工程化学基础(第二版)练习题参考答案

1浙江大学工程化学基础（第二版）练习题参考答案第一章绪论练习题（p.9）1.（1）×；（2）√；（3）×；（4）√。2.（1）C、D；（2）C；（3）B。3.反应进度；ξ；mol。4.两相（不计空气）；食盐溶解，冰熔化，为一相；出现AgCl，二相；液相分层，共三相。5.两种聚集状态，五个相：Fe（固态，固相1），FeO（固态，固相2），Fe2O3（固态，固相3），Fe3O4（固态，固相4），H2O（g）和H2（g）（同属气态，一个气相5）6.n=（216.5－180）g/(36.5g·mol-1)=1.0mol7.设最多能得到x千克的CaO和y千克的CO2，根据化学反应方程式：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)摩尔质量/g·mol-1100.0956.0844.01物质的量/mol100095%10009103.x56.08×310y4401103.因为n(CaCO3)=n(CaO)=n(CO2)即100095%10009103.=x56.08×310=y4401103.得x=m(CaO)=532.38kgy=m(CO2)=417.72kg分解时最多能得到532.28kg的CaO和417.72kg的CO2。8.化学反应方程式为3/2H2+1/2N2=NH3时：22(H)6mol4mol3(H)2n22(N)2mol4mol1(N)2n33(NH)4mol4mol1(NH)n化学反应方程式为3H2+N2=2NH3时：22(H)6mol2mol3(H)n222(N)2mol2mol1(N)n33(NH)4mol2mol2(NH)n当反应过程中消耗掉2molN2时，化学反应方程式写成3/2H2+1/2N2=NH3，该反应的反应进度为4mol；化学方程式改成3H2+N2=2NH3，该反应的反应进度为2mol。9.Δn（H2）=ξ×ν（H2）=0.5mol×(－2)=－1molΔn（H2O）=ξ×ν（H2O）=0.5mol×2=1mol消耗掉1molH2，生成1molH2O。思考题1．略。2．物质层次有哪些？各层次物质运用适用的理论是什么？答：（1）宏观物体——牛顿力学;（2）微观物体——量子力学；（3）宇官物体——广义相对论；（4）渺观物体——超弦（？）3.略。4.以人体或烧结炉为例说明系统和环境的划分和确定不是绝对的，而是相对的。答：系统的选择根据研究需要而定，不同的方法和不同的角度对系统的划分也不同。以烧结炉为例，在烧结炉中放置两块金属如铁片和银片，其间放有低熔点合金如锡和鉍的合金，在可控还原气氛如氮和氢的混合气体保护下加热，则两块难熔金属将被烧结在一起。在这个例子中，如果要讨论烧结工艺的有关问题就可以把整个烧结炉作为系统，它包括金属片、低熔点合金和气体介质，而烧结炉外空间中的物质则均为环境。如果想研究烧结炉内可控保护气体间发生的反应，那么就可把氮气分解的化学反应当作一个系统加以讨论。而炉膛内的支架、难熔合金片、低熔点等物质及绝热均为环境。可见，“系统”的确定是根据研究对象的需要划分的。5.略。6.20℃的实验室内，把一只盛有水和冰的但没有盖的瓶子作为一个系统来研究，那么该系统可称为什么系统？它可与环境交换些什么？若盖上盖子密封，则情况怎样？这个系统称为什么系统？若将这个瓶子用绝对隔热（实际上是不可能的）石棉布包裹，情况又如何？这个系统称为什么系统？如果把整个实验室作为一个孤立系统来讨论，此时需要什么条件？答：（1）敞开系统，物质和能量的交换；（2）封闭系统，能量的交换；（3）孤立系统，既无物质的交换也无能量的交换；7.略。8.摩尔（mol）是物质的量的单位，使用时应注意什么？答：在使用物质的量的单位时必须指明基本单元。9.略。10.反应进度的物理意义是什么？能不能随便改动化学反应方程式？生成一定量的OH2时，反应OHHO22221=+与反应OHHO22222=+的反应进度是否相同？答：（1）物理意义：反应系统中任何一种反应物或生成物在反应过程中物质的量3的变化c与该物质的化学计量数Bν的比值。（2）因反应进度与化学计量数有关，故不能随便改动化学反应方程式。（3）生成物的物质的量一定，化学计量数不同，则反应进度也不同。第二章物质的化学组成和聚集状态§2.1物质的化学组成练习题(p.23)1．化学式或名称名称或化学式配位中心配位体配位原子配位数K[Pt(NH3)C13]三氯一氨合铂(Ⅱ)酸钾Pt(Ⅱ)NH3,ClN,Cl4Na2[Zn(OH)4]四羟合锌(Ⅱ)酸钠Zn(Ⅱ)OHO4Ni(en)3]SO4硫酸三乙二胺合镍(Ⅱ)Ni(Ⅱ)H2NCH2CH2NH2(en)N6[Co(NH3)5Cl]C12二氯化一氯五氨合钴(Ⅲ)Co(Ⅲ)NH3,ClN,Cl6Na2[CaY]乙二胺四乙酸合钙(Ⅱ)酸钠Ca(Ⅱ)(-OOCCH2)2NCH2-CH2N(CH2COO-)2(EDTA或Y4-)－N,O6Ni(CO)4四羰合镍(0)Ni(0)COO4氯化二氨合银(I)[Ag(NH3)2]C1Ag(I)NH3N2六氰合铁(Ⅱ)酸钾K4[Fe(CN)6]Fe(Ⅱ)CNN6其中，螯合物有：（3）[Ni(en)3]SO4和（5）Na2[CaY]2．答：金刚石、石墨和碳团簇都是碳的同素异形体。金刚石的C原子之间通过共价键形成原子晶体，是天然产物中硬度最大、熔点最高(3550℃)、不导电的贵重材料；石墨晶体中同层粒子间以共价键结合，平面结构的层与层之间则以分子间力结合。由于层间的结合力较弱，容易滑动，所以有导电性和滑动性,用于铅笔芯、润滑材料、电极材料。碳团簇,如C60,是由60个碳原子以20个六边形和12个五边形相间组成的32面体球形分子，形如足球，具有类似“烯烃”的某些反应性能，也称“足球烯”，球碳团簇及其衍生物在超导电性、半导体、非线性光学等方面具有奇异性能。碳纳米管是一种由单层或多层石墨卷成的纳米微管，多层碳管各层之间的间隔为石墨的层间距。碳管两头可以是空的，也可被半个C60或更大的球碳4所封闭。碳纳米管可以是不同禁带宽度的半导体，可以用于未来电子工业制造电子器件和超薄导线，使电子芯片集成度更高，体积更小,也是制备高强度轻质材料的理想组元。3．Sn1－xCnxO2，存在于黑漆古铜镜中，是表层耐磨物质；Y2O2S:Eu3+，可用作彩色电视的发光材料；GaAs1-xPx，制备发光二极管的材料。（另外还可以举出许多例子）4．聚苯乙烯(CH2-CH)n--中的链节、重复单元都是CH2-CH，聚合度是n。聚酰胺—610有两个链节：，两个链节组成一个重复单元,聚酰胺的聚合度是2n。【注意】高分子化合物的重复单元可以包含不同的链节，聚合度以链节数来计量。特别注意，在聚酰胺化学式中，名称后的第一个数字指二元胺的碳原子数，第二个数字指二元酸的碳原子数，所以聚酰胺—610是由己二胺和癸二酸为单体缩聚而得的。5．名称化学式类型聚丙烯CHCH2n[]CH3碳链高分子聚丙烯腈CHCH2n[]CN碳链高分子尼龙—66NH(CH2)6NHC(CH2)4COO[]n杂链高分子聚二甲基硅氧烷SiOn[]CH3CH3元素有机高分子6．高分子名称单体化学式命名聚乙烯CH2＝CH2乙烯聚丙烯CH3CH＝CH2丙烯聚氯乙烯ClCH＝CH2氯乙烯聚苯乙烯CH＝CH2苯乙烯聚四氟乙烯CF2＝CF2四氟乙烯聚异戊二烯CH2＝C—CH＝CH2CH32-甲基-1，3-丁二烯（异戊二烯）5聚酰胺H2N(CH2)6NH2HOOC(CH2)4COOH己二胺己二酸NH(CH2)5C=O己内酰胺聚甲基丙烯酸甲酯CH2＝C—COOCH3CH32-甲基-丙烯酸甲酯聚环氧乙烷CH2—CH2O环氧乙烷聚丙烯腈CH2＝CHCN丙烯腈聚丙烯酰胺CH2＝CHCNH2O丙烯酰胺聚对苯二甲酸乙二(醇)酯COOHCHOOHOCH2CH2OH1，4-苯二甲酸（对苯二甲酸）乙二醇酚醛树脂OH，HCHO苯酚甲醛聚二甲基硅氧烷SiOHOHCH3CH3二甲基二羟基硅烷ABSCH2＝CHCN，CH2＝CH—CH＝CH2，CH＝CH2丙烯腈，1，3-丁二烯，苯乙烯7．答：蛋白质分子是一条或多条多肽链构成的生物大分子，多肽链由氨基酸通过肽键（酰胺键，—CO—NH—）共价连接而成，相对分子质量可从一万到数百万。各种多肽链都有自己特定的氨基酸顺序，人体蛋白质由20种氨基酸组成，除脯氨酸外，其它19种均是α-氨基酸，结构通式为R—CH(NH2)COOH，R是每种氨基酸的特征基团。蛋白质有不同层次的结构，分为一级、二级、三级和四级结构。多肽链中氨基酸的数目、种类和连接顺序称为蛋白质的一级结构；多肽链中若干肽段在空间的伸张方式，如α-螺旋、β-折叠等称二级结构；多肽链在二级结构基础上，依靠基团相互作用进一步卷曲、折叠而成的更复杂的三维空间结构称三级结构；两条或两条以上具有三级结构的多肽链按特定方式结合而成的聚合体称四级结构。一级结构又称为基本结构，二级结构以上属高级结构。通常只有那些具有高级结构的蛋白质才有生物活性。脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)由磷酸、脱氧核糖或核糖、有机碱组成，有机碱分别为腺嘌呤（Adenine），鸟嘌呤（Guanine），胞嘧啶（Cytosine），胸腺嘧啶（Thymine）和尿嘧啶（Uracil），简称A，G，C，T，U。它们的基本结构单元是单核苷酸，单核苷酸通6过3’，5’-磷酸二酯键互相连接形成多核苷酸链。DNA和RNA结构之间的主要区别在戊醛糖和嘧啶碱上。核酸与蛋白质一样，也有特殊的空间结构，DNA通过碱基互补配对原则形成双螺旋结构。DNA和RNA的基本化学组成组成DNARNA酸H3PO4H3PO4戊醛糖CHOCHHCOHHCOHHCH2OHOHOHHHHHOHHOH2C1'2'3'4'5'脱氧核糖CHOCOHHCOHHCOHHCH2OHOOHOHHHHHOHHOH2C5'4'3'2'1'核糖有机碱嘌呤碱NNNHNNH2NHNNHNONH2腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）NNNHNNH2NHNNHNONH2腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）嘧啶碱NHNHOOH3CNNHNH2O胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）NNHNH2ONHNHOO胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）单核苷酸NNNNNH2OHOHHHCH2HPOOHHOOHNHOOH3CNOHOHHHHCH2HOPOHOHO3’－腺嘌呤脱氧核苷酸5’－胸腺嘧啶脱氧核苷酸NHNNONH2NOOHHHHCH2HOPOOHHOOHNHOONOOHOHHHHCH2HOPHOOHO3’－鸟嘌呤核苷酸5’－尿嘧啶核苷酸8．（1）金属有机，C—O，C—O，化学气相沉积。（2）DNA，RNA，蛋白质。思考题1.分析配位中心和配体的特征，为什么螯合物特别稳定？答：配位中心：处于配合物中心的位置的正离子或中性原子；配体：按一定空间位置排列在配位中心周围的负离子或中性分子。由于螯合效应，所以螯合物的稳定性很强。72.联系实际，简述团簇、非整比化合物在工程应用中的重要性。答：碳纳米管可用于未来电子工业制造电子器材和超细导线，使电子芯片集成度更高，体积更小。碳纳米管有优异的力学性能，有很好的韧性，弹性比碳纤维高5个数量级，是制备高强度轻质材料的理想组元。非整比化合物等在材料中十分重要，可以控制或改善无机固体材料的光、电、声、磁、热和力学性质。例如，碳化物、氮化物在钢材中可以有效的提高钢材的硬度。3.略。4.联系实际，体会一般高分子化合物和生物大分子的异同。略5.比较蛋白质和核酸在生物体内的重要作用，现代生物工程主要包括哪些方面？答：略。§2.2固体练习题（p.32）1．（1）B，F。（2）D。（3）C、D、E、F，D、F。（4）A。2．熔点高低为：MgOCaOCaF2CaCl2。因为电荷之间作用力为f=k(Q+Q－)/(r++r－)2，典型离子晶体的熔点与其作用力有相同的变化规律，其中以Q+、Q－为主，r+、r－为参考。3．熔点高低为：SiCSiBr4SiF4。因为