张祖德大学无机化学试题集().doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流张祖德大学无机化学试题集().精品文档.再 版 前 言自2001年7月以来，无机化学习题在科大的大学一年级学生中使用已有五个年头了。许多刻苦钻研的学生几乎研究过该习题中的每一道题。我与TA也把该习题都做了参考答案。在五年的使用过程中，学生对该习题提了不少意见和建议，在这次再版中，我们接受了这些意见，改正了该习题中的一些错误，去掉了一些重复性的习题，增添了一些难度较大的习题。另外，我们把原先的Study Questions and Material Readings一书中的Study Questions拿出来，合并在该习题中，让学生使用起来更加

2、方便。在该习题的Study Questions中，我们引入了参考文献（reference papers）的习题，这主要来自美国著名无机化学教授Cotton编写的Basic Inorganic Chemistry一书。培养大学一年级学生查阅和阅读参考文献，并能从文献中寻找正确答案的能力，对研究型大学的学生是一种非常必要的训练。学生做homework是巩固知识的一个重要手段，是锻炼科学思维的重要方式。学生千万不要盲目追求完成多少道习题，关键在于提高做习题的效益。怎样才能提高做习题的效率呢？这是大学一年级大学生常常思考的问题，也是许多学生在答疑时，常常问我的问题。在大学，根本不可能允许学生象中学那样

3、用许多时间搞题海战术来巩固书本知识，学生必须根据大学授课的特点，调整自己的学习方法，抓住每门课目的纲，纲举目张，举一反三。无机化学习题的内容与无机化学授课内容一样，也分成三大部分：化学原理、化学理论与描述化学。不管做哪一类习题，首先要掌握好该部分的基础知识，必须做到复习课堂和书本知识在前。不能设想，写不出化学平衡表达式或能斯特方程表达式可以解出化学平衡和电化学题目。 多年的教学经验告诉我，在解化学原理习题时，始终不要忘记物料平衡和电荷守恒，这是习题中不用告诉的永恒的条件；在解化学理论习题时，抓住元素在周期表的位置，并要善于比较，找出差别；在解描述化学习题时，抓住氧化还原和酸碱两大反应类型，从理

4、论上弄清楚元素各氧化态之间的性质差别，以及不同的结构会产生不同性质，即结构决定性质的道理。这次再版的无机化学习题参考的主要国外教材，除了2001年版列出的书目外， 还有以下几本主要参考书： Basic Inorganic Chemistry (3rd edition) (F. Albert Cotton) Principles of Modern Chemistry (5th edition) (David W. Oxtoby) Descriptive Inorganic Chemistry (2nd edition) (Geoff Rayner Vanhan)感谢张翠平女士为本习题付出的辛勤

5、劳动，感谢2004级种莎莎和龚晓李同学对以前无机化学习题和Study Questions and Material Readings的错误的更正。殷切希望同学在使用过程中提出宝贵意见和建议。 张祖德 2005年4月于科大前 言 这本无机化学习题是经过多届大学一年级学生试用的基础上，经过修改、充实而成的。通过教学实践，我们认为在课本的基础上，要有一本范围较广泛、难度较大的习题集，来引导学生刻苦钻研，发挥学习的主观能动性，培养学生的逻辑思维能力，从而使学生对无机化学的基本理论和基础知识能更深刻、更全面、更灵活地掌握，提高分析问题和解决问题的能力，为其它化学学科的学习打下扎实的基础。 本习题集的主要

6、参考书有： Inorganic Chemistry (R. B. Heslop) Chem One (J. Wasew, etc) Chemistry Problems (sec. edition) (M. H. seenko) General Chemistry (R. H. Petrucei) Chemistry (L. & P. Pauling) General College Chemistry (5th edition) (L. W. reenan) General Chemistry (J. E. Brading) Modern Inorganic Chemistry (G. F.

7、 Liptrot) 普通化学原理 （北京大学化学系) 奥林匹克化学竞赛辅导 (安徽教育出版社) 无机化学要点、例题、习题 (中国科技大学出版社) (中科院考研指定参考书) 本习题集一定存在不少缺点，欢迎随时批评指正。 编者 2001年7月目 录再版前言 前言 第一章 气体、液体和溶液的性质 1 第二章 化学热力学基础及化学平衡 6 第三章 化学动力学基础 16 第四章 电离平衡 21 第五章 沉淀平衡 26 第六章 氧化还原反应电化学 31 第七章 原子结构和元素周期表 39 第八章 化学键和分子、晶体结构 44 第九章 稀有气体 51 第十章 碱金属与碱土金属 52 第十一章 卤素 55 第

8、十二章 氧族元素 58 第十三章 氮族元素 61 第十四章 碳族元素 65 第十五章 硼族元素 67 第十六章 配合物 69 第十七章 铜锌分族 75 第十八章 过渡元素（I） 79 第十九章 过渡元素（II） 87 第二十章 镧系、锕系元素和核化学 90Study Questions Chapter 1 The Behavior of Gases, Liquids and Solutins92 Chapter 2 The Basic Chemical Thermodynamics and Chemical Equilibia94 Chapter 3 The Basic Chemical Ki

9、netics99 Chapter 4 Equilibia of Acids and Bases102 Chapter 5 Ionic Equilibia in Aqueous System105 Chapter 6 The Oxidation-Reduction Reactions and Electrochemistry108 Chapter 7 The Atomic Structure111 Chapter 8 The Chemical Bond and Molecular Structures113 Chapter 9 Group VIII s and p Elements119 Cha

10、pter 10 Group I and II s Elements121 Chapter 11 Group VII p Elements 124 Chapter 12 Group VI p Elements 127 Chapter 13 Group V p Elements130 Chapter 14 Group IV p Elements133 Chapter 15 Group III p Elements136 Chapter 16 The Coordination Compounds138 Chapter 17 The Transition Elements 141 Chapter 18

11、 The Elements of the First Transition Series 144 Chapter 19 The Elements of the Second Transition Series 146 Chapter 20 Scandium, Yttrium, the Lanthanides and the Actinides 148 附录 I-1 SI单位制的词头 150 I-2 一些非推荐单位、导出单位与SI单位的换算 150 II 一些常用的物理化学常数 151 III 不同摄氏温度t下水的蒸气压p 152 IV 常见物质的DfH m、DfG m和S m 153 V 弱酸

12、、弱碱的电离平衡常数K 159 VI 常见难溶电解质的溶度积常数Ksp(298K) 160 VII-1 酸性溶液中的标准电极电势 (298K) 161 VII-2 碱性溶液中的标准电极电势 (298K) 163 VIII 常见配（络）合离子的稳定常数K稳 165 IX 常见溶剂的Kb和Kf 166 X 常见化学键的键焓（298K, p ） 166 XI 在标准状况下，一些有机物的燃烧热 167 XII 无机化合物的命名规则（英文） 168第一章 气体、液体和溶液的性质 1. 敞口烧瓶在7所盛的气体，必须加热到什么温度，才能使1/3气体逸出烧瓶？ 2. 已知一气筒在27，30.0atm时，含48

13、0g的氧气。若此筒被加热到100，然后启开阀门（温度保持在100），一直到气体压力降到1.00atm时，共放出多少克氧气？ 3. 在30时，把8.0gCO2、6.0gO2和未知量的N2放入10dm3的容器中，总压力达800 mmHg。 试求： (1) 容器中气体的总摩尔数为多少？ (2) 每种气体的摩尔分数为多少？ (3) 每种气体的分压为多少？ (4) 容器中氮气为多少克？ 4. CO和CO2的混合密度为1.82gdm3(在STP下）。问CO的重量百分数为多少？ 5. 已知某混合气体组成为：20份氦气，20份氮气，50份一氧化氮，50份二氧化氮。问：在0，760mmHg下200dm3此混合气

14、体中，氮气为多少克？ 6. S2F10的沸点为29，问：在此温度和1atm下，该气体的密度为多少？ 7. 体积为8.2dm3的长颈瓶中，含有4.0g氢气，0.50mol氧气和分压为2atm 的氩气。这时的温度为127。问： (1) 此长颈瓶中混合气体的混合密度为多少？ (2) 此长颈瓶内的总压多大？ (3) 氢的摩尔分数为多少？ (4) 假设在长颈瓶中点火花，使之发生如下反应，直到反应完全： 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)当温度仍然保持在127时，此长颈瓶中的总压又为多大？ 8. 在通常的条件下，二氧化氮实际上是二氧化氮和四氧化二氮的两种混合气体。在45，总压为1atm时，混合气

15、体的密度为2.56gdm3。计算： (1) 这两种气体的分压。 (2) 这两种气体的重量百分比。 9. 在1.00atm和100时，混合300cm3H2和100 cm3O2，并使之反应。反应后温度和压力回到原来的状态。问此时混合气体的体积为多少毫升？若反应完成后把温度降低到27，压力仍为1.00atm，则混合气体的体积为多少毫升？ (已知27时水的饱和蒸汽压为26.7mmHg) 10. 当0.75mol的“A4”固体与2mol的气态O2在一密闭的容器中加热，若反应物完全消耗仅能生成一种化合物，已知当温度降回到初温时，容器内所施的压力等于原来的一半，从这些数据，你对反应生成物如何下结论？ 11.

16、 有两个容器A和B，各装有氧气和氮气。在25时： 容器A： O2 体积500 cm3，压力1atm。 容器B： N2 体积500 cm3，压力0.5atm。现将A和B容器相连，让气体互相混合，计算： (1) 混合后的总压。 (2) 每一种气体的分压。 (3) 在此混合物中氧气所占的摩尔分数。 12. 在1dm3的玻璃瓶中，装有100 cm3含HCl 10%的盐酸溶液(1.19gcm3)，在温度为27时，加入0.327g锌(原子量为65.4)并立即用塞子塞紧。反应完全后，如瓶内温度和反应前相同，问：瓶中的压力是多少？(假设反应前瓶中的压力为1atm，包括空气、水蒸气和氯化氢三种气体的分压，并假设

17、反应前后此三种分压相同。) 13. 将未知量的氩气和氦气相混合，其混合物的重量为5.00g，并且知道此混合气体在25，1atm时占有10dm3体积，求此混合气体各组分的重量百分组成？ 14. 现有5.00gFeCl3(固体)，放入事先抽空的1dm3容器中气化成在427时，该气体的压力为0.89atm。试证明气体的分子组成是Fe2Cl6，而不是FeCl3。 15. 一气态化合物的分子式为CxHyClz，它与足量的氧气完全燃烧，燃烧8体积该化合物，产生16体积的CO2，16体积的H2O蒸汽和8体积的Cl2(反应前后都在相同的温度和压力下)。问：此化合物的分子式如何？ 16. 100cm3的O2加入

18、50cm3的CO和C2H6的混合气体中，点燃后，CO和C2H6完全变成CO2和H2O，然后再回到原来的温度和压力(此时水已不算体积了)。剩下的气体体积为85cm3，求原来混合物中，CO和C2H6的体积百分数。 17. 在臭氧的分析中，把2.0104dm3的空气(在STP下)通入NaI的溶液中，发生如下反应： O3 + 2I + H2O O2 + I2 + 2OH生成的I2用0.0106moldm3的硫代硫酸钠溶液滴定，反应如下： I2 + 2Na2S2O3 2NaI + Na2S4O6为了使所有的I2和Na2S2O3完全反应，必须用此硫代硫酸钠溶液4.2dm3，试计算： (1) 与Na2S2O

19、3完全反应的I2的摩尔数？ (2) 在20000dm3空气中，含有多少摩尔O3？ (3) 在STP下，这些O3占多大体积？ (4) 空气中O3占的体积为空气的百分之几？ 18. 某两种气态混合烃，在常温下体积为20cm3，与足量的氧气反应，产生的气体被浓硫酸吸收后，体积减少了30 cm3；被石灰水吸收后，体积减少了40 cm3(这些体积都已换算成与初始状态在相同的温度和压力下)。问此混合物有几种？每种可能情况下，各烃的体积百分数为多少？ 19. 有一种未知气体，测得它的扩散速度是NH3扩散速度的2.92倍，求这种未知气体的近似分子量？ 20. 在第二次世界大战期间，发明了分离铀同位素的方法。把

20、六氟化铀(UF6，分子量为352)通过几千层多孔的障碍，利用扩散速度的不同来分离。试比较氟甲烷(氘碳14甲基) (CD3F，分子量为39)和UF6的扩散速率比。 21. 在50atm和50时，10.0gCO2的体积为85cm3。试求：此实际气体与理想气体定律的体积百分偏差为多少？ 22. 在18和760mmHg气压下，将含饱和水蒸汽的空气2.70dm3通过CaCl2干燥管。吸去水汽后，称重得3.21g，求：18时饱和水蒸汽压。(已知空气的平均分子量为29.0)。 23. 在16和747mmHg气压力下，在水面上收集1dm3CO2气体，经干燥后，还有多少立方分米CO2？重多少克？ 24. 液体A

21、和B形成理想溶液。纯A和纯B的蒸汽压(在100时)分别为300mmHg和100mmHg。假设100时此溶液是由1molA和1molB组成。收集此液体上方的蒸汽，然后冷凝，再把此冷凝液体加热到100，然后再使此冷凝液体上方的蒸汽冷凝，形成液体X，问在液体X中，A的摩尔分数为多少？ 25. 在80时苯的蒸汽压为753mmHg，甲苯的蒸汽压为290mmHg。若有1/3 mol的苯和2/3mol的甲苯混合溶液，问： (1) 此溶液的蒸汽压为多少？ (2) 溶液上面蒸汽的组成如何？ (假设此溶液中的两个成分都服从拉乌尔定律) 26. 在25时，某液体上方的氧气体积为4dm3，压强为750mmHg。用适当

22、的方法除去氧气中的某液体蒸汽。再测量氧气的体积(在STP下)为3dm3，计算此液体的蒸汽压。(假设开始时氧气的液态蒸汽是饱和的)。 27. 4g某物质溶于156g的苯中，苯的蒸汽压从200mmHg减到196.4mmHg。计算： (1) 此物质的摩尔分数。 (2) 此物质的分子量。 28. 在25时3%的阿拉伯胶水溶液(最简单的化学式为C6H10O5)的渗透压为0.0272atm。求此阿拉伯胶的分子量和聚合度？ 29. 在30时，在水面上收集N2，此温度下水的蒸汽压为32mmHg。水上方气体的总压力为656mmHg，体积为606cm3。问：此混合气体中，氮气的摩尔数为多少？ 30. 某酚的正常沸

23、点为455.1K，蒸发热为48.139kJmol1 。欲使沸点为400K，问真空度应为多少kPa？ 31. 三氯甲烷在40时蒸汽压为370mmHg，在此温度和740mmHg气压下，有4.00dm3干燥空气缓缓通过三氯甲烷（即每个气泡都为三氯甲烷所饱和)，求： (1) 空气和三氯甲烷混合气体的体积是多少？ (2) 被空气带走的三氯甲烷质量是多少克？ 32. 在青藏高原某山地,测得水的沸点为93，估计该地大气压是多少？ (DHevap=43kJmol1) 33. 向某液态有机物(分子量为148.4)缓慢通人5dm3，1atmN2。当温度为110时，失重32g，140时失重1215g。试求此有机物在

24、110及140的饱和蒸汽压、摩尔汽化热和正常沸点。 34. 10g非挥发性未知样品溶解在100g苯中，然后将空气在此溶液内鼓泡，流出的空气被苯的蒸汽所饱和，这时溶液重量损失了1.205g(溶液的浓度在此过程中假定为不变)；在同样的温度下，空气通过纯苯鼓泡，流出的气体体积与前者相同时，苯的蒸汽也达到了饱和，引起的重量损失为1.273g，求未知样品的分子量。 35. 在25时，固体碘的蒸汽压为0.31mmHg，氯仿(液态)的蒸汽压为199.1mmHg，碘的氯仿饱和溶液中碘的摩尔分数为0.0147，计算： (1) 在这样的饱和溶液中，平衡时碘的分压， (2) 此溶液的蒸汽压(假定服从拉乌尔定律)。

25、36. 在0时, 1大气压下，水溶解纯N2为23.54cm3dm3，溶解O2为48.89cm3dm3，空气中含N279%和O2 21%(体积百分数)，问溶解空气时，水中空气的N2和O2的体积百分数为多少？ 37. 当20、氮气的压力为730mmHg时，1000g水中可溶解9.3cm3氮气，试求氮气的亨利常数？ 38. 氧在1atm下，20时的溶解度是3.1cm3/100cm3水，问100dm3雨水中最多含多少溶解了的氧气？ 39. 由0.550g樟脑和0.045g有机溶质所组成的溶液的凝固点为157.0。若溶质中含93.46%的碳及6.54%的氢(重量百分比)，试求溶质的分子式。(已知樟脑的熔

26、点为178.4) 40. 现有25mg的未知有机物溶在1.00g的樟脑中，樟脑的熔点下降2.0K，问此未知有机物的分子量为多少？(樟脑C10H16O的Kf =40) 41. 今有两种溶液：一种为1.5g尿素溶在200g水内，另一种为42.72g未知物溶在1000g水内。这两种溶液在同一温度时结冰。问这个未知物的分子量为多少？ 42. 某6g溶质，溶解于100g水中，冰点降低了1.02K，计算此溶质的分子量。 43. 用0.244g的苯甲酸溶在20g苯中，冰点为5.232，纯苯的冰点为5.478，计算在此溶液中苯甲酸的分子量。写出在此溶液中苯甲酸的分子式。 44. 在0时，1大气压的氮气在水中的

27、溶解度为23.54cm3dm3，1大气压的氧气在水中的溶解度为48.89cm3dm3，空气中的水和无空气水的冰点差为多少？ 45. 在100cm3含有2.30g甘油，这时冰点为0.465。计算：溶解在水中的甘油的近似分子量。 46. 当CO2的压力为760mmHg，每100g水中能溶解335mg的CO2(0)，试计算：当CO2的压力为5atm，温度为0时，1kg水能溶解多少毫克CO2？此溶质的冰点是多少？ 47. 水溶液中含5%尿素(M=60.05)和10%的葡萄糖(M=180.02)。试求此溶液的凝固点。 48. 乙二醇(CH2OHCH2OH)通常与水混合，在汽车水箱中作为抗冻液体。 (1)

28、 如果要求溶液在20才能结冻，问此水溶液的质量摩尔浓度为多少？ (2) 需多大体积的乙二醇(密度为1.11gcm3 )加到30dm3水中，才能配成(1)中所要求的浓度？ (3) 在1atm下，此溶液的沸点为多少？ 49. 把5g未知有机物溶解在100g的苯中，苯的沸点升高了0.65K。求此未知有机物的分子量？ (Kb=2.64) 50. 把5.12g萘(C10H8)溶在100g的CCl4中，CCl4的沸点升高了2.00K。求CCl4的摩尔沸点升高常数是多少？ 51. 一水溶液，凝固点为1.50，试求： (1) 该溶液的沸点， (2) 25时的蒸汽压， (3) 25时的渗透压。 52. 在40下

29、人类的血液的渗透压为7.7atm，试求： (1) 人类血液的浓度， (2) 若c = m，求血液的凝固点。 53. 马的血红素是血液中红细胞的一种蛋白质。分析此血红素的无水化合物，发现有0.328%的铁。问此马的血红素的最小分子量为多少？有人在一个实验中发现每升含80g血红素的溶液，在4，渗透压为0.026atm。问： (1) 此血红素的正确分子量为多少？ (2) 比较两个结果，可以得到一个血红素分子中有几个铁原子？ 54. 在100ml水中含有1.35g的蛋白质溶液，在25时它的渗透压为9.9103atm。问：此蛋白质的分子量为多少？ 55. 在25时，5.0g聚苯乙烯溶于1dm3苯中，其渗

30、透压为7.6mmHg，求：聚苯乙烯的分子量。 56. 试求17、含17.5g蔗糖的150cm3蔗糖水溶液的渗透压。 57. 计算冰点为0.035的水溶液，在25时它的渗透压是多少？ 58. 葡萄糖(C6H12O6)、蔗糖(C12H22O11)和氯化钠三种溶液,它们的浓度都是1%(gcm3)，试比较三者渗透压的大小。 59. 在0时每升溶液含有45.0g蔗糖的水溶液的渗透压为2.97atm，试求气体常数。 60. 近年来，在超临界CO2（临界温度Tc = 304.3K；临界压力pc = 72.8105 Pa）中的反应引起广泛关注。该流体的密度在临界点附近很容易调制，可认为是一种替代有机溶剂的绿色

31、溶剂。该溶剂早已用于萃取咖啡因。然而，利用超临界CO2的缺点之一是二氧化碳必须压缩。 (1) 计算将二氧化碳从1bar压缩到50bar所需的能量，其最终体积为50ml，温度为298K，设为理想气体。实际气体用范德瓦尔斯方程描述（尽管仍是近似的）：对于CO2： a = 3.59105Padm6mol-2 b = 0.0427 dm3 mol-1 (2) 分别计算在温度为305K和350K下为达到密度220gdm-3，330 gdm-3，and 440 gdm-3所需的压力。超临界流体的性质，如二氧化碳的溶解能力和反应物的扩散性与液体的密度关系密切。上问的计算表明，通过改变压力可调制密度。 (3)

32、 在哪一区域近临界点还是在较高压力/温度下更容易调制流体的密度（利用临界常数和5.2问的计算结果）? 在超临界二氧化碳中氧化醇类，如将苄醇氧化为苯甲醛，是一种超临界工艺。反应在催化选择性效率为95的Pd/Al2O3催化剂作用下进行。 （4） (a) 写出主要反应过程的配平的反应式。 (b) 除完全氧化外，进一步氧化时还发生哪些反应？ 在另一超流体工艺合成有机碳酸酯和甲酰胺的例子中，二氧化碳既是溶剂，又可作为反应物替代光气或一氧化碳。 (5) ( a) 写出甲醇和二氧化碳反应得到碳酸二甲酯的配平的方程式。如以光气为反应物如何得到碳酸二甲酯？ (b) 用适当的催化剂可用吗啉和二氧化碳合成甲酰基吗啉

33、。该反应还需添加什么反应物？写出反应式。若用一氧化碳替代，反应式将如何改变？ (6) 用绿色化学的观念给出用CO2代替一氧化碳和光气的2个理由。与以CO或COCl2为反应物对比，再给出用CO2为反应物的1个主要障碍（除必须对二氧化碳进行压缩外）。第二章 化学热力学基础及化学平衡 1. 有一活塞，其面积为60cm2，抵抗3atm的外压，移动了20cm，求所作的功。 (1)用焦耳； (2)用卡来表示。 2. 1dm3气体在绝热箱中抵抗1atm的外压膨胀到10dm3。计算： (1)此气体所作的功；(2)内能的变化量；(3)环境的内能变化量。 3. 压力为5.1atm，体积为566dm3的流体，在恒压过程中，体积减少到1/2， (1)求对流体所作的功 (2)求流体的内能减少365.75kJ时，流体失去的热量？ 4. 在一汽缸中，放入100g的气体。此气体由于压缩，接受了2940kJ的功，向外界放出了2.09kJ的热量。试计算每千克这样的气体内能的增加量。 5. 在1atm、100时，水的摩尔汽化热为40.67kJmol1，求：1mol水蒸汽和水的内能差？(在此温度和压力下，水蒸汽的摩尔体积取作29.7dm3) 6. 某体系吸收了3.71kJ的热量，向外部作了1.2kJ