无机化学课后习题答案2-8

第二章物质的状态习题2.1什么是理想气体？实际气体在什么条件下可用理想气体模型处理？2.2为什么家用加湿器都是在冬天使用，而不在夏天使用？2.3常温常压下，以气体形式存在的单质、以液体形式存在的金属和以液体形式存在的非金属单质各有哪些？2.4平均动能相同而密度不同的两种气体，温度是否相同？压力是否相同？为什么？2.5同温同压下，N2和O2分子的平均速度是否相同？平均动能是否相同？2.6试验测得683K、100kPa时气态单质磷的密度是2.64g·dm－3。求单质磷的分子量。2.71868年Soret用气体扩散法测定了臭氧的分子式。测定结果显示，臭氧对氯气的扩散速度之比为1.193。试推算臭氧的分子量和分子式。2.8常压298K时，一敞口烧瓶盛满某种气体，若通过加热使其中的气体逸出二分之一，则所需温度为多少？2.9氟化氙的通式为XeFx（x＝2、4、6…），在353K、1.56×104Pa时，实验测得某气态氟化氙的密度为0.899g·dm－3。试确定该氟化氙的分子式。温度为300K、压强为3.0×1.01×105Pa时，某容器含，每升空气中水汽的质量。（2）323K、空气的相对湿度为80％时，每升空气中水汽的质量。已知303K时，水的饱和蒸气压为4.23×103Pa；323K时，水的饱和蒸气压为1.23×104Pa。2.10在303K，1.01×105Pa时由排水集气法收集到氧气1.00dm3。问有多少克氯酸钾按下式分解？2KClO3===2KCl＋3O2已知303K时水的饱和蒸气压为4.23×103Pa。2.11298K，1.23×105Pa气压下，在体积为0.50dm3的烧瓶中充满NO和O2气。下列反应进行一段时间后，瓶内总压变为8.3×104Pa，求生成NO2的质量。2NO＋O2===2NO22.12一高压氧气钢瓶，容积为45.0dm3，能承受压强为3×107Pa，问在298K时最多可装入多少千克氧气而不致发生危险？2.13将总压强为101.3kPa的氮气和水蒸气的混合物通入盛有足量P2O5干燥剂的玻璃瓶中，放置一段时间后，瓶内压强恒定为99.3kPa。（1）求原气体混合物中各组分的物质的量分数；（2）若温度为298K，实验后干燥剂增重1.50g，求瓶的体积。（假设干燥剂的体积可忽略且不吸附氮气）2.14水的“三相点”温度和压强各是多少？它与水的正常凝固点有何不同？2.15国际单位制的热力学温标是以水的三相点为标准，而不用水的冰点或沸点，为什么？2.16已知苯的临界点为289C，4.86Mpa，沸点为80C；三相点为5C，2.84kPa。在三相点时液态苯的密度为0.894g·cm－3，固态苯的密度为1.005g·cm－3。根据上述数据试画出0－300C范围内苯的相图（参照水的相图，坐标可不按比例制作）。2.17在下列各组物质中，哪一种最易溶于苯中？①H2，N2，CO2②CH4，C5H12，C31H64③NaCl，C2H5Cl，CCl42.18由C2H4和过量H2组成的混合气体的总压为6930Pa。使混合气体通过铂催化剂进行下列反应：C2H4(g)＋H2(g)===C2H6(g)待完全反应后，在相同温度和体积下，压强降为4530Pa。求原混合气体中C2H4的物质的量分数。2.19某反应要求缓慢加入乙醇（C2H5OH），现采用将空气通过液体乙醇带入乙醇气体的方法进行。在293K，1.01×105Pa时，为引入2.3g乙醇，求所需空气的体积。已知293K时乙醇的饱和蒸气压为5866.2Pa。2.20计算下列几种市售试剂的物质的量浓度（1）浓盐酸，HCl的质量分数为37%，密度为1.18g·cm－3；（2）浓硫酸，H2SO4的质量分数为98%，密度为1.84g·cm－3；（3）浓硝酸，HNO3的质量分数为69%，密度为1.42g·cm－3；（4）浓氨水，NH3的质量分数为28%，密度为0.90g·cm－3。2.21303K时，丙酮（C3H6O）的饱和蒸气压是37330Pa，当6g某非挥发性有机物溶于120g丙酮时，丙酮的饱和蒸气压下降至35570Pa。试求此有机物的相对分子质量。2.22尿素（CON2H4）溶液可用作防冻液，欲使水的冰点下降10K，问应在5kg水中溶解多少千克尿素？已知水的凝固点下降常数Kf＝1.86K·mol－1·kg。2.23298K时，含5.0g聚苯乙烯的1dm3苯溶液的渗透压为1013Pa。求该聚苯乙烯的相对分子质量。2.24人体血液的凝固点为－0.56℃，求36.5℃时人体血液的渗透压。已知水的凝固点下降常数Kf＝1.86K·mol－1·kg。2.25一密闭容器放有一杯纯水和一杯蔗糖水溶液，问经过足够长的时间会有什么现象发生？2.26已知金(Au)的晶胞属面心立方，晶胞边长为0.409nm，试求：（1）金的原子半径；（2）晶胞体积；（3）一个晶胞中金的原子个数；（4）金的密度。2.27下面说法是否正确，为什么？（1）凡有规则外形的固体都是晶体；（2）晶体一定具有各向异性；（3）晶胞就是晶格；（4）每个面心立方晶胞中有14个质点。2.28已知石墨为层状结构，每个碳原子与同一个平面的三个碳原子相连，相互间的键角均为120。试画出石墨的一个晶胞结构图，每个石墨晶胞中含有几个碳原子？习题解答2.1凡是在任何温度和压力下都严格遵守理想气体状态方程的气体即为理想气体在压力不太大、温度不太低的情况下，实际气体可视为理想气体2.2冬天天气干燥，空气中水蒸气含量低于相应温度下水蒸气的饱和蒸汽压，故可采用加湿器调节室内湿度；而在夏天，空气中水蒸气含量与相应温度下水蒸气的饱和蒸汽压相差不多，采用加湿器会使得空气中水汽过饱和，从而凝结成水，起不到加湿效果。2.3常温常压下，以气体形式存在的单质：氢气、氮气、氧气、臭氧、氟、氯气、惰性气体；以液体形式存在的金属：汞；以液体形式存在的非金属：溴2.4温度相同，因为kTum23)(2122；但压力不一定相同，由RTMPρ，已知ρ不同，但M未知，故压力是否相等是不可判定的。2.5平均速度不同，平均动能相同2.6由公式PRTM得，150100683314.864.2Mgmol-2.7由公式1M2M2μ1μ得8.499.70)193.11()(2Cl2Cl22MμμMgmol-，分子式为O32.8本题可理解为T温度时体积为298K时体积的2倍，根据PV=nRT得VT，此时温度即T=298×2=596K2.9由公式PRTM得，1696.15353314.8899.0Mgmol-,又219131169x，所以分子式为XeF22.10由公式RTMmPV得：gmTPTPm1606404003001001.10.31001.155212211，此质量为瓶中氧气所剩质量，所以放出的氧气质量为：640-160=480g2.11（1）303K时空气中水汽分压为OH2P4.23×103×100%=4.23×103Pag0302.018303314.81011023.433MRTPVm（2）323K时空气中水汽分压为OH2P1.23×104×80%=9.84×103Pag0660.018323314.81011084.933MRTPVm2.12P(O2)=10.1×104-0.423×104=9.7×104(Pa)由理想气体状态方程得：mol0385.0303314.81000.1107.9)O()O(3422RTVpn由反应式：2KClO3―3O2分解的KClO3的质量为：0.0385×32×122.6＝3.15g2.13反应前后总的物质的量的改变值为354121050.0298314.81023.1103.8)(RTVPPn－0.0081mol2NO＋O2===2NO2n92－1所以生成的NO2的质量m=74.09210081.0g2.14已知P≦3×107Pa，由理气状态方程得4371074.1298314.80.32100.45103RTPVMmg=17.4kg因此瓶内装入的氧气只要不超过17.4kg就不会发生危险2.15(1)混合气体中的水蒸气最后全部被干燥剂吸收，则混合气体中氮气的分压为p(N2)=99.3kPa；混合气体中水蒸气的分压为p(H2O)=101.3-99.3=2.0kPa由公式pi=xip(总)得：x(N2)=98.03.1013.99)(2pNp，故x(H2O)=1-0.98=0.02(2)根据题意，混合气体中水蒸气的质量等于干燥剂增加的质量，则水蒸气中水的物质的量为0833.01850.1mol由理想气体状态方程得到瓶的体积为V(瓶)=V(H2O)=102.0100.2293314.80833.0)OH()OH(322pRTnm32.16水的“三相点”温度和压强各是多少？它与水的正常凝固点有何不同？在水的“三相点”时，温度为273.0098K、压强为0.61kPa三相点是对纯水而言的，是单组分体系，是指水在它的蒸汽压（0.61kPa）下的凝固点；水的正常凝固点是指被空气饱和了的水在101.3kPa条件下结冰的温度。2.17水的三相点是一固定常数，不随任何条件的改变而改变；而水的冰点或沸点随外界条件（如压力）的改变而改变的。2.182.19②组物质最易溶于苯：1、相似相溶原理2、液态较气态、固态更溶于液态2.20反应前后温度与体积不变，由理想气体状态方程可得PnC2H4(g)＋H2(g)===C2H6(g)n1-1p(C2H4)4530-6930=-2400Pap(C2H4)=2400Pa可得x(C2H4)=346.0693024002.21理想气体状态方程nRTPV，2.3g乙醇气体所占的体积为0207.02.5866293314.8463.2pnRTV(m3)在0.0207m3气体中，空气的会压为p(空)=1.013×105-5866=9.54×104(Pa)通入1.013×105Pa的空气的体积为V(空)=020.010013.10207.01054.954m3580289300t/C02.8410.1486P/kPa。2.22(1)[HCl]=33dmmol125.36%371018.1(2)[H2SO4]=33dmmol1898%981084.1(3)[HNO3]=33dmmol1563%691042.1(4)[NH3]=33dmmol1517%281090.02.23由AAxpp得丙酮的物质的量分数为x(丙酮)=9529.03733035570pp设非挥发性有机物的摩尔质量为M由x(丙酮)=9529.065812058120M得M=58.21molg2.24由公式bKtff得方程10=1.86×560m解得m=5580(g)=5.58(kg)2.25cRT得298314.8105013.13M41022.1013.1298314.85M(g·mol－1)2.26由公式bKtff得30.086.1)56.0(0ffKtb1kgmol对于稀溶液，cb则7719555.30910314.830.03bRTcRTPa2.27纯水杯的水全部转移入蔗糖溶液杯中2.28(1)面心立方晶胞的一个正方形面上，处于对角线上的三个质点相互接触，所以对角线的长为4r(r为质点半径)。所以r=145.0409.0241(nm)(2))(m1084.6)(nm1084.6409.0329323V(3)一个晶胞中八个顶点处各有一个质点、六个面上各一个质点，因此独立的金原子数为：4316818(4)3329323mkg101.191084.6101002.60.1974Vm2.29