吉大《无机化学》试卷答案.doc

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2012 - 2013 学年 第一 学期《无机化学 》试卷

一 选择题(每题2分,共20分)

1)实验测得H2的扩散速率是一种未知气体扩散速率的2.9倍。则该气体的相对分子量约为(C)

A) 51 B) 34 C) 17 D) 28

2) 合成氨的原料中氢气和氮气的体积比为3:1,若原料气体中含有其他杂质气体的体积分数为4%,原料气总压为15198.75 kPa,则氮气的分压是 (C)

A) 3799.688 kPa B) 10943.1 kPa C) 3647.7 kPa D) 11399.06 kPa

3) 已知ΔcHmθ (C, 石墨)= -393.7 kJ/mol, ΔcHmθ (C, 金刚石)= -395.6 kJ/mol, 则ΔfHmθ

(C, 金刚石)为 (kJ/mol)(B)

A) -789.5 B) 1.9 C) -1.9 D) 789.5

4) 已知在298 K时反应2N2 (g) + O2 (g) = 2N2O (g) 的ΔrUmθ 为166.5 kJ/mol,则该反应的ΔrHmθ为(kJ/mol)(A)

A) 164 B) 328 C) 146 D) 82

5) 下列势能-反应历程图中,属于放热反应的是 (C)

A) 1和3 B) 2和3 C) 1和4 D) 2和4

6)下列关于基元反应的论述,不正确的是(D)

A) 基元反应的逆反应也是基元反应

B) 反应级数等于反应的分子数

C) 分子数大于三的反应也可能是基元反应

D) 碰撞理论指出,没有单分子的基元反应

7)已知反应NO (g) + CO (g) = 1/2N2 (g) + CO2 (g)的 ΔrHmθ = -373.2 kJ/mol,若提高有毒气体NO和CO的转化率,可采取的措施是(B)

A) 低温低压; B) 低温高压; C) 高温高压; D) 高温低压

8) 下列叙述正确的是(D)

A) 因为p轨道是“8”字形的,所以p电子走“8”字形;

B) 主量子数为2时,有2s,2p两个轨道;

C) 氢原子中只有一个电子,故氢原子只有一个原子轨道;

D) 电子云是波函数|ψ|2在空间分布的图像。

9)下列原子半径由大到小排列,顺序正确的是 (C)

A) Mg B Si; B) Si Mg B; C) Mg Si B; D) B Si Mg。

10) 具有下列电子构型的元素中,第一电离能最小的是(B)

A) ns2np3 B) ns2np4 C) ns2np5 D) ns2np6

二 填空题(每题2分,共30分)

1) 已知1 dm3某气体在标准状况下质量为2.86 g,则该气体的平均相对分子量为 64 ;其在17 ºC

和207 kPa时的密度为 5.49 g·cm3 。

2) 在26.6 g氯仿(CHCl3)中溶解0.402 g萘(C10H8),其沸点比氯仿的沸点高0.455 K,则氯仿的沸点升高常数为 3.86 K·kg·mol-1 。

3) 2 mol Hg(l)在沸点温度(630 K)蒸发过程中所吸收的热量为109.12 kJ。则汞的标准摩尔蒸发焓ΔvapHmθ为 54.56 kJ·mol-1 ;该过程对环境做功W = 10.48 kJ ;∆U = 98.64 kJ ;∆S = 173.2 J·K-1;∆G =

0 。

4) 在20 ºC时,甲醇的蒸汽压为11.83 kPa,则甲醇气化过程的ΔrGmθ为 5.23 kJ/mol。甲醇在正常沸点时的ΔrGmθ为 0 kJ/mol。

5) 42号元素Mo的电子构型为 [Kr]4d5 5s1 ;其最外层电子的四个量子数为n=5,l=0,m=0,ms =+1/2

(或-1/2) ;价层d轨道的符号位4dx2-y2,4dz2,4dxy,4dxz,4dyz 。

6) 已知M2+离子3d轨道中有5个电子,M原子的核外电子排布为 [Ar]3d5 4s2 ;M元素的名称和符号为 锰, Mn 。

一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分

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学院 : 电子科学与工程学院 班级 学号 姓名

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共 四 页(第一页)

三 简答题与计算题(1-5题8分,6题10分,共50分)

1)313 K时CHCl3都的饱和蒸汽压为49.3 kPa,于此温度和98.6 kPa的压强下,将4.00 dm3空气缓缓通过CHCl3致使每个气泡都为CHCl3饱和。求(1)通过CHCl3后,空气和CHCl3混合气体的总体积时多少?(2)被空气带走的CHCl3的质量是多少?

解:

(1)将题中的过程理解为一个p1 = 98.6 kPa,V1=4.00 dm3的空气缓慢通过CHCl3,气泡在备CHCl3的饱和过程中的总压不变,气泡的体积增大。通过CHCl3后的气泡十分混合气体体系,V总是其总体积,p总=98.6 kPa。CHCl3的饱和蒸汽压49.3kPa是混合气体中该组分的分压p2,设另一组分空气的分压为p空,则

p空 = p总 - p2

= 98.6 kPa – 49.3 kPa

= 49.3 kPa

对组分气体混合前后分别运用理想气体状态方程,则有

p1V1 = nRT;p总V总 = nRT

由于整个过程n,T不变,则有p1V1 =p总V总

所以 V总 = (p1V1)/ p总

= 98.6 kPa×4.0 dm3/49.3 kPa

= 8 dm3

(2)对组分气体CHCl3使用理想气体状态方程p2V总 = nRT,故混合气体中CHCl3的物质的量为:

mol152.0313KKmol8.314Jm10849.3kPa3-32RTVpn总

因为CHCl3的摩尔质量为M = 119.5 g·mol-1,故带走的CHCl3的质量为:

m = Mn = 119.5 g·mol-1×0.152 mol

= 18.16 g

2)反应2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g)在氢能源的利用中具有重要的意义。根据下面的热力学数据计算1000K、标准状态下,每克氢气最多可做多少非体积功?

H2(g) O2(g) H2O(g)

ΔfHmθ/ kJ·mol-1 0 0 -241.8

ΔSmθ/ J·mol-1·K-1 130.7 205.2 188.8

解:

在恒温恒压条件下,体系可做的非体积功的最大值是反应∆rG的相反数。

根据题中的数据,可求反应2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g)的∆rGmθ值。

ΔrHmӨ = 2×ΔfHmӨ(H2O, g) - ΔfHmӨ(O2, g) - 2×ΔfHmӨ(H2, g)

= (-241.8×2) kJ·mol-1

= -483.6 kJ·mol-1

ΔrSmӨ = 2×SmӨ(H2O, g) - SmӨ(O2, g) - 2×SmӨ(H2, g)

= (188.8×2 – 130.7×2 – 205.2) J·mol-1·K-1

= - 89 J·mol-1·K-1

故 ΔrGmӨ = ΔrHmӨ – TΔrSmӨ

= [-483.6 - 1000×(-89) ×10-3] kJ·mol-1

= -394.6 kJ·mol-1

即2 mol氢气可做非体积功394.36 kJ,所以每克氢气可做的非体积功为

394.6÷4 = 98.7 kJ

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学院 电子科学与工程学院 班级 学号 姓名

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共 四 页(第二页)

3) 某一级反应400 K时的半衰期是500 K时的100倍,估算反应的活化能。

解:

设400 K为T1时刻,500 K为T2时刻,

由一级反应的半衰期公式

kt693.021

21693.0tk

所以

(1)(2)(1)693.0(2)693.02121212112ttttkk

将其代入反应活化能Ea,反应温度T和反应速率常数k的关系式

)T1-T1(303.2lg2112REkka

可得 )T1-T1(303.2(2)(1)lg212121REtta

将题中数据代入其中,得

1-1-1-212121molkJ6.76500K1-400K1100lgKmolJ314.8303.2T1-T1(2)(1)lg303.2ttREa

4) 反应3H2 (g) + N2 (g) = 2NH3(g) 在200 ºC时的平衡常数K1θ = 0.64,400 ºC是的平衡常数K2θ = 6.0×10-4,据此求该反应的标准摩尔反应热ΔrHmθ和NH3(g)的标准摩尔生成热ΔfHmθ。