工程化学基础(第二版)浙江大学 陈根生

第一章绪论P13.一些基本概念1.判别下列表述的正确与否，正确的在后面括号内用“√”错误的用“×”表示：（1）1摩尔氧..........................................................................................................(X）（2）1mol(OH)................................................(√)(3)化学反应通式可表示为ΣBvB=0...................................(X)(4)在宇宙中找不到绝对意义上的孤立系统..............................................................(√)2.选择题：（要求将正确标号填入括号内，多选与单选自己判断）（1）下列物质中属于微观粒子的是（CD）(A)分子（B）原子（C）高速运动的电子（D）光子（2）下列说法正确的是（C）（A）1摩尔氧的质量是8.0g(B)原子和分子的空间尺寸分别为m10107-10和m(C)原子和分子的空间尺寸在m10~107-10m左右（D）我们能同时看到远处打雷发出光和听到打雷发出的声音（3）下列表述中错误的是（BD）(A)18.0gOH2物质的量是1mol(B)1.0mol氢的物质参加了反应（C）1.0mol的（2H）参加了反应（D）“反应进度”说明，认识物质变化，必须考虑时间的变化3.（用恰当的文字或符号填入空格）计量反应进行程度的物理量都是（反应进度），它的符号是（ξ），单位是（mol）,这个单位还可以方便地计量介观粒子和微观粒子的物质的量。4.在0℃时，一只烧杯中盛有水，水上浮着两块冰，问水和冰组成的系统中有几相？如果撒入食盐，保持系统的温度仍为0℃不变，直至冰和食盐全部溶解（此时，冰点下降，详见ξ2.3所述），此时系统中有几相？如果再加入一些3AgNO溶液，有什么现象发生？此时系统有几相？如果还加入一些4CCl，又将发生什么现象？此时系统为几相？答：①两相（固、液）②一相（液相）③加入3AgNO有白色沉淀生成，此时系统有两相（液、固）④加入4CCl发生分层现象，此时系统三相（水相、固、油相）5.高温水蒸气对钢的化学腐蚀特别严重。其反应如下：)()(22gHFeOgOHFe)(3)(322322gHOFegOHFe)(4)(432432gHOFegOHFe试问，如果把上述三个反应作为一个系统来研究，这个系统一共有几种聚集状态？几个相？（用化学符号表示出系统内各物质所属的聚集状态和相。）答：有两个聚集状态：气态、固态有5个相：气态、4332\\e\OFeOFeOFFe6.已知某盐酸溶液的质量为216.5g,其中OH2为180g,求所含HCl物质的量。（要求：运算过程中要写明单位。）解:由题意得HClm=216.5–180=36.5gHCln=15.365.36molgg=1mol7.已知化学反应方程式：)(23gCOCaOCaCO，求1吨含有95%碳酸钙的石灰石在完全分解时最多能得到氧化钙和二氧化碳多少千克？解：设能得到氧化钙xkg,二氧化碳ykg,则由题意得：3CaCom=950（kg）)(23gCOCaOCaCO1005644950xyx=)(532100)(95056kgkgy=)(418100)(95044kgkg8.已知化学反应方程式：3222123NHNH,试问：当反应过程中消耗掉2mol2N时，该反应进度为多少？分别用2H、2N、3NH进行计算。如果把上述化学方程式改成：32223NHNH，其反应进度又为多少？解：由题意得当反应方程式为3222123NHNH时，反应消耗掉2mol2N，则刚好消耗掉6mol2H，（即molHn6)(2），同时生成4mol3NH。按反应进度定义式得：molmolHHnH4)5.1/()6()(/)(222molmolNNnN4)5.0/()2()(/)(222molmolNHNHnNH41/4)(/)(333当反应方程式为32223NHNH时，同理可得：molNHNH23229.已知化学方程式：OHHO22222,反应进度ξ=0.5mol时，问消耗掉多少2H？生成了多少OH2?解：由反应进度定义式Bn/可得：molmolnHH1)2(5.0)()(22molmolnNHNH125.0)()(33答：消耗掉1mol2H，生成1molOH2。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的变化c与该物质的化学计量数B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与聚集状态ξ2.1物质的化学组成1.写出下列配位化合物的名称或化学式，指出配位中心、配体、配位原子和配位数，并指出哪些是螯合物。（1）33ClNHPtK三氯·一胺合铂（Ⅱ）酸钾（2）42OHZnNa四羟基合锌（Ⅱ）酸钠（3）43SOenNi硫酸三乙二胺合镍（Ⅱ）（4）253ClClNHCo氯化一氯·亚胺合钴（Ⅲ）（5）CaYNa2乙二胺四乙酸合钙（Ⅱ）酸钾（6）4CONi四羟基合镍（7）氯化二胺合银（Ⅰ）ClNHAg33（8）六氰合铁（Ⅱ）酸钾64CNFeK2.简述金刚石、石墨和碳团簇结构的异同及其应用。答：分类异同应用金刚石硬度最大、熔点最高、不导电贵重金属石墨导电性、润滑性铅笔芯、润滑材料、电极材料碳团簇超导电性半导体、非线性光学等方面的应用3.列举三种不同类型的非整比化合物及其用途。答：GdCo、GdFe计算机储存元件的一种非晶态材料HSi:信息、电子工业中经常用到的半导体材料NiTi50钛镍形状记忆合金4.指出聚苯乙烯、聚酰胺-610中的链节、重复单元和聚合度。聚苯乙烯聚酰胺-610链节CHH2CNH(CH2)5CO重复单元CHH2CNH(CH2)5CO聚合度n2n5.写出聚丙烯、聚丙烯腈、尼龙-66和聚二甲基硅氧烷的化学式，并按主链组成指出它们属于哪类高分子化合物。（提示：碳链、杂链、元素有机类）化学式类别聚丙烯*CHCH2CH3*n碳链聚丙烯腈*CHCH2CN*n杂链尼龙-66*NH(CH2)6NHC(CH2)4C*nOO杂链聚二甲基硅氧烷*SiOCH3CH3*n元素有机类6.略。7.指出蛋白质、DNA和RNA分子的组成和结构特点。答：结构特点组成蛋白质一条或多条肽链构成的生物大分子，相对分子质量可从一万到数百万DNARNA8.用恰当的文字或符号填入空格内。（1）三丙烷基铝属有机金属化合物，其中CO键的键能小于CC键和MO键的键能，容易在CO键处断裂，它被广泛用于化学气相沉淀。(2)从遗传信息传递中心法则可知，在人体中DNA具有携带遗传信息的功能，RNA具有复制遗传信息的功能，蛋白质具有执行生命的功能。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。2.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。……ξ2.2固体1.根据题意，选择正确的标号填入空格内。（1）B,F（2）D（3）C、D、E,D（4）A2.试比较下列典型离子晶体的熔点高低，并说明理由。CaF2CaOCaCl2MgOMgOCaOCaF2CaCl2理由：2)()(rrQQkf3.试比较下列这些晶体的熔点高低并说明理由。44iSiBrFSSiC、、44iSiBrFSSiC4.已知下列两类晶体的熔点（℃）：（1）NaF(993),NaCl(801),NaBr(747),NaI(601)(2)SiF4(-90.2),SiCl4(-70),SiBr4(5.4),SiI4(120.4)为什么钠卤化物的熔点总是比相应的硅卤化物的熔点高，而且递变规律不一致？答：钠卤化物是离子晶体，而硅的卤化物是分子晶体。6.比较并说明理由：（1）2BaCl，4CCl，3AlCl，2FeCl的熔点高低；（2）2SiO,2CO,BaO硬度大小。答：(1)2BaCl2FeCl3AlCl4CCl;`2)()(rrQQkf,离子半径：2Ba2Fe3Al4C(2)2SiOBaO2CO6.写出耐高温金属和易熔金属各两种，简述它们的用途。答：耐高温金属：钨（3410℃）、铼（3180℃），常被用作测高温的热电偶材料。易熔金属：Bi(231.97℃)、Sn(271.44℃)，用于低熔点合金的制备。7.简述非晶态线型高分子聚合物的不同力学状态及特征。塑料、橡胶对玻璃化温度和粘流化温度分别有什么要求？答：作为塑料要求在室温下能保持固定的形状，因此gT越高越好；作为橡胶，要求能够保持高度的弹性，因此gT越低越好。对高分子材料的加工来说，gT与fT差值越大，其应用范围就越宽，橡胶的耐热性耐寒性也越好。8.下列物质的用途分别基于它们的什么特性？（1）常温下橡皮塞密封容器口使其不漏气；高弹性（2）用2BaCl作盐浴剂，使经高温处理的金属慢慢冷却保持晶形。熔点沸点较高，稳定性较好，不易受热分解。（3）金属有机化合物用于制备镜子