无机及分析化学-习题及解答

无机及分析化学

习题解答

严新徐茂蓉葛成艳编

第一章绪论

1.1判断下列误差属于何种误差？

①在分析过程中，读取滴定管读数时，最后一位数字n次读数不一致，对分析结果引起的误差。

②标定HCl溶液用的NaOH标准溶液中吸收了CO

,对分析结果所引起的误差。

③移液管、容量瓶相对体积未校准，由此对分析结果引起的误差。

④在称量试样时，吸收了少量水分，对结果引起的误差。

答：①偶然误差；②系统误差中的试剂误差；③系统误差中的仪器误差；

④过失误差

1.2测得Cu百分含量为41.64%、41.66%、41.58%、41.60%、41.62%、41.63%，计算测定结果的平均值、平均偏差、相对平均偏差。（无须舍去数据）

解：

41.64%41.66%41.58%41.60%41.62%41.63%

41.62%

+++++

d x x

∑=2.2×10-4 100%

=?=0.053%

1.3测定某样品中铁的百分含量，结果如下：

30.12%、30.05%、30.07%、30.05%、30.06%、30.03%、30.02%、30.03%

根据Q检验法，置信度为90%时是否有可疑数要舍去，计算分析结果的平均值、标准偏差、变异系数和对应的置信区间。

解：排序：30.02%、30.03%、30.03%、30.05%、30.05%、30.06%、30.07%、30.12%

先检验最大值30.12%：

30.12%30.07%

0.5

30.12%30.02%

0.9

=0.47 < 0.5，所以舍去30.12%

继续检验最大值30.07%，

30.07%30.06%

0.2

30.07%30.02%

，

0.9

=0.51>0.2，不应舍去，30.07%应该保留。

检验最小值30.02%，

30.03%30.02%

0.2

30.07%30.02%

Q 0.9=0.51>0.2，不应舍去，30.02%应该保留。

30.02%30.03%30.03%30.05%30.05%30.06%30.07%30.04%7

X +=

=+++++、

()

x x S n -=

-∑=1.8×10

-4

100%s CV x

?=6×10-4 ()4

30.04%30.040.01%7

μ-=±=±

1.4下列数据分别有几位有效数字？ ①18.77； 4位 ②0.1877； 4位 ③0.001877； 4位 ④0.0187700； 6位 ⑤18770； 5位 ⑥1.877×10-4

4位

1.5将下列各数修约到三位有效数字，并用标准指数形式表示。 ①41

2.523300；②7

3.265×105；③0.007362540；④0.000056412300 解：①

4.13×102

；②7.33×106

；③7.36×10-3

；④5.64×10-5

1.6根据有效数字的运算规则完成下列计算： ①35.6 ×27.38

0.00236×32.45+3.825×8.768

=974.7－0.07658＋33.538＝1.008×103 ②

()

32.678362 2.965108.2110--????＝24.2610?

()3

0.102325.0024.10100.10.235110?-??30.900.1023100.1

0.1980.235110??=? (在首位遇到大于或大于8的数时，多保留一位有效数字)

1.7某溶液的pH=6.53，其c (H +)为多少？某溶液的c (H +)=1×10-7mol ·L -1，其pH 值是多少？

解：pH=-lg[H +]=6.53，[H +]=3.0×10-7 mol·L -1； pH=-lg[H +]=7.0

第二章化学反应的基本原理

2.1计算下列系统的热力学能的变化：

①系统吸收了163 kJ 热量，并且对环境作了394 kJ 功。 ②系统放出248 kJ 热量，并且环境对系统作了265 kJ 功。解：ΔU=Q+W=163+(－394) = 231kJ

ΔU=Q+W=(－248) +265 = 17kJ

2.2诺贝尔发明的硝酸甘油炸药，爆炸时产生的气体发生膨胀，可使体积增大1200倍，反应如下：

4C 3H 5(NO 3)3(l)＝6 N 2(g)＋10H 2O(g)＋12 CO 2(g)＋O 2(g)

己知C 3H 5(NO 3)3(l)的标准摩尔生成焓为

355kJ·mol -1，利用本书附表中的

数据计算该爆炸反应在298K 下的标准摩尔反应焓变。

解：r m f m 2f m 2f m 353310H O(g)12CO (g)4C H (NO )(l)H H H H ?=?+?-?

=10(241.825)12(393.511)4(355)?-+?--?-3 = 5.7210-?kJ·mol -1

2.3 在298.15K 、p ?下，B 2H 6发生燃烧反应：B 2H 6(g)+3O 2(g) = B 2O 3(s)+3H 2O(g)，每燃烧1molB 2H 6(g)就放热2020kJ ，同样条件下2mol 单质硼（B ）在O 2中燃烧生成1molB 2O 3(s)，放热1264kJ 。计算298.15K 时B 2H 6(g)的标准摩尔生成焓。

解：

B 2H 6 (g)

3O 2

(g)

B 2O 3

(s)

3H 2O

(g)

-1

f m /kJ mol H ??

0 -1264 -241.82 1r m f m (1264)3(241.82)302020kJ mol H H -?=-+?--?-?=-?

解得：1f m 26(B H )30.54kJ mol H -?=? 2.4已知，在298.15 K 、100kPa 下 ①

CH 4(g)+4NO 2(g)= 4NO(g)+CO 2(g)+2H 2O(g)

r m 1H ?，=

574kJ·

mol -1

② CH 4(g)+2NO 2(g)=

N 2(g)+

r m 2

H ?，=867

CO 2(g)+2H 2O(g) kJ·mol -1

计算：③

CH 4(g)+4NO(g)=2N 2(g)+CO 2(g)+2H 2O(g)

r m 3H ?，=？

解：根据题意③＝②×2－① 所以，r m 3H ?，=2r m 2H ?，－r m 1H ?，=

1160 kJ·mol -1

2.5推测下列过程是熵增过程还是熵减过程？ ①水变成水蒸气；

熵

增

②盐从过饱和溶液中结晶出来；

熵减

③碳酸氢钠分解；

熵增

④铁丝燃烧；

熵减

⑤2NH 3(g)

N 2(g)+3H 2(g)

熵增

⑥H 2(g)+I 2(s)

2HI(g)

熵增

2.6碘钨灯内发生如下可逆反应：

W(s) + I 2(g)

WI 2(g)

扩散到灯内壁的钨会与碘蒸气反应，生成气态WI 2，而WI 2气体在钨丝附近受热，又会分解出钨单质，沉积到钨丝上，如此可延长灯丝的使用寿命。已知在298.15 K 时，该反应的r m S ?为

43.19J·mol -1·K -1，

r m H ?为40.568k J·mol -1。

①如果灯内壁的温度为600K ，计算上述反应的r m G ?(600K)（假设该反应的

r m S ?和r m H ?不随温度而改变）；

②计算WI 2(g)在钨丝上分解所需的最低温度。解：①r m G ?=r m H ??T r m S ?=

14.654kJ·mol -1

②r m G ?=r m H ?–T r m S ?<0；T >939.3K

2.7根据本书附表中的数据，判断下列反应在标准态下能否自发进行。 ①Ca(OH)2(s) + CO 2(g)=CaCO 3(s) + H 2O(1) ②2H 2(g) + O 2(g)= 2H 2O(1) ③CO(g)+H 2O(g)

CO 2(g)+H 2(g)

解：r m B f m,B B f m,B ()()G G G νν?=?-?∑∑生成物反应物，查表得到相关数据计算。

①r m G ?=74.57kJ·mol -1 <0 ；可以自发 ②r m G ?=474.28 kJ·mol -1

<0；可以自发 ③r m G ?=

28.518kJ·mol -1 <0；可以自发

2.8汽车尾气中的一氧化氮和一氧化碳在催化剂作用下可发生如下反应：

2CO(g) +2NO (g)

2CO 2(g) +N 2 (g)

根据本书附表中的数据，计算该反应能够自发进行的温度范围，并判断这一反应能否实际发生？（假设反应的r m S ?和r m H ?不随温度而改变）；

解：298.15K 时，

r m f m 2f m 2f m f m (N ,g)2(CO ,g)2(CO,g)2(NO,g)H H H H H ?=?+?-?-?

=0+2×(-393.511)-2×(-110.525)-2×89.86 =745.692kJ ·mol -1

r m m 2m 2m m (N ,g)2(CO ,g)2(CO,g)2(NO,g)S S S S S ?=+--

=191.598+2×213.76-2×198.016-2×210.309=–197.532J ·mol -1·K -1 要使反应自发进行，r m G ?＜0

r m G ?=r m H ??T r m S ?=

745.692kJ ·mol -1(–197.532J ·mol -1·K -1）·T

所以， T ＜3775K ，温度低于3775K ，该反应可以自发进行。

2.9在标准状态下（二氧化碳的分压达到标准压力），将CaCO 3加热分解为CaO 和CO 2，试估计进行这个反应的最低温度（假设反应的r m S ?和r m H ?不随温度而改变）。

解：CaCO 3(s)

CaO(s)+CO 2(g)

r m H ?=Δf H m ?

(CO 2,g)+Δf H m ?

(CaO,s)?Δf H m ?

(CaCO 3,s)=177.759kJ ·mol -1

r m S ?=Δf S m ?(CO 2,g)+Δf S m ?(CaO,s)?Δf S m ?(CaCO 3,s)=160.66 J ·mol -1

·K

-1

要使该反应发生必须r m G ?＜0，Δr G m ?=r m H ??T r m S ?<0

T>1106.4K

2.10在298.15K 时，将压力为

3.33×104Pa 的氮气0.200L 和压力为

4.67×104Pa 的氧气0.300L 移入0.300L 的真空容器，问混合气体中各组分气体的分压力和总压力各是多少？

解：在298.15K 时，p 1V 1=p 2V 2 对于N 2，p(N 2)=2.22×104

对于O 2，p(O 2)=4.67×104 Pa

p(总)= p(N 2) +p(O 2) =6.89×104 Pa

2.11人在呼吸时，呼出的气体与吸入的空气的组成不同。在36.7℃与101kPa 时，某人呼出气体的体积组成是： N 2，75.l%，O 2，15.2%，CO 2，

3.8%， H 2O ， 5.9%。求：①此人呼出气体的平均摩尔质量；②呼出的气体中CO 2的分压力。

解：①mix i i i

M y M =∑

10.75128.0140.15232.000.03844.010.05918.01628.64g mol -=?+?+?+?=?

②2(CO )0.038101 3.84kPa p =?=

2.12写出下列各反应的标准平衡常数表达式。 ①CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2O(g) ②NH 4HCO 3(s)

NH 3 + CO 2 + H 2O(g)

③Fe 3O 4(s) + 4 H 2(g) 3 Fe(s) + 4 H 2O(g)

④C(s) + O 2

CO 2

⑤Cl 2(g) + H 2O(l)H +(aq) + Cl (aq) + HClO(aq)

⑥BaSO 4(s) + CO 32 (aq)

BaCO 3(s) + SO 42(aq)

①22422

CO H O 2

CH O p p p p K p p p p ??

???=

???

②322NH CO H O p p p K p