶液中[S2-]為2

H

Ka

a1

2Fe2

S

2

0.20所以得到的是CuS沉淀，F(xiàn)e2+在此條件下不會沉淀下來。S

22.在10cm3

1.5×10-3mol?dm-3MnSO4溶液中，加入5cm30.15mol?dm-3氨水（1）能否生成Mn(OH)2沉淀（2）在上述的MnSO4溶液中先加0.49g固體（NH4）2SO4,然后再加入5cm3

0.15mol?dm-3氨水，是否有沉淀生成？KspΘ[Mn(OH)2]=2.06×10-14,

KbΘ(NH3?H2O)=1.79×10-52MnOH

2103

4

1.010

9.510

9.0100.051.79

105

9.5104

mol

dm3c

/

Kb

0.051.79

1053c(NH3

H2O)

1.0103

mol

dm31.5103

102c(Mn

)

c(OH

)c(OH

)

500

0.05mol

dm15155

0.15c(Mn

)

J

SPJ

KbcK

c

cc22解（1）混合溶液中由于，可以用最間式計(jì)算：2，有[Mn(OH)]沉淀生成。（2)由（NH4）2SO4離解產(chǎn)生的c(NH4+)為此時(shí)，混合溶液為0.05mol?dm-3NH3?H2O與0.49mol?dm-3

NH4+組成的緩沖溶液21563

1.0

10

1.8310

3.4

1064

1.83100.492

)2ccc(Mn

)

c(OH

)cc(NHcc(OH

)

K

c(NH

H

O)

c

1.79

105

0.05

b

3

2

J

0.49mol

dm340.49

2132

15

103c(NH

)

2，沒有[Mn(OH)]沉淀生成。2MnOH

SPJ

K

23.某廠用鹽酸處理粗ZnO

ZnCl2。在所得溶液中ZnCl2濃度約2mol?L-1,同時(shí)含有雜質(zhì)Fe2+0.01mol?L-1。問（1）能否以Fe(OH)2形式沉淀出

Fe

2+以達(dá)到提純ZnCl2的目的？（2）除鐵的常用方法是先將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+再加堿性試劑提高溶液的pH使Fe(OH)3沉淀下來，要在ZnCl2溶液中除Fe3+

溶液的pH應(yīng)控制在什么范圍？sp

2

sp

3已知K

Θ[Fe(OH)

]=1.6×10-14

，K

Θ[Fe(OH)

]=1.1×10-36sp

2K

Θ[Zn(OH)]=1.2×10-17。pH

14.0

8.6

5.4因在Fe(OH)2沉淀完全之前，Zn2+就開始形成Zn(OH)2沉淀，故兩者無法分離（2）Fe(OH)3沉淀完全時(shí)pH

14.0

10.3

3.7故