大学化学考查题目及要求
以下题目中任意选取二题，（所需数据自己查表）计算并根据要求进行讨论，每题讨论字数在300~500之间。要独立完成，若雷同均记为零分。要求用A4纸打印。
1. 试通过计算说明在1000 K条件下，在敞口石灰窑中煅烧石灰石（CaCO3）时，能否自发分解。已知此时空气压力等于p = 100 kPa，空气中CO2 的体积数j (CO2) = 0.0003及下表热力学数据：
CaCO3(g) CaO(s) CO2(g) DfG (298.15 K) / kJ×mol-1 -1128.84 -604.04 -394.36
DfH (298.15 K) / kJ×mol-1 -1206.92 -635.09 -393.50
S (298.15 K) / J×mol-1×K-1 92.9 39.75 213.64
讨论：温度对化学反应的影响。
解：由题知，该反应的化学反应方程式为；
CaCO3(g) === CaO(s) + CO2(g)
查表得：DfG (298.15 K) / kJ×mol-1 -1128.84 -604.04 -394.36
经计算可得： DrG ===130.4DfH .4 kJ / mol＞0
所以，此反应在标准态下不能自发进行。
利用标准生成焓，标准熵计算该反应的标准焓变和熵变得：
DH ===178.3 kJ / mol＞0 Dr S ===160.5130.4 kJ / mol＞0
根据吉布斯方程: DH .T Dr S ===DrG
应有：DH .T Dr S ===DrG ===178.3—1000×0.1605==17.8 kJ / mol＞0
故：在1000 K条件下，此反应不能自发进行
讨论：该反应是吸热；熵增加的反应，在标准态下低温不能自发反应，高温可以自发进行。从不自发到自发，应经过DrG ==0点，根据吉布斯方程，此时应有DrH —TDr S ==0，则该反应的转换温度为：T==1110.9K故在标准状态下，只要温度大于1111K，该反应就可以自发进行。
温度是影响化学反应的一个非常重要的因素。对于化学平衡来说，正逆反应速率相等是关键。温度升高或降低会是平衡向吸热或放热方向移动。平衡之所以会移动是因为正逆
反应速率不相等了。比如对于一个正反应为吸热反应的平衡来说，升高温度，平衡向吸热方向移动。其原因应该是打破旧平衡的那一刻正反应速率大于了逆反应速率。只要升高温度，反应物分子获得能量，使一部分原来能量较低分子变成活化分子，增加了活化分子的百分数，使得有效碰撞次数增多，故反应速率加大。当然，由于温度升高，使分子运动速率加快，单位时间内反应物分子碰撞次数增多反应也会相应加快。如果温度降低则反之。
2. 制取水煤气时，将水蒸气通过灼热的煤炭，发生下列反应：
(1) C (s) + H2O (g) → CO (g) + H2 (g) （主要的）
(2) CO (g) + H2O (g) → CO2 (g) + H2 (g) （次要的）
将此混合气体冷却到室温(298 K)，即得水煤气。设其完全燃烧的产物是CO2 (g) 和H2O (g)。已知298K时，△fH(CO2 , g) = -393.5 kJ·mol-1，△fH(CO , g) = -110.5 kJ·mol-1，△fH(H2O, g) = -241.8 kJ·mol-1。
计算：(1)若水煤气中不含CO2 和H2O (g)，则在100.0 kPa下1.00 m3 水煤气完全燃烧时放出的热量；(2)若水煤气中5% (体积分数）的CO转变为CO2，则在100.0 kPa下1.00 m3 水煤气完全燃烧时放出的热量。
讨论: 化学反应热的应用及对反应的影响。
答：1让混合气体通入五水硫酸铜，发现五水硫酸铜变为蓝色
说明有H2O，混合气体还剩下CO2 CO H2
2.再经过澄清石灰水，发现澄清石灰水变浑浊
说明有CO2
再使其剩下混合气体溶于足量的氢氧化钠溶液
去除CO2（为下面，将气体点燃，不由于CO2浓度较大，而导致，气体点燃不了）
混合气体还剩下CO H2
3.点燃气体
在上空罩一个干而冷的烧杯，发现有烧杯内壁有水雾
说明有H2
再迅速再在上空罩一个内壁沾有澄清石灰水的烧杯
发现烧杯内壁的澄清石灰水变浑浊
说明有CO
3. 石墨是碳的稳定态，石墨的SmΘ是5.740J·mol－1·K－1，金刚石的ΔfHmΘ是1.897
kJ·mol－1，ΔfGmΘ是2.900kJ·mol－1。求金刚石的绝对熵SmΘ。说明这两种碳的同素异形体哪个更有序？并从金刚石和石墨晶体结构的角度对计算结果加以验证。讨论：熵对反应的影响。
3答案、石墨是碳的稳定单质------所以石墨的ΔfH、ΔG都认为是0
石墨-----> 金刚石
ΔfH---0-------1.897
ΔG---0--------2.900
S----5.740---------x
该变化的，
ΔH=1.897kJ.mol^-1
ΔG=2.9kJ.mol^-1=ΔH-TΔS=1.897-298ΔS
ΔS=-3.366J.mol^-1.K^-1=x-5.740
所以，金刚石的绝对熵=2.374J.mol^-1.K^-1
金刚石的绝对熵小于石墨。
金刚石是原子晶体，C原子都以共价键与4个C原子成键，不能移动。
而石墨属于混合晶体，层状结构，层内的C原子以共价键与3个C原子成键，但是层间以范德华力作用，层间是可以滑动的，所以导致混乱度较大。
熵对反应有一定的影响，也是影响反应方向的一个因素。
4. 某药物在人体血液中的消除过程为一级反应，已知半衰期为50小时，(1)问服药24小时后药物在血液中浓度降低到原来的百分之几?(2)在服药1片后12小时测得血药浓度为3ng?cm-3，已知血药浓度须不低于2.54ng?cm-3才能保持药效，问服药后隔多少时间必须再次服药?(注：ng为纳克即10-9克)。
讨论：影响化学反应速率的因素及其应用。
4答案、一级反应有固定公式的
速率，v=kc
ln(C/C。)=-kt
半衰期，t(1/2)=50=ln2/k
k=ln2/50
（1）ln(C/C。)=-kt=-24*ln2/50=-0.3327
C/C。=0.717
即，C=71.7%C。，即原来的71.7%
（2）ln(C/C。）=-kt
ln(3/C。）=-12*ln2/50
起始浓度，C。=3.54
ln(2.54/3.54)=-t*ln2/50
所以，时间，t=23.95小时，即24小时后再次服药
影响反应速率的有温度、浓度、催化剂，气体参与的反应还有压强。
温度高，速率快，所以为了加快速率可以加热。
浓度大，速率快。
催化剂一般可以加快速率。
气体反应，加压，有利于加快速率。
解：由题意知该反应为一级反应。则有K==0.693/ t=0.693/50==0.01386 设：二十四小时血液浓度降低到是原来的a%
Ln（c(B)q/c(B)t）==Kt
Lna==0.01386×24
A==1.4 所以a%=0.014%
服药后隔T小时必须再次服用
由 Ln（c(B)q/c(B)t）==Kt 得：
T===12.01h T总==12+12==24
故：服药后经过24小时必须再次服用。
讨论：表达式：△v（A）=△c(A)/△t
单位：mol/(L·s)或mol/(L·min)
影响化学反应速率的因素：温度，浓度，压强，催化剂。
另外，x射线，γ射线，固体物质的表面积也会影响化学反应速率
化学反应的计算公式:
对于下列反应:
mA+nB=pC+qD
有v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q
对于没有达到化学平衡状态的可逆反应:
v(正)≠v(逆)
影响化学反应速率的因素：
压强：对于有气体参与的化学反应，其他条件不变时（除体积），增大压强，即体积减小，反应物浓度增大，单位体积内活化分子数增多，单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率加快；反之则减小。若体积不变，加压（加入不参加此化学反应的气体）反应速率就不变。因为浓度不变，单位体积内活化分子数就不变。但在体积不变的情况下，加入反应物，同样是加压，增加反应物浓度，速率也会增加。
温度：只要升高温度，反应物分子获得能量，使一部分原来能量较低分子变成活化分子，增加了活化分子的百分数，使得有效碰撞次数增多，故反应速率加大（主要原因）。当然，由于温度升高，使分子运动速率加快，单位时间内反应物分子碰撞次数增多反应也会相应加快（次要原因）
催化剂：使用正催化剂能够降低反应所需的能量，使更多的反应物分子成为活化分子，大大提高了单位体积内反应物分子的百分数，从而成千上万倍地增大了反应物速率.负催化剂则反之。
浓度：当其它条件一致下，增加反应物浓度就增加了单位体积的活化分子的数目，从而增加有效碰撞，反应速率增加，但活化分子百分数是不变的。当减少反应物的浓度时，相当于减少了单位体积的活化分子的数目，从而减少有效碰撞，反应速率减小。
应用：在工业合成氨的过程中，要综合考虑温度，压强，浓度，催化剂等因素对化学反应的影响，使氢气和氮气最大限度的转化为氨气，从而降低企业的生产成本，是利益最大化.。其实，在现实生活中，大部分的反应都不能完全彻底的反应，大都存在化学平衡，例如在工业这硫酸的过程中，人体只能够的酶促反应等等。所以要综合考虑各种影响化学反应的因素，是反应能向对人们最有益的方向进行。
5. 二甲醚热分解反应CH3OCH3(g) == CH4(g) + H2 (g) +CO(g) 为一级反应，在504℃下，如起始醚的压力为42kPa，经2000s后系统压力为80 kPa。求：（1）此反应在504℃下的速率常数k；（2）如测出此反应在600℃下的半衰期为140s，求反应的活化能。假设活化能不随温度而变。
讨论：活化能对反应速率的影响。
6. 噻吩是一种含硫化合物（fp., -38.3?C, bp., 84.8?C），有时取代苯做一种溶剂使用。燃烧2.348g噻吩样品产生4.913g CO2, 1.005g H2O和1.788g SO2。把0.867g 噻吩样品溶于 44.56g 苯中，凝固点被下降了 1.183?C。请问噻吩的分子式？
在实际科研工作中，如需测定某种物质的相对分子质量，我们可以用溶液通性中的沸点升高原理或者凝固点降低原理进行实验分析，试问应用哪种理论分析更好？为什么？
讨论：溶液依数性的应用。
7. 噻吩是一种含硫化合物（fp., -38.3?C, bp., 84.8?C），有时取代苯做一种溶剂使用。燃烧2.348g噻吩样品产生4.913g CO2, 1.005g H2O和1.788g SO2。把0.867g 噻吩样品溶于 44.56g 苯中，凝固点被下降了 1.183?C。请问噻吩的分子式？
在实际科研工作中，如需测定某种物质的相对分子质量，我们可以用溶液通性中的沸点升高原理或者凝固点降低原理进行实验分析，试
讨论：沉淀生成或溶解的应用。
8. 常温时，为了使氨水溶液中c(OH－)=10-5 mol×dm-3，应向1.00dm30.10 mol×dm-3 氨水中加入多少摩尔固体NH4Cl？（设加入固体后溶液的体积不变）[已知K(NH3×
H2O)=1.77′10-5 ]
讨论：缓冲溶液的应用
9. 已知：φ( Sn4+ / Sn2+ ) = 0.15 V φ( Fe3+ / Fe2+ ) = 0.771 V
φ( Fe2+ / Fe ) = -0.44 V φ( O2 / H2O ) = 1.23 V 。
解释下列现象，并写出有关离子反应方程式：
(1) SnCl2溶液长时间放置,可失去还原性 (2)淡绿色FeSO4溶液存放后会变色。
讨论：电化学腐蚀与防护的原理及其应用
答：1减小二价铁氧化成三价铁，起还原作用
2 Fe2++2e-=Fe φ=-0.447V
Fe3++e-=Fe2+ φ=+0.771V
Fe+2Fe3+=3Fe2+
LgK=n（φ氧-φ还）/0.059
Lg([Fe2+]^3/[Fe3+]^2)=2*(0.771+0.447)/0.059=lg(0.1^3/[Fe3+]^2)
[Fe3+]=7.16*10^-23 mol/L
3 12 Fe2+ 3O2+3H+=11Fe3++Fe（OH）3
10.选用Fe、Cu、Zn、Al片，碳棒，浓度均为1.0mol.Kg-1的FeCl3、CuSO4、ZnSO4、AgNO3溶液及0.011.0mol.Kg-1 FeCl2溶液，设计一个电动势最大的原电池。
讨论：影响原电池电动势的因素及其应用。
11. 根据下列数据，计算氢的电子亲合能。
K (s) → K (g) △rH(1) = 90 kJ·mol-1
K (g) → K+ (g) + e- △rH(2) = 418.9 kJ·mol-1
0.5H2 (g) → H (g) △rH (3) = 217.5 kJ·mol-1
H- (g) + K+ (g) → KH (s) △rH(4) = -742 kJ·mol-1
0.5H2 (g) + K (s) → KH (s) △rH(5) = - 57.8 kJ·mol-1
讨论：如何理解原子中的电子结构和化学性质的关系。
解：①由题意得： (5)-(1) →1H2 (g) + K (g) → KH (s) △rH(6)=-147.8 kJ·mol-1
(6)-(2)-(3) →H (g) + K+ (g) + e- → KH (s) △rH(7)=-784.2 kJ·mol-1
(7)-(4) →H (g) + e- → H- (g) △rH(8)=-42.2 kJ·mol-1
所以，氢的电子结合能是 -△rH(8)=42.2 kJ·mol-1
②讨论：如何理解原子中的电子结构和化学性质的关系。
答：决定于元素性质的直接原因，是原子的电子结构，尤其是价电子数，具体的反映在原子半径、电离能、电子亲和能、电负性等数值上。
在原子结构中质子数是一定的，它一般不随外界的影响而变化．而最外层的电子在外界正电荷和原子核内部质子的影响下是最容易丢失或获得的．最外层电子数的变化直接影响着原子的化学活跃性，从而直接影响着该元素的化学性质，化学性质主要由最外层的电子数决定，最外层电子数相同，化学性质相似。这里有个要注意的是稳定结构中的2电子稳定结构，是个特例。最外层电子数大于四，易得电子，而且电子数越多得电子能力越强（电子层数相同）。最外层电子数小于四，易失电子，而且电子数越少越易失电子（电子
层数相同）。得失电子的目的只有一个，就是形成8电子的稳定结构。因此最外层电子数是原子结构中与元素化学性质关系最密切的．物质发生化学反应时，是原子的外层电子在发生变化，因此原子对电子的吸引能力的不同是造成化学性质有差别的本质原因，也就是电子结构中电负性的表现，元素性质的变化规律与元素电负性的递变规律是一致的。对于电子亲和能，主要用来表示电子得失的难易程度。
因为按原子序数（核电荷）递增的顺序依次排列成周期表时，各元素原子最外层电子数由1~8呈现周期性的变化，因此，原子的电子结构与元素周期律的关系十分密切。
12. 评述下列叙述是否正确，如有错误，试予以改正。
(1) 主量子数n = 3时，有3s、3p、3d三个原子轨道；
(2) 四个量子数n、l、m、ms都是用来描述原子轨道的。
讨论：元素周期性规律与元素性质的关系
答：（1）不对，当主量子数n=3时
l=0;m=0 1个Ψ3s（3s）轨道
l=1;m=0,1,-1 3个Ψ3p（3p）轨道
l=2;m=0.1,-1,2,-2 5个Ψ3d（3d）轨道
所以，当主量子数n=3时，有9个轨道
（2）不对，用来描述原子核外电子的轨道运动状态即原子轨道的量子数为3个，分别是n(主量子数)、l(角量子数)、m(磁量子数) 但是ms，自旋量子数只是描述电子的自旋运动状态，与原子轨道无关。
讨论：元素周期性规律与元素性质的关系
答：我们把元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期变化的规律叫做元素周期律。元素性质的周期性变化主要表现在：
核外电子排布的周期变化
原子半径的周期性变化
元素主要化合价周期性变化
从化学的观点来看，金属原子易失电子而变成阳离子，非金属原子易跟电子结合而变成阴离子。元素的原子得失电子的能力显然与原子核对外层电子特别是最外层电子的引力有着十分密切的关系。原子核对外层电子吸引力的强弱主要与原子的核电荷数、原子半径和原子的电子层结构等有关。我们常用电离能来表示原子失电子的难易，并用电子亲合能来表示原子与电子结合的易。随着原子序数的增加，元素的性质呈周期性的递变规律：在同一周期中，元素的金属性从左到右递减，非金属性从左到右递增，在同一族中，
元素的金属性从上到下递增，非金属性从上到下递减；
同一周期中，元素的最高正氧化数从左到右递增（没有正价的除外），最低负氧化数从左到右逐渐增高；
同一族的元素性质相近。
（以上规律不适用于稀有气体。）
此外还有一些对元素金属性、非金属性的判断依据，可以作为元素周期律的补充：元素单质的还原性越强，金属性就越强；单质氧化性越强，非金属性就越强。
元素的最高价氢氧化物的碱性越强，元素金属性就越强；最高价氢氧化物的酸性越强，元素非金属性就越强。元素的气态氢化物越稳定，非金属性越强。
还有一些根据元素周期律得出的结论：元素的金属性越强，其第一电离能就越小；非金属性越强，其第一电子亲和能就越大。
这是一般规律，但是时至今日，人们还在用元素周期律来推测已发现和未发现的放射性元素的性质。
元素周期律的本质也可以体现出它与元素性质的关系。电子构型是元素性质的决定性因素，而元素周期律是电子构型呈周期性、递变性变化规律的体现。为了达到稳定状态，不同的原子选择不同的方式。同一周期元素中，轨道越“空”的元素越容易失去电子，轨道越“满”的越容易得电子。随着从左到右价层轨道由空到满的逐渐变化，元素也由主要显金属性向主要显非金属性逐渐变化。同一族元素中，由于周期越高，价电子的能量就越高，就越容易失去，因此排在下面的元素一般比上面的元素更具有金属性。具有同样价电子构型的原子，理论上得或失电子的趋势是相同的，这就是同一族元素性质相近的原因。
由上述可知，元素周素周期性规律与元素性质密不可分。
答：（1）错误的，主量子数n=3时，有3s、3p、3d、3f四个原子轨道。
（2）错误的，n ,l,m是描述原子轨道的
ms是自选量子数，是描述同一轨道中两个电子的不同运动方向
讨论：1 原子半径
同周期主族元素：从左到右，z增加1，n不变，最外层电子递增1个，σ增加0.35，z…增加0.65，以致核对核外电子的引力逐渐增强，原子半径显著递减。
中部的过渡元素：从左到右， z增加，(n-1)层增加一个电子，σ(n-1)＝0.85，z…增加(1-0.85)=0.15，核对核外电子的吸引力增加不多, 原子半径缓慢递减。ⅠB及ⅡB副族元素，（n-1）层达18电子层结构，电子云呈球形对称分布，对最外层电子的屏蔽作用较大，可能超过了核电荷增加的影响，以致原子半径反而增大。
同一主族元素，从上到下，z'增加不多甚至相同，但电子层数增加，故原子半径显著增大。
同一副族元素，从上到下，第五周期元素的原子半径明显大于第四周期元素的原子半径，但第五，六周期元素中同一副族的元素由于镧系收缩的结果,它们的原子半径十分接近。例如Zr与Hf，Nb与Ta，Mo和W。这也造成了它们彼此性质上相近，分离困难。
2 金属性非金属性
同一主族，从上到下，z'增加很少，甚至基本相同，电子层数（n）增加，r增大，故E递减，金属活泼性增强
同一周期，从左到右，失电子能力减弱，得电子能力增强，金属性减弱，非金属性增强。
同一族，从上到下，失电子能力增强，得电子能力减弱，金属性增强，非金属性减弱。
13. 分别给出下列物质中分子间力的类型，若分子间作用力不止一种类型时，指出其中最主要的作用力类型，并联系各物质的聚集状态，加以简要说明。
(1) I2 (s)； (2) SO2 (g)； (3) H2O (l)； (4) 溴水 (aq)。
讨论分子间力对物质性质的影响。
（1）I2 分子间是非极性共价键
（2）SO2 分子间是极性共价键
（3）H2O 分子间是极性共价键不同分子之间还有氢键
（4）是混合物 ......溴单质可溶于水，80%以上的溴会与水反应生成氢溴酸与次溴酸，但仍然会有少量溴单质溶解在水中，所以溴水呈橙黄色。
14. 已知NaF、MgO、ScN（氮化钪）的晶体构型都是NaCl型，它们正负离子核间距依次为231 pm、210 pm、233 pm。试估计它们的熔点和硬度的大小顺序，并简述理由。试从晶体中化学键本质的不同对离子晶体大多硬而脆和金属晶体的延展性作出简要解释。
讨论：化学键对物质性质的影响。