第一学期无机化学试题1

12004－2005学年第一学期无机化学试题一．名词解释（每个2分，共30分）理想气体；过热现象；钻穿效应；状态函数；盖斯定律；活化能；盐类水解；溶液；反应级数；氧化数；电负性；电离能；化学键；晶格能；镧系收缩。二．问答题（每题5分，共40分）1．非电解质稀溶液的依数性有哪些？用其中之一，设计一最合理的实验测定葡萄糖的莫尔质量。2．试判断下列过程熵变的正负号(1)溶解少量食盐于水中；(2)水蒸气和炽热的碳反应生成CO和H2；(3)冰熔化变为水；(4)石灰水吸收CO2；(5)石灰石高温分解。3．解释下列事实：(1)AgCl在纯水中的溶解度比在盐酸中的溶解度大；(2)BaSO4在硝酸中的溶解度比在纯水中的溶解度大；(3)Ag3PO4在磷酸中的溶解度比在纯水中的大；(4)PbS在盐酸中的溶解度比在纯水中的大；(5)Ag2S易溶于硝酸但难溶于硫酸；4．根据酸碱质子理论，按由强到弱的顺序排列下列各碱：NO2－、SO42－、HCOO－、HSO4－、Ac－、CO32－、S2－、ClO4－。根据酸碱电子理论，按由强到弱的顺序排列下列各酸：Li＋、Na＋、K＋、Be2＋、Mg2＋、Al3＋、B3＋、Fe2＋。5．在原子的量子力学模型中，电子的运动状态要用几个量子数来描述？简要说明各量子数的物理含义、取值范围和相互间的关系。6．试判断满足下列条件的元素有哪些？写出它们的电子排布式、元素符号和中文名称。(1)有6个量子数为n＝3、l＝2的电子，有2个n＝4、l＝0的电子；2(2)第五周期的稀有气体元素；(3)第四周期的第六个过渡元素；(4)电负性最大的元素；(5)基态4p轨道半充满的元素。7．根据共价键理论，说明下列分子或离子的成键情况和空间构型：H2O；CO2；PCl4＋；SO3；NO2－。8．根据分子轨道理论，判断下列分子或离子的磁性大小和稳定性高低：CO；O2；O22－。三．计算题（每题10分，共30分）1．向含有Cd2＋和Fe2＋浓度均为0.020mol·dm－3的溶液中通入H2S达饱和，欲使两种离子完全分离，则溶液的pH应控制在什么范围？已知Ksp(CdS)＝8.0×10－27，Ksp(FeS)＝4.0×10－19，常温常压下，饱和H2S溶液的浓度为0.1mol·dm－3，H2S的电离常数为Ka1＝1.3×10－7，Ka2＝7.1×10－15。2．为了测定CuS的溶度积常数，设计原电池如下：正极为铜片浸泡在0.1mol·dm－3Cu2＋的溶液中，再通入H2S气体使之达饱和；负极为标准锌电极。测得电池电动势为0.67V。已知Cu/Cu2＋E＝0.34V，Zn/Zn2＋E＝－0.76V，H2S的电离常数为Ka1＝1.3×10－7，Ka2＝7.1×10－15。求CuS的溶度积常数。3.已知＋＋Tl/Tl3E＝1.25V，Tl/Tl3＋E＝0.72V。设计下列三个标准电池：(a)（－）TlTl＋Tl3＋Tl（＋）(b)（－）TlTl＋Tl3＋，Tl＋Pt（＋）(c)（－）TlTl3＋Tl3＋，Tl＋Pt（＋）(1)写出每一个电池对应的电池反应式；(2)计算298K时，每个电池的标准电动势E和标准自由能变化△rGm°。2004－2005学年第一学期无机化学试题（1）平分细则及标准答案一．名词解释（每个2分，共30分）理想气体；过热现象；钻穿效应；状态函数；盖斯定律；活化能；盐类水解；3溶液；反应级数；氧化数；电负性；电离能；化学键；晶格能；镧系收缩。答：理想气体：在任何温度和压力下都能满足理想气态方程的气体称为理想气体。过热现象：当用一内壁非常光滑的容器加热一种非常纯净的液体时，人们发现当温度达到甚至超过液体的沸点时，液体并没有沸腾，这种现象称为过热现象。钻穿效应：外层电子钻到原子内层空间靠近原子核的现象称为钻穿作用，由于钻穿作用而引起电子能量降低的现象称为钻穿效应。状态函数：用来确定体系状态（准确地讲应称为热力学性质）的物理量叫状态函数。盖斯定律：在()TP或()TV条件下，一个化学反应，不管是一步还是多步完成，其反应总的热效应相同。活化能：在过渡态理论中是指活化分子的平均能量与体系分子总平均能量之差；在过渡态理论中是指活化络合物的平均能量与反应物平均能量之差盐类水解：盐电离出的离子与水电离出的H＋离子或OH离子结合生成弱酸或弱碱而使溶液的酸碱性发生改变的反应称为盐类水解。溶液：一种物质以分子、原子或离子的形式分散在另一种物质中，形成的均匀稳定的分散体系称为溶液。反应级数：化学反应速率方程中，各反应物浓度的幂次方之和称为该反应的反应级数。氧化数：在离子型化合物中，离子所带的电荷数即为其氧化数；在共价化合物中将共用电子全部归电负性大的原子所具有时各元素的原子所带的电荷数称为该元素的氧化数。电负性：分子（或离子晶体）中原子（或离子）对成键电子的吸引力。电离能：元素的基态气体原子失去最外层第一个电子成为气态＋1氧化态阳离子所需要的能量称为该元素的第一电离能。化学键：在分子、离子、或晶体中相邻原子间的强相互作用力称之为化学键。晶格能：相互远离的气态正离子和气态负离子逐渐靠近并结合形成1mol离子晶体时放出的能量称为该离子晶体的晶格能。4镧系收缩：镧系元素随着原子序数的增加原子半径的减小（约11pm）称为镧系收缩(lanthanidecontraction)。镧系收缩使第六周期镧系后面的副族元素的半径相当于减小了11pm，从而与第五周期同族元素的原子半径几乎相等（详见表7.5），又因为同族元素的价层电子构型相同，因此，他们的性质十分接近，在自然界中常共生在一起而难以分离。二．问答题（每题5分，共40分）9．非电解质稀溶液的依数性有哪些？用其中之一，设计一最合理的实验测定葡萄糖的莫尔质量。答：非电解质稀溶液的依数性有蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压。2分。测定葡萄糖莫尔质量最好的方法是采用凝固点降低的方法，称取100.00g葡萄糖溶解于1000.00g水中，逐渐冷却测定其溶液的凝固点，根据其凝固点与273.15K的差值ΔT计算葡萄糖的莫尔质量M：M＝86.100.100T3分10．试判断下列过程熵变的正负号(6)溶解少量食盐于水中；(7)水蒸气和炽热的碳反应生成CO和H2；(8)冰熔化变为水；(9)石灰水吸收CO2；(10)石灰石高温分解。答：＋＋＋－＋（每个1分）。11．解释下列事实：(6)AgCl在纯水中的溶解度比在盐酸中的溶解度大；(7)BaSO4在硝酸中的溶解度比在纯水中的溶解度大；(8)Ag3PO4在磷酸中的溶解度比在纯水中的大；(9)PbS在盐酸中的溶解度比在纯水中的大；5(10)Ag2S易溶于硝酸但难溶于硫酸。答：每个答案1分，共5分。a)AgCl在纯水中的溶解度比在盐酸中的溶解度大——同离子效应；b)BaSO4在硝酸中的溶解度比在纯水中的溶解度大——盐效应；c)Ag3PO4在磷酸中的溶解度比在纯水中的大——Ag3PO4与磷酸反应生成易溶的AgH2PO4；d)PbS在盐酸中的溶解度比在纯水中的大——S2－与H＋结合生成HS－或H2S；e)Ag2S易溶于硝酸但难溶于硫酸——硝酸将S2－离子氧化成单质硫。12．根据酸碱质子理论，按由强到弱的顺序排列下列各碱：NO2－、SO42－、HCOO－、HSO4－、Ac－、CO32－、S2－、ClO4－。根据酸碱电子理论，按由强到弱的顺序排列下列各酸：Li＋、Na＋、K＋、Be2＋、Mg2＋、Al3＋、B3＋、Fe2＋。答：S2－、CO32－、Ac－、HCOO－、NO2－、HSO4－、SO42－、ClO4－。3分B3＋、Al3＋、Be2＋、Fe2＋、Mg2＋、Li＋、Na＋、K＋。2分13．在原子的量子力学模型中，电子的运动状态要用几个量子数来描述？简要说明各量子数的物理含义、取值范围和相互间的关系。答：主量子数n物理意义：决定电子出现最大几率的区域离核的远近，主要决定电子的能量，代表了主电子层。取值：1、2、3、……1分角量子数（副量子数）l物理意义：决定电子运动的角动量，决定原子轨道和电子云角度分布的情况或空间图像；同时决定多电子原子中电子运动的能量。l的取值：0，1，2，……（n－1）2分磁量子数m物理意义：决定原子轨道在空间的伸展方向；决定在外磁场作用下电子绕核运6动时角动量在外磁场方向上的分量大小（根据原子光谱在磁场中的分裂情况而得到的结果）。m的取值：0，1，2，l1分自旋量子数ms物理意义：代表了电子的自旋方向。ms的取值：1/2。1分14．试判断满足下列条件的元素有哪些？写出它们的电子排布式、元素符号和中文名称。(1)有6个量子数为n＝3、l＝2的电子，有2个n＝4、l＝0的电子；(2)第五周期的稀有气体元素；(3)第四周期的第六个过渡元素；(4)电负性最大的元素；(5)基态4p轨道半充满的元素。答：每个答案1分，共5分。（1）1s22s22p63s23p64s23d6，Fe，铁；（2）1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p6，Xe，氙；（3）1s22s22p63s23p64s23d6，Fe，铁；（4）1s22s22p6，F，氟；（5）1s22s22p63s23p64s23d104p3，As，砷。15．根据共价键理论，说明下列分子或离子的成键情况和空间构型：H2O；CO2；PCl4＋；SO3；NO2－。答：每个1分，共5分。H2O：O采取不等性sp3杂化，含有2个σO－H键，分子构型为“V”形；CO2：C采取sp杂化，含有2个σC－O键和2个43大π键，分子构型为直线形；7PCl4＋：P采取sp3杂化，含有4个σP－Cl键，分子构型为正四面体形；SO3：S采取sp2杂化，含有3个σS－O键，分子构型为平面三角形；NO2－：N采取不等性sp2杂化，含有2个σN－O键，分子构型为“V”形；16．根据分子轨道理论，判断下列分子或离子的磁性大小和稳定性高低：CO；O2；O22－。答：CO、O2、O22－的分子轨道表达式分别为：CO：(1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2py)2(2pz)2(2px)2；O2：(1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz)2(2py*)1(2pz*)1；O22－：(1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz)2(2py*)2(2pz*)2；只有O2含有成单电子显示顺磁性，CO和O22－均为反磁性；键级分别为CO3级、O22级O22－1级，因此稳定性由高到低的排列次序为CO、O2、O22－。三．计算题（每题10分，共30分）1．向含有Cd2＋和Fe2＋浓度均为0.020mol·dm－3的溶液中通入H2S达饱和，欲使两种离子完全分离，则溶液的pH应控制在什么范围？已知Ksp(CdS)＝8.0×10－27，Ksp(FeS)＝4.0×10－19，常温常压下，饱和H2S溶液的浓度为0.1mol·dm－3，H2S的电离常数为Ka1＝1.3×10－7，Ka2＝7.1×10－15。解：由于Ksp(CdS)远远小于Ksp(FeS)，因此，所求溶液pH的控制范围是指CdS已经沉淀完全而FeS尚未沉淀的pH间隔。2分溶液中存在H2S的电离平衡：H2S＝2H＋+S2－[H＋]＝][S100.1][SS][H22222aa21＝KK2分Cd2+完全沉淀时[S2－]＝22527100.810100.8mol·dm－31分[H＋]＝35.0100.8100.12222mol·dm－3，pH＝0.452分FeS沉淀时[S2－]＝1719100.2020.0100.4mol·dm－31分8[H＋]＝31722100.2102100.1mol·dm－3，pH＝2.652分故pH的选择范围为：0.45＜pH＜2.65。2分2．为了测定CuS的溶度积常数，设计原电池如下：正极为铜片浸泡在0.1mol·dm－