《无机化学》讲义要点
第7章化学动力学基础
[教学要求]
1．化学反应速率的概念及其实验测定方法。
2．了解反应速率理论：碰撞理论、过渡状态理论。
3．了解基元反应、复杂反应、反应级数、反应分子数的概念。
4．掌握质量作用定律和化学反应的速率方程式。
5．掌握浓度、温度及催化剂对反应速率的影响。
6．掌握温度与反应速率关系的阿仑尼乌斯经验公式，并能用活化分子、活化能等概念；
解释浓度、温度、催化剂等外界因素对反应速率的影响。
[教学重点]
1.反应机理的概念，有效碰撞理论，过渡状态理论，活化能、活化分子的概念及其意义。
2 .浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响及浓度、温度对化学反应速率影响的定量
关系：质量作用定律，化学反应的温度因子，阿仑尼乌斯方程及其应用。
[教学难点]
1.有效碰撞理论，过渡状态理论，活化能、活化分子的概念。
2.质量作用定律，阿仑尼乌斯方程。
[教学时数] 4 学时
[教学安排]
第一讲：化学反应速率及其速率理论(2h)；第二讲：影响化学反应速率的因素(2h) [主要内容]
1.化学反应速率的基本概念及表示方法：平均速率和瞬时速率，同一反应用不同物系表示速率时这些速率间的关系。
2.反应机理（反应历程）概念：基元反应和非基元反应、反应分子数（单分子反应、双分子反应、三分子反应）。
3.反应速率理论简介：有效碰撞理论的基本要点，有效碰撞的条件，有效碰撞、活化能、活化分子的概念，碰撞频率因子与化学反应临界能或阀能的关系公式，活化能、方位
因子、碰撞频率因子与反应速率的关系，活化过渡状态理论的基本要点，活化络合物；
实验活化能。
4.浓度对化学反应速率的影响：质量作用定律、反应级数、化学反应速率方程式；温度对化学反应速率的影响：化学反应的温度系数（因子），阿仑尼乌斯方程式及其应用。
5.催化剂基本概念及其基本特征，催化作用，催化剂对化学反应速率的影响机制，催化
剂寿命、催化剂中毒、催化剂毒物、助催化剂、催化剂载体；酶催化及酶催化的特点。
[教学内容]
§7-1 反应速率的定义 (Definition)
化学反应有快有慢，木材的氧化，点燃则反应极快，而在潮湿空气中的氧化则很慢，的确有快慢之分。 但要表征这种快慢，则要有速率的概念。化学反应的速率, 通常以单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。根据时间的长短，单位时间可用s 、min 、h 、day 、year 等不同单位表示，它由反应的快慢而定。如此, 化学反应速率的单位为: mol · dm -3 · s -1、mol · dm -3 · min -1 或者mol · dm -3 · h -1。
§7-1-1 平均速率 （Average rate ）
以乙酸乙酯的皂化反应为例：
325332CH COOC H OH CH COO CH CH OH --+=+
表4-1给出了不同时间的OH -浓度的测得值。在用单位时间Δt 内，用单位时间内反应物OH -浓度的减少来表示平均反应速率为：
2121()()()()c OH c OH c OH r OH t t t ----
-?==--? 式中的负号是为保证速率为正值。
再以N 2O 5在四氯化碳溶液中按下面反应方程式分解反应 2N 2O 5 = 4NO 2 + O 2 为例加以研究：
用单位时间内反应物N 2O 5浓度的减少来表示平均反应速率，因为 N 2O 5 是反应物, 故要用其减少量, 以保证速率为正值, 所以有：
252251252521()()()()c N O c N O c N O r N O t t t
-?=-=--? 也可以用NO 2或O 2浓度变化表示反应速率, 则在 t 1 — t 2 这段时里的平均速率为: 22()()c NO r NO t ?=? 22()()c O r O t
?=? 一般来说, 这些平均速率并不相等。但是在同一段时间间隔里, 25()r N O 、2()r NO 和2()r O 反映的是同一问题, 其相互之间必定有内在的联系。关键是物质前面的化学计量数不一样。要掌握它们之间的数量关系。 2522()()()111241c N O c NO c O t t t
???-
==??? 或： 2522111()()()241r N O r NO r O == 对一般反应而言，
A B G H
a b g h ++??→ 用-Δ[A] /Δt 、-Δ[B] /Δt 、Δ[G] /Δt 和Δ[H] /Δt 中任何一种表示均可。实际上采用其中较易观察或测定者，如放出气体、自身颜色的变化、使指示剂变色等物质的浓度变化，来表示该反应的速率。在一般情况下，上面各种速率不尽相同。但在等容条件下， 1[A]
1[B]
1[G]
1[H]===a t b t g t h t ????--????
或： 1111()()()()r A r B r G r H a b g h
=== §7-1-2 瞬时速率（Instantaneous rate ）
在研究影响反应速率的因素时, 经常要用到某一时刻的反应速率. 这时, 用平均速率就显得粗糙, 因为这段时间里, 速率在变化, 影响因素也在变化。我们把某一时刻的化学反应速率称为瞬时反应速率（Instantaneous rate ）
利用表4-1中第三列数据对第一列数据作图，见图4-1。以图4-1（P65）为例进行说明：
先考虑一下平均速率的意义: 割线 AB 的斜率就是OH -在时间t B -t A 内的平均反应速率
()()()B A B A c OH c OH c OH r t t t
----?==--?， 要求得在t B -t A =Δt=之间某一时刻 t C 的反应速率, 可以在 t C 两侧选时间间隔 t C -δ— t C +δ， δ越小, 间隔越小, 割线AB 越来越接近于切线，则两点间的平均速率越接近t C 时的瞬时速率。当δ→0 时，割线的斜率就变为切线的斜率。因此，瞬时速率可以作为平均速率的极限，则:
0()lim ()()t OH c OH dc OH t dt r -?→---=-????=????
所以： 瞬时速率 = 0
lim{}[]/d[]/d t t t ?→-=-??反应物反应物 从瞬时速率的定义, 可以归纳出瞬时速率的求法:
(1) 做浓度-时间曲线图;
(2) 在指定时间的曲线位臵上做切线;
(3) 求出切线的斜率(用做图法, 量出线段长, 求出比值)
对一般反应而言， A B G H
a b g h ++??→ 某时刻的瞬时速率之间, 乃有如此的关系: 1
111
===()()()()a b g h r A r B r G r H 最有实际意义和理论意义的瞬时速率是初始速率§7-2 碰撞理论和过渡状态理论 §7-2 反应速率理论简介
§7-2-1 碰撞理论 （ Collision Theory ）
1918年,Lewis,w.用气体运动分子论分析了化学反应过程, 提出了有效碰撞理论。要点：
① 反应分子间只有发生相互碰撞,才可能发生反应；
②能发生反应的碰撞称为有效碰撞,大部分碰撞为无效碰撞。
发生反应的两个基本前提：
（1）发生碰撞的分子应有足够高的能量;
（2）碰撞的几何方位要适当.
③能够发生有效碰撞的分子称为活化分子.分子发生化学反应需要克服：
(1) 分子之间的斥力;
(2) 分子中原子之间的键能。因此,作只有具有较高能量的活化分子之间发生的有效相
互碰撞,才导致化学反应的发生。
④活化分子的数目遵从气体运动的麦克斯韦方程。低能分子数较少,高能分子数较少,
平均能量的分子数目多。
活化能---塔尔曼定义:
活化分子的平均能量与反应物分子平均能量之差值，称为活化能。即能够导致化学反应进行的活化分子的平均能量与参加化学反应的所有分子的平均能量之差,用Ea
表示,单位：kJ·mol-1。随着温度的升高,活化分子所占的比例增大。
活化能：能够发生有效碰撞的活化分子所具有的最低能量的NA倍。
--《无机化学》武汉大学，第三版：283。
⑤化学反应的活化能越大,活化分子所占的比例越小,化学反应速率越小;反之, 化
学反应速率越大。
Ea>400 kJ·mol-1的为慢反应,一般反应的活化能为60 kJ·mol-1 应当注意: 活化能单位:kJ·mol-1中的mol是指按化学反应所示的微粒的特定组合。 ⑥有效碰撞的方向性：能量对于化学反应来说是必要的,但不是充分的,碰撞要有一定 的方向性。 碰撞理论的优缺点 优点: 描述了粗糙但十分明确的反应图像.它解释了一部分实验事实,理论所计算的速率系数k值与较简单的反应的实验值相符. 缺陷:半经验、只解释反应速率与反应物能量的关系,不能认识反应速率的微观机理问题. 模型过于简单。 §7-2-2 过渡状态理论 1935年艾林(Eyring)和波兰尼(Polany)等人提出来。化学反应不只是通过反应物分子之间简单碰撞就能完成的，而是在碰撞后先要经过一个中间的过渡状态，即首先形成活化配合物。所以又称为活化配合物理论。 1．理论要点： 发生化学反应首先是反应物中较高能量的分子按一定的方向发生碰撞生成一种过渡状 态的活化配合物，然后转化为产物分子。影响化学反应速率的因素有三: （1）活化配合物的浓度；（2）活化配合物分解的几率；（3）活化配合物分解的速率。 2 .活化能 活化：由稳定的反应物分子过渡到活化配合物的过程。 活化络合物和反应物( 或生成物)存在能垒，这一能垒被称为正反应（或逆反应）的活化能。 反应速率与碰撞频率Z ，分子有效碰撞分数 f ，以及方位因子p 有关讨论：比较过渡态理论的活化能与碰撞理论的活化能 Ea 正- Ea 逆= ⊿rH 活化能是决定反应速率的内在因素 优点 (1) 可以理论计算一些简单反应的活化能、且与Arrhenius的实验活化能值相符。 (2) 指出了反应速率与微观结构的联系，是一个正确方向。 (3) v不但与Ea有关，也与形成活化配合物的?G0有关, 建立了动力学与热力学的桥梁。 缺点 (1) 确定活化配合物的结构十分困难。 (2) 目前只解决了几个简单反应, 应用范围还较小。 §7-3 影响化学反应速率的因素 影响反应速率的因素：内因：反应的活化能大小；外因：浓度、温度、催化剂。 §7-3-1 浓度对化学反应速率的影响 1．基元反应：对于简单反应，反应物分子在有效碰撞中经过一次化学变化就能转化为产物的反应。 2．基元反应的化学反应速率方程式：可由质量作用定律描述，k 称为反应的速率常数。 ① k 可理解为当反应物浓度都为单位浓度时的反应速率；② k 由化学反应本身决定，是化学反应在一定温度时的特征常数；③相同条件下，k 值越大，反应速率越快；④k 的数值与反应物的浓度无关。 3 ．非基元反应：反应物分子需经几步反应才能转化为生成物的反应。 4 ．非基元反应的速率方程式不能只根据反应式写出其反应速率方程，必须根据实验测定的结果及验证，推出反应的反应机理。复杂的非基元反应→ 分成若干个基元反应→ 反应最慢的一步作为控制步骤。最慢的一个反应就控制了该复杂反应的反应速率。 5 ．反应级数 基元反应aA+bB = gG 反应对于物质A是 a 级反应，对物质B 是b 级反应。 a + b 表示该反应级数。 6 ．k 的物理意义及理解 (1) k 的物理意义及取值 ：k 在数值上等于各种反应物的浓度为单位浓度时的反应速率.单位是：升n-1·摩n-1·时间-1,Ln-1·Moln-1·S-1。 （2）影响k 大小的因素： k 大小与T 有关，T ↑，k ↑。 （3）对于同一反应,用不同反应物或产物的浓度变化来表示反应速率时,其反应速率常数不同. （4）质量作用定律只适合于简单反应而不适合于复杂反应,复杂反应的速率方程只能有实验决定,也可由非基元反应的各个基元步骤来推导。 （5）若有气体参加,它们的浓度可用其分压来代替.如： 2N0（g ）+O 2（g ）==2N02（g ） r =kpPN02PO2 （6）若有固体、液体参加反应，它们的浓度不列入。 7 ．速率常数的单位 零级反应：k 的量纲为 mol·dm -3 ·s -1 一级反应：k 的量纲为 s -1 二级反应：k 的量纲为 mol -1 ·dm 3 ·s -1 三级反应 : ； k 的量纲为 mol -2 ·dm 6 ·s -1 8 ．气体反应可用气体分压表示 §7-3-2 温度对化学反应速率的影响 1 ． Arrhenius( 阿仑尼乌斯 ) 公式 A ： 反应的频率因子，对确定的化学反应是一常数， A 与 k 同一量纲； E a ： 反应活化能； R ： 8.314 J·mol -1 ·K -1；T ： 热力学温度。 2 ．阿仑尼乌斯公式的应用 求出任一温度下该反应的 k 值 ① 作图法 ② 根据二点进行计算 §7-3-3 催化剂对化学反应速率的影响 正催化 ：加速反应速率；负催化：减慢反应速率 1 ．催化剂改变反应速率的原因 降低了反应的活化能；不改变反应的自由能，也不改变平衡常数 K r ；缩短平衡到达的时间，加快平衡的到来。 2 ．催化类型 化学催化、均相催化、非均相催化； 生物催化：生命体中各种酶的催化； R T E a e A k /-?=A RT E k a lg 303.2lg +-= 物理催化、光催化、电催化。 例如：均相催化 CH3CHO → CH4 + CO Ea = 190 KJ·mol -1 例如：均相催化 CH3CHO → CH4 + CO Ea = 190 KJ·mol -1 以I2作催化剂 CH3CHO → CH4 + CO Ea = 136 KJ·mol -1 CH3 CHO + I2 → CH3I + HI + CO CH3I + HI → CH4 + I2 反应活化能大大降低 非均相催化 2N2O === 2N2 + O2 Ea= 250 KJ·mol -1 用金粉做催化剂，金粉吸附形成N ≡ N × × × Au 中间体2N 2O === N ≡ N ? O × × × Au → 2N 2 + O 2 Ea= 120 kJ·mol -1 3 ．催化剂的特征 催化活性、选择性、稳定性、再生性 4 ．催化剂的选择性 C 2 H 5 OH =CH 3 CHO + H 2 C 2 H 4 + 1/2O 2 =CH 2 ? CH 2（Ag 催化） 武汉大学《无机化学》(第三板) 第七章化学动力学基础习题解答 北大第四版习题参考答案 第七章化学动力学基础 7-1二甲醚(CH3)2O分解为甲烷氢和一氧化碳的反应动力学数据如下： (1)计算600s 和800s间的平均速率。 (2)用浓度对时间作图(动力学曲线)，求800s的瞬时速率。 7-2在970K下，反应2N2O(g) = 2N2(g) + O2(g) 起始时N2O的压力为2.93×104Pa，并测得反应过程中系统的总压变化如下表所示： 求最初300S 与最后2000S的时间间隔内的平均速率。 7-3在600K下反应2NO + O2 = 2NO2的初始浓度与初速率如下： (1)求该反应的表观速率方程。 (2)计算速率常数。 (3)预计c0(NO)=0.015mol/L,c0(O2)=0.025 mol/L的初速率。 7-4 N2O 在金表面上分解的实验数据如下：(1)求分解反应的反应级数。(2)制作该反应的动力学曲线。(3)求速率常数。(4)求N2 消耗一半时的反应速率。(5)该反应的半衰期与初始浓度呈什么关系？ 7-5在300K 下，氯乙烷分解反应的速率常数为2.5×10-3min-1。 (1)该反应是几级反应？说明理由。(2)氯乙烷分解一半，需多少时间？(3)氯乙烷浓度由0.04mol/L降为0.010mol/L，需要多少时间？(4)若初始浓度为0.40mol/L，反应进行8 h 后，氯乙烷浓度还剩余多少？ 7-6放射性6027Co(半衰期t1/2=5.26a)发射的强辐射广泛用于治疗癌症(放射疗法)。放射性物质的放射性活度以Ci(居里)为单位表示。某医院购买了一个含20Ci的钴源，在10年后，放射性活度还剩余多少？ 7-7碳-14 半衰期为5720a，今测得北京周口店山顶洞遗址出土的古斑鹿骨化石中的14C/12C 比值是当今活着的生物的0.109倍，估算该化石是距今多久？周口店北京猿人距今约50万年，若有人提议用碳-14法测定它的生活年代，你认为是否可行？ 7-8实验测得硅烷分解为硅和氢的反应速率常数与温度的关系如下，求该反应的活化能和指前因子。(1)作图法。(2)线性回归法。 7-9测得某反应在273K和313K下的速率常数分别为1.06×10-5和2.93×10-3，求该反应在298K下的速率常数。 7-10某一级反应，在300K时反应完成50%需时5.0min ，在350k时反应完成50%需时5.0min，计算该反应的活化能。 7-11若有人告诉你：同一反应，温度越高，温度升高引起反应速率增高的倍数越高。你对此持肯定意见还是否定意见？在回答上问后，作如下估算：设反应甲乙两个反应的活化能分 别为20KJ/mol和50KJ/mol ，试对比反应甲乙温度从300K升高到310K和从500K 升至510K反应速率增长的倍数。并作出归纳如下：速率快的反应与速率小的反应对比，在相同的温度范围内，哪一反应速率增长的倍数高？同一反应，在温度低时和温度高时，温度升高范围相同时，哪个温度范围反应速率增长的倍数高？试对归纳的结论作出定性的解释。(此题的假定是：温度改变没有改变反应历程和活化能) 7-12试对比阿仑尼乌斯活化能(表观活化能或实验活化能) 碰撞活化能和过渡状态理论活化能的物理意义，并由此说明表观动力学与分子动力学的不同性。 7-13表观动力学方程得出的指前因子有没有明确的物理意义？碰撞理论和过渡态理论分别对指前因子的物理意义是如何解释的？它们的理解是否解释了所有表观动力学方程中指前因子的物理意义？为什么？ 7-14 有人提出氧气氧化溴化氢气体生成水蒸气和溴蒸气的反应历程如下： HBr + O2→ HOOBr, HOOBr + HBr → 2HOBr, HOBr + HBr → H2O + Br2 (1)怎样由这三个基元反应加和起来得到该反应的计量方程式？(2)写出各基元反应的速率方程。(3)指出该反应有哪些中间体？(4)实验指出，该反应的表观速率方程对于HBr和O2都是一级的，试指出，在上述历程中，哪一步基元反应是速控步？ (5)推导表观速率方程。 7-15有人提出反应2NO(g)+Cl2 =2NOCl(g)的反应历程如下： NO + Cl2 → NOCl2 NOCl2+ NO → 2NOCl 如果第一个基元反应是速控步，该反应的表观速率方程应呈何形式？如果第二个反应是速控步，该反应的表观速率方程又呈何形式？ 7-16实验测得反应H2(g) + 2ICl(g) = 2HCl(g) + I2(g)对于氢气和氯化碘都是一级得。以下哪一个历程是具备必要条件的？ (a)2ICl(g) + H2(g) → 2HCl(g) + I2(g) (b)H2(g) + ICl(g) → HI(g) + HCl(g)(慢) HI(g) + ICl(g) → HCl(g) + I2(g)(快) (c)H2(g) + ICl(g) → HI(g) + HCl(g) (快) HI(g) + ICl(g) → HCl(g) + I2(g) (慢) (d)H2(g) + ICl(g) → HClI(g) + H(g) (慢) H(g) + ICl(g) → HCl(g) + I(g) (快) HClI(g) → HCl(g) + I(g) (快) I(g) + I(g) → I2(g)(快) 7-17温度相同时，三个基元反应的正逆反应的活化能如下： 基元反应Ea/KJ.mol-1Ea’/KJ.mol-1 Ⅰ30 55 Ⅱ70 20 Ⅲ16 35 (1)哪个反应正反应速率最大？(2)反应Ⅰ的反应焓多大？(3)哪个反应的正反应是吸 热反应？ 7-18 某基元反应的活化能Ea=50 KJ.mol-1，反应焓为△H=-70 KJ.mol-1，当加入催化剂后，该反应的历程发生改变，变成两个基元反应，第1个基元反应的正反应活化能为12 KJ.mol-1，逆反应的活化能为17 KJ.mol-1，第二个基元反应的正反应活化能为20 KJ.mol-1，逆反应活化能为85 KJ.mol-1。画出有催化剂和无催化剂存在时该反应过程能量变化示意图。 7-19反应C(s) + CO2(g) =2CO(g)的反应焓△H=172.5 KJ.mol-1，问：增加总压、升高温度、加入催化剂，反应的速率常数k正、k逆，反应速率r正、r 逆以及平衡常数将如何变化？平衡将如何移动？请将你的判断填入下表： 7-20试讨论：对于同一个化学反应，用dn/dt、dξ/dt、dc/dt、(1/V) dc/dt以及(1/V) dξ/dt 表达速率，速率方程中速率常数又什么差别？ 7-21利用表7-1的数据制作五氧化二氮分解反应的动力学曲线。要求画两条曲线，一条表达五氧化二氮浓度的变化，另一条表达二氧氮浓度的变化，并在两条曲线旁标出与表7-1上各反应时间相应的五氧化二氮和二氧化氮的浓度数值，并对比之。 7-22 以下说法是否正确？说明理由。 (1)某反应的速率常数的单位是mol-1.dm3.s -1，该反应是一级反应。(2)化学动力学研究反应的快慢和限度。(3)反应的速率常数越大说明反应速率越大。(4)反应级数越大的反应速率越大。(5)活化能大的反应受温度的影响大。(6)实验测得反应A2+B2→2AB的速率方程为 r=kc(A2)+c(B2)，说明此反应是一个双分子反应。(7)某反应在30min时反应完成50%，进行60min时反应完成100%，说明此反应是一级反应。(8)反应历程中的速控步骤决定了反应速率，因此在速控步骤前发生的反应和在速控步骤后发生的反应对反应速率都毫无影响。(9)催化剂同等程度地降低了正逆反应的活化能，因此同等程度地加快了正逆反应地速率。(10)反应速率常数是温度的函数，也是浓度的函数。 大连理工第四版部分习题参考答案 第三章化学动力学基础 (3-4) (1)由于以测定溴的黄棕色消失来确定反应所需要的时间，即确定反应的初始速率，所以，测定反应速率时，溴的用量要少得多。溴成为反应速率的限制因素。 (2)由于溴量少，为限制因素。相对来说，丙酮和盐酸的量多得多，表中的数据正说明这一点。因此，每次实验中，当少量的溴耗尽时，丙酮和盐酸的量只有很少的变化，甚至可看作基本不变。 (3)通过第一、二组实验数据的分析，当丙酮和盐酸浓度保持不变时，溴的浓度增大至2倍，反应时间也增大至2倍(溴越多，反应越慢)，因此，Br2的反应级数为-1。 (4)通过第一、三组实验数据的分析，HCl,Br2的浓度不变，CH3COCH3浓度增大至2倍，反应时间减小至1/2，或者说，反应速度增大至2倍。因此，CH3COCH3的反应级数为1。同理，通过第一、四组实验数据的分析，可以得出，对来说，HCl反应级数也是1。 (5) υ=kc(CH3COCH3)c(HCl)[c(Br2)]-1 (6)将第五次实验中各物种浓度与第一次实验的有关数据进行比较，两次实验中，丙酮和盐酸浓度相同，第五次实验溴的浓度是第一次实验的5倍。又从反应速率方程式得知，υ∝[c(Br2)]-1。所以，前者的反应时间必然延长至5倍。即 t5=t1×c5(Br2)/c1(Br2)=2.9×102×0.0050/0.0010=1.4×103s (7)与(6)同理，第六次实验各物种浓度与第一次实验相关数据比较，c(CH3COCH3)，c(Br2)不变，c(HCl)增大至4倍，又υ∝c(HCl)。因此 t6=t1×c1(HCl)/c6(HCl)=2.9×102×0.20/0.80=72s 如果用第四、六次实验数据，可得70s。 提示：①通过本习题，可知该反应是一个复合反应，有的物种反应级数<0；还可以看出反应介质HCl浓度是影响反应速率的因素之一(尽管它并不出现在化学反应方程式中反应物一侧)。对某些特定的复合反应来说，这种情形有一定的代表性。 ②通过本习题应学会设计测定速率和确定反应速率方程式的一种方法。关键是选取反应中何物为限制因素，以及其浓度与其他物种浓度的数量要有一定的比例。 (3-5) T1=319+273=592K, k1=0.498mol·L-1·s-1 T2=354+273=627K, k2=1.81mol·L-1·s-1 根据式(3-3b),可得 Ea=RT1T2ln(k2/k1)/(T2-T1) =8.314×10-3×592×627ln(1.81/0.498)/(627-592) =114kJ·mol-1 根据式(3-2)求k： k=k0e-Ea/RT k0=ke Ea/RT=0.498×e114×10^3/8.314×592 =5.71×109mol·L-1·s-1 已知T3=383+273=656K lnk3/k1=Ea(1/T1-1/T2)/R ln(k3)=114×103(1/592-1/656)/8.314+ln0.498=1.563 k3=4.77mol·L-1·s-1 *注意运算过程中各物理量的单位即表示方法。 (3-6) 海边城市T1=373K t1=3.0min k1 某城市T2=365K t2=4.5min k2 对同一反应来说，温度降低，k变小，反应速度慢，时间延长。k2/k1=t1/t2。根据式(3-3b)，lnk2/k1=ln t1/t2=Ea(1/T1-1/T2)/R Ea=RT1T2ln(t1/t2)/(T2-T1) =8.314×373×365ln(3.0/4.5)/(365-373) =57kJ·mol-1 (3-7) 第一种方法——根据式(3-3b)计算Ea：已知T1=478K,T4=533K Ea=RT1T4ln(k4/k1)/(T4-T1) =8.314×478×533ln(12.3×10-4/2.30×10-4)/(533-478) =64.6kJ·mol-1 第二种方法——图解法：根据已知数据画出ln{k}-{1/T}图。 T/K 478 492 519 533 {1/T} 2.09×10-3 2.03×10-3 1.93×10-3 1.88×10-3 ln{k} -8.38 -7.90 -7.16 -6.70 图中直线的斜率B为： B=-Ea/R B=(-6.50+8.38)/(1.85×10-3-2.09×10-3) =-7.83×103 Ea=-BR=-7.83×103×8.314=65.1kJ·mol-1 (3-8) 对该彩色印纸来说，24℃下，要保证性能在100年内是良好的。而且，老化实验时，温度升高10℃， ln{t}=0,1/T=2.95×10-3,T=339K,即66℃。 (2)温度变化对反应速率的影响主要使反应速率系数k改变。对本实验而言，温度T升高，速率系数k增大，反应时间t缩短；根据Arrhenius方程式，ln{k}与1/T呈线性关系直线方程用于数据处理时往往比较简单，又比较准确，特别用于外推求数据更是如此。 (3-9) 假定催化与非催化反应的k0相同，反应速率提高的倍数即k增大的倍数。根据式(3-3a)可得出： ln{k2}=ln{k0}-Ea(2)/RT ln{k1}=ln{k0}-Ea(1)/RT lnk2/k1=(Ea(1)-Ea(2))/RT 当T=298K时，lnk2/k1=(240-140)×103/(8.314×298)=40.36 k2/k1=3.4×1017 催化后，反应速率提高了3.4×1017倍。反应被催化之后，ΔrHmθ不变，根据正、逆反应活化能与ΔrHmθ的关系： ΔrHmθ=Ea(正)-Ea(逆) 得Ea(逆)=Ea(正)-ΔrHmθ=[140-(-164.1)]=304kJ·mol-1 (3-10) lnk2/k1=Ea(1/T1-1/T2)/R ln(1.00×10-4/6.10×10-8)=262×103(1/600-1/T2)/8.314 T2=698K 由反应速率系数k的单位，推断其反应级数为1。则其反应速率方程式为：υ=kc(C4H8) (3-11) (1)画出+ ln{c(In+)}-t-k。 k=(-4.80+5.55)/(0-720)=1.04×10-3s-1 速率方程式为： υ=kc(In+)=1.04×10-3s-1c(In+) (2) T1/2=0.693/k=666s (3-12) (1)反应机理被确定后，其中最慢的一步就是反应的控制步骤。即该反应的第①步元反应为控制步骤，其反应分子数为2。 (2)根据控制步骤的元反应方程式，可直接写出反应速率方程式： 无机化学课后习题答案(天津大学第四版) 第2章 化学反应的方向、速率和限度 习题参考答案 1.解： m r H ? = -3347.6 kJ·mol -1; m r S ? = -216.64 J·mol -1·K -1; m r G ? = -3283.0 kJ·mol -1 ＜ 0 该反应在298.15K 及标准态下可自发向右 进行。 2.解： m r G ? = 113.4 kJ·mol -1 ＞ 0 该反应在常温(298.15 K)、标准态下不能自发进行。 （2） m r H ? = 146.0 kJ·mol -1; m r S ? = 110.45 J·mol -1·K -1; m r G ? = 68.7 kJ·mol -1 ＞ 0 该反应在700 K 、标准态下不能自发进行。 3.解： m r H ? = -70.81 kJ·mol -1 ; m r S ? = -43.2 J·mol -1·K -1; m r G ? = -43.9 kJ·mol -1 （2）由以上计算可知： m r H ?(298.15 K) = -70.81 kJ·mol -1; m r S ?(298.15 K) = -43.2 J·mol -1·K -1 m r G ? = m r H ? - T · m r S ? ≤ 0 T ≥K) (298.15K) (298.15m r m r S H ?? = 1639 K 4.解：（1）c K = {} O) H ( )(CH )(H (CO) 243 2c c c c p K = {}O) H ( )(CH )(H (CO) 243 2p p p p K = {}{}{}{} p p p p p p p p / O)H ( /)(CH / )(H / (CO) 2 4 3 2 （2） c K = {}{} )(NH )(H )(N 32 32212c c c p K = {}{} )(NH )(H )(N 32 3221 2p p p K = {}{} p p p p p p / )(NH / )(H / )(N 32 32212 （3）c K =)(CO 2 c p K =)(CO 2 p K = p p / )(CO 2 （4）c K ={}{} 3 23 2 )(H O)(H c c p K = {}{} 3 23 2 )(H O)(H p p K = {}{} 3 232 /)(H /O)(H p p p p 5.解：设 m r H ?、 m r S ?基本上不随温度变化。 m r G ? = m r H ? - T · m r S ? m r G ?(298.15 K) = -233.60 kJ·mol -1 m r G ?(298.15 K) = -243.03 kJ·mol -1 K lg (298.15 K) = 40.92, 故 K (298.15 K) = 8.3?1040 药学院无机化学试题及参考答案 （无机化学试题部分） 一、填空题（每空1分，共20分） 1．NH3分子的空间构型是，中心原子N原子采取杂化。 2．原子轨道以方式重叠，轨道重叠部分是沿着键轴呈圆柱形对称而分布的共价键叫键。 3．BeCl2分子为型分子，中心原子采取杂化，分子的固有偶极矩μ（>0，=0）。 4．某反应的△H和△S皆为负值，当温度升高时，△G（增大，减小）。 5．具有ns2np1~6电子构型的是区元素，具有(n-1)d5ns2电子构型的是族元素。 6．酸碱质子理论认为， 是酸，是碱。 7．在含有AgCl固体的饱和溶液中加入盐酸，则AgCl的溶解度；如加入氨水，则其溶解度；若加入KNO3，则其溶解 度。 8．298K时，Mg(OH)2的K sp为1.2×10-11；Ag2CrO4的K sp为9×10-12，则溶解度较大的是 者。 9．产生渗透现象必须具备两个条件，一是，二 是。 10．将0.115g奎宁（M=329.12克/摩）溶解在1.36g樟脑中，其凝固点为442.6K(T f=452.8K，K f=39.70)则凝固点降低为，m 为。 二、选择题（请在备选答案中选择一个正确的答案，并用“√”符号表示。每小题1分，共 20分） 1．下列各组物质中，属于等电子体系的是：( ) A．NO和CN— B．CO和N2 C．O2和NO D．NO和O2 2．第二主族元素的+2价阳离子的碳酸盐（MCO3）中最稳定的是：( ) A．MgCO3 B．CaCO3 C．SrCO3 D．BaCO3 3．下列各分子或离子的稳定性按递增顺序排列的是：( ) A．NO+< NO < NO— B．NO—< NO < NO+ C．NO< NO—< NO+ D．NO< NO+ < NO— 4．下列各组量子数中，不合理的一组是：( ) A．3，0，0，+1/2 B．3，2，3，1/2 C．2，1，0，-1/2 D．4，2，0，1/2 5．298K和101.3kPa下，下列化学方程式所表示的化学反应中属于熵减少的是：( ) A．C（s）+ O2（g） = CO2（g） B．S（s）+ O2（g） = SO2（g） C．2Na（s）+ O2（g） = Na2O2（s） D．N2（g）+ O2（g） = 2NO（g） 6．已知NH3（g）的标准生成热，则反应N2（g）+3H2（g）=2NH3 （g）的热效应为（）： A．-46.2； B．46.2 C．-92.4 D．92.4 7．a，b，c三个电子具有的量子数（n，l，m）为a：3，2，0；b：3，1，0；c：3，1，-1。 三个电子的能量大小顺序为：( ) A．a>b>c； B．a> c > b； C．a>b=>c； D． c> a>b； 8．稀溶液依数性的本质是（） A、渗透压 B、沸点升高 C、蒸气压降低 D、凝固点降低 9．现有蔗糖(C12H22O11)、氯化钠、氯化钙三种溶液，它们的浓度均为0.1mol?L-1，则渗透压由低到高的顺序是（） A、CaCl2 目录绪论第一篇物质结构基础第1章原子结构与元素周期系1-1 道尔顿原子论1-2 相对原子质量（原子量）1-2-1 元素、原子序数和元素符号1-2-2 核素、同位素和同位素丰度1-2-3 原子的质量1-2-4 元素的相对原子质量（原子量）1-3 原子的起源和演化1-4 原子结构的玻尔行星模型1-4-1 氢原子光谱1-4-2 玻尔理论1-5 氢原子结构（核外电子运动）的量子力学模型1-5-1 波粒二象性1-5-2 德布罗意关系式1-5-3 海森堡不确定原理1-5-4 氢原子的量子力学模型1-6 基态原子电子组态（电子排布）1-6-1 构造原理1-6-2 基态原予电子组态1-7 元素周期系1-7-1 元素周期律、元素周期系及元素周期表1-7-2 元素周期表1-8 元素周期性1-8-1 原子半径1-8-2 电离能1-8-3 电子亲和能1-8-4 电负性1-8-5 氧化态习题第2章分子结构2-1 路易斯结构式2-2 单键、双键和叁键——σ键和π键——价键理论（一）2-3 价层电子互斥模型（VSEPR）2-4 杂化轨道理论--价键理论（二）2-4-1 杂化轨道理论要点2-4-2 sp3杂化2-4-3 sp2杂化2-4-4 sp杂化2-5 共轭大π键2-6 等电子体原理2-7 分子轨道理论2-8 共价分子的性质2-8-1 键长2-8-2 共价半径2-8-3 键能2-8-4 键角2-8-5 键的极性与分子的极性2-9 分子间力2-9-1 范德华力2-9-2 氢键2-9-3 分子间作用力的其他类型2-9-4 范德华半径2-10 分子对称性（选学材料）2-10-1 对称性2-10-2 对称操作与对称元素2-10-3 分子的对称类型2-10-4 分子的性质与对称性的关系习题第3章晶体结构3-1 晶体3-1-1 晶体的宏观特征3-1-2 晶体的微观特征--平移对称性3-2 晶胞3-2-1 晶胞的基本特征3-2-2 布拉维系3-2-3 晶胞中原子的坐标与计数3-2-4 素晶胞与复晶胞-体心晶胞、面心晶胞和底心晶胞3-2-5 14种布拉维点阵型式……第4章配合物第二篇化学热力学与化学动力学基础第5章化学热力学基础第6章化学平衡常数第7章化学动力学基础第三篇水溶液化学原理第8章水溶液第9章酸碱平衡第10章沉淀平衡第11章电化学基础第12章配位平衡习题答案（选）附表元素周期表无机化学（第四版）（下册）——面向21世纪课程教材作者：北京师范大学、华中师范大学南京师范大学无机化学教研室编出版社：高等教育出版社日期：2003-1-1开本：16 版次：2010年5月第18次印刷页数：556页装帧：平装ISBN：9787040115833定价：47.50元内容简介本书分上下两册出版。上册分三篇：物质结构、化学热力学、水溶液化学原理；介绍了原子结构与周期律，分子结构，晶体化学，配合物，热力学函数，化学平衡，化学动力学基础，酸碱、沉淀、氧化还原、配合四大平衡等化学原理内容。编者认为，化学原理应该成为大一学生学习其他化学课程的基础，不能跟中学课程或后续课程在同一层次上重复，力争使第四版教材具有推陈出新、层次分明、重点突出、留有余地、易教好学、适用面宽等特点。下册含4、5、6篇非金属元素化学、金属元素化学和无机化学选论。本版书大大加强了元素化学的实用性知识，并增加了部分研究性习题，激发学生学习元素化学的兴趣。目录第四篇元素化学(一)非金篇第13章氢和稀有气体13.1 氢13.2 稀有气习题第14章卤素14.1 卤素的通性14.2 卤素单质14.3 氟氯溴碘的化合物14.4 砹的化学习题第15章氧族元素15.1 氧族元素的通性15.2 氧及其化合物15.3 硫及其化合物15.4 硒和碲习题第16章氮磷砷16.1 元素的基本性质16.2 氮和氮的化合物16.3 磷及其化合物16.4 砷习题第17章碳硅硼17.1 透性17.2 碳17.3 硅17.4 硼17.5 碳化物、硅化物和硼化物习题第18章非金属元素小结第五篇元素化学（二）金属第19章金属通论第20章S区金属（碱金属和碱土金属）第21章P区金属第22章ds区金属第23章d区金属（一）第四周期d金属第24章d区金属（二）第五、第六周期d区金属第25章f区金属镧系与锏系金第六篇无机化学选论第26章无机合成化学简介第27章特殊类型的无机化合物第28章生物无机化学简介第29章无机固体化学简介第30章核化学习题答案人名索引主题词索引后记 第十二章 1．卤素中哪些元素最活泼为什么有氟至氯活泼性变化有一个突变 答：单质的活泼性次序为：F2>>Cl2>Br2>I2 从F2到Cl2活泼性突变，其原因归结为F原子和F—离子的半径特别小。 F Cl Br I F—Cl—Br—I— r/pm 64 99 114 133 136 181 195 216 (1)由于F的原子半径非常小，F—F原子间的斥力和非键电子对的斥力较大，使F2的 解离能（155KJ/mol）远小于Cl2的解离能（240KJ/mol）。 (2)由于F-离子半径特别小，因此在形成化合物时，氟化物的离子键更强，键能或晶格 能更大。 由于F-离子半径特别小，F-的水合放热比其他卤素离子多。 2．【 3．举例说明卤素单质氧化性和卤离子X-还原性递变规律，并说明原因。 答：氧化性顺序为：F2 >Cl2 >Br2>I2 ;还原性顺序为：I- >Br->Cl->F-. 尽管在同族中氯的电子亲合能最高，但最强的氧化剂却是氟 卤素单质是很强的氧化剂,随着原子半径的增大,卤素的氧化能力依次减弱。尽管在同族中氯的电子亲合能最高,但最强的氧化剂却是氟。一种氧化剂在常温下,在水溶液中氧化能 ?值的大小和下列过程有关（见课本P524） 力的强弱,可用其标准电极电势值来表示,θ 4．写出氯气与钛、铝、氢、水和碳酸钾作用的反应式，并注明必要的反应条件。 答：（1）2Cl2+Ti =TiCl4加热，干燥 （2）3Cl2+2Al =2AlCl3 加热，干燥 （3）Cl2+H2 =2HCl 点燃 （4）3Cl2+2P(过量)=2PCl3 干燥 ！ 5Cl2(过量)+2P=2PCl5干燥 （5）Cl2+H2O=HClO +HCl (6) Cl2+2K2CO3+H2O=KCl+KClO+2KHCO3 5．试解释下列现象： （1）I2溶解在CCl4中得到紫色溶液，而I2在乙醚中却是红棕色。 （2）I2难溶于水却易溶于KI中。 答：（1）CCl4为非极性溶剂，I2溶在CCl4中后仍为分子状态，显示出I2单质在蒸气时的紫颜色。 而乙醚为极性溶剂，I2溶于乙醚时与溶剂间有溶剂合作用，形成的溶剂合物不再呈其 单质蒸气的颜色，而呈红棕色。 （2）I2以分子状态存在，在水中歧化部分很少，按相似相溶的原则，非极性的I2在水中溶解度很小。但I2在KI溶液中与I-相互作用生成I3—离子，I3—离子在水中的溶解度很大，因 此，I2易溶于KI溶液。 下列电子的量子数(n, l, m和m s)不合理的是 收藏 A. 3, 0, 0, +1/2 B. 3, 1 , 0, -1/2 C. 3, 0, 0, -1/2 D. 3, 3, 0, +1/2 回答错误！正确答案：D NaH2PO4的共轴酸是 收藏 A. Na2HPO4 B. Na3PO4 C. NaHCO3 D. H3PO4 回答错误！正确答案：D ■?…一 . . 、?…、...... 12 . . 一■.一.... 、一种元素的相对原子质量，是该元素的一定质量与核素6C的摩尔质量的1/12的比值，这 一质量是 收藏 A. 原子质量 B. 各核素原子质量的平均质量 C. 平均质量 D. 1mol原子平均质量 回答错误！正确答案：D 下列说法错误的是 收藏 A. 基元反应都是多分子反应。 B. 一步完成的反应是基元反应。 C. 由一个基元反应构成的化学反应称简单反应 D. 由两个或两个以上基元反应构成的化学反应称复杂反应。 回答错误！正确答案：A 需配制Ph=5的缓冲溶液，选用收藏 A. HAc-NaAc (pKa=4.75) B. NaH2PO4-Na2HPO4 (pKa2=7.2 ) C. Na2CO3-NaHCO3 ( pKa2=10.25 ) D. NH3.H2O-NH4Cl (pKb=4.75 ) 回答错误！正确答案：A 某元素的电子构型为［A门3d64s0的离子是收藏 A. Fe3+ B. Ni2+ C. Mn2+ D. Co3+ 回答错误！正确答案：D 配合离子［CuCl5］3-的中心离子收藏 A. sp2 B. dsp3 C. sp3 D. dsp2 回答错误！正确答案：B 以下平衡不属于化学平衡的是收藏 A. 沉淀溶解平衡和配位平衡 B. 常温下水的蒸发与凝结平衡 C. 酸碱电离平衡和氧化还原平衡 D. N2 + 3H2 == 2NH3 回答错误！正确答案：B 催化剂是通过改变反应进行的历程来加速反应速率，这一历程影响收藏 《无机化学》课外练习题及其答案 《无机化学》课外练习题 一．选择题（选择一个正确的答案，打上记号“?”） 1．测量3d态（n = 3，l = 2）氢原子的轨道角动量Z轴分量可得到几个测定值？ A．1 ； B．3 ； C．5 ； D．7 ； E．0 2．假定NH3+ 基是呈平面的，并有三个等价的氢原子，那么成键轨道是怎样杂化的？ A．sp3 ； B．sp ； C．sp2 ； D．sp3d ； E．dsp2 3．下列分子中，偶极矩为零的是： A．PCl3 ； B．NF3 ； C．SO2 ； D．NO2 ； E． BCl3 4．已知各离子的半径（pm）是： O2-（140），S2-（184），Se2-（198），Be2+（31）， Mg2+（65），Ca2+（99）Sr2+（113） 下列化合物中不具有NaCl型结构的是： A．MgO ； B．CaS ； C．SrSe ； D．SrS ； E．BeO 5．下列物质中，只需克服色散力就能沸腾的是： A．H2O ； B．Hg ； C．Br2（l） ； D．CHCl3 ； E．C2H5OH 6．XeO4的价层电子对构型/分子构型是： A．八面体/平面正方形； B．八面体/四方锥； C．四面体/三角锥； D．正四面体/正四面体； E．五角双锥/变形八面体 7．下列各对物质中，属于等电子体的是： A．O2和O3； B．NO和CO； C．N2和NO； D．NO和NO+； E．CO和CN- 8．离子键和共价键相比： A．作用距离更短，作用范围更小； B．作用距离更长，作用范围更大； C．作用距离更长，作用范围更小； D．两者相差不多； E．因键的性质不同，不能比较。 9．下列关于共价键的说法中，哪一个是正确的？ A．相同原子间的双键键能是单键键能的两倍； B．原子形成共价键的数目等于基态原子的未成对电子数； C．一般来说，?键的键能比?键的键能小； 第1章 物质的聚集态习题答案 1-1 实验室内某氦气钢瓶，内压为18 MPa ，放出部分氦气后，钢瓶减重500 kg ，瓶内氦气的压强为9.5 MPa 。假定放出气体前后钢瓶的温度不变，钢瓶原储有氦气为多少（物质的量）？ 解：V 与T 一定时，n 与p 成正比， 即： mol .0026 410500MPa )5.918(MPa 183?=－总n 解得 mol 10645.25?=总n 1-2 273Ｋ和101 kPa 的1.00 dm 3干燥空气缓慢通过液态的二甲醚（CH 3OCH 3）。假定（１）通过二甲醚后的空气被二甲醚饱和且液态二甲醚损失0.0335g ；（２）被二甲醚饱和的空气的总压强仍为101kPa 。计算二甲醚在273Ｋ时的饱和蒸汽压。 解：由理想气体状态方程得： 空气的物质的量：m ol 0445.0K 273K m ol dm 8.314kPa 1.00dm kPa 1011133 =?????==－－空RT pV n 二甲醚的物质的量：mol 10283.7mol g 0.46g 02335.041－－二甲醚?=?==M m n 二甲醚的摩尔分数：0161.00445 .010283.710283.744=+??=+=－－二甲醚空二甲醚二甲醚n n n x 二甲醚的饱和蒸汽压： 1.626kPa kPa 1010161.0=?=?=p x p 二甲醚二甲醚 1-3 在273.15 K 和1.01325×105 Pa 压力下，测得某气体的密度为1.340 g ·dm -3，在一实验中测得这种气体的组成是C 79.8%和H 20.2%。求此化合物的分子式。 解 =30.02(g·mol -1) 每分子含碳原子：30.02×0.798/12.01=1.9953≈2 每分子含氢原子：30.02×0.202/1.008=6.016≈6 即分子式为：C 2H 6 1-4 在293 K 和9.33×104 Pa 条件下，在烧瓶中称量某物质的蒸气得到下列数据，烧瓶 无机化学复习题 一、选择题（每题1分，共20分） （ ）1．已知H 2和He 的相对分子质量分别为2和4。2g H 2与2gHe 混合后体系的压力为3300kPa ，则混合气体中He 的分压为： A 、3300 kPa B 、2200 kPa C 、1100 kPa D 、1650 kPa （ ）2．关于氧的相对原子质量下列叙述正确的是： A 、 等于8O 16核素一个原子的质量 B 、等于氧的平均原子质量 C 、等于氧的平均原子质量与碳—12核素质量的121之比值 D 、等于一个氧原子的质量与碳—12核素质量的121之比值 （ ）3．下列关系式中错误的是： A 、H=U+PV B 、ΔU(体系)+ ΔU(环境)=0 C 、ΔG=ΔH-T ΔS D 、ΔG(正反应)×ΔG(逆反应)=1 （ ）4．反应 2NO 2(g)(红棕色)==N 2O 4(g)(无色) Δr H m <0 达平衡后，将体系的温度降低，则混合气体颜色： A 、变浅 B 、变深 C 、不变 D 、无法判断 （ ）5．反应 C(s)+O 2(g)===CO 2(g)，Δr H m <0 下列不能使正反应速度增大的措施是： A 、缩小体系的体积 B 、升高体系温度 C 、增大氧气的分压 D 、减小CO 2(g)的分压 （ ）6．在298K 的温度下石墨的标准生成自由能为： A 、等于零 B 、大于零 C 、小于零 D 、无法确定 （ ）7．NO(g)+CO(g)===2 1N 2(g)+CO 2(g) Δr H m = -373.4kJ ·mol -1 ，欲使有害气体NO 和CO 取得最高转化率，则应选择的操作是： A 、增大NO 浓度 B 、增大CO 浓度 C 、降低温度、增大压力 D 、使用高效催化剂 （ ）8．对于等温等压下进行的任一反应，下列叙述正确的是： A 、Δr S m 越小反应速度越快 B 、Δr H m 越小反应速度越快 C 、Δr G m 越小反应速度越快 D 、Ea 越小反应速度越快 （ ）9．下列四个量子数（依次为n ，l ，m ，m s ）不合理的一组是： A 、（3、1、0、+21） B 、（4、3、1、-2 1） C 、（4、0、0、+21） D 、（2、0、1、-2 1） （ ）10．下列四个量子数所描述的电子运动状态中，能量最高的电子是： A 、（4、1、0、+21） B 、（4、2、1、-2 1） C 、（4、0、0、+21） D 、（4、1、1、-2 1） （ ）11．下列分子中C 原子形成共价键时，原子轨道采取SP 3杂化的是： 一、选择题 1.下列元素中最可能形成共价化合物的是（ ） Ａ Ｃａ Ｂ Ｍｇ Ｃ Ｎａ Ｄ Ｌｉ 2.氯化铁溶于水时发生下列反应：FeCl 3+3H 2O Fe(OH)3+3HCl(吸热)，为了抑制水解，得到澄清的溶液，可采取的措施是 （ ） (A) 升高温度； (B) 大量加水； (C) 加少量NaOH ； (D) 加少量盐酸。 3. 下列物质沸点最低的是（ ）。 （A ）NH 3； （ B ）PH 3； （C ） AsH 3； （D ）SbH 3。 4.n 、l 、m 确定后，仍不能确定该量子数组合所描述的原子轨道的 （ ） (A) 数目； (B) 形状； (C) 能量； (D) 所填充的电子数目 5. 已知θ?(A / B) <θ ?(C / D)，在标准状态下自发进行的反应为 （ ） (A)A+B→C+D； (B)A+D→B+C； (C) B+C→A+D； (D) B+D→A+C。 6.已知Ｎ２（ｇ）＋３Ｈ２（ｇ）＝２ＮＨ３（ｇ），１／２Ｎ２（ｇ）＋３／２Ｈ２（ｇ）＝ＮＨ ３（ｇ） １／３Ｎ２（ｇ）＋Ｈ２（ｇ）＝２／３ＮＨ３（ｇ）的平衡常数分别为Ｋ１，Ｋ２和Ｋ ３，则其关系 是（ ） Ａ Ｋ１＝Ｋ２＝Ｋ３ Ｂ Ｋ１＝（Ｋ２）２＝（Ｋ３ ）３ Ｃ Ｋ１＝１／２Ｋ２＝１／３Ｋ３ Ｄ Ｋ１＝（Ｋ２）１／２＝（Ｋ３） １／３ 7.下列元素在性质上最相近的是 （ ） (A) B 和Si ； (B) B 和Al ； (C) B 和Mg ； (D)B 和C 8.下列反应达到平衡时，２ＳＯ２（ｇ）＋Ｏ２（ｇ）＝２ＳＯ３（ｇ），保持体积不变，加入惰性气体Ｈｅ，使总压力增加一倍，则（ ） Ａ 平衡向左移动 Ｂ 平衡向右移动 Ｃ 平衡不发生移动 Ｄ 条件不充足，不能判断 9.往０．１ｍｏｌ／ＬＨＡｃ溶液中，加入一些ＮａＡｃ晶体，会使（ ） A ＨＡｃ的Ｋａ增大 Ｂ ＨＡｃ的Ｋａ减小 Ｃ ＨＡｃ的解离度增大 Ｄ ＨＡｃ的解离度减小 10. 某可逆反应在一定条件下达到平衡，其平衡常数为Ka ，当加入催化剂后，下列说法正确的是（ ） (A)正反应速率提高，逆反应速率降低；平衡常数不变 (B)正反应速率降低，逆反应速率提高；平衡常数不变 (C)正反应速率和逆反应速率同时提高或降低；平衡常数变大 (D)正反应速率和逆反应速率同时提高或降低；平衡常数不变 11.下图中表示基 态Ｆｅ原子的３ｄ和４ｓ轨道中８电子排布正确的是（ ） ； ； 12.下列化合物中，不存在氢键的是 （ ） (A) HNO 3； (B) H 2S ； (C) H 3BO 3； (D) H 3PO 3。 13.H 2O 2与用H 2SO 4酸化的KMnO 4溶液反应放出O 2，反应中KMnO 4的作用是 （ ） (A) 氧化H 2O 2； (B) 氧化H 2SO 4； (C) 还原H 2O 2； (D) 还原H 2SO 4 14. 用纯水把下列溶液稀释10倍时，其中pH 变化最大的是（ ）。 (A) 0.1 mol·L -1 HCl ； (B) 1 mol·L -1 HAc + 1mol·L -1 NaAc ； 4s 16. 完成并配平下列反应式： （1）H2S+H2O2→ （2）H2S+Br2→ （3）H2S+I2→ （4）H2S+O2→ +H+→ （5）H2S+ClO- 3 （6）Na2S+Na2SO3+H+→ （7）Na2S2O3+I2→ （8）Na2S2O3+Cl2→ （9）SO2+H2O+Cl2→ （10）H2O2+KMnO4+H+→ （11）Na2O2+CO2→ （12）KO2+H2O→ （13）Fe(OH)2+O2+OH-→ → （14）K2S2O8+Mn2++H++NO- 3 （15）H2SeO3+H2O2→ 答：（1）H2S+H2O2=S+2H2O H2S+4H2O2（过量）=H2SO4+4H2O （2）H2S+Br2=2HBr+S H2S+4Br2（过量）+4H2O=8HBr+H2SO4 （1）H2S+I2=2I-+S+2H+ （2）2H2S+O2=2S+2H2O （3）3H2S+ClO3-=3S+Cl-+3H2O （4）2S2-+SO32-+6H+=3S+3H2O （5）2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI （6）Na2S2O3+4Cl2+5H2O=Na2SO4+H2SO4+8HCl （7）SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl （8）5H2O2+2MnO4-+6H+=2Mn2++5O2+8H2O （9）2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 （10）2KO2+2H2O=2KOH+O2+H2O2 （11）4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3 （12）5S2O82-+2Mn2++8H2O=10SO42-+2MnO4-+16H+（13）H2SeO3+H2O2=H2SeO4+H2O 无机化学试题 一、选择题 1. 对于H2O2和N2H4，下列叙述正确的是…………………………………………（） (A) 都是二元弱酸(B) 都是二元弱碱 (C) 都具有氧化性和还原性(D) 都可与氧气作用 2. 下列含氧酸中属于三元酸的是…………………………………………………（） (A) H3BO3(B) H3PO2(C) H3PO3(D) H3AsO4 3. 下列各对含氧酸盐热稳定性的大小顺序，正确的是……………………………（） (A) BaCO3 > K2CO3(B) CaCO3 < CdCO3 (C) BeCO3 > MgCO3(D) Na2SO3 > NaHSO3 4. 铝在空气中燃烧时，生成…………………………………………………………（） (A) 单一化合物Al2O3(B) Al2O3和Al2N3 (C) 单一化合物Al2N3(D) Al2O3和AlN 5. 下列含氧酸根中，属于环状结构的是…………………………………………（） (A) (B) (C) (D) 6. 下列化合物与水反应放出HCl 的是……………………………………………（） (A) CCl4(B) NCl3(C) POCl3(D) Cl2O7 7. InCl2为逆磁性化合物，其中In的化合价为……………………………………（） (A) +1 (B) +2 (C) +3 (D) +1和+3 8. 鉴别Sn4+和Sn2+离子，应加的试剂为……………………………………………（） (A) 盐酸(B) 硝酸(C) 硫酸钠(D) 硫化钠(过量) 9. 下列各组化合物中，都有颜色的一组化合物是………………………………（） (A) SiCl4，SnCl4，PbO (B) CCl4，NO2，HgI2 (C) SiC，B2H6，N2O4 (D) PbO2，PbI2，SnS 10. 将过量SiF4通入NaOH溶液中，主要产物是……………………………………（） (A) H4SiO4，NaF (B) Na2SiO3，NaF (C) Na2SiO3，Na2SiF6(D) SiO2，HF 11. 将NCl3通入碱性溶液，其水解产物是…………………………………………（） (A) NH3和ClO-(B) NH3和Cl- (C)和Cl-(D)和Cl- 12. PCl3和水反应的产物是…………………………………………………………（） (A) POCl3和HCl (B) H3PO3和HCl 第二章物质的状态 习题 2.1 什么是理想气体？实际气体在什么条件下可用理想气体模型处理？ 2.2 为什么家用加湿器都是在冬天使用，而不在夏天使用？ 2.3 常温常压下，以气体形式存在的单质、以液体形式存在的金属和以液体形式存在的 非金属单质各有哪些？ 2.4 平均动能相同而密度不同的两种气体，温度是否相同？压力是否相同？为什么？ 2.5 同温同压下，N2和O2分子的平均速度是否相同？平均动能是否相同？ 2.6试验测得683K、100kPa时气态单质磷的密度是2.64g·dm－3。求单质磷的分子量。2.71868年Soret用气体扩散法测定了臭氧的分子式。测定结果显示，臭氧对氯气的扩散速 度之比为1.193。试推算臭氧的分子量和分子式。 2.8常压298K时，一敞口烧瓶盛满某种气体，若通过加热使其中的气体逸出二分之一，则 所需温度为多少？ 2.9氟化氙的通式为XeF x（x＝2、4、6…），在353K、1.56×104Pa时，实验测得某气态氟 化氙的密度为0.899g·dm－3。试确定该氟化氙的分子式。 温度为300K、压强为3.0×1.01×105Pa时，某容器含，每升空气中水汽的质量。 （2）323K、空气的相对湿度为80％时，每升空气中水汽的质量。 已知303K时，水的饱和蒸气压为4.23×103Pa； 323K时，水的饱和蒸气压为1.23×104Pa。 2.10在303K，1.01×105Pa时由排水集气法收集到氧气1.00dm3。问有多少克氯酸钾按 下式分解？ 2KClO3 === 2KCl ＋3O2 已知303K时水的饱和蒸气压为4.23×103Pa。 2.11298K，1.23×105Pa气压下，在体积为0.50dm3的烧瓶中充满NO和O2气。下列反 应进行一段时间后，瓶内总压变为8.3×104Pa，求生成NO2的质量。 2NO ＋O2 === 2NO2 2.12一高压氧气钢瓶，容积为45.0dm3，能承受压强为3×107Pa，问在298K时最多可 装入多少千克氧气而不致发生危险？ 大学无机化学试题集及答案 第一章气体、液体和溶液的性质 1. 敞口烧瓶在7℃所盛的气体，必须加热到什么温度，才能使1/3气体逸出烧瓶？ 2. 已知一气筒在27℃，30.0atm时，含480g的氧气。若此筒被加热到100℃，然后启开 阀门（温度保持在100℃），一直到气体压力降到 1.00atm时，共放出多少克氧气？ 3. 在30℃时，把8.0gCO2、6.0gO2和未知量的N2放入10dm3的容器中，总压力达800 mmHg。试求： (1) 容器中气体的总摩尔数为多少？(2) 每种气体的摩尔分数为多少？ (3) 每种气体的分压为多少？(4) 容器中氮气为多少克？ 4. CO和CO2的混合密度为 1.82g dm－3(在STP下）。问CO的重量百分数为多少？ 5. 已知某混合气体组成为：20份氦气，20份氮气，50份一氧化氮，50份二氧化氮。问：在0℃，760mmHg下200dm3此混合气体中，氮气为多少克？ 6. S2F10的沸点为29℃，问：在此温度和1atm下，该气体的密度为多少？ 7. 体积为8.2dm3的长颈瓶中，含有 4.0g氢气，0.50mol氧气和分压为2atm 的氩气。这 时的温度为127℃。问： (1) 此长颈瓶中混合气体的混合密度为多少？ (2) 此长颈瓶内的总压多大？ (3) 氢的摩尔分数为多少？ (4) 假设在长颈瓶中点火花，使之发生如下反应，直到反应完全： 2H2(g) + O2(g) ＝2H2O(g) 当温度仍然保持在127℃时，此长颈瓶中的总压又为多大？ 8. 在通常的条件下，二氧化氮实际上是二氧化氮和四氧化二氮的两种混合气体。在45℃，总压为1atm时，混合气体的密度为 2.56g dm－3。计算： (1) 这两种气体的分压。(2) 这两种气体的重量百分比。 9. 在1.00atm和100℃时，混合300cm3H2和100 cm3O2，并使之反应。反应后温度和压力 回到原来的状态。问此时混合气体的体积为多少毫升？若反应完成后把温度降低到27℃，压力仍为 1.00atm，则混合气体的体积为多少毫升？ (已知27℃时水的饱和蒸汽压为26.7mmHg) 10. 当0.75mol的“A4”固体与2mol的气态O2在一密闭的容器中加热，若反应物完全消 耗仅能生成一种化合物，已知当温度降回到初温时，容器内所施的压力等于原来的一半，从这些数据，你对反应生成物如何下结论？ 11. 有两个容器A和B，各装有氧气和氮气。在25℃时： 容器A：O2 体积500 cm3，压力1atm。 选择题 ( )1 下列化合物中，一般称为复盐的是 A K3FeF6 B (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O C K3Fe(C2O4)3·3H2O D KAg(CN)2 ( )2 关于下列各对配合物稳定性的判断，正确的是 A [Ag(CN)2]-＜[Ag(S2O3)2]3- B [FeF5]2-＞[Fe(SCN)5]2- C [PtCl4]2-＜[NiCl4]2- D [Co(NH3)6]3+＜[Ni(NH3)6]2+ ( )3 下列物质中，难溶于Na2S2O3而易溶于KCN溶液的是 A AgBr B AgI C AgCl D Ag2S ( )4 化合物K3FeF6的磁矩为5.9B.M.，而K3Fe(CN)6的磁矩为2.4B.M.，磁矩相差较大的原因是 A 两种化合物的中心离子的氧化数不同 B 配位体的场强CN-＞F- C K3FeF6是简单盐而K3Fe(CN)6是配合物 D F的电负性大于N ( )5 下列化合物中，顺磁性最强的是 A NiSO4 B VSO4 C TiCl3 D MnCl2 ( )6下列配合物中，由磁矩判断属于外轨型配合物的是 A [Fe(CN)6]3-(1.73 B.M.) B [Fe(edta)]-(1.8 B.M.) C K2[MnCl4](5.92 B.M.) D [Co(NH3)6]Cl3(0 B.M.) ( )7电极反应Ag(NH3)2++e====Ag+2NH3的标准电极电势E⊙为 已知E⊙Ag+/Ag=0.799V, K⊙稳,[Ag(NH3)2]+ =1.12×107 A 0.383V B -0.383V C 1.21V D -1.21V ( )8 下列反应中，不能按反应式进行的是 A 2NaNO3+H2SO4(浓) Na2SO4+2HNO3 B 2NaI+H2SO4(浓) Na2SO4+2HI C CaF2+H2SO4(浓) CaSO4+2HF D 2NH3+H2SO4 (NH4)2SO4 XXXX大学 无机化学课程教学大纲 （供中药学、中药资源与开发、中药制药、药物制剂、生物制药、食品质量与安 全专业使用） 课程名称：无机化学英文名称：Inorganic Chemistry 课程类别：基础必修课课程编码：040228 课程学分： 2 课程学时：36 开课单位：药学院药学基础化学教研室实验室：药学院药学基础化学实验室先修课程：大学化学基础后续课程：有机化学 实践项目数：12 课程负责人：邵江娟 一、课程简介 《无机化学》是中药学、中药资源与开发、中药制药、药物制剂等专业的一门必修基础课，它的任务是为学生提供必要的无机化学基础理论、基本知识和基本操作技能，从而为后续课程（如《有机化学》、《分析化学》等）的学习打下良好的基础。 二、教学目标与基本要求 本课程的内容，既要注意本学科的系统性，又要注意专业需要。为此，分为基本理论和元素化学两部分。学生应掌握四大平衡（包括酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡、配位平衡）和物质结构（原子结构、分子结构）理论等，同时熟悉主族、副族元素单质及化合物的一些性质。本课程的实验任务是培养学生严谨的科学态度和理论联系实际的作风，实验包括基本操作、验证理论和某些化合物的性质等内容，以增加学生的感性认识。 学生在学习中应培养自信、兴趣和自觉性，结合研究型教学、自主性学习，了解无机化学最新研究进展及成果，以树立科学精神和创新思维。 三、学情分析 无机化学学在第1学期开设，之前学完了《大学化学基础》课程，学生复习了高中化学知识，初步掌握了大学化学理论基础，为系统学习无机化学做好了知识储备。 鉴于本课程是从中学进入大学的先行基础课，故不仅要注意理论讲授、实验操作、习题辅导等，还要引导学生尽快地适应大学的学习方法；从各个环节培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，注意培养学生热爱本专业的思想。 四、教学内容与学时分配 (一)教学内容 【TPMS_START】 【第一章】绪论 【学时数】1 【授课方式】课堂讲授 【备注】111 【教学内容】化学发展简史；无机化学简介。 【目的要求】 1.了解化学发展简史。 2.了解无机化学的研究内容。 【第二章】溶液 【学时数】1 【授课方式】课堂讲授 【备注】111 【教学内容】溶液浓度的表示方法；非电解质溶液的依数性。 【目的要求】 1.掌握溶液的表示方法。 2.了解非电解质稀溶液的依数性。 【第三章】化学平衡 【学时数】1 【授课方式】课堂讲授 【备注】111 【教学内容】化学平衡的概念；化学平衡的移动。 【目的要求】 1.了解化学反应的可逆性和化学平衡。 2.掌握标准平衡常数的表示及计算。 一、 选择题 1．下列叙述中正确的是 (A) 反应活化能越小，反应速率越大； (B) 溶液中的反应一定比气相中的反应速率大； (C) 增大系统压力，反应速率一定增大； (D) 加入催化剂，使正反应活化能和逆反应活化能减少相同倍数； 2．pH=6的溶液的酸度是pH=3的溶液的多少倍 （A ）3 （B ）1/3 （C ）300 （D ）1/1000 3．等温等压过程在高温不自发进行而在低温时可自发进行的条件是 （A ）△H<0，△S<0（B ）△H>0，△S<0（C ）△H<0，△S>0（D ）△H>0，△S>0 4．已知在室温下AgCl 的 sp K = 1.8×10-10，Ag 2CrO 4的 sp K = 1.1×10-12，Ag 2CO 3的 sp K = 8.5×10-12，Ag 3PO 4 的 sp K = 8.9×10-17，那么溶解度最大的是(不考虑水解) (A) AgCl (B) Ag 2CrO 4 (C) Ag 2CO 3 (D) Ag 3PO 4 5．用Nernst 方程式[][]还原剂氧化剂lg 0592.0z + = ??，计算+ -24Mn /MnO 的电极电势，下列叙述不正确的是 （A ）温度应为298K （B ）+ 2Mn 浓度增大则 ?减小 （C ）+H 浓度的变化对?无影响（D ）- 4MnO 浓度增大，则?增大 6．已知E (Ti +/Ti) = - 0.34 V ，E (Ti 3+/Ti) = 0.72 V ，则E (Ti 3+/Ti +)为 (A) (0.72 + 0.34) / 2 V (B) (0.72 - 0.34) / 2 V (C) (0.72 ? 3 + 0.34) / 2 V (D) (0.72 ? 3 + 0.34) V 7．40℃和101.3kPa 下，在水面上收集某气体2.0dm 3 ，则该气体的物质的量为（已知40℃时的水蒸气压为7.4kPa ） （A ）0.072mol （B ）0.078mol （C ）0.56mol （D ）0.60mol 8．下列氧化还原电对中， ?值最大的是 （A ）Ag /Ag + （B ）Ag /AgCl （C ）Ag /AgBr （D ）Ag /AgI (最小) 9．下列哪种变化为熵减变化 （A ）一种溶质从溶液中结晶出来 （B ）炸药爆炸 （C ）将NaCl 晶体溶于水中 （D ）冰融化成水 10．下列说法哪个正确 （A ）放热反应均为自发反应 （B ）△S 为负值的反应均不能自发进行 （C ）冰在室温下自动融化成水 （D ）因为 G ?=—RTInK ，所以温度升高，平衡常数减小 11．在氨水中加入下列物质，O H NH 23?的解离度变小的是 （A ）加Cl NH 4 （B ）加HCl （C ）加热 （D ）加水稀释 12．下列几组溶液具有缓冲作用的是 （A ）H 2O ——NaAc （B ）HCl ——NaCl （C ）NaOH ——Na 2SO 4 （D ）NaHCO 3——Na 2CO 3 无机化学，有机化学，物理化学，分析化学 无机化学 元素化学、无机合成化学、无机高分子化学、无机固体化学、配位化学（即络合物化学）、同位素化学、生物无机化学、金属有机化学、金属酶化学等。 有机化学 普通有机化学、有机合成化学、金属和非金属有机化学、物理有机化学、生物有机化学、有机分析化学。 物理化学 结构化学、热化学、化学热力学、化学动力学、电化学、溶液理论、界面化学、胶体化学、量子化学、催化作用及其理论等。 分析化学 化学分析、仪器和新技术分析。包括性能测定、监控、各种光谱和光化学分析、各种电化学分析方法、质谱分析法、各种电镜、成像和形貌分析方法，在线分析、活性分析、实时分析等，各种物理化学性能和生理活性的检测方法，萃取、离子交换、色谱、质谱等分离方法，分离分析联用、合成分离分析三联用等。 无机化学 第一章：气体 第一节：理想气态方程 1、气体具有两个基本特性：扩散性和可压缩性。主要表现在： ⑴气体没有固定的体积和形状。⑵不同的气体能以任意比例相互均匀的混合。⑶气体是最容易被压缩的一种聚集状态。 2、理想气体方程：nRT PV = R 为气体摩尔常数，数值为R =8.31411--??K mol J 3、只有在高温低压条件下气体才能近似看成理想气体。 第二节：气体混合物 1、对于理想气体来说，某组分气体的分压力等于相同温度下该组分气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力。 2、Dlton 分压定律：混合气体的总压等于混合气体中各组分气体的分压之和。 3、(0℃=273.15K STP 下压强为101.325KPa = 760mmHg = 76cmHg) 第二章：热化学 第一节：热力学术语和基本概念 1、 系统与环境之间可能会有物质和能量的传递。按传递情况不同，将系统分为： ⑴封闭系统：系统与环境之间只有能量传递没有物质传递。系统质量守恒。 ⑵敞开系统：系统与环境之间既有能量传递〔以热或功的形式进行〕又有物质传递。 ⑶隔离系统：系统与环境之间既没有能量传递也没有物质传递。 2、 状态是系统中所有宏观性质的综合表现。描述系统状态的物理量称为状态函数。状态函 数的变化量只与始终态有关，与系统状态的变化途径无关。 3、 系统中物理性质和化学性质完全相同而与其他部分有明确界面分隔开来的任何均匀部 分叫做相。相可以由纯物质或均匀混合物组成，可以是气、液、固等不同的聚集状态。 4、 化学计量数()ν对于反应物为负，对于生成物为正。 5、反应进度νξ0 )·(n n sai k e t -==化学计量数 反应前反应后-，单位：mol 第二节：热力学第一定律 0、 系统与环境之间由于温度差而引起的能量传递称为热。热能自动的由高温物体传向低温 物体。系统的热能变化量用Q 表示。若环境向系统传递能量，系统吸热，则Q>0；若系统向环境放热，则Q<0。 1、 系统与环境之间除热以外其他的能量传递形式，称为功，用W 表示。环境对系统做功， W>O ；系统对环境做功，W<0。 2、 体积功：由于系统体积变化而与环境交换的功称为体积功。 非体积功：体积功以外的所有其他形式的功称为非体积功。 3、 热力学能：在不考虑系统整体动能和势能的情况下，系统内所有微观粒子的全部能量之 和称为热力学能，又叫内能。 4、 气体的标准状态—纯理想气体的标准状态是指其处于标准压力θ P 下的状态，混合气体 中某组分气体的标准状态是该组分气体的分压为θP 且单独存在时的状态。 液体（固体）的标准状态—纯液体（或固体）的标准状态时指温度为T ，压力为θP 时的状态。无机化学课后习题答案(天津大学第四版)
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