《大学化学》课后习题答案大全
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第一章课后作业答案1-4.判断下列几种说法是否正确,并说明理由。
(1)原子是化学变化中最小的微粒,它由原子核和核外电子组成;正确原子是化学变化中的最小粒子。
原子是由居于原子中心的原子核和核外电子构成,原子核又由质子和中子两种粒子构成的。
构成原子的基本粒子是电子、质子、中子。
(2)相对原子质量就是一个原子的质量;错误相对原子质量是指以一个碳-12原子质量的1/12作为标准,任何一个原子的真实质量与一个碳-12原子质量的1/12的比值。
(3)4g H2和4g O2所含分子数目相等;错误4g H2含有2mol氧气分子。
氢气相对分子质量2,4g/(2g/mol)=2mol。
4g O2含有0.125mol氧气分子。
氧气相对分子质量32,4g/(32g/mol)=0.125mol。
所以分子数目不相等。
(4)0.5mol的铁和0.5mol的铜所含原子数相等;正确铁和铜都是由原子构成的金属,摩尔是物质的量的单位,物质的量相同,即摩尔数相同,就表示原子数相同。
(5)物质的量就是物质的质量;错误物质的量:表示物质所含微粒数(N)(如:分子,原子等)与阿伏加德罗常数(NA)之比,即n=N/NA。
物质的量是一个物理量,它表示含有一定数目粒子的集体,符号为n。
物质的量的单位为摩尔,简称摩,符号为mol。
物质的质量:质量不随物体的形状和空间位置而改变,是物质的基本属性之一,通常用m表示物质的量=物质的质量/物质的摩尔质量(6)化合物的性质是元素性质的加合。
错误化合物的性质是由组成该化合物的微观结构决定的,例如CO和CO2,组成元素相同,性质却不同。
1-5.硫酸铵(NH4)2SO4、碳酸氢铵NH4HCO3和尿素CO(NH2)2三种化肥的含氮量各是多少?哪种肥效最高?答:①硫酸铵(NH4)2SO4,含氮量为(14*2)/(14*2+1*8+32*1+16*4)≈0.212②碳酸氢铵NH4HCO3,含氮量为14/(14+1*5+12+16*3)≈0.177③尿素CO(NH2)2,含氮量为(14*2)/(12+16+14*2+1*4)≈0.467综上,0.177<0.212<0.467,这三种肥料中,尿素的含氮量最高,所以尿素的肥效最高。
1-8.H2和O2化合生成H2O的过程中,哪些化学键断裂?哪些化学键生成?答:断裂1mol H-H,0.5mol O=O(双键),生成2mol H-O。
H-H O=O H-H变成H-O-H H-O-H1-10.绿色植物在太阳光作用下,借叶绿素可以将空气中的CO2和H2O转变为葡萄糖,同时放出O2,这个过程叫光合作用,可以用下列化学方程式表示:这是生命世界最重要的最基本的化学反应之一。
按此化学方程式计算,每生成100kg葡萄糖,需要吸收多少千焦太阳能?每发生1mol反应,生成1mol葡萄糖,吸收289kJ能量答:葡萄糖C6H12O6(s)的物质的摩尔质量为:12*6+1*12+16*6=180g/mol 100kg葡萄糖C6H12O6(s)的物质的量为:100kg/180g/mol≈5000/9mol 每生成100kg葡萄糖需要吸收的太阳能为:289kJ.mol-1*5000/9mol=160555.556KJ综上,每生成100kg葡萄糖需要吸收的太阳能约为160555.556KJ。
2H2+O2==2H2O-345kJ/mol消耗50kg O2放出多少热量物质的量=物质的质量/物质的摩尔质量O2物质的摩尔质量16*2=32g/mol50kg有多少mol氧气,50kg/32g/mol =1562.5mol1562.5*345=第二章课后作业2-2写出决定原子结构的n、l、m、m s四个量子数取值规定及物理意义。
答:①主量子数n(电子主层)n=1,2,3,4,…②轨道角动量量子数l(电子亚层)l=0,1,2,…,(n﹣1)③磁量子数m(原子轨道)m=0,±1,±2,…,±l④自旋角动量量子数ms ms=±1/22-5何为氢键?如何解释相对分子质量相同的甲醚和乙醇的沸点相差很大。
答:与电负性(在分子中原子对成键电子的吸引能力)大的原子X共价结合的氢原子(X—H)带有部分正电荷,导致它能再与另一个电负性大的原子(如Y)结合,形成一个聚集体:X—H…Y这种化学结合作用叫做氢键。
甲醚结构:CH3—O—CH3乙醇结构:CH3CH2—OH乙醇分子间可以形成氢键,由液体变成气体时需要另外破坏分子间的氢键,需要更多的能量,所以乙醇沸点高。
2-6何为离子键?何为共价键?两者区别在哪里?答:离子键:正、负离子间通过静电引力形成共价键:通过共用电子对形成。
区别:1、离子键与共价键的形成过程不同:离子键是原子间得、失电子而生成阴、阳离子,然后阴、阳离子通过静电而形成的;共价键是原子间通过共用电子对而形成的,原子间没有得失电子,形成的化合物中不存在阴阳离子。
2、离子键和共价键在成键时方向性不同:离子键在成键时没有方向性,而共价键却有方向性。
离子键是阴阳离子间通过静电引力形成的化学键,一个离子在任何方向都能同样吸引带相反电荷的离子,因此离子键没有方向性。
而共价键却大不相同,共价键的形成是成键原子的电子云发生重叠,如果电子云重叠程度越高,两核间电子云密度越大,形成的共价键就越牢固,因此共价键的形成将尽可能地沿着电子云密度最大的方向进行。
3.离子键和共价键在成键时饱和性不同:离子键没有饱和性,而共价键则有饱和性。
(合理即可)2-8碳的同素异构体有几种?简述石墨、金刚石和球烯的结构。
答:主要有三种。
石墨、金刚石和无定形碳。
石墨:六边形层状结构,在石墨晶体中,同层的碳原子以sp2杂化形成共价键,每一个碳原子以三个共价键与另外三个原子相连。
金刚石:金刚石结构中每个碳原子都以sp3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键,构成正四面体。
球烯:是一种由60个碳原子构成的分子,形似足球,又名足球烯。
C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子,它具有60个顶点和32个面,其中12个为正五边形,20个为正六边形。
第三章课后作业化学与能源3-1我国能源消费结构与国际相比有何特点?答:能源资源总量丰富人均能源资源拥有量较低、分布不均人均能源消费量低、单位产值能耗高能源消费系数高效率低主要表现为生产耗能高能源安全面临威胁能源消费以煤为主,环境压力加大,新能源与可再生能源有待大力发展或答:1.总量大但人均少2.总量高但效率低3.可再生资源丰富4.区域分布不均匀5.环境形势严峻3-2什么是一次能源?什么是再生能源?答:一次能源:煤炭、天然气、地热、水能和风能等是自然界现成存在的,不必改变其基本形态就可直接利用的能源。
可再生能源:有些能源是不会随本身的能量转换或者人类利用而日益减少的能源,它们具有天然的自我恢复能力,如水能、太阳能、风能、生物能等。
3-5简述我国实施“西气东输”的战略意义。
答:(1)有利于我国调整能源结构、改善环境状况。
使用天然气可以减少二氧化硫、氮氧化物、粉尘等大气污染物的排放。
(2)也有利于扩大内需,增加就业,促进冶金、机械、电力、化工、建材等与天然气相关行业的发展。
(3)还有利于我国西部民族地区的发展,尽快把资源优势转化为经济优势,有利于促进民族团结和边疆建设。
3-7谈一谈你对我国实行节约经济和节约社会的看法。
答:可从(1)和谐社会;(2)环境;(3)资源;(4)人口;等方面入手,合理即可。
第四次课后作业化学与环境6-1什么是光化学烟雾:光化学烟雾的特征和反应机制是什么?答:光化学烟雾是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物在紫外光作用下发生光化学反应生成二次污染物所形成的烟雾污染。
特征:大气呈白色烟雾状使能见度降低,对人眼有强烈刺激性,损伤植物的茎叶,并具有氧化性,能使橡胶开裂。
机制:NO氧化生成NO2。
NO2光解离提供原子氧;进而生成O3,基本反应:(1)NO2的光解是光化学烟雾形成的主要起始反应,并生成O3;(2)碳氢化合物被·OH、O和O3氧化,产生醇、醛、酮、酸等产物以及中间产物过氧自由基。
6-2什么是酸雨?简述酸雨的危害性,如何防止酸雨?答:酸雨是pH值低于 5.6的大气降水。
危害:①酸化天然水源,从而影响水环境中的生态平衡,如水中的鱼类,特别是鳟鱼和鲑鱼对pH值非常敏感。
当pH值小于 5.5时,会影响鱼的繁殖能力。
pH 值降低也会影响一些浮游生物与底栖生物的生长,从而减少鱼类的食物来源。
当pH值小于4.8时,鱼类就会消失。
②土壤酸化,使得一些营养物质易于溶解,然后渗到土壤深层,影响植物吸收,减少植物的收成和森林的生长,还可使土壤板结;酸化土壤会使生长出来的农作物中有毒金属含量偏高,这是一种潜在的威胁。
③腐蚀建筑物、工厂设备和文化古迹,并加速材料的风化过程。
④含酸性物质的空气会使人的呼吸道疾病加重。
此外,酸雨可随风漂移而降落到几千公里之外,导致大范围的公害。
因此,酸雨已被公认为全球性的重大环境问题之一。
防止:对化石燃料进行脱硫脱硝处理,减少NO2、SO2释放;使用清洁能源;开发新能源等。
(合理即可)6-8何为绿色化学?答:绿色化学主要包含以下内容:1.防止环境污染。
2.提高能源的经济性。
提高原料经济性。
3.使用安全的试剂。
采用防止事故的安全生产工艺。
尽量减少化学合成中的有毒原料和产物。
产物的易降解性。
原料的再利用。
6-10为什么说可持续发展是整个人类求得生存与发展的唯一可供选择的途径?答:可从(1)环境;(2)和谐社会;(3)资源;(4)人口;等方面入手,合理即可。
第五次课后作业化学与健康4-1食物中包括哪几类营养素,它们各有什么生理功能?简述化学对人类健康的作用。
答:有蛋白质、脂类、糖类、矿物质、维生素和水。
(1)糖类(碳水化合物)碳水化合物是人体最主要的热量来源,参与许多生命活动,是细胞膜及不少组织的组成部分;维持正常的神经功能;促进脂肪、蛋白质在体内的代谢作用。
(2)油脂油脂是油和脂肪的统称。
脂肪是组成人体组织细胞的一个重要组成成分,它被人体吸收后供给热量,是同等量蛋白质或碳水化合物供能量的2倍;脂肪还是人体内能量供应的重要的贮备形式。
油脂还有利于脂溶性维生素的吸收;维持人体正常的生理功能;体表脂肪可隔热保温,减少体热散失,支持、保护体内各种脏器,以及关节等不受损伤。
(3)蛋白质如果把人体当作一座建筑物,那么蛋白质就是构成这座大厦的建筑材料。
人体的重要组成成分:血液、肌肉、神经、皮肤、毛发等都是由蛋白质构成的;蛋白质还参与组织的更新和修复;调节人体的生理活动,增强抵抗力;蛋白质还产能,为儿童生长发育提供能源,故又是产能营养素。
(4)维生素维生素是维持人体正常生理功能必需的一类化合物,它们不提供能量,也不是机体的构造成分,但膳食中绝对不可缺少,如某种维生素长期缺乏或不足,即可引起代谢紊乱,以及出现病理状态而形成维生素缺乏症。