无机及分析化学第二版习题参考答案-王元兰

2017年王元兰主编《无机及分析化学》(第二版)习题参考答案第1章分散系统1.有两种溶液在同一温度时结冰，已知其中一种溶液为1.5g尿素溶于200g水中，另一种溶液为42.8g某未知物溶于l000.0g水中，求该未知物的相对分子质量(尿素的相对分子质量为60)。解：根据稀溶液的依数性Δtf=Kfb两溶液在同一温度结冰，表明它们的浓度相同，即：(1.50/60)/(200/1000)=(42.5/M)/(1000/1000)所以：M=340(g•mol-1)2.浓度均为0.01mol·kg-1的蔗糖、葡萄糖、HAc、NaCl、BaCl2其水溶液的凝固点哪一个最高，哪一个最低？解：NaCl、BaCl2是强电解质，HAc是弱电解质，蔗糖、葡萄糖是非电解质。同浓度的化合物，其质点数大小依次为：BaCl2﹥NaCl﹥HAc﹥蔗糖=葡萄糖故凝固点最高是蔗糖和葡萄糖，最低是BaCl2水溶液。3.溶解3.24g硫于40g苯中，苯的沸点升高0.18K，已知苯的Kb=2.53，问硫在此溶液中的分子是由几个硫原子组成的？解：设〝硫分子〞的摩尔质量为M（g·mol-1）据Δtb=Kb·bb=bbtK=53.281.0=0.32(mol·kg-1)又∵b=M24.3×401000∴M=256(g·mol-1)∵硫原子量是32，∴硫分子是由8个硫原子组成。4.为了防止水在仪器内结冰，可以加入甘油以降低其凝固点，如需冰点降至271K，则在100g水中应加入甘油多少克？（甘油分子式为C3H8O3）解：甘油的摩尔质量为92（g·mol-1）据Δtf=Kf·bb=86.1271273=1.075(mol·kg-1)∴应加入甘油为1.075×92×100／1000=9.9克5.相同质量的葡萄糖和甘油分别溶于100g水中，比较所得溶液的凝固点、沸点和渗透压。解：二者均为非电解质，葡萄糖（C6H12O6）摩尔质量大于甘油（C3H8O3）的摩尔质量。故相同质量的葡萄糖和甘油分别溶于100g水中，得到的葡萄糖溶液的质量摩尔浓度小于甘油溶液。按依数性原则，凝固点：葡萄糖溶液﹥甘油溶液；沸点：葡萄糖溶液﹤甘油溶液；渗透压：葡萄糖溶液﹤甘油溶液。6.四氢呋喃（C4H8O）曾被建议用作防冻剂，应往水中加多少克四氢呋喃才能使它的凝固点下降值与加1克乙二醇（C2H6O2）作用相当？解：四氢呋喃和乙二醇均为非电解质，故两者物质的量相等时，二者水溶液的ΔTf相同。C4H8O：摩尔质量为72（g·mol-1）C2H6O2：摩尔质量为62（g·mol-1）需C4H8O为x克：则1/62=x/72解得x=1.16克7.尼古丁的实验式为C5H7N，今有0.60g尼古丁溶于12.0g水中，所得溶液在101.3kPa压力下的沸点是373.16K，求尼古丁的分子式。解：据Δtb=Kb·b∴b=bbtK=52.000.37316.373=0.31(mol·kg-1)尼古丁摩尔质量为M，则b=M60.0×121000∴M=31.01210060.0=161.3(g·mol-1)尼古丁的实验式为C5H7N，其摩尔质量为81（g·mol-1）∴尼古丁的分子式为C10H14N28.临床上输液时要求输入的液体和血液渗透压相等（即等渗液）。临床上用的葡萄糖等渗液的凝固点降低为0.543K。试求此葡萄糖溶液的质量分数和血液的渗透压（水的Kf=1.86，葡萄糖的摩尔质量为180g·mol-1，血液的温度为310K）。解：据Δtf=Kf·b，先求b，后计算质量分数b=Δtf／Kf=0.543／1.86=0.3(mol·kg-1)质量分数=0.3×180／(0.3×180+1000)×100%=5%据π=mRT=0.3×8.314×310=773(kPa)9.孕酮是一种雌性激素，经分析得知其中含9.5%H，10.2%O和80.3%C。今有1.50g孕酮试样溶于10.0g苯，所得溶液的凝固点为276.06K，求孕酮的分子式。解：孕酮的摩尔质量为M（g·mol-1）据Δtf=Kf·b，苯：tf=278.5Kf=4.90b=(278.5－276.06)／5.1=0.478(mol·kg-1)(1.5／M)×(1000／10)=0.478∴M=314（g·mol-1）则H原子数：314×9.5%／1≈30O：314×10.2%／16≈2C：314×80.3%／12≈21∴孕酮的分子式为C21H30O210.1.0L溶液中含5.0g牛的血红素，在298K时测得溶液的渗透压为0.182kPa，求牛的血红素的摩尔质量。解：据π=CRTC=π／RT=298314.8182.0=7.35×10–5(mol·L-1)∴牛的血红素的摩尔质量M=5-107.350.5=6.80×104（g·mol-1）11.试比较下列溶液的凝固点的高低：（苯的凝固点为5.5℃，Kf=5.12K·kg·mol-1，水的Kf=1.86K·kg·mol-1）（1）0.1mol·L-1蔗糖的水溶液；（2）0.1mol·L-1甲醇的水溶液；（3）0.1mol·L-1甲醇的苯溶液；（4）0.1mol·L-1氯化钠的水溶液。解：据Δtf=Kf·b≈Kf·C∵稀溶液C≈b按题设，分别计算各种溶液的TfΔtf1=1.86×0.1=0.186KTf1=273－0.186=272.8KΔtf2=1.86×0.1=0.186KTf2=273－0.186=272.8KΔtf3=5.12×0.1=0.512KTf3=(273+5.5)－0.512=278KΔtf4=1.86×0.2=0.372KTf4=273－0.372=272.6K所以：tf3﹥tf1=tf2﹥tf412.下列溶液是实验室常用试剂，它们的物质的量浓度为多少？质量摩尔浓度又是多少？（1）盐酸密度为1.19g/mL，含HCl38%（2）氨水密度为0.89g/mL，含NH330%解：（1）VM%dVVM%mVM/mVncHClHClHClHCl液盐酸13Lmol125361038191V.%V.%dVM%dVmM%mmMmmnbl1HCHClHClHCl剂液剂剂盐酸13kgmol1762195361038191%V.%V.（2）13Lmol16171030890V%V.c氨水13Lmol212570890171030890.%V.%V.b氨水13.计算下列溶液的离子强度，并说明哪个溶液最先结冰？（1）0.1mol/LNaCl（2）0.05mol/LCaCl2（3）0.025mol/LK2SO4（4）0.03mol/LFeCl3（5）0.03mol/LMgSO4解：电解质溶液的离子强度：222221121nnIc......IcIcI（1）1.011.011.02122I（2）15.0110.0105.02122I（3）075.01050.01025.02122I（4）18.0109.0103.02122I（5）12.0103.0203.02122I0.1mol/LCaCl溶液最先结冰。14．在Al(OH)3溶胶中加入KCl，其最终浓度为80mmol·L－1时恰能完全聚沉，加入K2C2O4，浓度为0.4mmol·L－1时也恰能完全聚沉。问：（1）Al（OH）3胶粒的电荷符号是正还是负？（2）为使该溶胶完全聚沉，大约需要CaCl2的浓度为多少？解：（1）Al(OH)3胶粒的电荷符号是正（因为K2C2O4的聚沉值远远小于KCl，再根据叔采哈迪规则可判断出Al(OH)3胶粒带正电荷）（2）使该溶胶完全聚沉，大约需要CaCl2的浓度为40mmol/L（因为无论KCl还是CaCl2，对Al(OH)3正性溶胶起作用的主要是Cl－）。15.将12mL0.10mol/LKI溶液和100mL0.005mol/L的AgNO3溶液混合以制备AgI溶胶，写出胶团结构式，问MgCl2与K3[Fe（CN）6]这两种电解质对该溶胶的聚沉值哪个大？解：∵n(KI)=12×10-3×0.10=1.2×10-3moln(AgNO3)=100×10-3×0.005=0.5×10-3molKI过量，形成AgI负性溶胶∴胶团结构：[（AgI）m·nI-·（n-x）K+]x-·xK+聚沉值：MgCl2＜K3[Fe（CN）6]16．在两个充有0.001mol·L－1KCl溶液的容器之间是一个AgCl多孔塞，塞中细孔道充满了KCl溶液，在多孔塞两侧放入两个电极，接以直流电源。问溶液将向什么方向移动？当以0.1mol·L－1KCl溶液代替0.001mol·L－1KCl溶液时，溶液在相同电压下流动速度变快还是变慢？如果用AgNO3溶液代替KCl溶液，液体流动方向又如何？解：①溶液将向负极移动。（在KCl溶液中，AgCl溶胶的胶粒带负电荷，溶液带正电荷。）②变慢。（因为电解质溶液浓度增大，导致胶团扩散层变薄，胶粒的电荷和溶液的净电荷减少。）③流动方向为向正极移动。（在AgCl溶胶的胶粒带正电荷，溶液带负电荷。）17．Cu2[Fe(CN)6]溶液的稳定剂是K4[Fe(CN)6]，试写出胶团结构式及胶粒的电荷符号。解：4xKx)K4(nCNFenCNFeCu4x46m62，胶粒带4x个负电荷。18．写出下列条件下制备的溶胶的胶团结构：（1）向25mL0.1mol·L－1KI溶液中加入70mL0.005mol·L－1的AgNO3溶液；（2）向25mL0.01mol·L－1KI溶液中加入70mL0.005mol·L－1的AgNO3溶液。解：（1）xKKxnnIAgIxm（KI过量）（2）3x3mxNONOxnnAgAgI（AgNO3过量）第2章化学反应基本理论1.已知298K时有下列热力学数据：C（s）CO(g)Fe(s)Fe2O3(s)ΔHfθ/(kJ·mol-1)0-110.50-822.2Sθ/(J·K-1·mol-1)5.74197.5627.2890假定上述热力学数据不随温度而变化，请估算标准态下Fe2O3能用C还原的温度。解：Fe2O3+3C2Fe+3COΔHθ=3×(-110.5)—(-822.2)=490.7kJ·mol-1ΔSθ=2×27.28+3×197.56—90—3×5.74=540.02J·K-1·mol-1TΔHθ/ΔSθ=49.07×103/540.02=909K2.已知298K时的数据：NO(g)NO2(g)ΔfGmθ(KJ/mol)86.651.3现有反应：2NO(g)+O2(g)→2NO2(g)(1)反应在标准状态下能否自发进行？(2)该反应298K时的标准平衡常数为多少？解：(1)ΔrGmθ=2ΔfGmθ(NO2)－2ΔfGmθ(NO)=2×51.3－2×86.6=-70.6kJ/mol0所以反应能够自发进行。(2)根据ΔrGmθ=-RT㏑KθKθ=exp(-ΔrGmθ/RT)=exp[-(-70.6)×103/8.314×298]=2.4×10123.CO2和H2的混合气体加热至850℃时可建立下列平衡：++CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)此温度下Kc=1，假若平衡时有99%氢气变成了水，问CO2和氢气原来是按怎样的物质的量之比例混合的。解：++CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)xyx-0.99yy(1-0.99)0.99y0.99yKc=C(CO)C(H2O)/[C(CO2)C(H2)]=0.992y2/[(x-0.99y)×0.01y]=0.992×y2/(0.01xy-0.99×0.01y2)=0.992/[0.01(x/y)-0.99×0.01]∴x/y=994.已知下列反应：N2+3H22NH3ΔHf,298θ00-46.19KJ/molS298θ191.5130.6192.0J/mol·K求（1）反应的