大学化学教程课后习题参考答案 .doc

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1、大学化学教程课后习题参考答案P32思考题1.1 a)主量子数(n)决定电子在核外空间离核的远近，即电子出现概率密度大的地方离核远近。n的取值为除零以外的正整数。b)角动量量子数(li)决定电子运动的轨道角动量，确定原子轨道和电子云的形状。角动量量子数的取值可为正整数和零，受主量子数的影响。c)磁量子数（mi）决定原子轨道和电子云在空间的伸展方向，磁量子数（mi）的取值可为整数。d)自旋量子数（si）决定电子自身固有的运动状态。自旋量子数（si）的取值为。n、li和mi的关系为：n=1,2,3,n; li=0,1,2,3,n-1; mi=0, 1, 2, li1.2 1)错 电子云图中黑点越密的

2、地方代表电子出现的机会多，概率大。 2）错 。 3）错 角量子数li=0的轨道为s轨道4）对 保里不相容原理1.3 不相同，电子围绕原子核运动是没有轨道的，按照能量的不同，在原子核外各处的出现的概率不同。而行星围绕太阳运动是有固定轨道的。1.4 主量子数角量子数磁量子数轨道符号轨道数最多容纳电子数总轨道数总电子数4004s1216321+14p360-12+24d510+10-1-23+34f714+2+10-1-2-31.5 (1)p区元素（2）Fe(3)Cu1.6 (1)4s (2)3p (3)3d (4)3d (5)3s 能量由高到低：(1)（2）(3)=(4) (5)1.7 元素的电负

3、性指的是原子在分子中吸引电子的能力，电负性越大说明原子在分子中得到电子的能力越强。习题1.1（1） 2s n=2 li=0,1 mi=0,1 存在2s,2p轨道，轨道数3个（2） 3f n=3 li=0,1,2 mi=0,1,2 存在3s,3p,3d轨道，不存在3f轨道（3）1p n=1 li=0 mi=0 故只存在1s轨道，不存在1p轨道（4）5d n=5 li=0,1,2,3,4 mi=0,1,2,3, 4 故存在5s,5p,5d,5f轨道，轨道数为9个（5）4f n=4 li=0,1,2,3 mi=0,1,2,3 故存在4s,4p,4d,4f轨道，轨道数7个（6）3p n=3 li=0,

4、1,2 mi=0,1,2 存在3s,3p,3d轨道，轨道数为5个1.2 （1）（3,2,2,1/2）存在 （2）（3,0，-1,1/2） 不存在，若li=0则mi=0，不可能为-1（3）（2,2,2,2） 不存在，若n=2则li=0,1（4）（1,0,0,0）不存在，自旋量子数（si）的取值为（5）（2，-1,0,1/2）不存在，li的取值为零和正整数（6）（2,0，-2,1/2）不存在，若li=0则mi=0，不可能为-21.3（1）硼1s22s3 违背保里不相容原理，每个轨道最多容纳2个电子，正确的为1s22s22p1(2)氮 1s22s22px32py1 违背洪德规则，正确的为1s22s2

5、2p3(3)铍 1s22p2 违背能量最低原理，正确的为1s22s21.4 周期 区 族号20Ca Ar4s10 4s A35Br Ar 3d104s24p55p A42Mo Kr4d55s1 5d B47Ag Kr4d105s15 ds B80Hg Xe4f145d106s2 6 ds B1.5(1)BeMgCa (2)GeGaIn (3)HeNeAr (4)NOCBeB1.6得电子：O,I,S失电子：Na,B,Sr,Al,Cs,Ba,Se1.7 最高氧化态 最低氧化态cl 1s22s22p63s23p5 +7 -1Mn Ar3d54s2 +7 -3P54思考题2.1（1）ZnOZnS (2

6、)HFHclHBrHI (3)H2SH2Se H2Te(4)NH3HF (5)F2OH2O2.2 (1)SiH4 sp3 杂化 (2)Hgcl2 sp杂化 (3)Bcl3 sp2杂化 （4）CS2 sp杂化 （5）Ncl3 sp3 杂化2.3 (1)SiF4 等性sp3 杂化 （2）Pcl3 不等性sp3 杂化（3）CHcl3 不等性sp3 杂化 (4)H2S 不等性sp3 杂化(5)CCl2F2 等性sp3 杂化2.4 几何构型 杂化轨道 偶极距SiCl4 正四面体 sp3 0H2Te v形 sp3 不等于0Bcl3 平面三角形 sp2 0BeCl2 直线 sp 0PBr3 三角锥形 sp3

7、 不等于02.5BBr3中心原子B的外围电子构型为1s22s22p1,故BBr3应为sp2 杂化，几何构型为平面三角形，Ncl3中心原子N的外围电子构型为1s22s22p3，故Ncl3应为不等性sp3杂化，几何构型为三角锥形2.6（1）由非极性键组成的分子不一定为非极性分子，如O3为极性分子，反之极性键形成的分子不一定是极性分子，如CO2,O=C=0,是非极性分子（2）色散力存在于极性分子、分极性分子以及极性分子和非极性分子之间。（3）诱导力存在于极性分子以及极性分子和非极性分子之间2.7（1）F2、Cl2、Br2、I2分子间的色散力随相对分子质量的增加而逐渐增加，熔点、沸点也增加，同时也影响

8、着物质的物理性质的变化。（2）HCL、HBr、HI分子间的色散力随相对分子质量的增加而逐渐增加，从而熔点、沸点也逐渐增加。2.8（1）液态水 取向力、诱导力、色散力（2）氨水 取向力、诱导力、色散力（3）酒精水溶液 取向力、诱导力、色散力（4）碘的四氯化碳溶液 色散力2.9 因为乙醇分子间可以形成氢键，而二甲醚则不能形成，所以乙醇的沸点较二甲醚的高2.10（1）CH4CCl4CBr4H2S (3)CH4SiH4GeH4(4) HeNeArBe-Cl=Al-ClH-CLS-ClN-CLO-Cl 2.4 SiHCl3 正四面体 NF3 三角锥 PH3 三角锥2.5 （1）H2S 取向力、诱导力、色

9、散力 （2）Ne与H20 诱导力、色散力 （3）NH3 取向力、诱导力、色散力 （4）Br2与CCl4 色散力2.6(1)H2 色散力（2）SiH4 色散力（3）CH3COOH 氢键，色散力，取向力，诱导力（4）HCHO 色散力，取向力，诱导力P69思考题3.1 与非晶体相比，晶体具有以下宏观性质：（1）完整晶体具有固定外形；（2）晶体具有固定熔点；（3）晶体具有各向异性。晶体的基本类型有：离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体和混合晶体。3.2 （1）稀有气体固化后属于分子晶体，它们之间结合靠的是微弱的范德华力而不是以共价键结合，只是组成晶体的粒子为单原子分子。（2）溶于水能导电的晶体为离子

10、晶体或分子晶体，分子晶体中的电解质（如酸和部分非金属气态氢化物）溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。3.3 原子晶体中，晶格节点上是中性原子，原子与原子间是以共价键结合，不断向周围延伸，形成一个巨大的分子。而分子晶体中，分子晶格节点上是电中性分子，晶格节点间以微弱的范德华力相结合，所以分子晶体和原子晶体的性质有很大的区别。3.4 体心立方堆积、面心立方堆积、六方最密堆积3.5 离子键特点无饱和性和方向性。离子在空间各个方向的静电作用是相同的，正负离子可以在空间的任何方向和电荷相反的离子相互吸引，所以离子键无方向性；只要空间允许，一个正负离子可以同时与几个电荷相反的离子相互吸引，并

11、不受离子本身所带电荷的限制。3.6 形成液态晶的有机分子是具有刚性结构的分子，相对分子质量在200-500，长度达几个纳米，长宽比在4-8之间。3.7 晶体的缺陷对晶体的物理性质和化学性质均有影响，晶体缺陷可能导致晶体物理性质的变化如导电性，硬度等，有些缺陷还会导致晶体与原晶体呈现出不同的颜色。习题3.1 （1）O2 分子晶体（2）H2S 分子晶体（3）Pt 金属晶体（4）KCL 离子晶体（5）Ge 金属晶体3.2 金刚石是典型的原子晶体，晶体中每个C原子以sp3杂化轨道分别与四个相邻的碳原子形成的共价键；石墨是典型的层状混合型晶体，层内的碳原子以共价键结合，层间的碳原子以范德华力相结合。3.

12、3 有些结构为棒状、盘状或板状的分子在变成液体后，虽然分子的位置无序，但分子的取向仍保持着长程有序，成为兼具部分晶体和液体性质的过渡状态。P116思考题4.1 反应进度为1.5mol4.2 转化速率为单位时间内的反应进度，而恒容条件下的反应速率常表示为单位时间内B的物质的量的浓度变化除以其计量数；反应速率为单位体积内的转化速率。4.3 D4.4 B4.5 活化能Ea=143.708KJ/mol4.6 K=2.394.7 pH=11.124.8 有Mg(OH)2生成4.9 先生成PbSO4沉淀4.10 配合物中心离子配位数配体配位原子命名【PtCl2(NH3)2】2NH3N二氯二氨合铂Ni(en

13、)2Cl24enN二氯二乙氨合镍Na3Ag(S203)24S2O3-S二硫代硫酸合银酸钠K4Fe（CN）66CN-N六氰合铁酸钾4.11 配离子的稳定常数和不稳定常数互为倒数，配离子的不稳定性常数越大表示配离子的离解倾向越大，配离子越不稳定。4.12 Ag+的浓度为5.29710-10mol/l4.13 会有AgI沉淀生成4.14 （1）电池反应式：CO+Cl2=CO2+2Cl- (2)-0.26v(3)P(Cl2)增大时，电池电动势增大习题4.1 反应进度为0.5mol/l4.2 （1）rHm=-562.06KJ/Mol (2) rHm=-197.74KJ/Mol(3) rHm=25.32K

14、J/Mol (3)rHm=-714KJ/Mol4.3 （1）K=(2) K=P(CO2)(3) K=(4) K=OH-2Ca2+4.4 (1)a:降低反应温度 改变K b:增大体系压强 不改变Kc:增大SO2或O2浓度或减小SO3浓度 不改变K（2） a:升高反应温度 改变K b:减小体系压强 不改变Kc:增大CO2浓度或减小CO浓度 不改变K4.5 K=1.1410224.6 H+浓度为9.7710-44.7 氨水的浓度为0.1293mol/l4.8 能够抵消外来少量酸碱作用或稀释的影响，而仍能维持pH值不变的溶液成为缓冲溶液。凡是弱酸或弱碱及其盐组成的溶液都是缓冲溶液。（4）、（5）、(6

15、)能形成缓冲溶液4.9 （1）PbSO4的溶解度为1.26510-4mol/l PbI2的溶解度为1.2110-3 （2）Pb2+浓度为7.110-74.10 会生成Mn(OH)2沉淀4.11 K2Zn(CN)4溶液中存在：K+、Zn(CN)42-、Zn(CN)3-、Zn(CN)2、ZnCN+、CN-，存在最多的为K+，K不稳=K稳=1/ K不稳4.12 (1)正极反应:Sn4+（aq）+2e-=Sn2+（aq） 负极反应：Ni(S)-2e-=Ni2+（aq） 电池符号：（-）Ni| Ni2+ (C1)| Sn4+（C2）, Sn2+（C3）|Pt(+)E=E正- E负=0.15-（-0.25

16、）=0.4v（2）正极反应:Cu2+2e-=Cu(S)负极反应：H2(g)-2e-=2 H+电池符号：(-)Pt|H2(100Kpa)| H+(1mol/l)| Cu2+( C1)| Cu(+)E=E正- E负=0.167v4.13 (1)逆反应方向（2）正反应方向（3）正反应方向4.14 电极电势：E（Br2/Br-） E(Fe3+/Fe2+) E(I2/I-) 氧化能力：Br2 Fe3+ I24.15 Ag会先被置换出来，当Cu开始被置换时，Ag的浓度为210-84.16 （1）不能进行 （2）能进行 （3）能进行4.17 还原能力：ZnCr2+H2Sn2+I-Fe2+对应的氧化产物依次为

17、：Zn2+，Cr3+,H+,Sn4+,I2,Fe3+P157思考题5.1 当前人类面临的主要环境问题有：环境污染、生态失衡、资源短缺5.2 温室效应会导致冰川融解，海平面上升，陆地减少，还会破坏生态系统。温室气体主要有CO2、H2O、CH4、N2O及氟氯烃等。可通过减少化石燃料的燃烧及植树造林等加以缓解。5.3 工业废气中的SO2可采用碱溶液吸收法，如石灰乳法、氨法、硫化碱法等5.4 汽车行驶过程中产生多种有害成分，根据污染物的理化性质，可采用高效催化剂将有害物质转化成无害物质，采用无铅汽油消除铅污染，同时采用清洁能源消除汽油燃烧时产生的各种污染物，植树造林对环境的保护也极为重要。5.5 室内

18、主要污染物有：甲醛、苯、氡、氨；主要来源有：厨房污染；室内装修材料污染；室内使用清洁剂、杀虫剂、发胶等；室内使用的一些设备如打印机、复印机等。目前治理室内污染技术有吸附和光催化氧化，但是室内污染防大于治，主要预防措施有：尽量选择环保安全型涂料；加强室内通风；种植花卉5.6 水体富氧化指排入水中的天然有机物的量过大，在微生物的作用下，会大量消耗水中的溶解氧使水体缺氧发臭，生成的过量N、P营养物促进水草和藻类疯狂生长，水面呈现蓝色、红色和棕色。含N、P合成洗涤剂和废水中的N、P化肥是造成水体富氧化的主要原因。水体富氧化会造成水体污染，水下动植物因缺氧而死亡，赤潮藻类释放的毒素残存的毒素会残存于海产

19、品中，使用会发生中毒。5.7 水污染的途径有：人类将大量废水、废渣及垃圾直接排入水体；农业上污水灌溉、喷洒农药、施用化肥，被雨水冲刷随地表径流进入水体；固体废弃物中的有害物质经水溶解而流入主体5.8 废水处理有物理法、化学法、物理化学法和生物法5.9 DO指溶解氧量；CODCr指化学需氧量；BOD5指五日内的生化需氧量5.10 所谓清洁生产是指在产品生产过程和预期消费中，既合理利用自然资源，又把对人类和环境的危害减至最小，充分满足人类需要，使社会经济效益最大化的一种生产模式。5.11 农业时代为了防治病虫害，农民普遍的喷洒农药和使用有机化肥；其次还有人们的环保意识不强，将各种工业废水及生活用水

20、随意排放，等等5.12 土壤的主要污染物有重金属、农药和多环芳烃；造成地下水有机污染的原因主要有工业和城市垃圾渗液与废水渗入土壤、农业化肥和农药的过量使用、油类和化学品的泄漏。5.13 目前修复重金属污染的主要方法是通过向土壤中增加一些改良的抑制剂，使重金属形成难溶的化合物，不被植物吸收；有机污染的修复技术主要有气提、微生物修复技术、渗透性活性栅、就地热处理、植物修复、就地化学氧化和就地冲洗技术5.14 （1）分析范围广，对象复杂 （2）被测组分含量甚微（3）被测试样组分复杂，不仅要测含量还要做形态分析 （4）式样稳定性差5.15 人类目前取得精神文明和物质文明的巨大进步是以牺牲环境，滥用资源

21、，破坏生态系统为代价的。习题5.1 排入大气中的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物在紫外线的照射下发生光化学反应，衍生出各种二次污染物，由一次污染物和二次污染物混合形成大气烟雾污染现象成为光化学烟雾。5.2 臭氧层空洞原因主要是人类活动排放的一些废气能作为催化剂催化臭氧的分解，其中人类大量使用的氟氯烃和含溴化合物是形成臭氧层空洞的主要原因。5.3 SO2+O2+2H2O2H2SO42H2SO4+O22H2SO4SO2+O2SO3+O.SO3+H2O H2SO45.4 pH=4.75.5 废水A应采用氧化还原法，加入漂白粉将毒性较大的CN-转化成毒性较小的，废水B应采用沉淀法，加入石灰水或是Na2

22、S将Hg2+沉淀下来5.6 EDTA能和重金属离子形成稳定的水溶性的络合物，从而能增加植物对重金属的吸收P185思考题6.1 石油炼制工艺主要有分馏、裂化、催化重整及加氢精制等。6.2 汽油中添加抗爆剂四乙基铅后，汽油燃烧后排放出有毒的Pb2+，所以禁止使用含铅汽油。6.3 核电站不会像原子弹那样爆炸，因为核电站和原子弹所用的核燃料浓度不同，核电站动力堆用的和燃料中，U-235的浓度一般为3%-5%，而原子弹的核装料中，U-235的浓度必须在90%以上，因此核电站动力堆不具备原子弹的爆炸条件。6.4 盐类电解液锌锰电池：Zn(S)+2MnO2(S)+4NH4Cl2MnOOH(S)+（NH4）2

23、ZnCl4+2NH3 碱类电解液锌锰电池：2MnO2(S)+4H2O+Zn(S)+8OH-2Mn(OH)63-+Zn(OH)42- 铅蓄电池：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O 锂离子电池：LixC6+Li1-xCoO26C+LiCoO26.5 氢氧燃料电池：负极：H2-2e-+2OH-2H2O 正极：1/2O2+2e-+H2O2OH- 总反应：H2+1/2O2H2O6.6 氢能规模利用的瓶颈在于氢气的储存和运输上习题6.1 一次能源是指自然界现成存在，可以直接利用而不必改变其基本形态的能源。 热值是指单位质量或单位体积的燃料完全燃烧时所能释放出的最大热量。煤的干馏是指在隔绝空

24、气的条件下将煤加热使其分解，得到的固体物质是焦炭，产生的气体是氢气和甲烷。核能指核反应（核聚变、核裂变）放出的能量。化学电源指将氧化还原反应的化学能直接转变为电能的装置。太阳能指太阳辐射出来的能量生物质能特指蕴藏在生物质中的能量，是以化学能形式贮存的太阳能，它直接或间接的来源于植物的光合作用。6.2 直接利用太阳能主要有光-电转换，光-热转换和光能-化学能转换6.3 氢镍电池反应式：MH+NiOOHNi(OH)2+MP218思考题7.1 结构材料是指人们利用其物理、化学性质以及硬度强度或韧性等力学性质，用于机械、工程、交通能源等部门的材料；所谓功能材料是指人们利用其特有的声、光、电、磁和热的特

25、殊功能，用于微电子、激光、通讯、能源和生物工程等领域的材料。7.2 -Fe为体心立方晶格，-Fe为面心立方晶格7.3 奥氏体是碳和其他元素的原子填充在-Fe的面心立方晶格空隙中形成的间隙固溶体；马氏体是指碳在-Fe中形成的过饱和间隙固溶体；奥氏体的晶格结构为面心立方晶格，而马氏体的晶格结构为体心立方晶格7.4 金属与电解质溶液接触时，由于电化学作用而引起的腐蚀叫做电化学腐蚀，钢铁腐蚀原理如下： 负极：Fe-2e-Fe2+ 正极：1/2O2+2e-+H2O2OH- 总反应式：1/2O2+Fe+H2OFe(OH)27.5 硬铝合金包括铝-铜-镁系和铝-铜-锰系合金7.6 氮化硼是氮原子和硅原子以共

26、价键结合的原子晶体，氮化硼中的B-N是C-C的等电子体，因此BN具有和碳单质相似的结构和物理性质。BN有两种结构，一种为六方结构，与石墨相似，另一种为立方结构，与金刚石相似。7.7 高温合金具有高温强度的原因是：高温合金的基体基本都是面心立方结构的奥氏体，面心立方结构的原子扩散能力比体心立方结构的小7.8 硅酸盐的基本结构单元是硅氧四面体【SiO4】,硅原子是以Sp3杂化轨道与氧原子成键，【SiO4】四面体的每个顶点上的O原子只能被两个【SiO4】四面体共用。7.9 超导现象是指当温度较低时材料的电阻为零的现象。超导现象原因是：在晶格原子振动的帮助下，电子间产生相互吸引作用，当这种相互吸引作用

27、超过电子间的库伦排除作用时，电子会形成束缚对，从而导致超导的产生。7.10 在有外来光照射红宝石棒时，Cr3+吸收光能跃迁到不稳定的激发态上，再跃迁到不稳定的亚稳态上，并停留较长时间，可使处于亚稳态的Cr3+大量积累并形成离子的反转，当有外来光子射入时，处于亚稳态的众多粒子会一起跃迁回到基态并发出光子，这些光子又会使Cr3+跃迁，在亚稳态积累、并受激辐射产生更多的光子，这样光在棒中反复振荡，就会有很强的激光输出。7.11 粉末冶金包括制粉、成型和烧结工艺过程习题7.1 生铁和钢在组成上的区别就在于碳含量不同，含碳量在0.02%-2%之间就称为钢，含碳量大于2%称为生铁。7.2 见思考题7.47

28、.3 硬质合金是由第四、五、六副族的金属盒原子半径比较小的非金属元素形成的间隙固溶体，在形成金属晶体时，原子间可发生d轨道重叠，若再向这些金属晶体的晶格间隙中填充原子半径小的非金属元素，它们的价轨道也和金属元素的d轨道重叠。7.4 3Si+2N2Si3N43SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO3SiCl4+4NH3 Si3N4+12HCl3Si(NH2)4Si3N4+8NH37.5 形状记忆合金记忆功能是指合金在某一温度下受外力形变，去除外力后仍保持变形后的形状，但在较高温度下能自动恢复变形前所有形状的能力。形状记忆的机理是材料在温度改变后发生了相变。7.6 对压电材料施加机械应力，它们能够产生感应电荷，使受力的一面带正电荷，另一面带负电荷；相反对对它们施加外电场时，晶体尺寸会出现大小的变化，前者称为正压电效应，后者称为逆压电效应。如压电陶瓷，已广泛应用于光跟踪系统，自适应光学系统，机器人微定位系统等。7.7 纳米材料是指粒径为1-100nm的颗粒组成的具有异常性质的材料；当颗粒尺寸小到纳米尺寸时，会出现纳米材料的光、热、电、磁等物理性质与常规材料不同，如金属纳米材料电阻随尺寸的减小而增大；当块状铜中的颗粒尺寸减小到几个纳米后，会出现奇异的室温超塑延展性。