无机化学同步辅导及习题全解 大连理工第五版5版课后习题答案解析

⼤连理⼯⼤学⽆机化学教研室《⽆机化学》（第5版）（课后习题详解固体结构）10.2　课后习题详解1. 填充下表：解：根据已知条件可得表10.1：表 10.12.根据晶胞参数，判断下列物质各属于何种晶系?解：根据已知条件可得表10.2：表 10.23. 根据离⼦半径⽐推测下列物质的晶体各属何种类型。

解：上述物质都为AB 型离⼦键化合物，在不考虑离⼦极化的前提下，晶体的离⼦半径⽐与晶体构型的关系为：+-r r 当=0.225～0.414时，晶体为ZnS 型；+-r r =0.414～0.732时，晶体为NaCl 型；+-r r =0.732～1.000时，晶体为CsCl型。

+-r r4. 利⽤Born-Haber 循环计算NaCl 的晶格能。

解：设计循环如下：5. 试通过Born-Haber 循环，计算MgCl 2晶格能，并⽤公式计算出晶格能，再确定两者符合程度如何（已知镁的I 2为1457 kJ?mol -1）。

解：设计的循环如下：则通过Born-Haber 循环，计算MgCl 2晶格能为：⽤公式计算出晶格能为：通过⽐较两种⽅法计算出的晶格能⼤⼩，可见⽤两种⽅法计算的结构基本相符。

6. KF 晶体属于NaCl 构型，试利⽤公式计算KF 晶体的晶格能。

已知从Born-Haber 循环求得的晶格能为802.5 kJ?mol -1。

⽐较实验值和理论值的符合程度如何。

解：根据题意可知，晶体属于构型，即离⼦晶体构型，故查表可知KF NaCl 。

1.748A =⼜因为，，所以1(79)82n =+=0()()133136269R r K r F pm pm pm +-=+=+=与Born-Haber 循环所得结果相⽐，误差为7. 下列物质中，何者熔点最低?解：⼀般情况下，离⼦晶体的晶格能越⼤，则其熔点越⾼。

影响晶格能的因素很多，主要是离⼦的半径和电荷。

电荷数越⼤，离⼦半径越⼩，其晶格能就越⼤，熔点越⾼。

所以的熔点最低。

18.2　课后习题详解1. 选择一种镧系金属，写出其与稀酸反应的方程式，并用有关电极电势和镧系元素形稳定氧化态的规律说明所得结论。

解：选择La 元素，其与稀酸的反应方程式为322623La H La H +++=+。

镧系金属的特征氧化值为+3价，酸性条件下，镧系金属的3(/) 1.98A E Ln Ln V θ+≤-，La 与H +反应生成04f 全空的稳定结构的3La +。

2. 在镧系元素中哪几种元素最容易出现非常见氧化态，并说明出现非常见氧化态与原子的电子层构型之间的关系。

解：镧系金属的特征氧化值为+3价，但是Ce 、Pr 和Tb 还有+4价氧化态，Sm 、Eu 和Yb 还有+2价氧化态，这与其电子构型有关。

其对应的电子构型分别为40(4)Ce f +、41Pr (4)f +、47(4)Tb f +，26(4)Sm f +、27(4)Eu f +、214(4)Yb f +。

而04f 、74f 和144f 为全空、半满和全满的稳定结构，容易形成。

3. 根据有关化学性质的知识推和铈和铕为什么在离子交换等现代分离技术发展起来之前是镧系元素中最易分离出来的元素?解：由于铈具有112456f d s 的稳定电子构型，除能形成3Ce +外，还能形成4Ce+；4Ce +在水溶液中或在固相中都能稳定存在。

当pH 值为6时，，在弱酸中或弱碱溶液中，氯气等氧化剂能将Ce 3+氧化为4Ce +，而且4Ce +易水解，在碱性溶液中能生成CeO 2·xH 2O 沉淀，甚至pH 在0.7～1的条件下就能沉淀出来；其他+3稀土元素则要pH 在6～8时才沉淀。

这样，可将铈在分离其他稀土元素之前就分离出来。

铕得电子构型为4f 26s 2，可形成Eu 2+。

Sm 3+，Eu 3+，Yb 3+比其他稀土离子较易还原为Ln 2+，特别时Eu 3+更易被还原。

这可从下列电对的值看出：，可用Zn 做还原剂将Eu 3+还原为Eu 2+，而Sm 3+，Yb 3+等不被还原。

1.2　课后习题详解1．有多个用氦气填充的气象探测气球，在使用过程中，气球中氦的物质的量保持不变，它们的初始状态和最终状态的实验数据如下表所示。

试通过计算确定表中空位所对应的物理量，以及由（2）的始态求得M （He ）和（3）的始态条件下解：（1）根据题意可知，,,3121110.0, 5.0010p p kPa V L ===⨯1273.1547320.15T K =+=217273.15290.15T K=+=由于恒定，，因此,n p 1221V T V T =335.0010290.15 4.5310320.15L ⨯⨯==⨯。

3331111010 5.0010102078.314320.15p V n mol RT -⨯⨯⨯⨯===⨯（2）已知,,,1101.3251.02103.41kPa p atm kPa atm=⨯=31 3.510V L =⨯32 5.010V L =⨯12273.15T T K==由于恒定，,因此,n T 1122p V p V =311232103.4 3.510715.1010p V p kPa V ⨯⨯===⨯因为,所以mRT M Vρ=。

11136378.314273.15() 4.0103.4 3.510g J mol K K M He g mol kPa L---⨯⨯==⨯⨯g g g （3）已知,,,,1101.3250.9899.30p kPa kPa =⨯=4110V L =1303T K =260.80p kPa =41 1.3610V L=⨯由于一定，，因此n 42460.8 1.3610303252.399.3010kPa L K T K kPa L⨯⨯⨯==⨯。

2．某气体化合物是氮的氧化物，其中含氮的质量分数以某一容器中充有该氮氧化物的质量是4.107g ，其体积为0.500L ，压力为202.65kPa ，温度为0℃。

试求：（1）在标准状况下，该气体的密度；（2）该氧化物的相对分子质量和化学式。

9.2　课后习题详解1. 写出下列化合物分子的Lewis 结构式，并指出其中何者是σ键，何者是π键，何者是配位键。

（1）膦PH 3 （2）联氨N 2H 4（N-N 单键）；（3）乙烯； （4）甲醛；（5）甲酸；（6）四氧化二氮（有双键）。

解：其结构式与化学键类型如表9.1所示：表 9.12. 根据下列分子或离子的几何构型，试用杂化轨道理论加以说明。

（1）HgCl 2（直线形）；（2） SiF 4（正四面体）；（3）BCl 3（平面三角形）；（4）NF 3（三角锥形，102°）；（5）（V 形，115.4°）；（6）（八面体）。

2NO -26SiF -解：分子或离子的几何构型及其杂化理论解释如表9.2所示：表 9.23. 试用价层电子对互斥理论推断下列各分子的几何构型，并用杂化轨道理论加以说明。

解：用价层电子对互斥理论推断分子的几何构型应先计算中心原子的价电子对数，然后确定其空间分布，再根据是否有孤电子对来判断分子构型。

如果价层电子对数等于配位数，则分子的空间构型与电子空间排列相同，否则会存在孤对电子，分子的空间构型与电子空间排列不相同。

中心原子的杂化轨道类型与中心原子的价层电子对数有关，中心原子的价层电子对数等于其参与杂化的原子轨道数。

则可推知题中的分子构型如表9.3所示：表 9.34. 试用VSEPR 理论判断下列离子的几何构型。

解：推断结果如表9.4所示：表 9.45. 下列离子中，何者几何构型为T 形?何者构型为平面四方形?解：根据理论，几何构型为形的分子或离子，其中心原子的价层电子对数VSEPR T 为5，配位原子数为3。

所以在配位原子数为3的离子中的几何构型为形。

几何3XeF +T 构型为平面正方形的分子或离子，其中心原子的价电子对数为6，配位原子数为4。

所以的几何构型为平面正方形。

4ICl -6. 下列各对分子或离子中，何者具有相同的几何构型?解：中心原子价层电子对数相同，配位原子数也相同的分子或离子，一定具有相同的几何构型。

2.2　课后习题详解1．在带有活塞的气缸中充有空气和汽油蒸气的混合物，气缸最初体积为40.0cm 3。

如果该混合物燃烧放出950.0 J 的热，在650.0mm Hg 的定压下，气体膨胀，燃烧所放出的热全部转化为推动活塞做功。

计算膨胀后气体的体积。

解：由于燃烧所放出的热全部转化为功，,则,定压膨胀过程系统对0U ∆=950W Q J =-=-环境所做的功为421650.0() =101325a=8.6610a760.0；=--⨯⨯ex ex W p V V p P P 则。

6321495040108.6610ex W J V V m p Pa---=+=-+⨯⨯30.01111m L ==2．在0℃，760mm Hg 下，氦气球体积为875L ，n （He ）为多少？当38.0℃，气球体积在定压下膨胀至997L 。

计算这一过程中系统的Q ，W 和△U（氦的摩尔定压热容是解：根据题意可知，,,2311.15T K =,，1273.15T K =1875V L =2997V L =，则气体在定压下膨胀所做的体积功为定压过程系统所吸收的热为p,m 2111Q=n(He)C (He)()=39.020.8=30.8k (311.15-273.15)K ---⨯⨯g g T T mol J K mol J此系统为封闭系统，其热力学能的变化为。

3．在25℃时，将0.92g 甲苯置于一含有足够O 2的绝热刚性密闭容器中燃烧，最终产物为25℃的CO 2和液态水，过程放热39.43 KJ 试求下列化学反应计量式的标准摩尔焓变。

解：根据题意可知，，则C 7H 8的物质量为178()92M C H g mol -=g 78781781311()0.92()0.01()9239.430.013943() =(394328.31410295.15)3948r m r m r m B mC H gn C H m ol M C H g m olU kJ m ol kJ m ol H U g R TkJ m olkJ m olν-----===∆=-=-∆=∆+∑--⨯⨯⨯=-g g g g 忽略压力的影响，则有。

12.2　课后习题详解1.完成并配平下列反应方程式：解：各配平的化学方程式如下：2(2)2LiH()2Li+H B 熔融2. 写出下列过程的反应方程式，并予以配平。

（1）金属镁在空气中燃烧生成两种二元化合物；（2）在纯氧中加热氧化钡；（3）氧化钙用来除去火力发电厂排出废气中的二氧化硫；（4）惟一能生成氮化物的碱金属与氮气反应；（5）在消防队员的空气背包中，超氧化钾既是空气净化剂又是供氧剂；（6）用硫酸锂同氢氧化钡反应制取氢氧化锂；（7）铍是s 区元素中惟一的两性元素，它与氢氧化铀水溶液反应生成了气体和澄清的溶液；（8）铍的氢氧化物与氢氧化钠溶液混合；（9）金属钙在空气中燃烧，将燃烧产物再与水反应。

解：3. 商品NaOH （s ）中常含有少量的Na 2CO 3，如何鉴别之，并将其除掉。

在实验室中，如何配制不含Na 2CO 3的NaOH 溶液?解：鉴别方法：将样品溶于少量水中，然后加入盐酸，若出现气泡，则说明有存在。

在实验室中，可将商品溶于水中，然后加入，得到的23Na CO NaOH 2BaOH （）3BaCO 沉淀，过滤即可得到较纯的溶液。

NaOH 4. 用两种不同的简便方法区分Li 2CO 3（s ）和K 2CO 3（s ）。

解：方法一：将两种样品加入稀盐酸进行溶解，反应得到和，然后分别做焰LiCl KCl 色反应，深红色的为，紫色的为。

23Li CO 23K CO 方法二：将两种样品用水进行溶解，能溶解的是，不能溶解的是。

23K CO 23Li CO 5.都是强碱，自行设计不同的实验方案来区分这两种碱。

如何区分KOH （s ）和Ba （OH ）2（s ）?解：（1）鉴别和的方法：NaOH 2Ca OH （）①将两种碱各取少量配成溶液，分别通入二氧化碳气体，产生白色沉淀的是Ca （OH ）2，无明显现象的是NaOH 。

②将两种碱各取少量配成溶液，分别加入一定量的盐酸，作焰色反应实验。

产生黄色火焰的是NaOH ，产生橙红色火焰的是Ca （OH ）2。

10.2　课后习题详解1. 填充下表：解：根据已知条件可得表10.1：表 10.12.根据晶胞参数，判断下列物质各属于何种晶系?解：根据已知条件可得表10.2：表 10.23. 根据离子半径比推测下列物质的晶体各属何种类型。

解：上述物质都为AB 型离子键化合物，在不考虑离子极化的前提下，晶体的离子半径比与晶体构型的关系为：+-r r 当=0.225～0.414时，晶体为ZnS 型；+-r r =0.414～0.732时，晶体为NaCl 型；+-r r =0.732～1.000时，晶体为CsCl型。

+-r r4. 利用Born-Haber 循环计算NaCl 的晶格能。

解：设计循环如下：5. 试通过Born-Haber 循环，计算MgCl 2晶格能，并用公式计算出晶格能，再确定两者符合程度如何（已知镁的I 2为1457 kJ•mol -1）。

解：设计的循环如下：则通过Born-Haber 循环，计算MgCl 2晶格能为：用公式计算出晶格能为：通过比较两种方法计算出的晶格能大小，可见用两种方法计算的结构基本相符。

6. KF 晶体属于NaCl 构型，试利用公式计算KF 晶体的晶格能。

已知从Born-Haber 循环求得的晶格能为802.5 kJ•mol -1。

比较实验值和理论值的符合程度如何。

解：根据题意可知，晶体属于构型，即离子晶体构型，故查表可知KF NaCl 。

1.748A =又因为，，所以1(79)82n =+=0()()133136269R r K r F pm pm pm +-=+=+=与Born-Haber 循环所得结果相比，误差为7. 下列物质中，何者熔点最低?解：一般情况下，离子晶体的晶格能越大，则其熔点越高。

影响晶格能的因素很多，主要是离子的半径和电荷。

电荷数越大，离子半径越小，其晶格能就越大，熔点越高。

所以的熔点最低。

KBr8. 列出下列两组物质熔点由高到低的次序。

解：两组离子晶体的熔点顺序由高到低分别为：9. 指出下列离子的外层电子构型属于哪种类型解：根据外层电子的排布规则可得：10. 指出下列离子中，何者极化率最大。

3.3　名校考研真题详解一、判断题1．升高同样温度，大的反应速率增加的倍数比小的反应速率增加的倍数大。

（a E a E ）[南京航空航天大学2012研]【答案】×【解析】根据Arrhenius 方程可知，与反应速率成反比，当升高同样0e a E RT k k -=a E 温度时，大的反应速率增加的倍数比小的反应速率增加的倍数小。

a E a E 2．反应级数越大，反应的反应速率越大。

（ ）[南京航空航天大学2012研]【答案】×【解析】反应速率与反应物浓度之间的定量关系为：，其中为反应的A B r kc c αβ=αβ+总级数，可知反应速率不仅与反应级数有关，与反应的浓度也有关，故反应级数越大，反应的反应速率不一定越大。

3．的反应，实验测定的动力学方程表明是二级反应，因此它是一个222H I HI +→双分子反应。

（ ）[南京航空航天大学2011研]【答案】×【解析】反应的分子数是指参加反应的物种粒子数，故该反应的分子数是3。

反应的级数是指速率方程中各浓度项的相应指数之和，它与反应的分子数没有必然联系。

但通常在基元反应或简单反应，反应的分子数与反应的级数相等。

1．已知某化学反应的速率常数为，则此反应为（）级反应，半衰416.2910s --⨯期为（ ）s 。

[南京航空航天大学2012研]【答案】一；1102【解析】速率系数单位由反应级数n 确定，可表示为；故该反应为111(mol L )s n ---⋅⋅一级反应。

一级反应的半衰期为：1/241ln 21102s 6.2910t s--==⨯2．对于（ ）反应，其反应级数一定等于化学反应方程式中反应物的计量数（），速率系数的单位由（）决定。

若某反应速率系数k 的单位是mol -2·L 2·s -1，则该反应的反应级数是（ ）。

[北京科技大学2011研]【答案】元；之和；反应级数；三【解析】化学反应速率方程是反应速率与反应物浓度之间的定量关系为：A Br kc c αβ=式中，k 为速率系数，与浓度无关，与温度T 有关。

第1章 化学反应中的质量关系和能量关系 习题参考答案1．解：1.00吨氨气可制取2.47吨硝酸。

2．解：氯气质量为2.9×103g 。

3．解：一瓶氧气可用天数33111-1222()(13.210-1.0110)kPa 32L9.6d 101.325kPa 400L d n p p V n p V -⨯⨯⨯===⨯⨯４．解：pV MpVT nR mR=== 318 K 44.9=℃ ５．解：根据道尔顿分压定律ii n p p n=p (N 2) = 7.6⨯104 Pap (O 2) = 2.0⨯104 Pa p (Ar) =1⨯103 Pa６．解：（1）2(CO )n = 0.114mol; 2(CO )p = 42.87 10 Pa ⨯（2）222(N )(O )(CO )p p p p =--43.7910Pa =⨯ （3）4224(O )(CO ) 2.6710Pa0.2869.3310Pan p n p ⨯===⨯ 7.解：（1）p (H 2) =95.43 kPa （2）m (H 2) =pVMRT= 0.194 g 8.解：（1）ξ = 5.0 mol（2）ξ = 2.5 mol结论: 反应进度(ξ)的值与选用反应式中的哪个物质的量的变化来进行计算无关，但与反应式的写法有关。

9.解：∆U = Q p - p ∆V = 0.771 kJ 10.解： （1）V 1 = 38.3⨯10-3m 3= 38.3L（2） T 2 =nRpV 2= 320 K （3）-W = - (-p ∆V ) = -502 J （4） ∆U = Q + W = -758 J （5） ∆H = Q p = -1260 J11.解：NH 3(g) +45O 2(g) 298.15K−−−−→标准态NO(g) + 23H 2O(g) m r H ∆= - 226.2 kJ ·mol -1 12.解：m r H ∆= Q p = -89.5 kJ m r U ∆= m r H ∆- ∆nRT= -96.9 kJ13.解：（1）C (s) + O 2 (g) → CO 2 (g)m r H ∆ =m f H ∆(CO 2, g) = -393.509 kJ ·mol -121CO 2(g) + 21C(s) → CO(g)mr H ∆ = 86.229 kJ ·mol -1 CO(g) +31Fe 2O 3(s) → 32Fe(s) + CO 2(g)m r H ∆ = -8.3 kJ ·mol -1各反应m r H ∆之和m r H ∆= -315.6 kJ ·mol -1。