第5章电化学基础……问题
1. 什么是氧化还原的半反应式？原电池的电极反应与氧化还原反应式有何关系？
答：任何一个氧化还原反应都可以分写成两个半反应：一个是还原反应，表示氧化剂被还原；一个是氧化反应，表示还原剂被氧化。即：
还原反应：氧化态＋n e－→ 还原态；
氧化反应：还原态－n e－→氧化态
这两个式子称为氧化还原的半反应式。
原电池的总反应是一个氧化还原反应，原电池的两个电极反应各乘以一个适当的系数后再加和起来，即得原电池总反应式……氧化还原反应式。
2. 原电池由那些部分组成？试分别叙述每一部分的作用。
答：原电池主要由以下几个部分组成：E正极得到电子，发生还原反应； 负极提供电子，发生氧化反应；●在双液电池中盐桥也必不可少，其作用是通过离子扩散来保持溶液的电中性，消除电极反应产生的过剩电荷的阻力，导通电流；?导线是导通电流，确保反应持续进行。
3. 如何将一个在溶液中进行的氧化还原反应设计成原电池？
答：E先将氧化还原反应分写成两个半反应：一个是还原反应，表示氧化剂被还原；一个是氧化反应，表示还原剂被氧化； 根据两个半反应的电对特点将其设计成电极，并用符号表示电极的组成；●确定正负极：氧化反应对应于阳极，即负极；而还原反应对应于阴极，即正极；?不同的电解质间要用盐桥连接以减小液接电势。
例如：将反应2KMnO4＋5Na2SO3＋3H2SO4＝2MnSO4＋5Na2SO4＋K2SO4＋3H2O设计成原电池。
E氧化反应；SO32－－ne－→ SO42－ ●电极组成：(－) Pt| Na2SO4，Na2SO3
还原反应：MnO4－＋ne－→ Mn2+(+) Pt| KMnO4，MnSO4，H2SO4
?电池符号：(－)Pt| Na2SO4，Na2SO3‖KMnO4，MnSO4，H2SO4| Pt(+)
4. 如何用符号表示一个原电池？写出原电池：Pt|H2|H+||Cl－|AgCl|Ag的电极反应及电池反应式。
答：用符号表示一个原电池的一般规则为：E负极在左，正极在右； 用“|”表示两相之间的相界面，用“||”表示盐桥；●溶液应注明浓度(mol?L－1)，气体应注明分压(kPa)；?从负极开始沿着电池内部依次书写到正极。
原电池：Pt|H2|H+||Cl－|AgCl|Ag的电极反应及电池反应如下：
负极反应：H2－2e－→ 2H+
阳极反应：AgCl ＋e－→ Ag ＋Cl－
电池反应：H2 + 2AgCl = 2Ag + 2Cl－
5. 何谓电极电势?怎样用这一概念解释原电池产生电流的原因？
答：电极与溶液形成双电层达到动态平衡时，金属的电势E(金属)与溶液的电势E(溶液)之差称为电极电势，以符号E(M n+/M)表示。即：E(M n+/M)= E(金属)－E(溶液)。M n+/M表示组成该电极的氧化还原电对，如E(Zn 2+/Zn), E(Cu 2+/Cu)和E(Cl 2／C1－)等。
将两个电极电势不同的电极组成原电池时，原电池的电动势E≠0，电就会从电极电势高的电极（正极）自动
地流向电极电势低的电极(负极)，从而产生电流。
6. 什么叫标准氢电极？是否在所有温度下，其电极电势都为零？
答：在298.15K时，把镀有铂黑的铂片插入含有1 mol?L－1H +的溶液中，并不断用压力为100kPa纯H2气流通过Pt片,使之吸附H2达到饱和并发生电极反应。如此构成的氢电极叫标准氢电电极。标准氢电极的符号记为：
H +(1 mol?L－1)| H2(100kPa)|Pt。目前国际上将标准氢电极作为标准参比电极，将其电极电势值规定为零，即：
E? (H+/H 2) = 0.000V。此值是在298.15K的条件下的规定值，当温度发生变化时其电极电势就不等于零。
具体数值可由能斯特公式求得，。
7. 怎样测定电极的标准电极电势？其符号和大小有何物理意义？
答：标准电极电势E? (氧化态/还原态)数值的大小表示了反应：氧化态+ n e－还原态，在标准状态下进行
的趋势，反映了电极的氧化态及还原态的氧化还原能力或倾向，即标准电极电势数值越大，氧化态得电子能力越强，是强的氧化剂；标准电极电势数值越小，还原态失电子能力越强，是强的还原剂；反之亦然。
标准电极电势的测定方法主要有两种：E氢标法：将待测标准电极与标准氢电极组成原电池，测定该原电池的电动势即标准电动势E?，由E? = E?(正)—E?(负)和E? (H+/H 2) = 0.000V可求得待测电极的标准电极电势E? (氧化态/还原态)的值。例如，实验测E?（Zn2+/Zn）所用的标准原电池如下：
（－）Zn|ZnSO4（1 mol?L－1）|| H+（1 mol?L－1）|H2(100kPa)| Pt (+) 测得的标准电动势为E? = 0.7628V，由E?＝E?(正)—E?(负)＝E?（H+/H2）－E?(Zn2+/Zn)得：
0.7628 ＝0.000 －E?(Zn2+/Zn)
则得：E?(Zn2+/Zn)＝－0.7628（V）
参比电极法：标准电极电势也可用饱和甘汞电极作为参比电极来测量。测量时将待测标准电极与饱和甘汞电极组成原电池，测定该原电池的电动势E，由E= E(正)—E(负)和E(Hg2Cl2/H g，饱和) = 0.2415V可求得待测电极的标准电极电势E? (氧化态/还原态)值。
8. 怎样利用电极电势来决定原电池的正、负极？计算原电池的电动势？判断氧化还原反应的方向？
答： 比较两电对电极电势的代数值，电极电势代数值大的为正极，小者为负极。 原电池的电动势由E＝E(正)—E(负)求得。●按照反应方程式书写方式，在反应物一侧找出氧化剂和还原剂，令氧化剂对应的电对作原电池的正极，还原剂对应的电对作原电池的负极，若：E(氧化剂)＞E(还原剂),则氧化还原反应从左→右自发进行；E(氧化剂)＜E(还原剂),则氧化还原反应从右→左自发进行；E(氧化剂)＝E(还原剂),则氧化还原反应达到了平衡态。
9. 在电化学中E?有那些应用？试分别说明之。
答：E判断在标准状态下氧化还原反应进行的方向； 判断氧化还原反应进行的程度。
10. Nernst方程式中有哪些影响因素？它与氧化态及还原态中的离子浓度、气体分压和介质的关系如何？
答：浓度对电极电势的影响可由Nernst方程式表示：
式中，n为电极反应中得失的电子数（摩尔）；R = 8.314J?mol－1?K－1；F＝96500 C?mol－1（Faraday常数），[氧化态]、[还原态]表示电极反应中氧化态及还原态物质的相对浓度(c/c?)或相对分压(P/p?)，并以电极反应中对应物质的系数为指数。从该式可以看出，影响电极电势的主要因素有氧化态、还原态物质的浓度及反应系统的温度等。[氧化态]越大，电极电势越高；[还原态]越大，电极电势越低；当电极反应中有氢离子
H+或氢氧根离子OH－出现时，则介质的pH值对电极电势亦有影响，pH值越大，电极电势越低。
11. 查阅标准电极电势时，为什么既要注意物质的价态，又要注意物质的聚集状态和介质条件（酸碱性）。
答：因为物质的价态、聚集状态和介质条件（酸碱性）对电极电势都有影响，当其不同时，电极电势的值亦不同的。
12. 实验室中，为了保证FeSO4溶液不变质常给溶液中加入无锈铁钉。试从有关电对的电极电势说明理由。答：E?(Fe3+/ Fe2+)= 0.771，E?(O2/ H2O)= 1.229,E?(Fe3+/ Fe)= －0.037。
∵E?(O2/ H2O)＞E?(Fe3+/ Fe2+)，∴水溶液中的溶解氧能将Fe2+氧化成Fe3+而使FeSO4溶液变质。
又∵E?(Fe3+/ Fe2+)＞E?(Fe3+/ Fe)∴当给溶液中加入无锈铁钉时，Fe能将Fe3+还原成Fe2+，从而保证了FeSO4溶液不变质。
13. 由标准锌半电池和标准铜半电池组成原电池：
(－)Zn|ZnSO4(1mol?L－1)||CuSO4(1mol?L－1)|Cu(+)
（1）改变下列条件对原电池电动势有何影响？（a）增加ZnSO4溶液的浓度；（b）在ZnSO4溶液中加入过量的NaOH；（c）增加铜片的电极表面积；（d）在CuSO4溶液中加入Na2S溶液。
（2）当铜锌原电池工作半小时以后，原电池的电动势是否会发生变化？为什么？
答：（1）由Nernst方程式知：
（a）增加ZnSO4溶液的浓度, E(Zn2+/Zn)增大，即E（负）增大。又由E= E(正)—E(负)，其他条件不变时，E（负）增大，使E减小。
（b）在ZnSO4溶液中加入过量的NaOH，则发生如下反应：Zn2+＋4OH－＝ZnO22－＋2H2O，使溶液中c(Zn2+)减小，E(负)减小，使E增大。
（c）增加铜片的电极表面积，对E(Zn2+)无影响，故E保持不变。
（d）在CuSO4溶液中加入Na2S溶液，则发生如下反应：Cu2+＋S2－＝CuS(↓)，使溶液中c(Cu2+)减小，E(正)减小，使E减小。
（2）当铜锌原电池工作半小时以后，原电池的电动势会降低。因为随着电池反应的进行，正极电解质溶液中的c(Cu2+)减小，使E(正)减小；同时负极电解质溶液中的c(Zn2+)增大，使使E(负)增大，这两个方面产生的结果都使原电池的电动势E减小。
14. 什么叫浓差电池？它与一般化学电池有何不同？
答：由不同浓度的同类电极组成的原电池称为浓差电池。电池(—)Ag|AgNO3(0.01 mol?L－1)||AgNO3(1 mol?L－
1)|Ag(+)就是一个例子。该电池的正、负极均由Ag+/Ag电对组成，两电极的化学本性相同，只是c(Ag+)不
同。
浓差电池与一般的化学电池相比有如下几点不同：
浓差电池的正、负极均由同一电对组成，两电极的化学本性相同，只是某一物质的浓度或分压不同；而一般的化学电池，两极由不同电对组成，两电极的化学本性就不相同；
浓差电池的电池反应即电池过程是浓度扩散过程，而一般的化学电池的电池反应是一个氧化还原反应；
●浓差电池的标准电动势等于零，而一般的化学电池的标准电动势则等于零；
?浓差电池的电动势只与两极有关物质的浓度或分压有关；而一般化学电池的电动势则不但与两极有关物质的浓度或分压有关，而且还与两极的标准电极电势有关；
15. 原电池和电解池在结构和原理上各有何特点？试举例说明（从电极名称、电极反应、电子流方向等方面进
行比较）。
答：原电池是以氧化还原反应为基础将化学能转变为电能的装置，即借助原电池可将化学能转变为电能，利用化学反应产生电流；电解池则是借助于电流通过电解质溶液产生化学反应的的装置，即借助电解池由外界对系统作电功，在电流作用下发生化学反应，将电能转变成化学能。二者的差异如下表所示：
16.实际分解电压为什么高于理论分解电压？简单说明超电压（或超电势）的概念。
答：电解时要使电解作用进行，必须在两极间加上一适当的电压，这种使电流顺利通过电解质溶液、保证电解不断进行所需的最低外加电压，称为该电解池的实际分解电压。分解电压之所以需要，是因为两电极上的电解产物又组成了一个原电池，该原电池的电动势与外加电压的方向相反，要使反应顺利进行，外加电压必须克服这一电动势，这就是理论分解电压。实际上，电解时所需要的外加电压(实际分解电压)总是大于理论分解电压。这是由于电极上和溶液中产生的一些电化学反应，使电极过程离开了平衡状态发生了电极极化。实际分解电压与理论分解电压的差值，常称为超电压。
17. H+/H2电对的电极电势代数值往往比Zn2+/Zn电对的或Fe2+/Fe电对的要大，为什么电解锌盐或亚铁盐溶液
时在阴极常常得到金属锌或金属铁？
答：因为气体的超电势比金属的要大，从而造成电势降低，所以电解锌盐或亚铁盐溶液时在阴极常常得到金属锌或金属铁
18.试说明用电解法精炼铜，除去粗铜中的Ag、Au、Pb、Ni、Fe、Zn等杂质的原理。
答：电解法精炼铜时，用含杂质的铜做阳极，用纯铜薄片做阴极，以硫酸铜溶液作电解液，通以一定电压的直流电。这时，两极发生如下反应：
在阳极Cu – 2e === Cu2+
在阴极Cu2+ + 2e === Cu
当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序铜以前的杂质元素如锌、铁、镍等，虽然也同时失去电子，如：Zn – 2e === Zn2+和Ni –2e ===Ni2+，但它们的阳离子比Cu2+难以还原，所以它们不在阴极获得电子，只是溶解在电解液里；而位于金属活动性顺序铜之后的银、金等金属杂质，因为给出电子的能力比铜弱，所以不在阳极失去电子，而是以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥。这样，在阴极就得到了纯铜，通常叫它电解铜(纯度可达99.99％)。把阳极泥加以处理，可以得到金银等贵重金属。
19.电镀和电铸有何异同？
答：电铸的基本原理和工艺过程与电镀基本相似，都是利用电解的原理使某种金属在阴极还原析出。不同之处在于：电镀时要求得到与基体结合牢固的金属镀层，而电铸要求与原模分离，制造或复制金属制品，其厚度远大于电镀层，电铸层和原模的结合力很弱。
20.试述电抛光的方法原理及其优缺点。
答：电抛光是利用电解作用进行抛光，使金属获得平滑和有光泽的金属表面。电抛光时，以金属工件作阳极，以不溶于电解抛光液的金属作阴极，电解液静止不动，且两极间的距离较大。电抛光过程中阳极不断被溶解，阳极附近盐的浓度不断增加，在金属表面形成一种粘性薄膜，这种薄膜的导电能力差，而使得阳极的电极电势代数值增大。对表面凹凸不平的金属工件，电抛光时，这种粘性薄膜的厚薄分布不均匀，凸起部分薄膜层较薄，凹陷的部分薄膜层较厚，这样造成阳极表面各处的电阻不同，控制两极间电位差一定，凸起部分电阻较小，电流密度较大，凸起部分的溶解速度比凹陷部分的溶解速度大。金属表面逐渐被整平，凸起部分的高度不断降低，使凸起处与凹陷处的溶解速率趋于接近，同时在其表面形成一层钝化膜。
电抛光的优点（1）生产率高。电抛光不受金属材料硬度和韧性的限制，对难以进行机械抛光的材料，如纯铝以及合金钢（特别是奥氏体铬镍钢）具有特别的意义。（2）耐腐蚀性好，使用寿命长。（3）无残余应力、烧伤、微断裂纹等缺陷，具有较高反射率。（4）易于实现自动化，有利于降低成本。
电抛光的缺点：一般电抛光表面的硬度不如机械抛光高。电抛光受被抛光材料成分的影响很大，不同材料的表面进行电抛光时难易程度极不相同，特别是对某些各组分电极电势相差较大的合金，在电抛光时会产生选择性溶解，而不是凸起部位的溶解速率较凹陷部位的溶解速率大，因而难于得到平整光洁的表面。
电抛光受抛光面积大小的影响，抛光面积越大，阳极上的电流分布也就越不均匀，抛光效果越差。
21. 什么叫电化学腐蚀？它与化学腐蚀有何不同？
答：金属与腐蚀介质如氧、氯和硫化氢等作用，直接发生的腐蚀叫化学腐蚀。温度对化学腐蚀影响很大，化学腐蚀会引起工件“脱碳”和“氢脆”。当金属表面在介质如潮湿空气、电解质溶液中，因形成微电池而发生电化学作用而引起的腐蚀，叫电化学腐蚀，电化学腐蚀比化学腐蚀危害更大，影响因素更多。如大气相对湿度、环境温度、空气中污染物质、介质的酸、碱性等。
22. 通常大气腐蚀主要是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀？写出腐蚀电池的电极反应。
答：钢铁的电化学腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，在较强酸性介质中，由于H+浓度大，钢铁以析氢腐蚀为主；
在弱酸性或中性介质中，发生的腐蚀是吸氧腐蚀。通常情况下，由于大气中CO2的存在使水膜呈弱酸性，所以通常大气腐蚀主要是吸氧腐蚀。
析氢腐蚀：阴极反应：O2 + 2H2O +4e == 4OH－；阳极反应：Fe – 2e == Fe2＋。
吸氧腐蚀：阴极反应：O2 + 2H2O +4e == 4OH－；阳极反应：Fe – 2e == Fe2＋
23. 防止金属腐蚀的方法主要有哪些？各根据什么原理？
答：◆改善金属的本质
E提高金属或合金的热力学稳定性，即向原不耐蚀的金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素，以提高合金的电极电势，增加耐蚀性。 加入易钝化的合金元素，如Cr、Ni、Mo等，可提高基体金属的耐蚀性。●加入能使金属表面生成致密的腐蚀产物保护膜的合金元素，是制取耐蚀合金的又一途径。
形成保护层
金属的腐蚀发生在金属与周围介质的接界面上，因此，只要在金属表面形成一层保护膜，将金属表面与周围介质隔开，就能保护金属避免腐蚀。 非金属保护膜将耐腐蚀的物质如油漆、搪瓷、陶瓷、玻璃、
沥青、高分子材料（如塑料、橡胶、聚酯等）涂在要保护的金属表面。 金属保护膜用耐蚀性较强的金属或合金覆盖在被保护的金属表面上，覆盖的重要方法是电镀。按防腐蚀的性质可将保护层分为阳极保护层和阴极保护层。
?改善腐蚀环境—缓蚀剂法
在腐蚀性介质中，加入少量能减小腐蚀速度的物质来防止腐蚀的方法叫做缓蚀剂法。所加的物质叫做缓蚀剂,缓蚀剂可分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂两类。
无机缓蚀剂通常在碱性介质中使用的有硝酸钠、亚硝酸钠、磷酸盐等；在中性溶液中使用的有亚硝酸钠、铬酸盐、重铬酸盐、硅酸盐等。无机缓蚀剂的作用主要是在金属表面形成氧化膜或难溶物质，直接阻止金属表面的金属离子进入溶液，从而延缓腐蚀。
有机缓蚀剂在酸性介质中，通常用的有机缓蚀剂，如苯胺、硫醇胺、乌洛托品[六次甲基四胺]。有机缓蚀剂对金属缓蚀作用的机理较复杂，最简单的一种机理认为缓蚀剂吸附在金属表面增加了氢的超电势，阻碍了H＋离子的放电，因而减慢了腐蚀。例如，胺类能和H＋离子作用生成正离子。这种正离子被带负电荷的金属表面吸收后，金属的腐蚀就受到了阻碍。
?电化学保护法
电化学保护法有阳极电保护法和阴极保护法。阴极保护法就是将被保护的金属作为腐蚀电池（原电池）的阴极或作为电解池的阴极而免受腐蚀。前一种是牺牲阳极保护法，后一种是外加电流法。
E牺牲阳极保护法是将较活泼金属或其合金连接在被保护的金属上，形成原电池。这时较活泼金属作为腐蚀电池的阳极被腐蚀，被保护的金属得到电子作为阴极而达到保护的目的
外加电流法是将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极。被保护金属为阴极，在直流电的作用下阴极就受到保护。这种保护法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。
●阳极电保护法把被保护的金属接到外加电源的正极上，使被保护的金属进行阳极极化，电极电势向正
的方向移动，使金属得到“钝化”而得到保护。
第5章电化学基础………习题
1. 用半反应式法配平下列氧化还原反应方程式：
（1）I－+ H+ + NO2－→ NO(g) + H2O + I2(s)
（2）Al(s) + H+ + SO42－→ Al3+ + SO2(g) + H2O
（3）H2S(aq) + Cr2O72－+ H+→ Cr3++ S(s) + H2O
（4）ClO－+ I2(s) + H2O → Cl－+ H+ +IO3－
（5）Mn(OH)2(s) + H2O2→ MnO2(s) + H2O
（6）Zn(s) + NO3－+ H+→ Zn2+ + NH4+ + H2O
（7）P(s) + NO3－+ H+→ H3PO4 + NO(g)
（8）H2S(aq) + NO3－+ H+→ S(s) + NO(g) + H2O
[解]：（1）I－+ H+ + NO2－→ NO(g) + H2O + I2(s)
写出两个半反应式并配平：
氧化反应：2I－－2 e－＝I2（a）
还原反应：NO2－＋e－＋2H+ ＝NO（g）＋H2O (b)
(a) + (b)×2得：2 I－+ 4 H+ + 2NO2－＝2NO(g) +2 H2O + I2(s)
写成分子反应方程式：2HI + 2HNO2 ＝2NO(g) +2 H2O + I2(s)
（2）Al(s) + H+ + SO42－→ Al3+ + SO2(g) + H2O
写出两个半反应式并配平：
氧化反应：Al －3 e－＝Al （a）
还原反应：SO42－＋2 e－＋4H+ ＝SO2（g）＋2H2O (b)
(a)×2＋（b ）×3得：2Al(s) +12 H+ + 3SO42－＝2Al3+ + 3SO2(g) + 6H2O
写成分子反应方程式：2Al(s) + 6H2SO4＝Al2（SO4）3+ 3SO2(g) + 6H2O
（3）H2S(aq) + Cr2O72－+ H+→ Cr3++ S(s) + H2O
写出两个半反应式并配平：
氧化反应：H2S(aq) －2 e－＝S(s) + 2H+ (a)
还原反应：Cr2O72－+ 6e－＋14H+＝2Cr3+ + 7H2O (b)
(a)×3＋（b）得：3H2S(aq) + Cr2O72－+ 8 H+＝2Cr3+ + 3 S(s) + 7H2O
写成分子反应方程式：3H2S(aq) + K2Cr2O7 + 4 H2SO4＝Cr2（SO4）3+ K2SO4＋3 S(s) + 7H2O （4）ClO－+ I2(s) + H2O → Cl－+ H+ +IO3－
写出两个半反应式：
氧化反应：I2(s) －10e－+ 6H2O ＝2IO3－+ 12H+ (a)
还原反应：ClO－+ 2e－+ 2H+ ＝Cl－+ H2O (b)
(a)＋（b）×5得：5ClO－+ I2(s) + H2O ＝5Cl－+ 2H+ +2IO3－
写成分子反应方程式：5NaClO + I2(s) + H2O ＝5NaCl + 2H IO3
（5）Mn(OH)2(s) + H2O2→ MnO2(s) + H2O
写出两个半反应式：
氧化反应：Mn(OH)2(s) －2e－＝MnO2(s) + 2H+ (a)
还原反应：H2O2＋2e－＝2 OH－(b)
(a)＋（b）得：Mn(OH)2(s) + H2O2＝MnO2(s) + 2H2O
（6）Zn(s) + NO3－+ H+→ Zn2+ + NH4+ + H2O
写出两个半反应式：
氧化反应：Zn（s）－2e－＝Zn2+(a)
还原反应：NO3－+ 8e－＋10H+＝NH4+ + 3H2O (b)
(a) ×4＋（b ）得：4Zn(s) + NO3－+10 H+＝4Zn2+ + NH4+ + 3H2O
写成分子反应方程式：4Zn(s) + 10H NO3＝4Zn(NO3)2 + NH4 NO3 + 3H2O
（7）P(s) + NO3－+ H+→ H3PO4 + NO(g)
写出两个半反应式：
氧化反应：P(s) －5e－+ 4 H2O ＝H3PO4 + 5H+ (a)
还原反应：NO3－+ 3e－＋4H+＝NO(g) ＋2 H2O(b)
(a)×3＋（b）×5得：3P(s) + 5NO3－+5 H+ +2H2O ＝3H3PO4 + 5 NO(g)
写成分子反应方程式：3P(s) + 5HNO3 + 2H2O ＝3H3PO4 + 5 NO(g)
（8）H2S(aq) + NO3－+ H+→ S(s) + NO(g) + H2O
写出两个半反应式：
氧化反应：H2S (aq) －2e－＝S(s) + 2H+ (a)
还原反应：NO3－＋3e－+ 4H+＝NO(g) + 2H2O (b)
(a)×3＋（b）×2得：3H2S(aq) + 2NO3－+ 2H+＝3S(s) + 2 NO(g) + 4H2O
写成分子反应方程式：3H2S(aq) + 2HNO3＝3S(s) + 2 NO(g) + 4H2O
2. 将下列化学反应组装成原电池。（1）用符号表示原电池的装置；（2）标出正、负极及电子流动的方向。
(a) Al + 3NiCl2 == 2AlCl3 + 3Ni
(b) Co3+ + Fe2+ == Co2+ + Fe3+
(c) Fe + 2FeCl3 == 3FeCl2
(d) PbCl2 + 2KI == PbI2 + 2KCl
(e) AgCl + 2NH3 == [Ag(NH3) 2]+ + Cl－
[解]：以下各电池，电子流动方向均为：（－）极→（+）极
(a) Al + 3NiCl2 == 2AlCl3 + 3Ni
（－）Al|Al3+(c1)‖Ni2+(c2)|Ni（+）
(b) Co3+ + Fe2+ == Co2+ + Fe3+
（－）Pt|Fe2+(c1)，Fe3+(c2)‖Co3+(c3)，Co2+(c4)|Pt（+）
(c) Fe + 2FeCl3 == 3FeCl2
（－）Fe|Fe2+(c1)‖Fe3+(c2)，Fe2+(c3)|Pt（+）
(d) PbCl2 + 2KI == PbI2 + 2KCl
（－）Pb|PbI2|KI(c1)‖KCl(c2)|PbCl2|Pb（+）
(e) AgCl + 2NH3 == [Ag(NH3) 2]+ + Cl－
（－）Ag|[Ag(NH3)2]+(c1)，NH3(c2)‖Cl－(c2)|AgCl|Ag（+）
3. 根据标准电极电势数值将下列物质：FeCl2、SnCl2、H2、KI、Li、Mg按还原能力从小到大依次排列，并写出它们的氧化产物。
[解]：作为还原剂时，FeCl2、SnCl2、H2、KI、Li、Mg的氧化产物分别为：FeCl3、SnCl4、H+、I2、Li+、Mg2+。
查表得各电对的标准电极电势依次为：E?(Fe3+/ Fe2+)= 0.771V；E?(Sn4+/ Sn2+)= 0.151V；E?(H+/H2)= 0.00V；
E?(I2/ I－)= 0.5355V；E?(Li+/ Li)= －3.0401V；E?(Mg2+/Mg)= －2.372V。按照电极电势越小，电对中的还原态物质的还原能力越强，是强的还原剂，则上述还原剂还原能力从小到大次序为：FeCl2＜KI ＜SnCl2＜H2＜Mg＜Li。
4. 通过计算指出下列各原电池的正、负极，写出电极反应、电池反应并计算电动势。
(1) Pt|I2|I－(0.1 mol?L－1)||Cr2O72－(0.1 mol?L－1),Cr3+(1 mol?L－1),H+(1×10－10mol?L－1)|Pt
(2) Pb|Pb2+(1 mol?L－1)|| H+(1 mol?L－1)|H2|Pt
[解]：(1) Pt|I2|I－(0.1mol?L－1)||Cr2O72－(0.1mol?L－1),Cr3+(1mol?L－1),H+(1×10－10mol?L－1)|Pt
E(I2/I－)=E?(I2/I－)－(0.0592/2)lg[c(I－)/c?]2 = 0.5355 + 0.0592 = 0.5947V
E (Cr2O72－/Cr3+) ＝E?(Cr2O72－/Cr3+) + (0.0592/6)lg{[c(Cr2O72－)/c?][c(H+)/c?]14/[c(Cr3+)/c?]2}
＝1.232+ (0.0592/6)lg {[0.1]×[1×10－10]14/[1]2}
＝－0.1592V
∵E(I2/I－)＞E(Cr2O72－/Cr3+) ∴Pt |Cr2O72－，Cr3+ 为负极；Pt | I2 | I－为正极
正极反应：I2 ＋2e－＝2I－
负极反应：2Cr3+ －6e－＋7H2O ＝Cr2O72－＋14H+
电池反应：2Cr3+ ＋3I2＋7H2O ＝Cr2O72－＋6I－＋14H+
E＝E(正)－E(负)＝E(I2/I－)－E (Cr2O72－/Cr3+)＝0.5947－(－0.1592)＝0.7539（V）
(2)Pb|Pb2+(1 mol?L－1)|| H+(1 mol?L－1)|H2|Pt
因两电极均为标准电极，查表得：E?(H+/H2)＝0.000V E?(Pb2+/Pb)=－0.1262V
所以E?（H+/H2）为正极，E?(Pb2+/Pb)为负极
正极反应：2H+＋2e－＝H2
负极反应：Pb－2e－＝Pb2+
电池反应：2H+ ＋Pb ＝H2＋Pb2+
E = E(正)－E(负)＝E?(H+/H2)－E?(Pb2+/Pb)＝0.1262V
5. 已知：AgI(s) + e－= Ag(s) + I－(aq)的E? = －0.1340V，Ag+(aq) + e－= Ag(s)的E? = +0.7996V
(1) 写出由上述电极组装成的原电池符号；
(2) 写出原电池的电池反应式；
(3) 计算该原电池的标准电动势E?；
(4) 计算电池反应的标准Gibbs函数变量△r G m?；
(5) 计算在298.15K时AgI的溶度积常数。
[解]：（1）由上述电极组装成的原电池符号为：（－）Ag | AgI(s)| I－(1 mol?L－1)|| Ag+(1 mol?L－1)| Ag（+）（2）原电池的电池反应式为：Ag+ ＋I－＝AgI
（3）原电池的标准电动势E?＝E?(Ag＋/Ag)－E?(AgI/Ag) = 0.7996 + 0.1340 = 0.9336V
（4）电池反应的标准吉布斯函数变量△r G m?＝－nF E?＝－1×96485×0.9336/1000＝－90.078kJ ? mol－1（5）在298.15K时AgI的溶度积常数为K sp?，且K sp?与电池反应平衡常数K?的关系为：
K?＝1/K sp?
代入热力学关系：△r G m?＝－RTln K?得：△r G m?＝R T ln K sp?
即：ln K sp?＝△r G m?/ R T＝－90.078×103 / 8.314×298.15 ＝－36.3391
取反对数得：K sp?＝1.65×10－16
或者直接使用298.15K时K?与E?的公式lg K?＝n E m?/ 0.0592 = 1×0.9336/ 0.0592 = 15.77 ∴K sp?＝1/K?＝1.69×10－16
6. 在298.15K时，测得电池Cd|Cd2+(1.0 mol?L－1) ||H+(x mol?L－1) |H2(100kPa)|Pt的电动势为0.15V,试计算氢电
极溶液中的c(H+)和pH。
[解]：E（H2/H+）= E?（H2/H+）+ 0.0592lg[c(H+)/c?] = 0.0592lgX
E?（Cd2+/Cd）=－0.403V
E＝E（H2/H+）－E?（Cd2+/Cd）= 0.0592lgX + 0.403 = 0.15
lgX = （0.15－0.403）/0.0592
lgX = －4.274, PH = －lgX = 4.274 X＝[H+] ＝5.33×10－5
7. 已知298.15K时：Cr2O72－+ 14 H+ + 6e－== 2Cr3+ + 7H2O
△f G m?/kJ?mol－1－1319.0 0 －215 －237
试计算此半电池反应的E?值。
[解]：△r G m?= [7△f G m?( H2O )＋2△f G m?( Cr3+ )]－[14△f G m? ( H+ )＋△f G m? ( Cr2O72－)] △r G m?＝7（－237）＋2（－215）―（―1319.0）＝－770 kJ?mol－1
由△r G m?＝－6F E?得：E?＝△r G m?/（－6F）＝（－770×1000）/（－6×96485）＝1.3301V
8. 用电化学原理判断下列反应在标准状态下能否自动进行。
（1）3AgNO3 + Au == Au(NO) 3 + 3Ag
（2）2Br－+ 2Fe3+ == Br2 + 2Fe2+
（3）2KMnO4 + 10KBr + 8H2SO4 == 2MnSO4 + 6K2SO4 + 5Br2 + 8H2O
[解]：（1）3AgNO3 + Au == Au(NO) 3 +Ag
查表得：E?（正）＝E?（Ag+/Ag）=0.7996V ；E?（负）＝E?（Au3+/Au）=1.498V
∵E?（正）＜E?（负）∴在标准状态下该反应不能自发进行。
（2）2Br－+ 2Fe3+ == Br2 + 2Fe2+
查表得：E?（正）＝E?（Fe3+/ Fe2+）=0.771V ；E?（负）= E?（Br2/Br－）=1.066V
∵E?（正）＜E?（负）∴在标准状态下该反应不能自发进行。
（3）2KMnO4 + 10KBr +8H2SO4 == 2MnSO4 + 6K2SO4 + 8H2O
查表得：E?（正）＝E?（MnO4－/ Mn2+）=1.507V ；E?（负）＝E?（Br2/Br－）=1.066V
∵E?（正）＞E?（负）∴在标准状态下该反应能够自发进行。
9. 今有一含有Cl－、Br－、I－、三种离子的混合溶液，欲使I－被氧化为I2，而Br －、Cl－不被氧化，在常用的氧化剂Fe2(SO4) 3和KMnO4中应选那一种，才能满足上述要求（设各物质均为标准状态）。
[解]：查表得：E?（Br2/Br－）=1.066V；E?（Cl2/Cl－）=1.35827V；E?（I2/I－）=0.5355V；
E?（Fe3+/Fe2+）=0.771V；E?（MnO4－／Mn2+）=1.507
因为E?（MnO4－／Mn2+）比?（Cl2/Cl－）、E?（Br2/Br－）、E?（I2/I－）都大，所以，KMnO4能将Cl－、Br－、I－都氧化，故不能选用KMnO4。
因为E?（Fe3+/Fe2+）小于E?（Cl2/Cl－）和E?（Br2/Br－），且大于E?（I2/I－），所以，Fe2(SO4)3能氧化I－，但不能氧化Cl－、Br－，所以选用Fe2(SO4) 3才能满足上述条件。
10. 电池反应：Fe2+ + Ag+ == Ag(s) + Fe3+
（1）求298.15K时反应的标准平衡常数K?。
（2）将极细的银粉加入0.05 mol?L－1的Fe2(SO4) 3液中，求Ag+的平衡浓度。
[解]：电池反应：Fe2+ + Ag+ == Ag(s) + Fe3+
（1）查表得：E?（Ag+/Ag）=0.7996V；E?（Fe3+/Fe2+）＝0.771V
E?＝E?（正）－E?（负）＝E?（Ag+/Ag）－E?（Fe3+/Fe2+）=0.7996－0.771＝0.0286（V）
由△r G m?＝－RTln K?＝－nF E?得：
ln K?＝nF E?/RT＝（1×96485×0.0286）／（8.314×298.15）＝1.1132 K?＝3.044 （2）设平衡时c（Ag+）＝x mol?L－1；则c（Fe2+）＝x mol?L－1；c（Fe3+）＝（0.1－x）mol?L－1即：电池反应：Fe2++ Ag+== Ag(s) + Fe3+
x x 0.1－x
则K?＝（0.1－x）/x2 ＝3.044 解得：x = c（Ag+）＝0.0803 （mol?L－1）
11. 对电池反应：2H2 + O2 == 2H2O，在298.15时，
（1）设计成原电池，并用符号表示其组成。（2）求电池的E?；
（3）写出各电极反应式；（4）计算反应的标准平衡常数K?。
[解]：（1）正极反应：O2 ＋4e－＋2 H2O ＝4OH－电对：O2/ OH－电极：OH－| O2 | Pt（+）负极反应：H2 －2e－＝2 H+电对：H+ / H2 电极：（－）Pt | H2 | H+
原电池组成符号为：（－）Pt | H2 | H+|| OH－| O2 | Pt（+）
（2）电池标准电动势：E?＝E?（O2/OH－）－E?（H+/H2）= 0.401V
（3）电池的正极反应：O2 ＋4e－＋2 H2O ＝4OH－R正
负极反应：H2 －2e－＝ 2 H+R负
电池反应＝R正＋2R负：O2 ＋2H2 ＝2 H2O
（4）由△r G m?＝－R T ln K?＝－nF E?得：ln K?＝nF E?/RT＝（4×96485×0.401）／（8.314×298.15）＝62.4337 K?＝1.30×1027
12. 已知：Fe3+ + e－== Fe2+ , E?(1)=0.771V
Fe2+ + 2e－== Fe , E?(2)= －0.44V
试计算：Fe 3++ 3e－== Fe , E?(3) = ?
[解]：上述三个反应式间的关系为：R（3）＝R（1）＋R（2）∴△r G m?（3）＝△r G m?（1）＋△r G m?（2）将△r G m?＝－nF E?代入得：－n（3）F E?（3）＝－n（1）F E?（1）－n（2）F E?（2）
两边同除以（－F）得：n（3）E?（3）＝n（1）E?（1）＋n（2）E?（2）
即：E?（3）＝[n（1）E?（1）＋n（2）E?（2）]／n（3）＝[1×0.771＋2×（－0.44）]／3＝－0.0363（V）
13. 已知：PbSO4 + 2e－== Pb + SO42－E? = －0.356V
Pb2+ + 2e－== Pb, E?= －0.126V
（1）写出由这两个电极组成的原电池符号；（2）计算原电池的E?；
（3）写出电池反应式；（4）求此原电池反应的△r G m?；
（5）计算298.15时，PbSO4的溶度积。
[解]：（1）由这两个电极组成的原电池符号：（－）Pb | PbSO4 | SO42－（c1）|| Pb2+ | Pb（+）
（2）原电池的E?＝E?（Pb2+/Pb）－E?（PbSO4/Pb）=－0.126―（―0.356）＝0.23V
（3）电池反应式：Pb2+ + SO42－＝PbSO4
（4）原电池反应的△r G m?＝－nF E?＝－2×96485×0.23 ＝－44383.1J?mol－1
（5）由溶度积K sp?的定义可知，K sp?与电池反应平衡常数K?的关系为：K sp?＝1／K?
由：ln K?＝nF E?/R T＝（2×96485×0.23）／（8.314×298.15）＝17.9049 K?＝5.97×107
得：K sp?＝1／K?＝1／5.97×107＝1.6×10－8
14. 银不能溶于1.0 mol?L－1的HCl溶液，但可以溶于1.0 mol?L－1的HI溶液，试通过计算说明之。[溶解反应为：
2Ag(s) + 2H+ + 2I－== 2AgI(s) + H2 (g) ]
[解]：（1）设银可溶于1.0 mol?L－1的HCl溶液，标准状态下溶解反应为：2Ag(s) + 2H+ + 2Cl－== 2AgCl(s) + H2 (g) 查表得：E?（AgCl/Ag）= 0.2223V＝E?（负）；E?（H+/H2）= 0.000V＝?（正）
∵E?（正）＜E?（负），即：E?＝E?（H+/H2）－E?（AgCl/Ag）＝－0.22233V
∴反应从左到右不能进行，即，银不能溶于1.0mol?L－1的HCl溶液。
（2）设银能溶于1.0 mol?L－1的HI溶液，标准状态下溶解反应为：2Ag(s) + 2H+ + 2I－== 2AgI(s) + H2 (g) 查表得：E?（AgI/Ag）= －0.1340V；E?（H+/H2）= 0.000V
∵E?（正）＞E?（负），即：E?＝E?（H+/H2）－E?（AgI/Ag）＝0.1340 V
∴反应从左到右可以进行，即银能溶于1.0mol?L－1的HI溶液。
15. 试通过计算确定反应H3AsO4 + 2HI == HAsO2 + I2(s)+ 2H2O自发进行的酸度条件。
[解]：查表得：E?（H3AsO4 / HAsO2）= 0.559V；E?（I2/I－）= 0.5355V
正极反应：H3AsO4 ＋2e－＋2 H+ ＝HAsO2＋2 H2O；
E（正）＝E?（H3AsO4 / HAsO2）＋（0.0592/2）lg[c（H+）/c?]2
＝0.559＋0.0592lg[c（H+）/c?] ＝0.559－0.0592pH
负极反应：2I－－2e－＝I2E（负）＝E?（I2/I－）＝0.5355V
要让反应自发进行，则：E（正）≥E（负）
即：0.559 －0.0592pH ≥ 0.5355解得：pH ≤ 0.397
16. 用两极反应表示下列物质的主要电解产物。
（1）电解NiSO4溶液，阳极用镍，阴极用铁；（2）电解熔融MgCl2，阳极用石墨，阴极用铁；
（3）电解KOH溶液，两极都用铂。
[解]：（1）阳极：Ni－2e－＝Ni2+ 阴极：Ni2+＋2e－＝Ni
（2）阳极：2Cl－－2e－＝Cl2阴极：Mg2+＋2e－＝Mg
（3）阳极：4OH－－4e－＝2H2O ＋O2 阴极：2H+ ＋2e－＝H2
17. 电解镍盐溶液，其中c(Ni2+)=0.10 mol?L－1。如果在阴极上只要镍Ni析出，而不析出氢气H2，计算溶液的最
小pH值（设氢气在Ni上的超电压为0.21V）。
[解]：查表得：E?（Ni2+/ Ni）＝－0.257V；E?（H+/H2）＝0.000V
如果在阴极上只要镍Ni析出，而不析出氢气H2，则，二者的电势应满足下列要求：
E（Ni2+/ Ni）＞E（H+/H2）
E（Ni2+/ Ni）＝E?（Ni2+/ Ni）＋0.0592/2lg[c(Ni2+)/c?]＝－0.257＋（0.0592/2）lg0.10＝－0.2866（V）E（H+/H2）＝E?（H+/H2）＋0.0592lg[c(H+)/c?]－0.21＝－0.0592pH－0.21
则：－0.2866 ＞－0.0592pH－0.21 解得：pH ＞1.29
18. 分别写出铁在微酸性水膜中，与铁完全浸没在1 mol?L－1硫酸溶液中发生腐蚀的两极反应式。
[解]：在微酸性水膜中，铁发生的腐蚀主要是吸氧腐蚀：
阴极反应：O2 + 2H2O +4e－== 4OH－阳极反应：Fe – 2e－== Fe2+
阴极产生的OH－及阳极产生的Fe2+向溶液中扩散，生成Fe(OH)2 ，进一步氧化生成Fe(OH)3。
在1mol?L－1硫酸溶液中，由于H+浓度大，钢铁以析氢腐蚀为主：
阳极反应：Fe – 2e－== Fe2+阴极反应：2H＋+ 2e－== H2(g)
阴极区由于H=放电和OH－聚集，Fe2+ 、OH－相互扩散反应结合成白色或淡绿色的胶状Fe(OH) 2沉淀：Fe2+ +2OH－== Fe (OH)2(s)
Fe(OH)2在空气中还可继续氧化成红棕色Fe(OH)3沉淀：
4Fe (OH)2 + 2H2O +O2 == 4Fe (OH)3(s) Fe(OH)3可脱水成为Fe2O3。
第一章 化学反应原理 1．今有一密闭系统，当过程的始终态确定以后，下列各项是否有确定值？ Q , W , Q -W , Q +W , ΔH , ΔG 答： Q +W , ΔH , ΔG 有确定值，Q , W , Q -W 无确定值。 2．下列各符号分别表示什么意义？ H ，ΔH ，ΔH θ，Δf θ298H (B ),θ298S (B ), Δf θ298G (B ) 答：H ：焓；ΔH ：焓变；ΔH θ ：标准焓变；Δf θ298H (B )：298K 时B 物质的标准生成焓；θ298S (B )：298K 时 B 物质的标准熵； Δf θ298G (B )：298K 时B 物质的标准生成吉布斯函数。 3.下列反应的Q p 和Q V 有区别吗？ （1）2H 2(g)+O 2(g)=2H 2O(g) （2）NH 4HS(s)＝NH 3(g)+H 2S(g) （3）C(s)+O 2(g)=CO 2(g) （4）CO(g)+H 2O(g)=CO 2(g)+H 2(g) 答：（1）、（2）有区别。 4.已知下列热化学方程式： （1）Fe 2O 3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO 2(g)；Δθ298H =-27.6kJ/mol ； （2）3Fe 2O 3(s)+CO(g)=2Fe 3O 4(s)+CO 2(g)；Δθ298H =-58.6kJ/mol ； （3）Fe 3O 4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO 2(g)；Δθ298H =38.1kJ/mol ； 不用查表，计算下列反应的Δθ298H ： （4）FeO(s)+CO=Fe(s)+CO 2(g) 5.查表计算下列反应的Δθ298H ： （1）Fe 3O 4(s)+4H 2(g)=3Fe(s)+4H 2O(g) （2）4NH 3(g)+5O 2(g)=4NO(g)+6H 2O(l) （3）CO(g)+H 2O(g)=CO 2(g)+H 2(g) （4）S(s)+O 2(g)=SO 2(g) 6.查表计算下列反应的Δθ298H ： （1）Fe(s)+Cu 2+(aq)=Fe 2+(aq)+Cu(s)
第五章原子结构和元素周期表 本章总目标： 1：了解核外电子运动的特殊性，会看波函数和电子云的图形 2：能够运用轨道填充顺序图，按照核外电子排布原理，写出若干元素的电子构型。 3：掌握各类元素电子构型的特征 4：了解电离势，电负性等概念的意义和它们与原子结构的关系。 各小节目标： 第一节：近代原子结构理论的确立 学会讨论氢原子的玻尔行星模型213.6E eV n = 。 第二节：微观粒子运动的特殊性 1：掌握微观粒子具有波粒二象性（h h P mv λ= =）。 2：学习运用不确定原理（2h x P m π???≥ ）。 第三节：核外电子运动状态的描述 1：初步理解量子力学对核外电子运动状态的描述方法——处于定态的核外电子在核外空间的概率密度分布（即电子云）。 2：掌握描述核外电子的运动状态——能层、能级、轨道和自旋以及4个量子数。 3：掌握核外电子可能状态数的推算。 第四节：核外电子的排布 1：了解影响轨道能量的因素及多电子原子的能级图。 2。掌握核外电子排布的三个原则： ○ 1能量最低原则——多电子原子在基态时，核外电子尽可能分布到能量最低的院子轨道。 ○ 2Pauli 原则——在同一原子中没有四个量子数完全相同的电子，或者说是在同一个原子中没有运动状态完全相同的电子。 ○ 3Hund 原则——电子分布到能量简并的原子轨道时，优先以自旋相同的方式
分别占据不同的轨道。 3:学会利用电子排布的三原则进行 第五节：元素周期表 认识元素的周期、元素的族和元素的分区，会看元素周期表。 第六节：元素基本性质的周期性 掌握元素基本性质的四个概念及周期性变化 1：原子半径——○1从左向右，随着核电荷的增加，原子核对外层电子的吸引力也增加，使原子半径逐渐减小；○2随着核外电子数的增加，电子间的相互斥力也增强，使得原子半径增加。但是，由于增加的电子不足以完全屏蔽增加的核电荷，因此从左向右有效核电荷逐渐增加，原子半径逐渐减小。 2：电离能——从左向右随着核电荷数的增多和原子半径的减小，原子核对外层电子的引力增大，电离能呈递增趋势。 3：电子亲和能——在同一周期中，从左至右电子亲和能基本呈增加趋势，同主族，从上到下电子亲和能呈减小的趋势。 4：电负性——在同一周期中，从左至右随着元素的非金属性逐渐增强而电负性增强，在同一主族中从上至下随着元素的金属性依次增强而电负性递减。 习题 一选择题 1.3d电子的径向函数分布图有（）(《无机化学例题与习题》吉大版) A.1个峰 B.2个峰 C. 3个峰 D. 4个峰 2.波函数一定，则原子核外电子在空间的运动状态就确定，但仍不能确定的是（） A.电子的能量 B.电子在空间各处出现的几率密度 C.电子距原子核的平均距离 D.电子的运动轨迹 3.在下列轨道上的电子，在xy平面上的电子云密度为零的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版) A .3s B .3p x C . 3p z D .3d z2 4.下列各组量子数中，合理的一组是（） A .n=3，l=1，m l=+1，m s= +1/2 B .n=4，l=5，m l= -1，m s= +1/2 C .n=3，l=3，m l=+1，m s= -1/2 D .n=4，l=2，m l=+3，m s= -1/2 5.第四周期元素原子中未成对电子数最多可达（）(《无机化学例题与习题》吉大版) A.4 B.5 C.6 D.7
第1章 化学热力学 参考答案： （一）选择题 １.Ａ 2.A 3.C 4.B 5.D 6.C 7.C 8.C 9. A 10. C 11. A 12.C （二）填空题 1．40； 2．等温、等容、不做非体积功，等温、等压，不做非体积功； 3．＞，＜，＝，＞ 4．增大、不变 5．不变 6．3.990 kJ·mol － 1 （三）判断题 1. × 2. × 3. × 4. × 5. √ 6. × 7. × 8. × 9. × 10. × （四）计算题 1．解：(g) O N (l)H 2N 4242+O(l)4H (g)3N 22+ (l)H N 42摩尔燃烧热为 2．解： ) mol ·(kJ 28.254166.963.502)84.285(401f B r --=-?--?+=?=?∑H H ν)mol ·(kJ 14.6272 11r -Θ-=?=H Q p K 1077.3109.9824.3733 3 m r r ?=?--= ??= -S T 转) mol ·(kJ 78.34357 .86)15.137(36.3941 f B r --=---=?=?∑ G ν)K ·mol ·(J 9.9865.21056.1975.1912 1 6.21311B r ---=--?+==?∑ νNO(g )CO(g )+(g) N 2 1(g)CO 22+) mol ·(kJ 24.37325 .90)52.110(5.3931f B r --=----=?=?∑ H ν
此反应的 是较大的负值，且)(,)(-?-?S H 型反应，从热力学上看，在 T 转的温度以内反应都可自发进行。 3．解：外压kPa 50e =p ，11p nRT V = ，2 2p nRT V =，2e p p = 系统所做功： 定温变化，0=?U 0=+=?W Q U ，所以Q =1 247.1（J ） 定温过程pV =常数 ?(pV )=0 所以 0)(=?+?=?pV U H 4．解：查表知 CaO(s) + SO 3(g) = CaSO 4(s) 求得 同理求得 因为 所以根据经验推断可知，反应可以自发进行。 但由于该反应 ，故存在一个能使反应自发进行的最高温度，该 温度为 一般的炉温是1 200℃左右，所以热学上，用CaO 来吸收SO 3以减少天气污染的可能性是存在的。这种方法在实际中已有应用。 5．解：（1） ) mol ·kJ (4.116108.21515.29874.18013 r r r --=??-=???T )K 298(r ?) (J 1.247150 100100 50300314.8150RT 2112e 21 e e e e -=?-? ???=? ??? ??-=? ??? ??--=?-=?-=p p p p n p p nRT p nRT p V p V p W 7 .10676 .25675 .39) k ·mol ·(J 79.321106.37103.604)mol ·(kJ 11.434172.39509.634)mol ·(kJ 111f 1f -------?---?S G H 11r 1r K ·m ol · J 81.189,m ol ·kJ 7.346----=?-?S 11r mol ·kJ 42mol ·kJ 7.346---<<-?℃8571 K 0.130281 .189103.4043 ==-?-==H T )mol · kJ (74.180) 37.90(21f B r -=-?-=?=?∑ ν0,0r r ?? ＜ ) K ·mol ·J (8.2150 .7220.2044.77211B r --=?-+?==?∑ ν1 3f 3f 4f r mol ·kJ 3.404)09.634()72.395(11.4341)CaO )SO )CaSO --=-----=?-?-?=?H H H H
第十章化学与能源 思考题与习题解答 1. 下列说法是否正确？如不正确，请说明原因。 （1）煤的气化是指在隔绝空气条件下加强热，使煤中有机物转化成焦炭和可燃性气体的过程。 答：错，煤的气化是指在氧气不足的条件下进行部分氧化，使煤中有机物转化成可燃性气体的过程。 （2）煤炭在燃烧过程中产生的主要污染物为CO和SO2，石油（汽油）在燃烧过程中产生的主要污染物为CO，因此石油产生的污染比煤炭轻。 答：不确切，煤炭在燃烧过程中产生的主要污染物为SO2、NO x和CO，石油（汽油）在燃烧过程中产生的主要污染物为CO、NO x和HC，相对而言，石油产生的污染比煤炭轻。（3）汽油的辛烷值分布在0~100之间，并对应于汽油的标号，80号的汽油表示汽油中含有80%辛烷和20%的其他烃类。 答：错，汽油的辛烷值可衡量汽油的抗震性，并对应于汽油的标号，80号的汽油表示该汽油的抗震性相当于80%异辛烷和20%的正庚烷混合物的抗震性。 （4）为了避免含铅汽油对大气的污染，近年来世界各国普遍采用了甲基叔丁基醚（MTBE）、甲基叔戊基醚（TAME）取代四乙基铅作汽油添加剂。 答：不确切，甲基叔丁基醚（MTBE）添加剂在某些国家（如美国）已被禁止使用。（5）发展核能是解决目前能源危机的重要手段，近年来北欧和我国政府均采取了积极的态度，加快核电站的建设。 答：不确切，欧美大部分发达国家，基本上停建核电站或提前关闭核电站，北欧国家甚至通过立法，要求在2010年前关闭已有核电站。 （6）能引起环境污染的电池主要有铅蓄电池、镉镍电池、氧化汞电池等，由于锌、锰元素对环境的危害很小，因此锌锰电池是无污染电池。 答：错，在生产的锌锰电池时，为了防止电池中锌溶解释放氢气，常在电池糊状液中放入氯化汞。 （7）在燃料电池中并没有发生直接的燃烧反应，它通过原电池原理不断的将燃料直接转变为电能，这种电池能量转换效率高，理论上可达100%。 答：正确 2. 填空题 （1）化石燃料包括煤、石油和天然气，我国是以煤消费为主的国家。（2）煤是由古代植物转化而来的，煤的煤化过程包括了植物残骸→腐殖质→泥煤→褐煤→烟煤→无烟煤阶段，若根据煤化的程度不同可将煤分为四类，若根据煤炭中硫的含量不同又可将煤分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤四类。
第一章 化学反应热 1．说明下列符号的含义。 V Q m r H ?(T) Θ m r H ?(T) Θm f H ?（T ） ξ 答：V Q ：等容反应热； m r H ?(T)：某温度下，反应的摩尔焓变（数 值等于等压反应热）；Θ m f H ?(T )：某温度下某物质的标准摩尔生成焓； ξ：反应进度。 2．盖斯定律的使用条件，下列哪种说法正确？ （1）等压 （2）等容 （3）等温、等容或等温、等压 （4）等温、不做有用功，等容或等压 答：正确答案为（4）。 3．热力学标准态的含义？为什么要确定热力学标准态？ 答：热力学标准态是指在温度T （但没有限定温度）和标准 压力 [ p Θ (100kPa)]下物质所处状态。而对纯理想气体热力学标准态是指 该气体处于标准压力 [ p Θ (100kPa)]下的状态。混合理想气体中 任一组分的标准态是指该组分气体的分压为p Θ 时的状态。因为化学反应中的能量以及状态函数改变是受许多条件（如温度、压力、浓度、聚集状态等）的影响，为了比较方便，国际上规定了物质的热力学标准态。 4．简述照明弹中的铝、镁、硝酸钠和硝酸钡等物质各起什么作用？ 答：金属铝、镁在燃烧时,可以放出大量热（Θ ?MgO ,m f H = - 601.7 kJ/ mol, Θ ?3 2 O Al ,m H = - 1675.69 kJ/?mol -1）产生千度以上的高温， 而反应放出的热量又能使硝酸盐分解产生O 2，又加速镁、铝的燃烧反应，使照明弹更加绚丽夺目。 在其中铝和镁作为还原剂；氧气、硝酸钠和硝酸钡等作氧化剂。 5．通过计算说明，氧－乙炔焰为什么可以用于金属焊接和切割？ 答： （5/2）O 2 + C 2H 2 = 2CO 2 + H 2O(g)
大学化学课后习题答案..
第一章化学反应热 教学内容 1．系统、环境等基本概念； 2. 热力学第一定律； 3. 化学反应的热 效应。 教学要求 掌握系统、环境、功、热（恒容反应热和恒压反应热）、状态函数、 标准态、标准生成焓、反应进度等概 念；熟悉热力学第一定律；掌握化学 反应标准焓变的计算方法。 知识点与考核点 1．系统（体系） 被划定的研究对象。化学反应系统是由大量微观粒子（分子、原子和 离子等）组成的宏观集合体。 2．环境（外界） 系统以外与之密切相关的部分。 2
系统和环境的划分具有一定的人为性，划分的原则是使研究问题比较方便。 系统又可以分为敞开系统（系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换）； 封闭体系（系统与环境之间没有 ．．能量交 ．．物质交换，只有 换）； 孤立系统（体系与环境之间没有物质交换，也没有能量交换） 系统与环境之间具有边界，这一边界 可以是实际的相界面，也可以是人为的边界，目的是确定研究对象的空间范围。 3．相 系统中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分。在同一个系统中，同一个相 可以是连续的，也可以是不连续的。例如油水混合物中，有时水是连续相，有 时油是连续相。 3
4．状态函数 状态是系统宏观性质（T、p、V、U等）的综合表现，系统的状态是通过 这些宏观性质描述的，这些宏观性质 又称为系统的状态函数。 状态函数的特点：①状态函数之间往 往相互制约（例如理想气体状态 方程 式中p、V、n、T之间互为函数关系）；②其变化量只与系统的始、末态有关， 与变化的途径无关。 5*．过程 系统状态的变化（例如：等容过程、等压过程、等温可逆过程等） 6*．途径 完成某过程的路径。若系统的始、末 态相同，而途径不同时，状态函 数的 4
第五章 原子结构和元素周期表 本章总目标： 1：了解核外电子运动的特殊性，会看波函数和电子云的图形 2：能够运用轨道填充顺序图，按照核外电子排布原理，写出若干元素的电子构型。 3：掌握各类元素电子构型的特征 4：了解电离势，电负性等概念的意义和它们与原子结构的关系。 各小节目标： 第一节：近代原子结构理论的确立 学会讨论氢原子的玻尔行星模型213.6E eV n = 。 第二节：微观粒子运动的特殊性 1：掌握微观粒子具有波粒二象性（h h P mv λ= =）。 2：学习运用不确定原理（2h x P m π???≥ ）。 第三节：核外电子运动状态的描述 1：初步理解量子力学对核外电子运动状态的描述方法——处于定态的核外电子在核外空间的概率密度分布（即电子云）。 2：掌握描述核外电子的运动状态——能层、能级、轨道和自旋以及4个量子数。 3：掌握核外电子可能状态数的推算。 第四节：核外电子的排布 1：了解影响轨道能量的因素及多电子原子的能级图。 2;掌握核外电子排布的三个原则： ○ 1能量最低原则——多电子原子在基态时，核外电子尽可能分布到能量最低的院子轨道。 ○ 2Pauli 原则——在同一原子中没有四个量子数完全相同的电子，或者说是在同一个原子中没有运动状态完全相同的电子。 ○3Hund 原则——电子分布到能量简并的原子轨道时，优先以自旋相同的方式
分别占据不同的轨道。 3:学会利用电子排布的三原则进行 第五节：元素周期表 认识元素的周期、元素的族和元素的分区，会看元素周期表。 第六节：元素基本性质的周期性 掌握元素基本性质的四个概念及周期性变化 1：原子半径——○1从左向右，随着核电荷的增加，原子核对外层电子的吸引力也增加，使原子半径逐渐减小；○2随着核外电子数的增加，电子间的相互斥力也增强，使得原子半径增加。但是，由于增加的电子不足以完全屏蔽增加的核电荷，因此从左向右有效核电荷逐渐增加，原子半径逐渐减小。 2：电离能——从左向右随着核电荷数的增多和原子半径的减小，原子核对外层电子的引力增大，电离能呈递增趋势。 3：电子亲和能——在同一周期中，从左至右电子亲和能基本呈增加趋势，同主族，从上到下电子亲和能呈减小的趋势。 4：电负性——在同一周期中，从左至右随着元素的非金属性逐渐增强而电负性增强，在同一主族中从上至下随着元素的金属性依次增强而电负性递减。 习题 一选择题 1.3d电子的径向函数分布图有（）(《无机化学例题与习题》吉大版) A.1个峰 B.2个峰 C. 3个峰 D. 4个峰 2.波函数一定，则原子核外电子在空间的运动状态就确定，但仍不能确定的是（） A.电子的能量 B.电子在空间各处出现的几率密度 C.电子距原子核的平均距离 D.电子的运动轨迹 3.在下列轨道上的电子，在xy平面上的电子云密度为零的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版) A .3s B .3p x C . 3p z D .3d z2 4.下列各组量子数中，合理的一组是（） A .n=3，l=1，m l=+1，m s= +1/2 B .n=4，l=5，m l= -1，m s= +1/2 C .n=3，l=3，m l=+1，m s= -1/2
第一章化学反应热 教学内容 1．系统、环境等基本概念；2. 热力学第一定律；3. 化学反应的热效应。 教学要求 掌握系统、环境、功、热（恒容反应热和恒压反应热）、状态函数、标准态、标准生成焓、反应进度等概念；熟悉热力学第一定律；掌握化学反应标准焓变的计算方法。 知识点与考核点 1．系统（体系） 被划定的研究对象。化学反应系统是由大量微观粒子（分子、原子和离子等）组成的宏观集合体。 2．环境（外界） 系统以外与之密切相关的部分。 系统和环境的划分具有一定的人为性，划分的原则是使研究问题比较方便。 系统又可以分为敞开系统（系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换）； 封闭体系（系统与环境之间没有 ．．能量交换）； ．．物质交换，只有 孤立系统（体系与环境之间没有物质交换，也没有能量交换） . 学习帮
系统与环境之间具有边界，这一边界可以是实际的相界面，也可以是人为 的边界，目的是确定研究对象的空间范围。 3．相 系统中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分。在同一个系统中，同一个相 可以是连续的，也可以是不连续的。例如油水混合物中，有时水是连续相，有时油是连续相。 4．状态函数 状态是系统宏观性质（T、p、V、U等）的综合表现，系统的状态是通过这些宏观性质描述的，这些宏观性质又称为系统的状态函数。 状态函数的特点：①状态函数之间往往相互制约（例如理想气体状态方程 式中p、V、n、T之间互为函数关系）；②其变化量只与系统的始、末态有关，与变化的途径无关。 5*．过程 系统状态的变化（例如：等容过程、等压过程、等温可逆过程等） 6*．途径 完成某过程的路径。若系统的始、末态相同，而途径不同时，状态函数的 . 学习帮
《工科大学化学》---有机化学部分（第16章） 习题及参考答案 1．写出下列化合物的结构式 (1) 2,3-二甲基戊烷 (2) 2-甲基-3-异丙基己烷 (3) 2,4-二甲基-4-乙基庚烷 (4) 新戊烷 (5) 甲基乙基异丙基甲烷 (6) 2,3-二甲基-1-丁烯 (7) 2-甲基-2-丁烯 (8) 反-4-甲基-2-戊烯 (9) 反-1,6-二溴-3-己烯 (10) Z-2-戊烯 解答： CH 3CHCHCH 2CH 3 3 CH 3 (1) (2) CH 3CHCHCH 2CH 2CH 3 3 CH(CH 3)2 (3) (4) (5)(6) CH 3CHCH 2CCH 2CH 2CH 3 CH 3CH 2CH 3 CH 3C(CH 3)4 CH 3CHCH 2CH 3 CH(CH 3)2H 2C CCH(CH 3)2 CH 3(7) (8) (9) (10) H 3CC CHCH 3 CH 3 C C H H 3C 3)2 H C H BrH 2CH 2C CH 2CH 2Br H C C H H 3C H CH 2CH 3 2．用IUPAC 命名法命名下列化合物 CH 3CH 2CHCH 2CH 2 32 CH 3 (1)(2) (CH 3)2CHCH 2CH 2CH(CH 2CH 3)2 (3)(4) CH 3CHCH 2CHCHCH 3 2CH 32CH 3 CH 2CH 3 CH 3CH 2CCH 2CH 2CH 3 CH 2CH 2CH 2CH 3 (5)(6) CH 3CHCH 22CH 3 C CH 2CHCH 2CH 3 CH 3 H 3C CH 3 CH 3 (7)(8) (9)C C H CH 3 (H 3C)3C H 3C CH 3CH 2CHCH 2C 3 CH 3 CH 3 CH 2CH 2CH 2CH 3
第5章电化学基础……问题 1. 什么是氧化还原的半反应式？原电池的电极反应与氧化还原反应式有何关系？ 答：任何一个氧化还原反应都可以分写成两个半反应：一个是还原反应，表示氧化剂被还原；一个是氧化反应，表示还原剂被氧化。即： 还原反应：氧化态＋n e－→ 还原态； 氧化反应：还原态－n e－→氧化态 这两个式子称为氧化还原的半反应式。 原电池的总反应是一个氧化还原反应，原电池的两个电极反应各乘以一个适当的系数后再加和起来，即得原电池总反应式……氧化还原反应式。 2. 原电池由那些部分组成？试分别叙述每一部分的作用。 答：原电池主要由以下几个部分组成：E正极得到电子，发生还原反应； 负极提供电子，发生氧化反应；●在双液电池中盐桥也必不可少，其作用是通过离子扩散来保持溶液的电中性，消除电极反应产生的过剩电荷的阻力，导通电流；?导线是导通电流，确保反应持续进行。 3. 如何将一个在溶液中进行的氧化还原反应设计成原电池？ 答：E先将氧化还原反应分写成两个半反应：一个是还原反应，表示氧化剂被还原；一个是氧化反应，表示还原剂被氧化； 根据两个半反应的电对特点将其设计成电极，并用符号表示电极的组成；●确定正负极：氧化反应对应于阳极，即负极；而还原反应对应于阴极，即正极；?不同的电解质间要用盐桥连接以减小液接电势。 例如：将反应2KMnO4＋5Na2SO3＋3H2SO4＝2MnSO4＋5Na2SO4＋K2SO4＋3H2O设计成原电池。 E氧化反应；SO32－－ne－→ SO42－ ●电极组成：(－) Pt| Na2SO4，Na2SO3 还原反应：MnO4－＋ne－→ Mn2+(+) Pt| KMnO4，MnSO4，H2SO4 ?电池符号：(－)Pt| Na2SO4，Na2SO3‖KMnO4，MnSO4，H2SO4| Pt(+) 4. 如何用符号表示一个原电池？写出原电池：Pt|H2|H+||Cl－|AgCl|Ag的电极反应及电池反应式。 答：用符号表示一个原电池的一般规则为：E负极在左，正极在右； 用“|”表示两相之间的相界面，用“||”表示盐桥；●溶液应注明浓度(mol?L－1)，气体应注明分压(kPa)；?从负极开始沿着电池内部依次书写到正极。 原电池：Pt|H2|H+||Cl－|AgCl|Ag的电极反应及电池反应如下： 负极反应：H2－2e－→ 2H+ 阳极反应：AgCl ＋e－→ Ag ＋Cl－ 电池反应：H2 + 2AgCl = 2Ag + 2Cl－ 5. 何谓电极电势?怎样用这一概念解释原电池产生电流的原因？ 答：电极与溶液形成双电层达到动态平衡时，金属的电势E(金属)与溶液的电势E(溶液)之差称为电极电势，以符号E(M n+/M)表示。即：E(M n+/M)= E(金属)－E(溶液)。M n+/M表示组成该电极的氧化还原电对，如E(Zn 2+/Zn), E(Cu 2+/Cu)和E(Cl 2／C1－)等。 将两个电极电势不同的电极组成原电池时，原电池的电动势E≠0，电就会从电极电势高的电极（正极）自动
大学化学期末考试卷 学院：专业：行政班： 姓名：学号：座位号：-------------------------------密封线------------------------------- 一、选择题（每小题1.5分，共24分）: 1、某反应的ΔrHmΘ<0 ，当温度升高时，其平衡常数的数值将（）。 A、增大 B、不变 C、减小 D、先增大后减小 2、当主量子数n=3时，则角量子数l的取值为（）。 A、1、2、 B、0、1、2 C、0、1 D、0、±1、 3、某温度下，反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)达到平衡，是因为（）。 A、反应已停止 B、反应物中的一种已消耗完 C、正逆反应的速率相等 D、反应物均已消耗完毕 4、下列化合物晶体中，既存在离子键又存在共价键的是（）。 A、H2O B、NaBr C、CH3OH D、Na2O2 5、蔗糖的凝固点为（）。 A、0℃ B、高于0℃ C、低于0℃ D、无法判断 6、已知某元素核外电子排布式为1s22s22p2，该元素在周期表中所属的分区为（）。
A、s区 B、d区 C、f区 D、p区 7、质量作用定律只适用于（）。 A、实际上能进行的反应 B、一步完成的简单反应 C、化学反应方程式中反应物和产物的化学式系数均为1的反应 D、已进行完的反应 8、对于反应Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O，其ΔrGm= –nFE，式中n等于（）。 A、1 B、6 C、3 D、12 9、下列物质中熔点最高的是（）。 A、Si B、CO2 C、ZnS D、Fe3C 10、下列叙述中错误的是( )。 A、原电池的反应是氧化还原反应 B、原电池的能量变化是由化学能变为电能 C、原电池的能量变化是由电能变为化学能 D、原电池的负极发生氧化反应 11、某元素原子的外层电子构型为3s23p3原子中未成对电子数为（）。 A、1 B、2 C、3 D、0 12、等温等压下且不做非体积功条件下，反应自发进行的判据是（）。 A、ΔHΘ<0 B、ΔSΘ<0 C、ΔG<0 D、ΔfHmΘ<0 13、水具有反常的沸点，是因为分子间存在（）。 A、色散力 B、诱导力 C、取向力 D、氢键 14、欲配制pH=5.0的缓冲溶液，则下列哪一种化合物及其盐的混合溶液合适？（）。 A、HF (pKa=3.45) B、CH3COOH (pKa=4.75) C、NH3·H2O (pKb=4.75) D、HCN(pKa=9.31) 15、对于下列基元反应：A + 2B = C，其速率常数为k，若某个时刻(时间以s计)，A的浓度为2mol/L，B的浓度为3mol/L，则反应速率v=（）。 A、6k mol·L-1 ·s-1 B、12k mol·L-1 ·s-1
第一章 化学反应热 教学内容 1．系统、环境等基本概念； 2. 热力学第一定律； 3. 化学反应的热效应。 教学要求 掌握系统、环境、功、热（恒容反应热和恒压反应热）、状态函数、标准态、标准生成焓、反应进度等概念；熟悉热力学第一定律；掌握化学反应标准焓变的计算方法。 知识点与考核点 1．系统（体系） 被划定的研究对象。化学反应系统是由大量微观粒子（分子、原子和离子等）组成的宏观集合体。 2．环境（外界） 系统以外与之密切相关的部分。 系统和环境的划分具有一定的人为性，划分的原则是使研究问题比较方便。 系统又可以分为敞开系统（系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换）； 封闭体系（系统与环境之间没有物质交换，只有能量交换）； 孤立系统（体系与环境之间没有物质交换，也没有能量交换）系统与环境之间具有边界，这一边界可以是实际的相界面，也可以是人为 的边界，目的是确定研究对象的空间范围。 3．相 系统中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分。在同一个系统中，同一个相 可以是连续的，也可以是不连续的。例如油水混合物中，有时水是连续相，有时油是连续相。 4．状态函数 状态是系统宏观性质（T、p、V、U等）的综合表现，系统的状态是通过这些
宏观性质描述的，这些宏观性质又称为系统的状态函数。 状态函数的特点：①状态函数之间往往相互制约（例如理想气体状态方程 式中p、V、n、T之间互为函数关系）；②其变化量只与系统的始、末态有关，与变化的途径无关。 5*．过程 系统状态的变化（例如：等容过程、等压过程、等温可逆过程等） 6*．途径 完成某过程的路径。若系统的始、末态相同，而途径不同时，状态函数的 变量是相同的。 7*．容量性质 这种性质的数值与系统中的物质的量成正比，具有加合性，例如m（质量）V、U、G等。 8*．强度性质 这种性质的数值与系统中的物质的量无关，不具有加合性，例如T、 （密度）、p（压强）等。 9．功（W） 温差以外的强度性质引起的能量交换形式[Ｗ＝Ｗ体+Ｗ有]。 环境对系统做功，其符号为（+）；反之为（–）。功不是状态函数，是过程量。因为功总是与系统变化的途径有关。例如盐酸与锌单质在烧杯中发生氧化还原反应时会有热效应，但是系统并不做功（W有= 0）。但是，若将其组成原电池，系统就可以对环境做电功（W有＜0）。又例如一个带活塞的汽缸膨胀，分别经过①向真空中膨胀；②向大气中等外压膨胀。设活塞的两个过程的始、末状态相同，则W体1=0；而W体2 = p环境（V2–V1）≠0。 10．热（Q） 系统与环境之间因温差引起的能量交换形式。系统吸收热量，热的符号为（+），系统放热为（–）。热是与变化途径有关的物理量，任何一个系统只能说它在某过程中吸收或放出多少热量，不能说它本身含有多少热量，所以热不是状态函数。
如何正确使用食品防腐剂？ 问：使用食品防腐剂应注意哪些问题？怎样使用食品防腐剂才能达到最佳效？ 答：食品防腐方法很多，其中，由于添加食品防腐剂的方法投资少、见效快，不需要特殊仪器和设备，不改变食品的形态品质而被广泛采用。 添加食品防腐剂，首先必须严格按照《食品卫生法》规定的使用剂量和范围来使用，以对人体无毒无害为前提。为使食品防腐剂达到最佳使用效果，必须注意影响防腐效果的各种因素：（1）pH值与水的活度在水中，酸型防腐剂处于电离平衡状态，除H＋离子外，主要靠未电离的酸发挥防腐作用，这类防腐剂在pH值低时使用效果好。 水的活度高则有利于细菌和霉菌的生长。细菌生存的水的活度在..9以上，霉菌在0.7以上。降低水的活度有利于防腐效果的发挥。在水中加入电解质，或加入其他可溶性物质，当达到一定的浓度时，可降低水的活度，起到增效作用。 （2）溶解与分散对水果、薯类、冷藏食品，腐败一般从表面开始，只需将防腐剂均匀地分散于食品表面；而对于饮料就需将防腐剂配成溶液后均匀地分散在饮料中。 （3）防腐剂的配合使用没有 一种防腐剂能够抑制一切腐败性微生物，所以应将不同作用范围的防腐剂配合使用。防腐剂配合使用，可以有增效或协同效应；增加或相加效应；对抗或拮抗效应。一般采用同类型防腐剂配合使用，如，酸性防腐剂与其盐，同种酸的几种酯配合使用等。 （4）防腐剂的使用时间同种防腐剂因加入场合和时间不同，效果可能不同。首先要保证食品本身处于良好的卫生条件下，并将防腐剂的加入时间放在细菌的诱导期。如果细菌的增殖进入了对数期，防腐剂就丧失了原有作用。 防腐剂应尽早加入，加入得早，效果好，用量也少。食品染菌情况越严重，则防腐剂效果越差，如果食品已经变质，任何防腐剂也不可逆转。 （5）食品的原料和成分的影响防腐剂的作用受食品的原料和成分的影响，如食品中的香味剂、调味剂、乳化剂等具有抗菌作用，食盐、糖类、乙醇可以降低水的活度，有助于防腐，食盐还可干扰微生物中酶的活性，但会改变防腐剂的分配系数，使其分布不均。 食品中的某些成分与防腐剂起化学反应，会使防腐剂部分或全部失效或产生副作用。防腐剂还易被食品中的微生物分解。 西气东输的战略意义 西气东输工程是盘活集团公司存量资产的有利时机 天然气资源具备，有良好的开发效益 西气东输工程对于加快新疆地区经济发展，保持新疆地区政治和社会稳定具有重大的战略意义 利用天然气可以大幅度减少建设投资 作为清洁能源，利用天然气可节约大量污染治理费 如何发扬两弹一星精神 两弹一星”精神是爱国主义、集体主义、社会主义精神和科学精神活生生的体现.今天，面对世界科技革命的深刻变化和迅猛发展，新一代的航天科技工作者，继承并发扬老一代科
普通化学第五版 第一章 习题答案 1. 答案（1-）（2-）（3+）（4-） 2. 答案（1c ）（2d ）（3a ）（4d ）（5abd ）（6ad ）（7d ）（8d ） 3. 答案（1）燃烧前后系统的温度（2）水的质量和比热（3）弹式量热计热容 4..答案：根据已知条件列式 K C g K g J g mol g mol J b )35.29659.298](120918.4[5.0122100032261111 -+???-=????-----Cb=849J.mol-1 5.答案：获得的肌肉活动的能量=kJ mol kJ mol g g 8.17%3028201808.311 =????- - 6. 答案：设计一个循环 3× )(2)(32s Fe s O Fe →×3 →)(243s O Fe )(3s FeO ×2 （-58.6）+2(38.1)+6p q =3(-27.6) 1 7.166) 1.38(2)6.58()6.27(3-?-=----=mol kJ q p 7.答案：由已知可知 ΔH=39.2 kJ.mol-1 ΔH=ΔU+Δ（PV ）=ΔU+P ΔV w ‘=-P ΔV= -1×R ×T = -8.314×351J = -2.9kJ ΔU=ΔH-P ΔV=39.2-2.9=36.3kJ 8.下列以应（或过程）的qp 与qv 有区别吗？ 简单说明。 （1）2.00mol NH4HS 的分解 NH4HS(s) NH3(g)＋H2S(g) （2）生成1.00mol 的HCl H2(g)＋Cl2(g) 2HCl(g) （3）5.00 mol CO2(s)（干冰）的升华 CO2(s) CO2(g) （4）沉淀出2.00mol AgCl(s) AgNO3(aq)＋NaCl(aq) AgCl(s)＋NaNO3(aq) 9.答案：ΔU-ΔH= -Δ（PV ）=-ΔngRT (Δng 为反应发生变化时气体物质的量的变化) (1)ΔU-ΔH=-2×(2-0)×8.314×298.15/1000= - 9.9kJ (2)ΔU-ΔH=-2×(2-2)×R ×T= 0 (3)ΔU-ΔH=-5×(1-0)×8.314×(273.15-78)/1000= -8.11kJ (4)ΔU-ΔH=-2×(0-0)×R ×T= 0 10.（1）4NH3(g)+3O2(g) = 2N2(g) +6H2O(l) 答案 -1530.5kJ.mol-1 （2）C2H2(g) + H2(g) = C2H4(g) 答案 -174.47kJ.mol-1 （3）NH3(g) +稀盐酸 答案 -86.32kJ.mol-1 写出离子反应式。产物是NH4+(aq) （4）Fe(s) + CuSO4(aq) 答案 -153.87kJ.mol-1 11.答案 查表)15.298(K H m f θ ?/kJ.mol-1 -74.81 0 -135.44 -92.31 25℃ 25℃ －78℃ 25℃
中南大学化学考试试卷 2019 学年二学期时间110分钟 工科大学化学之物理化学课程40 学时2.5 学分考试形式：闭卷专业年级：升华0801班总分100分，占总评成绩70 % 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上 一、选择题（每题2分，共20分） 1. 对于理想气体的热力学能有以下四种理解： ⑴状态一定，热力学能也一定 ⑵对应于某一状态的热力学能是可以直接测定的 ⑶对应于某一状态，热力学能只有一个数值，不可能有两个以上的数值 ⑷状态改变时，热力学能一定跟着改变 其中理解完全正确的是( ) (A) ⑴，⑵(B) ⑶，⑷(C) ⑵，⑷(D) ⑴，⑶ 2．当5mol的H2(g)与4mol的Cl2(g)混合，最后生成2mol的HCl(g)。若以下式为基本反应单元：H2(g) + Cl2(g) === 2HCl(g) ，则反应进度ξ为( ) (A) 1mol(B) 2mol(C) 4mol(D) 5mol 3. 下列关于物质生成热的表述不正确的是( ) (A) 化合物的生成热一定不为零 (B) 很多物质的生成热都不能用实验直接测定 (C) 标准状态下单质的生成热都规定为零 (D) 通常所使用的物质的标准生成热数据实际上都是相对值 4. 理想气体绝热自由膨胀与范德华气体绝热自由膨胀的区别在于范德华气体经绝热自由膨胀后( ) (A) W=0 (B) ΔH≠0 (C) ΔU≠0 (D) Q = 0
5．在pΘ下，385K的水蒸发成同温度下的水蒸气，则( ) (A) ΔS体+ΔS环> 0 (B)ΔS体+ΔS环< 0 (C)ΔS体+ΔS环= 0 (D) ΔS体+ΔS环的值无法确定 6．经过下列过程，体系的ΔG = ΔA的是( ) (A) 液体的恒温蒸发(B) 理想气体的恒温混合 (C) 气体的绝热可逆膨胀(D) 恒温恒压下的化学反应 7. 设有以下5种状态的水：⑴373.15K，pΘ下的液态水；⑵373.15K，2pΘ下的液态水；⑶373.15K，2pΘ下的气态水；⑷374.15K，pΘ下的液态水；⑸374.15K，pΘ下的气态水。下列4组化学势的比较中，不正确的是( ) (A) μ2>μ1(B) μ3>μ5(C) μ5>μ4(D) μ3>μ1 8．确定的T，p下，在A和B组成的均相体系中，若A的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B的偏摩尔体积将( ) (A) 增加(B) 减小(C) 不变(D) 不一定 9．在确定的T，p下，对一个化学反应而言，能用以判断其反应方向的函数 ( ) (A) Δr G m(B) Δr H m(C) Δr G mΘ(D) K pΘ 10．反应2C(s) + O2(g) ?2CO(g) ，其Δr G mΘ/J·mol-1= -232600-167.7T，若温度升高，则( ) (A) Δr G mΘ变负，反应更不完全(B) K pΘ变大，反应更完全 (C) K pΘ变小，反应更不完全(D) Δr G mΘ变正，反应更完全
第四章电化学与金属腐蚀 1.是非题(对的在括号内填“+”，错的填“-”号) (1)取两根铜棒，将一根插入盛有0.1mol·dm-3CuSO4溶液的烧杯中，另一根插入盛有1mol·dm-3CuSO4溶液的烧杯中，并用盐桥将两只烧杯中的溶液连结起来，可以组成一个浓差原电池。( ) (2)金属铁可以置换Cu2+，因此三氯化铁不能与金属铜反应。( ) (3)电动势E(或电极电势φ)的数值与反应式(或半反应式)的写法无关，而标准平衡常数Kθ的数据，随反应式的写法(即化学计量数不同)而变。( ) (4)钢铁在大气的中性或弱酸性水膜中主要发生吸氧腐蚀，只有在酸性较强的水膜中才主要发生析氢腐蚀。( ) (5)有下列原电池 (-)Cd|CdSO4(1.0mol·dm-3)||CuSO4(1.0mol·dm-3)|Cu(+) 若往CdSO4溶液中加入少量Na2S 溶液，或往CuSO4溶液中加入少量CuSO4·5H2O晶体，都会使原电池的电动势变小。( ) 解：（1）+；（2）–；（3）+；（4）+；（5）–。 2.选择题(将所有正确答案的标号填入空格内) (1)在标准条件下，下列反应均向正方向进行： Cr2O72 - +6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O 2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+ 它们中间最强的氧化剂和最强的还原剂是______。 (a)Sn2+和Fe3+(b)Cr2O72 -和Sn2+
(c)Cr3+和Sn4+(d)Cr2O72 -和Fe3+ (2)有一个原电池由两个氢电极组成，其中有一个是标准氢电极，为了得到最大的电动势，另一个电极浸入的酸性溶液[设p(H2)=100kPa]应为 (a)0.1mol·dm-3HCl (b)0.1mol·dm-3HAc+0.1mol·L-1NaAc (c)0.1mol·dm-3Hac (d)0.1mol·dm-3H3PO4 (3)在下列电池反应中 Ni(s)+Cu2+(aq)→Ni2+(1.0mol·dm-3)+Cu(s) 当该原电池的电动势为零时，Cu2+浓度为 (a)5.05×10-27mol·dm-3(b)5.71×10-21mol·dm-3 (c)7.10×10-14mol·dm-3(d)7.56×10-11mol·dm-3 (4)电镀工艺是将欲镀零件作为电解池的（）；阳极氧化是将需处理的部件作为电解池的（）。 (a)阴极(b)阳极(c)任意一个极 解：（1）b；（2）b；（3）b；（4）a，b。 3.填空题 (1)有一种含Cl-、Br-和I-的溶液，要使I-被氧化而Cl-、Br-不被氧化，则在常用的氧化剂 (a)KMnO4酸性溶液，(b)K2Cr2O7酸性溶液，(c)氯水和(d)Fe2(SO4)3溶液中应选（）为最适宜。 (2)有下列原电池 (-)pt|Fe2+(1mol· d m-3) Fe3+(0.01mol· dm-3)||Fe2+(1mol · dm-3) ，
《工科大学化学》习题解答 0章绪论 一、理想气体状态方程式的应用 1．有一真空系统，容积为10.0L，25℃时的压力为1.33×10-3Pa，问容器中余气有多少摩？ 解：PV=nRT n = PV / RT = 1.33×10-3Pa·10.0×10-3m3 / 8.314Pa·m3·mol-1·K-1·（25+273.15）K = 5.37×10-9 (mol) 答：容器中余气约有5.37×10-9 mol 2．在一容器中装有混合气，恒温下，经实验测得其压力为86.66kPa，现从容器中抽出一定量的气体，在100kPa压力下其体积为1.52ml，此时容器中气体的压力减小到80kPa，求该容器的体积。 解：设该容器体积V0 ml，抽出的气体为n1 mol，剩n2 mol 由PV = n RT得n = PV/RT 则n0 = n1+ n2且V2 = V0 PV0/RT = P1V1/RT + P2V2/RT PV0 = P1V1 + P2V0 则V0 = P1V1 / (P-P2) ≈22.8 ml 答：该容器的体积约为22.8 ml 7．680K时，2.96g氯化汞在1.00L的真空容器中蒸发，测得容器中蒸气的压力为60.795kpa，求氯化汞蒸气的相对分子质量和分子式。 解：设氯化汞分子式为HgCl x则： m(HgCl x)=2.96g n(HgCl x) = m(HgCl x) / M(HgCl x) V = 1L = 1dm3 = 10-3m3P=60.795kPa T=680K 由理想气体状态方程得： PV = nRT PV = m/M RT M(HgClx) = m(HgClx)RT / PV = 2.96g×8.314Pa·m3·mol-1·K-1×680K / 60.795kPa×100-3m3