无机化学(周祖新)习题解答第五章
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思考题1. “原子” 为什么不像过去那样定义为组成的基本粒子 ?2. 量子力学的轨道概念与波尔原子模型的轨道有什么区别和联系 ?3. 波函数与原子轨道有何关系 ? 与电子云有何关系 ?4. .量子力学原子模型是如何描述核外电子运动状态的 ?解 :用四个量子数 :主量子数 --------描述原子轨道的能级副量子数 ------ 描述原子轨道的形状角量子数 -------描述原子轨道的伸张方向自旋量子数 ---------描述电子的自旋方向 .5. 下列各组量子数哪些是不合理的 ? 为什么 ?n l m(1 2 1 0(2 2 2 -1(3 3 0 +1解:(2 , (3不合理。
当 n=2时, l 只能是 0, 1,而(2中的 l =2,当 l =0时, m 只能是 0,而(3中的 m 却为 +16. 为什么任何原子的最外层最多只能有 8个电子 , 次外层最多只能有 18个电子 ?7. 为什么周期表中各周期的元素数目并不一定等于原子中相应电子层的电子最大容量数 (2n2?因为存在能级交错现象8. 量子数 n=3,l=1的原子轨道的符号是怎样的 ? 该类原子轨道的形状如何 ? 有几种空间取向 ? 共有几个轨道 ? 可容纳多少个电子 ?9. 在下列各组电子分布中哪种属于原子的基态 ? 哪种属于原子的激发态 ? 哪种纯属错误 ?(1 1s22s 1 (21s22s 22d 1(31s22s 22p 43s 1 (41s22s 42p 2 (1属于原子的基态; (3属于原子的激发态; (2 , (4纯属错误。
10.(1 试写出 s 区 ,p 区 ,d 区及 ds 区元素的价层电子构型 .(2 具有下列价层电子构型的元素位于周期表中哪一个区 ? 它们各是金属还是非金属 ?ns 2 ns 2np 5 (n-1d2ns 2 (n-1d10ns 2解:(1 所在区价层电子构型s ns 1-2p ns 2np 1-6d (n-1d1-10ns 1-2ds (n-1d10ns 1-2(2 价层电子构型 ns 2 ns 2np 5 (n-1d2ns 2 (n-1d10ns 2所在区 s p d ds金属或非金属金属非金属金属金属11. 已知某副元素的 A 原子 , 电子最后填入 3d, 最高氧化数为 +4,元素 B 的原子 , 电子最后填入 4p, 最高氧化数为 +5.回答下列问题 : (1 写出 A,B 元素原子的电子分布式 ;(2 根据电子分布 , 指出它们周期表中的位置 (周期 , 区 , 族 . 解:(1 A :1s 22s 22p 63s 23p 63d 24s 2B: 1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 3 (2 A: 四周期, d 区, IVB 族元素 B :四周期, p 区, VA 族元素12. 不参看周期表 , 试推测下列每一对原子中哪一个原子具有较高的第一电离能和较大的电负性值 ?(1 19和 29号元素原子 (2 37和 55号元素原子(3 37和 38号元素原子解:(1 电子分布式周期族 19 [Ar]4s1 四 IA29 [Ar]3d104s 1四 IB故 29号元素具有较高的第一电离能和较大的电负性; (2 电子分布式周期族 37 [Kr]5s1 五 IA 55 [Xe]6s1 六 IA故 37号元素具有较高的第一电离能和较大的电负性 (3 电子分布式周期族 37 [Kr]5s1 五 IA38 [Kr]5s2 五 IIA故 38号元素具有较高的第一电离能和较大的电负性。
无机化学习题参考答案1.4.解:(1)H 2O 22C(2)S 2O 32- 3v C(3)N 2O (N -N -O 方式) v C ∞(4)Hg 2Cl 2h D ∞(5)H 2C=C=CH 2 2d D (6)UOF 4 C 5v (7)BF 4-d T (8)SClF 54v C(9)反-Pt(NH 3)2Cl 22h D(10)PtCl 3(C 2H 4)- 2v C1.B(CH 3)3和BCl 3相比,哪一个的Lewis 酸性强,为什么?一般来说,CH 3为推电子基团,Cl 为吸电子基团,因此的Lewis 酸性强。
(BCl 3易水解;B(CH 3)3不溶于水,在空气中易燃)2.BH 3和BF 3都可和(CH 3)2NPF 2生成加合物,在一种加合物中,B 原子和N 相连,另一种则和P 相连,绘出两种结构式,并说明形成两种结构的原因。
(该题可参考史启桢等翻译的"无机化学",作者Shriver 等,由高教社出版, 其中关于热力学酸度参数的部分,p.190-191; 或者该书的英文原版第5章的相关内容)3. 无水AlCl 3可作为傅-克烷基化反应的催化剂, 而吸水后则失效, 原因何在? 配位饱和(6配位),失去Lewis 酸性4. 吸水后失效 的AlCl 3有什么方法可以脱水?因为Al 3+是典型的硬酸,与氧的亲合力很强,因此实验室不能在HCl ,NH 4Cl ,SOCl 2等气氛下加热脱水。
(只能加强热生成 Al 2O 3后,用高温下用加C 和Cl 2用还原氯化法制备,这就不是脱水方法了)。
第二章2.1 解:Ni 2+ d 8组态Pt 2+ d 8组态 第四周期(分裂能小)第六周期(分裂能大) trans cis四面体构型 平面四方形构型(两种构型) 只有一种结构 (P 代表PPh 3) 2.2 解(1)MA2B4(2)MA3B3trans cis fac(面式) mer(经式) D4h C2v C3v C2vμ=0 μ≠0 μ≠0 μ≠0μfac>μmer2.3 Co(en)2Cl2+D2h C2光活异构体C2Co(en)2(NH3)Cl2+trans cisCo(en)(NH3)2Cl2+trans(1) trans(2) cis2.4 Co(en)33+Ru(bipy)32+手性分子D3D3PtCl(dien)+dien HNCH2CH2CH2NH2NH2CH2基本上为平面分子,无手性2.5 (1) 分别用BaCl2溶液滴入,有白色沉液出现的为[Co(NH3)5Br]SO4,或分别加入AgNO3溶液,产生浅黄色沉淀的为[Co(NH3)5SO4]Br。
1-5章年习题答案无机化学习题参考答案第一章1.4.解:(1)H 2O 22C(2)S 2O 32-3v C(3)N 2O (N -N -O 方式)v C ∞(4)Hg 2Cl 2h D ∞(5)H 2C=C=CH 2 2d D(6)UOF 4 C 5v (7)BF 4-d T(8)SClF 54v C(9)反-Pt(NH 3)2Cl 22h D(10)PtCl 3(C 2H 4)-2v C1.B(CH 3)3和BCl 3相比,哪一个的Lewis 酸性强,为什么?一般来说,CH 3为推电子基团,Cl 为吸电子基团,因此的Lewis 酸性强。
(BCl 3易水解;B(CH 3)3不溶于水,在空气中易燃)2.BH 3和BF 3都可和(CH 3)2NPF 2生成加合物,在一种加合物中,B 原子和N 相连,另一种则和P 相连,绘出两种结构式,并说明形成两种结构的原因。
PFFH 3CH 3PF F H 3CH 3B BH 3F 3(该题可参考史启桢等翻译的"无机化学",作者Shriver 等,由高教社出版, 其中关于热力学酸度参数的部分,p.190-191; 或者该书的英文原版第5章的相关内容)3. 无水AlCl 3可作为傅-克烷基化反应的催化剂, 而吸水后则失效, 原因何在? 配位饱和(6配位),失去Lewis 酸性4. 吸水后失效 的AlCl 3有什么方法可以脱水?因为Al 3+是典型的硬酸,与氧的亲合力很强,因此实验室不能在HCl ,NH 4Cl ,SOCl 2等气氛下加热脱水。
(只能加强热生成 Al 2O 3后,用高温下用加C 和Cl 2用还原氯化法制备,这就不是脱水方法了)。
第二章2.1 解:Ni 2+ d 8组态Pt 2+ d 8组态 第四周期(分裂能小)第六周期(分裂能大)P Ni ClP ClClCl P Ptrans cis四面体构型 平面四方形构型(两种构型) 只有一种结构 (P 代表PPh 3)2.2 解 (1)MA 2B 4(2)MA 3B 3M A BB M A BAB M A AB M A AA Btrans cis fac(面式) mer(经式) D 4h C 2v C 3v C 2v μ=0 μ≠0 μ≠0 μ≠0μfac >μmer2.3 Co(en)2Cl 2+D 2hC 2 光活异构体 C 2Co(en)2(NH 3)Cl 2+33Htrans cis Co(en)(NH 3)2Cl 2+3333NH 33trans(1) trans(2) cis2.4 Co(en)33+Ru(bipy)32+手性分子D3D3 PtCl(dien)+dien HNCH2CH2CH2NH2NH2CH2基本上为平面分子,无手性2.5 (1) 分别用BaCl2溶液滴入,有白色沉液出现的为[Co(NH3)5Br]SO4,或分别加入AgNO3溶液,产生浅黄色沉淀的为[Co(NH3)5SO4]Br。
无机化学课后习题参考答案大全【优秀】(文档可以直接使用,也可根据实际需要修订后使用,可编辑推荐下载)无机化学课后习题参考答案大全第一章原子结构与元素周期系 (1)第二章分子结构 (4)第三章晶体结构 (6)第4章酸碱平衡 (9)第五章化学热力学基础 (15)第六章化学平衡常数 (16)第七章化学动力学基础 (23)第八章水溶液 (29)第9章配合物 (32)第十章沉淀平衡 (34)第11章电化学基础 (39)第12章配位平衡 (43)第13章卤素 (44)第14章氧族元素 (46)第15章氮磷砷 (48)第16章碳硅硼 (51)第17章S区金属(碱金属与碱土金属) (55)第18章过渡元素(一) (58)第18章过渡元素(二) (63)第19章镧系与锕系金属 (66)第一章原子结构与元素周期系1-1:区分下列概念(1) 质量数和相对原子质量(2) 连续光谱和线状光谱(3) 定态、基态和激发态(4) 顺磁性和逆磁性(5) 波长、波数和频率(6) 经典力学轨道和波动力学轨道(7) 电子的粒性与波性(8) 核电荷和有效核电荷答:(1) 质量数:指同位数原子核中质子数和中子数之和, 是接近同位素量的整数。
相对原子质量:符号为Ar,被定义为元素的平均原子质量与核素12C 原子质量的1/12 之比,代替“原子量”概念(后者已被废弃);量纲为1(注意相对概念)。
(2) 连续光谱: 波长连续分布的光谱。
炽热的固体、液体或高压气体往往发射连续光谱。
电子和离子复合时,以及高速带电离子在加速场中运动时亦能发射这种光谱。
线状光谱:彼此分立、波长恒定的谱线。
原子受激发(高温、电孤等)时,电子由低能级轨道跃迁到高能级轨道,回到低能级时产生发射光谱(不同原子具有各自特征波长的谱线)。
(3) 定态是由固定轨道延伸出来的一个概念。
电子只能沿若干条固定轨道运动,意味着原子只能处于与那些轨道对应的能态,所有这些允许能态统称为定态。
主量子数为1 的定态叫基态,其余的定态都是激发态。
第1章 原子结构与元素周期律1-1在自然界中氢有三种同位素,氧也有三种同位素,问:总共有多少种含有不同核素的水分子?由于3H 太少,可忽略不计,问:不计3H 时天然水中共有多少种同位素异构水分子?解: 共有18种不同核素的水分子 共有9种不同核素的水分子1-2.答:出现两个峰1-3用质谱仪测得溴的两种天然同位素的相对原子质量和同位素丰度分别为 79Br 78。
9183 占 50。
54%,81Br 80。
9163 占 49。
46%,求溴的相对原子质量。
解:1-4铊的天然同位素203Tl 和205Tl 的核素质量分别为202.97u 和204。
97u ,已知铊的相对原子质量为204。
39,求铊的同位素丰度。
解: 设203Tl 的丰度为X ,205Tl 的丰度为1-X204。
39 = 202。
97X + 204.97(1-X) X= 29.00%1-5等质量的银制成氯化银和碘化银,测得质量比m (AgCl ):m(AgI )= 1:1。
63810,又测得银和氯的相对原子质量分别为107.868和35。
453,求碘的原子量.解: X= 126.911-8为什么有的元素原子量的有效数字的位数多达9位,而有的元素的原子量的有效数字的位数却少至3~4位?答:单核素元素只有一种同位素,因而它们的原子量十分准确。
而多核素元素原子量的准确性与它们同位素丰度的测量准确性有关(样品的来源、性质以及取样方式方法等)。
若同位素丰度涨落很大的元素,原子量就不可能取得很准确的数据.1—13.解:(1)r=c /λ=(3×108)/(633×10-9) = 4。
74×1014Hz 氦—氖激发是红光(2)r=c/λ=(3.0×108)/(435。
8×10-9) = 6。
88×1014Hz 汞灯发蓝光 (3)r=c/λ=(3.0×108)/(670.8×10—9) = 4.47×1014Hz 锂是紫红18)33(313131323=+⨯=⋅+⋅c c c c 9)21(313121322=+⨯=⋅+⋅c c c c 91.79%46.499163.80%54.509183.78)Br (=⨯+⨯=Ar X 107.86835.453107.86863810.11)AgI ()AgCl (++==m m1—14 Br 2分子分解为Br 原子需要的最低解离能为190kJ 。
第五章 习题5-2用质子理论判断下列物质哪些是酸?并写出它的共轭碱。
哪些是碱?也写出它的共轭酸。
其中哪些既是酸又是碱?H 2PO 4-,CO 32-,NH 3,NO 3-,H 2O ,HSO 4-,HS -,HCl解:酸HCl ,HSO 4- 碱CO 32-,NO 3-, 既是酸又是碱NH 3,H 2PO 4-,H 2O ,HS -, 5-3氨水是一弱碱,当氨水浓度为0.200 mol .L -1时,NH 3H 2O 的离解度α为0.946%,问当浓度为0.100 mol .L -1时NH 3H 2O 时电离度α为多少?解:222211ααθc c K a == %423.010.0%)946.0(02.0222112=⨯==c c αα 5-4 0.01 mol ⋅L -1 HAc 溶液的解离度为4.2%,求同一温度下,HAc 的解离常数和溶液的pH值。
解:5221076.1%)2.4(01.0-⨯=⨯==αθc K a∵{θc c /}﹒)(HAc K a θ=0.01×1.76×10-5>61.1210-,{θc c /}/)(HAc K a θ=0.01/1.76×10-5>81.210∴θc H c /)(+=θθc c K a /=01.01076.15⨯⨯-=4.2×10-3 pH=2.385-5水溶液中,强酸与强碱反应的离子反应式为 H + + OH -= H 2O , 反应的标准平衡常数Kθ=θwK 1; 强酸与弱一元碱反应的离子反应式为 B -+ H + = HB , 反应的标准平衡常数K θ=θ)(1HB a K , 弱一元酸与强碱反应的离子反应式为 HB +OH -= B -+ H 2O , 反应的标准平衡常数K θ=θθwHB a K K )( ; 弱一元酸与弱一元碱反应的离子反应式为HA + B - = A -+HB , 反应的标准平衡常数K θ=θθ)()(HB a HA a K K 。
第五章原子结构与元素周期律1、下列说法是否正确,为什么?(1)主量子数为1时,有两个方向相反的轨道;(2)主量子数为2时,有2s,2p两个轨道;(3)主量子数为2时,有4个轨道,即2s,2p,2d,2f;(4)因为H原子中只有一个电子,故它只有一个轨道;(5)当主量子数为2时,其角量子数只能取一个数,即l =1;(6)任何原子中,电子的能量只与主量子数有关。
2、试判断下表中各元素原子的电子层中的电子数是否正确,错误的予以更正,并简要说明理由。
3、第6能级组有哪些能级?分别用量子数或轨道符号表示:4、试讨论在原子的第4电子层(N)上:(1)亚层数有多少?并用符号表示各亚层。
(2)各亚层上的轨道数分别是多少?该电子层上的轨道总数是多少?(3)哪些轨道是等价轨道?5、写出与下列量子数相应的各类轨道符号,并写出其在近似能级图中的前后能级所对应的符号:(1)n=2, l=1(2) n=3, l =2(3) n=4, l =0(4) n=4, l =36、在下列各项中,填入合适的量子数:(1)n=?, l=2, m=0, m s=±1/2(2)n=2, l=?, m=-1, m s=±1/2(3)n=4, l=?, m=+2, m s=±1/2(4)n=3, l=0, m=?, m s=±1/27、指出下列假设的电子运动状态(依次为n,l,m, m s),哪几种不可能存在?为什么?(1)3,2,+2,+1/2 (2)2, 2, -2, +1/2(3)2, 0, +1, -1/2 (4) 2, -1, 0, +1/2(5) 4, 3, -1, 18、原子吸收能量由基态变成激发态时,通常是最外层电子向更高的能级跃迁。
试指出下列原子的电子排布中,哪些属于基态或激发态,哪些是错误的。
(1)1s2 2s2 2p1(2)1s2 2s2 2p62d1(3) 1s22s22p43s1(4) 1s2 2s4 2p29、写出原子序数为45,52,79各元素的原子核外电子排布式及其价层电子构型。
第五章化学热力学基础5-1从手册中查出常用试剂浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、浓氨水的密度和质量分数计算它们的(体积)物质的量浓度和质量摩尔浓度。
解:经查阅:p(HCl)=1.19g/mlw(HCl)=37.23%p(H2SO4)=1.83g/mlw(H2SO4)=98%p(HNO3)=1.42g/mlw(HNO3)=69.80%p(NH3.H2O)=0.9g/mlw(NH3.H2O)=26%由公式c=pw/M可得:c(HCl)=12mol·L–1c(H2SO4)=18.3mol·L–1c(HNO3)=15.7mol·L–1c(NH3.H2O)=13.8mol·L–1设1㎏水中含溶质nmol,则由w=m/(m+1000)(m为溶质质量)可得:m(HCl)=16.2mol/㎏m(H2SO4)=500mol/㎏m(HNO3)=36.69mol/㎏m(NH3.H2O)=20.67mol/㎏5-2从手册查出常温下的饱和水蒸气压,计算当时相对湿度为40%时,水蒸气压多大。
解:在298K下,P(饱和水蒸气压)=3.167Kpa,P(不饱和)/P (饱和)=40%,则P(不饱和)/P(饱和)=40%×P(饱和)=0.4×3.167=1.2668Kpa 答:水蒸气压为1.2668Kpa.5-3化学实验中经常用蒸馏水冲洗已用自来水洗净的烧杯。
设洗净烧杯内残留“水”为1mL,试计算,用30mL蒸馏水洗1次和2次,烧杯中残留的“自来水的浓度”分别多大?解:再用自来水洗之后,烧杯中自来水为1ml之后,加入30ml 蒸馏水,一共为31ml水,自来水占1/31,倒掉后又倒1ml,故自来水浓度为1/31。
若第一次加入的蒸馏水倒掉之后,1ml中含1/31ml的自来水;再加入30ml蒸馏水,一共为31ml水,自来水占1/312=1/963所以倒掉后自来水占1/312=1/9635-4计算15℃,97kPa下15g氯气的体积。
第五章1.解释过渡金属的有机金属化合物的结构与金属d电子组态的关系:d6组态的有机金属化合物常采取六配位八面体结构;d8组态的采取五配位四方锥或三角双锥结构;d10组态的采取四配位四面体结构,并举出一些实例。
(提示:根据18电子规则)(P191)答:过渡金属有机金属化合物满足有效原子序数规则,即金属的全部电子数与所有配体提供的σ 电子的总和恰好等于金属所在周期中稀有气体的原子序数。
如果只考虑价层电子,那么金属价电子数加上配体σ 电子数的总和等于18 的分子是稳定的,即18 电子规则。
这一规则反映了过渡金属原子用它的5 个nd 轨道,一个(n+1)s 轨道和3个(n+1)p 轨道总共9个价轨道最大程度地成键,在每个价轨道中可容纳一对自旋相反的电子,共计18个电子形成稳定结构。
对于d6组态,其配位数为(18-6)/2 = 6 ,所以多采取六配位八面体结构,如[V(CO)6]-和Cr(CO)6等;对于d8组态,其配位数为(18-8)/2 = 5 ,所以采取五配位四方锥或三角双锥结构,如Fe(CO)5等;对于d10组态,其配位数为(18-10)/2= 4 ,所以采取四配位四面体结构,如Ni(CO)4等。
2.解释以下羰基伸缩振动频率的变化:[V(CO)6]-Cr(CO)5[Mn(CO)6]+cm-l1860 2000 2090答:配位化合物离子所带的电荷对νCO有影响,如上边的等电子系列中,负电荷增加,反馈作用增强,C≡O键削弱,使νCO 下降;反之正电荷阻止电173子从金属移向CO 的空轨道,反馈作用减弱,造成νCO 增加。
4.根据下列红外光谱图判断羰基的类型。
答:CO的不同配位方式可以通过红外光谱鉴定,已知中性分子中M-CO端基的CO伸缩振动频率在1900~2150cm-1范围内,而与正常双键性质相应的“酮式”CO,即μ2-桥基CO 的伸缩振动频率降低到1750~1850cm -1范围内,叁桥的μ3-CO 具有更低的伸缩振动频率。
第五章氧化-还原反应无机化学习题解答(5)思考题1什么是氧化数?如何计算分子或离子中元素的氧化数?氧化数是某一原子真实或模拟的带电数。
若某一原子并非真实得到若失去电子而带电荷, 可 以认为得到与之键合的电负性小于它的原子的电子或给予与之键合的电负性大于它的原子 电子,然后计算出来的带电情况叫氧化数。
已知其他原子的氧化数,求某一原子的氧化数时可用代数和的方法, 中性分子总带电数为零;离子总带电数为离子的电荷。
2. 指出下列分子、化学式或离子中划线元素的氧化数:+ 2- As 2O 3 KO 2 NH 4 Cr 2O 7 2. As 2O 3 +3, KO 2 +1 , NH 4+Na 2S 2O 3 Na 2O 2 CrO 52-3, Cr 2O 7 +3, Na 2S 2O 3 +2,Na 2PtC ∣6 +4, N 2H 2 -1 , Na 2S 5 -2/5 ,3. 举例说明下列概念的区别和联系:3 •⑴氧化是失去电子氧化数升高,所得氧化态较高产物即为氧化产物。
⑵还原是得到电子氧化数降低,所得氧化态较较产物即为还原产物。
⑶在某个电极上发生的反应为电极反应,分为正极的还原反应和负极的氧化反应,总反 应为原电池反应。
⑷固体电极材料与所接触的溶液间的电势差即为该原电池的电极电势。
两电极构成原电 池时两电极间的电势差为该原电池的电动势。
4 •指出下列反应中何者为氧化剂,它的还原产物是什么?何者为还原剂,它的氧化产物是 什么? ⑴2FeC I 3+Cu → FeC ∣2+CuCI 2⑵Cu+CuCl 2+4HCl → 2H 2[CuCI 3]⑶ CU 2O+H 2SO 4→ Cu+CuSO 4+H 2O4. ⑴氧化剂:FeCb ,还原产物:FeC ∣2,还原剂:CU ,氧化产物:CuC ∣2。
⑵氧化剂:CuC ∣2 ,还原产物:2H 2[CuCl 3],还原剂:CU ,氧化产物:2H 2[CuCl 3]。
⑶氧化剂:Cu 2O ,还原产物:CU ,还原剂:Cu 2O ,氧化产物:CUSO 4。
5. 离子-电子法配平氧化-还原方程式的原则是什么?判断下列配平的氧化还原方程式是否 正确,并把错误的予以改正。
⑴ 2FeCl 2+3Br 2→ 2FeBr 3+4Cl -⑵Fe 2++NO 3-+4H + →Fe 3++NO ↑ +2H 2O5. 原则是:(1)根据质量守恒定律,反应前后各种元素的原子总数各自相等;(2)根据电荷平衡,反应前后各物种所带电荷总数之和相等。
⑴ 6FeC ∣2+3Br 2→ 2FeBg+4FeCI 3⑵ 3Fe 2++NO 3-+4H +→ 3Fe 3++NO ↑ +2H 2O 6. 下列说法是否正确?⑴电池正极所发生的反应是氧化反应;⑵E 值越大则电对中氧化型物质的氧化能力越强; ⑶E 值越小则电对中还原型物质的还原能力越弱;⑷电对中氧化型物质的氧化能力越强则还原型物质的还原能力越强。
6. ⑴错。
电池正极所发生的反应是还原反应;⑵错。
氧化能力强弱还与该物质浓度有关;⑶错。
还原能力强弱还与该物质浓度有关; ⑷错。
电对中氧化型物质的氧化能力越强则还原型物质的还原能力越弱。
5. 书写电池符号应遵循哪些规定?5. 负极写在左边,正极写作右边,以双垂线 (Il )表示盐桥,以单垂线(I )表示两个相之间的 界Na 2PtC ∣6 N 2H 2 Na 2Q 2-1, CrO 5 Na 2S 5+10,⑴氧化和氧化产物 ⑵还原和还原产物 ⑶电极反应和原电池反应 ⑷电极电势和电动势面。
盐桥的两边应该是半电池组成中的溶液。
若电对物质本身不能导电,需引进辅助电极。
6•简述电池的种类,并举例说明。
6. 除金属及其对应的金属盐溶液以外,还有金属极其难溶盐电极,如AgCI∕Ag , Hg2CI2∕Hg 等。
还有非金属单质及其对应的非金属离子(如H2和H+,O2和OH-Q2和Cl-).同一种金属不同价的离子(如Fe3+和Fe2+, Sn4+和Sn2+)等。
7•怎样利用电极电势来确定原电池的正、负极,计算原电池的电动势?7. ⑴计算,若已知电极物质的浓度,查出其表示电极电势,通过能斯特方程计算出电极电势,电极电势高的电极为正极,电极电势低的为负极。
⑵实验,把两电对物质连接起来,溶液间用盐桥,固体电极间用平衡电桥测出电动势,从电动势可知正、负极。
&举例说明电极电势与有关物质浓度(气体压力)之间的关系。
&电极电势与有关物质浓度(气体压力)之间的关系由能斯特方程确定。
氧化态(或电极半反应中在氧化态一边)物质浓度越高,其电极电势也越高。
如K2Cr2O7溶液,K2Cr2O7和H+浓度越大,其电极电势越高,氧化能力越强;还原态浓度越高,其还原能力越强。
如S2-溶液,S2-浓度越低,其还原能力越弱,HNO3能氧化CUS沉淀平衡中S2-,但在HgS沉淀平衡中,由于HgS的K O SP很小,S2-浓度很小,还原能力很弱,HNO3就不能氧化HgS沉淀平衡中S2-o9. 正极的电极电势总是正值,负极的电极电势总是负值,这种说法是否正确?9•这种说法是错误的。
两电对间的正、负极是电极电势的相对高低不同,电极电势高的一端为正极,电极电势低的一端为负极。
与电极电势本身是正、负值无关。
电极电势正、负本身也是相对与标准氢电极人为规定的。
10. 标准氢电极,其电极电势规定为零,那么为什么作为参比电极常采用甘汞电极而不用标准氢电极?10. 标准氢电极的条件比较苛刻,要求H+浓度(严格的说应为活度)为1.000mol?L-1,氢气的分压为100kPa ,电极材料为海绵状铂黑。
在实际应用中,随着电极反应的进行,H+浓度马上变化,不再是标准态了,海绵状铂黑吸附了痕量杂质,电极电势也会改变,故实际使用标准氢电极作标准电极来测其他电极的电极电势的情况很少。
从甘汞电极的半反应可知[Hg2CI2(s)+2e-2Hg(l)+2CI -(aq)],在反应过程,仅有Cl-浓度有变化(固体、液体不计入能斯特方程),在溶液中本身有大量Cl-的情况下,在电极反应中,其电极电势是不变的。
11. 同种金属及其盐溶液能否组成原电池?若能组成,盐溶液的浓度必须具备什么条件?11. 只要电极电势不同,就能组成原电池。
同种金属及其盐溶液只要金属离子浓度不同,电极电势就不同,就能组成原电池,这种原电池叫浓差原电池。
12. 判断氧化还原反应进行方向的原则是什么?什么情况下必须用E值?什么情况下可以用E 值?12. 两电对的E值不同,两电对间就可发生氧化还原反应,E值大的氧化态物质作氧化剂,E值小的还原态物质作还原剂。
若两电对的E值相差较大(大于0.2V),一般直接用E值就可以判断正、负极;若两电对的E值相差较小(小于0.2V),就必须把各自浓度代入能斯特方程,计算出E值,再判断氧化还原反应能否进行。
若有沉淀剂或配位体使金属离子浓度急剧减小,则不管两电对E值相差多大,都要把各自浓度代入能斯特方程,计算出E值,再判断氧化还原反应能否进行。
13. 由标准锌半电池和标准铜半电池组成原电池:1 1(—)Zn ∣ ZnSO4(1mol?L-) Il CuSO4(1mol?L-)∣ Cu(+)⑴改变下列条件时电池电动势有何影响?①增加ZnSO4溶液的浓度;②增加CuSO4溶液的浓度;③在CuSO4溶液中通入H2S。
⑵当电池工作10mi n?后,其电动势是否发生变化?为什么?⑶在电池的工作过程中,锌的溶解与铜的析出,质量上有什么关系?13. ⑴①电池电动势减小。
②电池电动势增大。
③电池电动势减小。
⑵当电池工作10min?后,由于Cu2+浓度减小,Zn2+浓度增大,电动势也减小。
⑶锌的溶解与铜的析出,摩尔数相同,质量上等于其摩尔质量比,65.38:63.55。
14.试述原电池与电解槽的结构和原理,并从电极名称、电极反应和电子流动方向等方面进行比较。
14.原电池是由于两电对的电极电势不同而发生的氧化还原反应,由于电子传递要通过外电路,两电对不直接接触,一般在两个容器中进行,中间用盐桥连接。
电极电势高的一极为正极,电极电势低的一端为负极。
电子从负极流向正极。
电解槽是在外加电源作用下强迫进行的氧化还原反应。
与外电源正极相连的为阴极,溶液中电活性物质或电极物质本身在此得电子,与外电源负极相连的为阳极,溶液中电活性物质或电极物质本身在此失去电子。
电子从阴极到阳极。
15.影响电解产物的主要因素是什么?当电解不同金属的卤化物和含氧酸盐水溶液时,所得的电解产物一般规律如何?15.影响电解产物的主要因素是电对物质的 E 值。
E 值越大其氧化态越易德电子而被还原。
16.金属发生电化学腐蚀的实质是什么?为什么电化学腐蚀是常见的而且危害又很大的腐蚀?16.金属发生电化学腐蚀的实质是金属失去电子、变成离子的过程。
暴露的金属与周边的介质常会发生析氢或吸氧腐蚀,使金属大量腐蚀,破坏了材料的力学结构或产品其他性质,产生了大量的危害或潜在危害。
17.通常金属在大气中的腐蚀是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀?分别写出这两种腐蚀的化学反应式。
17.18.镀层破裂后,为什么镀锌铁(白铁)比镀锡铁(马口铁)耐腐蚀?19.为什么铁制的工具在沾有泥土处很容易生锈?19.沾有泥土处有较多的溶有02或CO?的水,易构成原电池发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀。
20 .用标准电极电势解释:⑴将铁钉投入CuSO4溶液时,Fe被氧化为Fe2+而不是Fe3+;⑵铁与过量的氯气反应生成FeC∣3而不是FeCl2。
O 2+ O 3+ 2+ O 2+20 .⑴因为E O(Fe2+/Fe)=-0.44V ,E O(Fe3+/Fe2+)=0.771V ,而E O(Cu2+/Cu)=0.340V ,E O(Fe2+∕Fe)vE O(CU2+∕Cu) V E O(Fe3+∕Fe2+),故Fe 被氧化为Fe2+而不是Fe3+; 21.一电对中氧化型或还原型物质发生下列变化时,电极电势将发生怎样的变化?⑴还原型物质生成沉淀;⑵氧化型物质生成配离子; ⑶氧化型物质生成弱电解质;⑷氧化型物质生成沉淀。
21•⑴还原型物质生成沉淀时,电极电势将增大;⑵氧化型物质生成配离子,电极电势将减小;⑶氧化型物质生成弱电解质,电极电势将减小;⑷氧化型物质生成沉淀,电极电势将减小。
习题1. 用离子-电子法配平下列反应式(酸性介质)⑴ MnO 4-+Cl-→ Mn2++Cl 2⑵ Mn 2++NaBiO 3→MnO 4-+Bi 3+3+ 2- 2+⑶ Cr +PbO2→ Cr2O7 +PbQl⑷ C3H8O+M nO 4 → C3H6O2+M n⑸HCIO 3+P4→Cl-+H3PO4⑹ I-+H2O2→ I2+H2O- 2+⑺MnO 4+H2O2→Mn +O2+H2O⑻C U2S+HNO 3→ CU(NO3)2+S+NO+H 2O- + - 2+ - -1.⑴ MnO4+8H +5e→ Mn +4H2O × 2 2Cl - 2e →C∣2 × 5- - + 2+ 2MnO4-+10Cl-+16H+==2Mn2++5Cl2+8H2O⑵ Mn 2++4H2O- 5e-→ MnO4-+8H+× 2 NaBiO 3+6H++2e-→ Bi3++3H2O × 52+ + - 3+2Mn2++5NaBiO 3+14H+==2MnO4-+5Bi3++7H2O3+ - 2- + + - 2+⑶2Cr +7H2O —6e^→Cr2O7 +14H × 1 PbO2+4H +2e →Pb +2H2O × 32Cr3++2PbO2+H2O=== 2Cr2O72-+2Pb2++2H+⑷MnO 4-+8H ++5e-→ Mn2++4H2O × 4 C3H8O—4e-+2H2O→C3H6O2+6H+× 54MnO 4+5C3H8O+2H ===4Mn +5C3H8O+6H 2O⑸HCIO3+5H++6e-→Cl-+ 3H2O × 10 P4+I6H2O —20e-→4H3PO4+2OH+× 310HClO3+ 3P4+18H2O=== 10Cl -+12H3PO4+10H+⑹ H2O2+2H++2e-→ 2H2O × 1 2I-—2e-→ I2 × 1+-H2O2+2H ++2I -===2H 2O+ I2⑺ MnOG+8H++5e-→ Mn2+ +4H2O × 2 H2O2—2e-→ O2+2H +× 5- + 2+2MnO4-+ 5H2O2+6H+===2Mn2+ +5O2+8H2O+ - - 2+⑻HNO3+3H +3e-→ NO+2H2O × 4 CU2S—4e-→2Cu +S × 3+ 2+4HNO3+12H++3Cu2S===4NO+6Cu2++3S +8H2O16HNO3+3Cu2S===4NO+6Cu(NO 3)2+3S +8H2O 2.用离子电子法配平下列反应式(碱性介质) 。