習題-無機化學

2.在某一周期其稀有氣體原子的最外層電子構型為4S24P6中有A，B，C，D四種元素，已知它們的最外層電子數分別為2，2，1，7；A，C的次外層電子數為8，B，D是的次外層電子數是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為4，則此四種元素均屬于第四周期；A,C的次外層電子數為8，則A,C必定在s區(qū)，又A,C最外層電子數為2，1，則A為Ca,C為K;由B,D的次外層電子數為18可知，B,D只能在ⅠB,ⅡB或是p區(qū)A族，由于B,D最外層電子數為2，7，故B為Zn，D為Br。

A.CaB.ZnC.KD.Br第一頁第二頁，共49頁。3．請解釋下列事實：(1)共價半徑Co>Ni,Ni<Cu;

(2)第一電離能Fe>Ru,Ru<Os；

(3)電負性O>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，屏蔽作用增大，外層電子受核的吸引力降低，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高的第六周期元素的第一電離能大，即第一電離能Ru<Os。第二頁第三頁，共49頁。（3）電負性的變化規(guī)律是：同周期元素隨原子序數的增加，核對電子的引力增加，電負性增大，所以電負性O<F；同族元素隨著電子層數的增加，核對電子的引力減小，電負性減小，O和Cl的價電子層結構相似，而O的半徑遠比Cl小，所以O>Cl。第三頁第四頁，共49頁。4.元素原子的最外層僅有一個電子，該電子的量子數是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和核外電子排布。

答：19,K1s22s22p63s23p64s124,Cr1s22s22p63s23p63d54s129,Cu1s22s22p63s23p63d104s1第四頁第五頁，共49頁。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,中心價層電子對數3，N的雜化類型為sp2雜化。分子結構為三角形。5.用雜化軌道理論解釋HNO3幾何構型。第五頁第六頁，共49頁。激發(fā)電子6.用價鍵理論解釋下列分子的成鍵，指出成鍵類型。

(1).CCl4(2).NH3(3).BCl3答.(1).CCl4C價層電子構型2s22p2，只有兩個單電子，為形成四個共價鍵，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。第六頁第七頁，共49頁。(2).NH3N價層電子構型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).BCl3

B價層電子構型2s22p1，有1個單電子，B與Cl形成3個共價鍵，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)電子第七頁第八頁，共49頁。7.比較下列物質的熔點高低并簡要說明原因

(1).HF,HCl

(2).H2O,HF

(3).NaCl,KCl答:(1).熔點HF>HCl。HF分子的體積比HCl小，色散力比HCl小，但是HF分子之間形成很強的氫鍵，HF分子間總的作用力比HCl分子間總的作用力大。

(2).熔點H2O>HF。HF分子間雖然形成最強的氫鍵，但H2O分子之間形成氫鍵的數量是HF分子間氫鍵數量的兩倍（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).熔點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離子鍵強于KCl。第八頁第九頁，共49頁。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+

由于高電荷的強極化能力及其元素的電負性較大，PCl5和SiCl4為共價型化合物，AlCl3是以共價鍵為主的化合物，而NaCl,MgCl2為離子型化合物。第九頁第十頁，共49頁。9.有五個電子，其量子數分別如下所示，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）。

nlmsi

(1)400+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)第十頁第十一頁，共49頁。10.有A,B,C三種元素，A元素的最高數的氧化物對應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元素氧化數為+2的離子結構與氖原子相同；C元素原子核外電子數比B元素原子核外的電子數多5個，判斷A,B,C各為什么元素，寫出它們的核外電子排布式，并指出它們在中期表中的位置。答：從分子式HAO3判斷A是非金屬元素，且最高氧化數是+5。根據非金屬元素的最高氧化數與最低氧化數的絕對值之和為8，可判斷A最低氧化數為-3，則氫化物的分子式為AH3。設A元素的相對分子質量為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原子序數為17,Cl,核外電子排布是1s22s22p63s23p5在周期表中第三周期，ⅦA族。第十一頁第十二頁，共49頁。11.已知下列各反應的平衡常數。=1.0×10-14

=1.78×10-5

=6.17×10-10

求反應的平衡常數。HCNH++CN-第十二頁第十三頁，共49頁。解：HCNH++CN-（1）（2）（3）（4）在上述4個反應式中，式（1）+式（2）-式（3）=式（4）則（4）的平衡常數為×／=(6.17×10-10)×(1.78×10-5)／(1.0X10-14)=1.10第十三頁第十四頁，共49頁。12.N2O4的分解反應為,在25℃時將3.176gN2O4置于1.00dm3容器中，反應達平衡時體系的總壓力是pΘ,計算N2O4的解離度α和分解反應平衡常數kΘ。第十四頁第十五頁，共49頁。解：反應前N2O4的物質的量為n=3.716/92.02=0.03145mol

反應前后各氣體的物質的量為反應前/moln0反應后/moln(1-α)2nα反應達平衡時總的物質的量為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第十五頁第十六頁，共49頁。各氣體的相對分壓為反應的標準平衡常數為第十六頁第十七頁，共49頁。13.273K時，水的飽和蒸氣壓為611Pa,該溫度下反應

的平衡常數是KΘ=6.89×10-12，試用計算說明實際發(fā)生的過程是SrCl2?6H2O(S)失水風化還是SrCl2?2H2O(S)吸水潮解。第十七頁第十八頁，共49頁。解：由于PH2O<PH2O，飽和，說明SrCl2?6H2O脫水反應達到平衡時水的分壓小于水的飽和蒸汽壓，使脫水反應逆向進行，即SrCl2?2H2O吸水潮解。第十八頁第十九頁，共49頁。14.反應在523K時，密閉容器中

（1）注入150KPaPCl5,平衡時有100KPaPCl3分解，試計算該溫度下的平衡常數KΘ

及PCl5的分解百分率；

（2）同達到平衡后的（1）中加入20KPaCl2,則PCl5的分解百分率為多少？與未加Cl2時相比較有何變化？

（3）如開始時容器中就加入150KPaPCl5

和20KPaCl2,平衡時PCl5分解的百分率又是多少？比較（2）（3）結果，可以得出什么？解：（1）開始時15000平衡時150-100100100

第十九頁第二十頁，共49頁。解離率（2）設加入120KPaCl2后

PCl5分解了xKPa開始時50100100+20平衡時50-x100+x120+x解之得x=-5KPa所以平衡時還有55KPaPCl5存在，已有95KPa的PCl5分解。解離率從計算結果看，加入Cl2后平衡向左移動解離率減小。第二十頁第二十一頁，共49頁。（3）設平衡時有yKPaPCl5分解開始時150020平衡時150-yy20+y解之得y=95KPa解離率從（2）（3）計算結果看出，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。第二十一頁第二十二頁，共49頁。15.在含有0.1mol·dm-3AgNO3

、0.1mol·dm-3Fe(NO3)2和0.010mol·dm-3Fe(NO3)3

的溶液中發(fā)生如下反應

（1）反應向哪個方向進行

（2）平衡時Fe2+,Ag+,Fe3+

的濃度各為多少,

（3）

Ag+

的轉化率

（4）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+的轉化率？（KΘ=3.0)第二十二頁第二十三頁，共49頁。解：（1）開始時的反應商J<KΘ,所以反應向正方向進行第二十三頁第二十四頁，共49頁。（2）設反應中生成Fe3+的濃度為xmol·dm-3開始濃度/mol·dm-30.200.100.010平衡濃度/mol·dm-30.20-x0.10-x0.010+x平衡時c(Ag+)=0.10-0.0283=0.0717mol·dm-3平衡時c(Fe2+)=0.20-0.0283=0.1717mol·dm-3平衡時c(Fe3+)=0.010+0.0283=0.0383mol·dm-3(3)Ag+的轉化率x=0.0283mol·dm-3即第二十四頁第二十五頁，共49頁。(4)設在新的條件下Ag+的轉化率為α′平衡濃度/mol·dm-30.30-0.10α′0.10-0.10α′0.010+0.10α′由此可見，增大某反應物的濃度，可使平衡向正向移動，且使另一反應物的轉化率增大。第二十五頁第二十六頁，共49頁。16.計算下列混合溶液的pH.(1)30cm30.25mol·dm-3的HNO2溶液和20cm30.5mol·dm-3的HAc溶液混合。

(2)0.2moldm-3的H2SO4溶液和等體積的0.4moldm-3的Na2SO4溶液混合。已知KaΘ(HAc)=1.8×10-5,KaΘ(HNO2)=4.5×10-4,Ka2Θ(H2SO4)=1.0×10-2。第二十六頁第二十七頁，共49頁。解：（1）HNO2溶液和HAc溶液混合后：設由HNO2解離出[NO2-]為xmol·dm-3,HAc解離出的[Ac-]為ymol·dm-3,則溶液中：[H+]=(x+y)mol·dm-3第二十七頁第二十八頁，共49頁。平衡濃度/(mol·dm-3)0.15-xx+yx平衡濃度/(mol·dm-3)0.20-yx+yypH=2.08第二十八頁第二十九頁，共49頁。平衡濃度/(mol·dm-3)0.20-xx0.10+x(2)等體積混合后H2SO4

與Na2SO4反應生成HSO4-所以[HSO4-]=0.20mol·dm-3,設平衡時[H+]為xmol·dm-3，則解方程得x=0.016mol·dm-3pH=1.80第二十九頁第三十頁，共49頁。17.欲配制250cm3pH為5的緩沖溶液，問在125cm31.0mol?dm-3的NaAc溶液中應加入多少cm3的6.0mol?dm-3的HAc溶液？(KaΘ(HAc)=1.8×10-5)第三十頁第三十一頁，共49頁。解：設應加入xdm36.0mol·dm-3的HAc溶液pH=5,c(H+)=1.0×10-5mol·dm-3平衡濃度/mol·dm-31.0×10-5由于同離子效應所以將125cm31.0mol?dm-3的NaAc溶液與12cm36.0mol?dm-3的HAc溶液混合后加水稀釋至250cm3即可。第三十一頁第三十二頁，共49頁。18.若在50.0cm30.15mol?dm-3的NH3?H2O和0.20mol?dm-3的NH4Cl組成的緩沖溶液中，加入0.10cm31.0mol?dm-3的HCl溶液，計算HCl加入前后的pH值各為多少？第三十二頁第三十三頁，共49頁。解答：直接用緩沖溶液的pH計算公式，計算加入HCl溶液前緩沖溶液的pH。50.0cm3

緩沖溶液中加入0.10cm30.10mol?dm-3的HCl溶液后，溶液的體積變?yōu)?0.10cm3，NH3與HCl完全反應，則第三十三頁第三十四頁，共49頁。19.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)計算混合后溶液的pH(KaΘ(HAc)=1.8×10-5)(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？第三十四頁第三十五頁，共49頁。(2)當向此溶液中加入0.10molHCl氣體，則HCl的濃度為1.0mol?dm-3，溶液中Ac-與HCl反應生成，此時溶液中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，該溶液的pH2=-lg0.5=0.30ΔpH=|pH2-pH1|=|0.3-4.44|=4.14解：（1）HAc和NaOH混合后，生成NaAc的濃度為剩余此時為1.0mol?dm-3HAc和0.5mol?dm-3NaAc組成的緩沖溶液解得pH=4.44第三十五頁第三十六頁，共49頁。20.已知CaF2的KspΘ=2.5×10-11,HF的KaΘ=6.3×10-4(1)計算CaF2在水中的溶解度.(2)導出CaF2飽和溶液的溶解度與[H+]的關系式.(3)計算pH=3.2時CaF2的溶解度。第三十六頁第三十七頁，共49頁。解（1）設CaF2在水中的溶解度為smol?L-1,則（2）酸性溶液中存在著如下平衡s2s第三十七頁第三十八頁，共49頁。（3）pH=3.2時，[H+]=6.3×10-4mol?L-1

代入（2）中公式得s=2.9×10-4(mol?L-1)第三十八頁第三十九頁，共49頁。21.某混合溶液中含有0.010mol?L-1CuCl2和0.2mol?L-1FeCl2，通入H2S氣體達飽和，得到的是何種沉淀？（已知KspΘ，CuS=8.5×10-45;KspΘ,FeS=3.7×10-19;H2S:Ka1Θ=1.1×10-7,Ka2Θ=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

)第三十九頁第四十頁，共49頁。解：KspΘ，CuS非常小，CuS沉淀反應很完全。所以溶液[H+]=0.020mol·L-1,此時溶液中[S2-]為所以得到的是CuS沉淀，Fe2+在此條件下不會沉淀下來。第四十頁第四十一頁，共49頁。22.在10cm31.5×10-3mol?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5cm30.15mol?dm-3氨水，是否有沉淀生成？KspΘ[Mn(OH)2]=2.06×10-14,KbΘ(NH3?H2O)=1.79×10-5第四十一頁第四十二頁，共49頁。解（1）混合溶液中由于，可以用最間式計算：，有[Mn(OH)2]沉淀生成。第四十二頁第四十三頁，共49頁。（2)由（NH4）2SO4離解產生的