山东大学工程化学习题解答(2)

2019-04-08 18:58

(1)写出该反应的反应速率表达式。反应级数为多少?

(2)其他条件不变,将容器体积增加到原来的2倍,反应速率变化多

少?

(3)若容器体积不变,仅将NO的浓度增加到原来的3倍,反应速率

又如何变化?

(4)若某瞬间,Cl2的浓度减小了0.003mol·L-1·s-1,请用三种物质浓度

的变化分别表示此时的反应速率。 解:

(1)υ=kc2(NO)c(Cl2) ,三级 (2)变为原来的八分之一 (3)增加到原来的9倍

(4)υ(NO)=υ(NOCl)=0.006 mol·L-1·s-1

20.28℃时,鲜牛奶变酸约需4小时,在5℃的冰箱内冷藏时,约48小时

才能变酸。已知牛奶变酸的反应速率与变酸时间成反比,求牛奶变酸反应的活化能。 解:由 ln 得 ln?2kEa11?ln2?(?) ?1k1RT1T21/4Ea11?(?) 1/288.314278301 解得 Ea=58859(J/mol)=58.86kJ/mol

第二章 溶液

1. 溶液的蒸气压为什么下降?如何用蒸气压下降来解释溶液的沸点升高和凝固点下降?

答:部分溶质离子占据了原由溶剂粒子占据的表面,使可蒸发的粒子数减少。

2. 对具有相同质量摩尔浓度的非电解质溶液、AB型 及A2B型电解质溶液来说,凝固点高低的顺序应如何判断?

答:非电解质溶液>AB型电解质溶液>AB2型电解质溶液 3. 下列说法是否正确?若不正确,请改正。 (1)稀溶液在不断蒸发中,沸点是恒定的。 (2)根据稀释定律??Kiθ,一元弱酸浓度越小,电离度越大,因而c溶液酸性也越强。

(3)将一元弱酸溶液稀释十倍,则其pH值增大一个单位。

(4)由HAc—Ac-组成的缓冲溶液,若溶液中c(HAc)>c(Ac),则该

缓冲溶液抵抗外来酸的能力大于抵抗外来碱的能力。

6

(5)PbI2和CaCO3的溶度积均近似为108,则两者的溶解度近似相等。 答:(1)错。沸点逐渐升高 (2)错。溶液的酸性越弱 (3)错。稀

释100倍

(4)错。抵抗外来碱的能力大于外来酸的能力 (5)错。PbI2的

溶解度大

4. 往氨水中分别加入下列物质,氨水的离解度和溶液的pH值将发生什

么变化?

(1)NH4Cl(s) (2)NaOH(s) (3)HCl(aq) (4)H2O 答:(1)α↓pH↓ (2)α↓pH↑ (3)α↑pH↓ (4)α↑pH↑

5. 如何从化学平衡的观点理解溶度积规则?并用该规则解释下列现象: (1)CaCO3溶于稀HCl溶液中,而BaSO4则不溶。

(2)Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液中。

答:再难溶电解质的多相平衡系统中,不断降低离子的浓度可使电解质不断溶解。

(1)CO32-为弱酸根,能与H+结合,而SO42-不与H+结合

(2)Mg(OH)2的溶解度较大,像NH4+这样具有微弱酸性的物质即可使其溶解。 6. 选择题

(1)欲使乙二醇(C2H6O2)水溶液的凝固点为-0.93℃,需在200g水中

加入乙二醇 C 克。

A 3.2 B 12.4 C 6.2 D 22.4 (2)下列水溶液沸点最高的是 B 。

A 0.03m甘油 B 0.02mH2SO4 C 0.02mNaCl D 0.02m蔗糖

(3)25℃时,PbI2的溶解度为1.52×103mol·L-1,其溶度积常数为

B 。

---

A 2.8×108 B 1.4×108 C 4.71×106

(4)下列溶液中pH值最高的是 D ,最低的是 A 。 A 0.1mol·L-1HAc B 0.1mol·L-1HAc+等体积水 C 0.2 mol·L-1HAc与0.2 mol·L-1NaAc等体积混合 D 0.2 mol·L-1HAc与0.6 mol·L-1NaAc等体积混合 7. 将下列溶液按凝固点由高到低的顺序排列: (1)1 mol·kg-1 H2SO4(2)1 mol·kg-1NaCl (3)1 mol·kg-1C6H12O6 (4)0.1 mol·kg-1CaCl2(5)0.1 mol·kg-1NaCl (6)0.1 mol·kg-1HAc 8. 20℃时,将15.0克葡萄糖(C6H12O6)溶于200克水中,计算:

(1)溶液的凝固点;(2)在101325Pa下,该溶液的沸点。

解:m=

15/180?2000=0.417(mol/kg) 200Δtfp=1.86×0.417=0.776℃ , tfp= —0.776℃ Δtbp=0.515×0.417=0.215℃ , tbp=100.22℃

7

9. 在1升水中加多少克甲醛(CH2O),才能使水在-15℃不结冰? 解: 15=1.86?w/30 , w=242(g) 110. 取0.1mol·L-1的甲酸(HCOOH)溶液50ml,加水稀释至100ml,求稀释

前后溶液的H+浓度、pH值和离解度。从计算结果可以得出什么结论? 解:稀释前:c(H+)=0.1?1.77?10?4=3.16×10-3(mol/L) pH=2.5 α=3.16×10-3/0.1=3.16%

稀释后:c(H+)=0.05?1.77?10?4=2.24×10-3(mol/L)

pH=2.65 α=2.24×10-3/0.05=4.48% 稀释后 α增大c(H+)降低 11. 计算下列混合溶液的pH值: (1)30ml1.0 mol·L-1的HAc与10 ml1.0 mol·L-1的NaOH混合 解:混合并反应后: c(Ac-)=10×1/40=0.25mol/L , c(HAc)=20×1/40=0.5mol/L

+-5-5

c(H)=1.8×10×0.5/0.25=3.6×10 , pH=4.44 (2)10ml1.0 mol·L-1的NH3·H2O与10 ml0.33 mol·L-1的HCl混合 解:混合并反应后: c(NH4+)=10×0.33/20=0.165mol/L , c(NH3)=(10×1—10×0.33)/20=0.33mol/L c(OH-)=1.8×10-5×0.33/0.165=3.6×10-5 , pOH=4.44 , pH=9.56 12. 欲配制500mlpH为9.00且C(NH3)= 1.0 mol·L-1的NH3·H2O—NH4Cl

缓冲溶液, 需密度为0.904g· ml-1含NH3 26.0% 的浓氨水多少ml?固体NH4Cl多少克? 解: (1) 500?1?V?0.904?26%?1000 , V=36 (ml)

17 (2) pH=9 , c(OH—)=10—5 mol/L 10?5?1.8?10?5?1c(NH4)? , c(NH4+)=1.8 (mol/L)

w=1.8×0.5×53.5=48.2 (g) 13. 取100克NaAc·3H2O,加入130ml 6.0 mol·L-1的HAc溶液,然后用水

稀至1.0L,此缓冲溶液的pH为多少?若向此溶液中加入0.1mol固体氢氧化钠(忽略溶液体积变化),求溶液的pH值。 解:c(HAc)=130×6.0×10-3=0.78 (mol/L) c (Ac—)=100/136/1=0.735 (mol/L) c(H?)?1.8?10?5?0.78?1.91?10?5 (mol/L) , pH=4.72 0.735 加入固体NaOH后 c(HAc)=0.68 (mol/L)

8

c (Ac—)=0.835 (mol/L) c(H?)?1.8?10?5?0.68?1.47?10?5 (mol/L) , pH=4.83 0.83514. 已知室温时下列各盐的溶解度,试求各盐的溶度积。

--

(1)AgCl 1.95×104g/100gH2O (2)AgBr 7.1×107 mol·L-1

(3)BaF2 6.3×103 mol·L-1

? 解:(1)S=1.95×10-3/143.5=1.36×10-5 (mol/L) , Ksp?S2?1.85?10?10

? (2)Ksp?S2?5?10?13

? (3)Ksp?4S3?4?(6.3?10?3)3?1.0?10?6

15. 根据PbI2的溶度积常数计算:

(1)PbI2在纯水中的溶解度;(2)PbI2饱和溶液中的c(Pb2+)、c(I);

(3)在0.01 mol·L-1KI溶液中的溶解度;(4)在0.01 mol·L-1Pb(NO3)2

溶液中的溶解度。 解:(1)S?31.39?10?8/4?1.51?10?3 (mol/L)

(2)c(Pb2+)=1.51×10-3 , c(I-)=3.02×10-3 (mol/L) (3)1.39×10-8=S×(0.01+2S)2 , S=1.39×10-4 (mol/L) (4)1.39×10-8=(S+0.01)×(2S)2 , S=5.9×10-4 (mol/L) 16. 在0.5 mol·L-1MgCl2溶液中加入等体积的0.1 mol·L-1的氨水溶液,问 (1)有无沉淀生成?

(2)若所加氨水中含有NH4Cl,则NH4Cl浓度多大时才不致生成

Mg(OH)2沉淀?

解:(1)c(Mg2+)=0.25 mol/L , c(NH3)=0.05 mol/L c(OH-)=0.05?1.8?10?5?9.5?10?4 (mol/L)

??1.8?10?11 , 有沉淀 Qc=0.25?(9.5?10?4)2?2.25?10?7?Ksp (2)欲不生成沉淀,须

c(OH?)?1.8?10?11/0.25?8.5?10?6 (mol/L) 8.5?10?6?1.8?10?5?0.05c(NH4)? , c(NH4+)=0.106 (mol/L)

原氨水中 c(NH4+)=0.212 (mol/L)

17. (1)在10 ml 1.5×103 mol·L-1 MnSO4溶液中,加入5ml 0.15 mol·L-1 氨

水,是否有沉淀生成? (2)若在原MnSO4溶液中,先加入0.495克(NH4)2SO4固体(忽略体积

变化),然后再加入上述氨水5ml,是否有沉淀生成?

解:(1)c(Mg2+)=10×1.5×10-3/15=1×10-3 , c(NH3)=5×0.15/15=0.05 mol/L

2+2--3-5-11? Qc=c(Mg)c(OH)=1×10×1.8×10×0.05=9×10>Ksp=1.9×10-13 , 有沉淀

(2)c(NH4+)=

2?0.495/132?1000?0.5 (mol/L)

15 9

c(OH-)=1.8?10?5?0.05?1.8?10?6 (mol/L) 0.5? Qc=c(Mg2+)c2(OH-)=1×10-3×(1.8×10-6)2=3.249×10-15

沉淀

--

18. 一种混合溶液中c(Pb2+)= 3.0×102 mol· L-1 ,c(Cr3+)= 2.0×102

mol·L-1,若向其中逐滴加入浓NaOH(忽略体积变化), Pb2+ 与Cr3+均有可能生成氢氧化物沉淀。问: (1)哪一种离子先被沉淀?

(2)若要分离这两种离子,溶液的pH值应控制在什么范围?

1.2?10?15?2?10?7 (mol/L) 解:(1)c(OH)=?23.0?10-

c’(OH-)=

6.3?10?31?3.16?10?10 (mol/L) ?22.0?10 先生成Cr(OH)3沉淀

Cr3+沉淀完全时,c(Cr3+)<10-5 mol/L ,此时

c(OH-)>36.3?10?31/10?5=4×10-9 (mol/L) , pOH<8.4 , pH>5.6 不使Pb2+沉淀时,前已计算c(OH-)<2×10-7 (mol/L) ,pOH>6.7 , pH<7.3 综上 5.6

19. 试计算下列转化反应的平衡常数。

-? (1)Ag2CrO4(s) + 2Cl 2AgCl(s) + CrO24

? (2)PbCrO4(s) + S2 PbS(s) + CrO24

(3)ZnS(s) + Cu2+ CuS(s) + Zn2+

??(Ag2CrO4)/[Ksp(AgCl)]2=9× 解:(1)K??Ksp10-12/(1.56×10-10)2=3.7×108

?? (2)K??Ksp10-14/3.4×10-28=5.2×1013 (PbCrO4)/Ksp(PbS)=1.77×??(ZnS)/Ksp(CuS)=1.2× (3)K??Ksp10-23/8.5×10-45=1.4×1021

第三章 电化学基础

1. 完成并配平下列反应式

(a) 酸性介质

(1)KClO3?FeSO4?3H2SO4?3Fe2(SO4)3?KCl?3H2O

2??8H??2Cr3??3O2?7H2O (2)3H2O2?Cr2O7(3)2Na2S2O3?I2?Na2S2O4?2NaI ???(4)3MnO24?4H?MnO2?2MnO4?2H2O

(b) 碱性介质

??18H2O?8Al(OH)3?3NH3?3OH? (1)8Al?3NO3?(2)ClO?3?6Fe(OH)2?3H2O?Cl?6Fe(OH)3

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