无机化学第五版习题答案

第1章 化学反应中的质量关系和能量关系 习题参考答案

1．解：1.00吨氨气可制取2.47吨硝酸。 2．解：氯气质量为2.9×10g。 3．解：一瓶氧气可用天数

n1(p p1)V1(13.2 103-1.01 103)kPa 32L

9.6d

n2p2V2101.325kPa 400L d-1

3

４．解：T

pVMpV

= 318 K 44.9℃ ５．解：根据道尔顿分压定律

pi

p(N2) = 7.6 104 Pa

p(O2) = 2.0 104 Pa p(Ar) =1 103 Pa

ni

p ６．解：（1）n(CO2) 0.114mol; p(CO2) 2.87 104 Pa

（2）p(N2) p p(O2) p(CO2) 3.79 104Pa （3）

n(O2)p(CO2)4 0.286 np9.33 104Pa

7.解：（1）p(H2) =95.43 kPa （2）m(H2) =

pVM

= 0.194 g RT

8.解：（1） = 5.0 mol

（2） = 2.5 mol

结论: 反应进度( )的值与选用反应式中的哪个物质的量的变化来进行计算无关，但与反应式的写法有关。

9.解： U = Qp p V = 0.771 kJ 10.解： （1）V1 = 38.3 10 m= 38.3L

（2） T2 =

-3

3

pV2

= 320 K nR

（3） W = ( p V) = 502 J （4） U = Q + W = -758 J （5） H = Qp = -1260 J

11.解：NH3(g) +

15O(g) 3 298.15K

NO(g) + H2O(g) rHm= 226.2 kJ·mol 2标准态

42

12.解： rHm= Qp = 89.5 kJ rUm= rHm nRT

= 96.9 kJ

13.解：（1）C (s) + O2 (g) → CO2 (g)

rHm = fHm(CO2, g) = 393.509 kJ·mol

1

1CO(g) + 1C(s) → CO(g)

2

22

1

= 86.229 kJ·mol rHm

CO(g) +

1FeO(s) → 2Fe(s) + CO(g)

232

33

1

rHm = 8.3 kJ·mol

各反应 rHm之和 rHm= 315.6 kJ·mol 。

1

（2）总反应方程式为

3C(s) + O(g) + 1FeO(s) → 3CO(g) + 2Fe(s) 2232

2323

1

= 315.5 kJ·mol rHm

由上看出：(1)与(2)计算结果基本相等。所以可得出如下结论：反应的热效应只与反应的始、终态有关，而与反应的途径无关。

14．解： rHm（3）= rHm（2）×3- rHm（1）×2= 1266.47 kJ·mol

1

15．解：（1）Qp = rHm== 4 fHm(Al2O3, s) -3 fHm(Fe3O4, s) = 3347.6 kJ·mol

1

（2）Q = 4141 kJ·mol

1

16．解：（1） rHm =151.1 kJ·mol （2） rHm = 905.47 kJ·mol （3） rHm = 71.7

1

1

kJ·mol

1

17.解： rHm=2 fHm(AgCl, s)+ fHm(H2O, l) fHm(Ag2O, s) 2 fHm(HCl, g) fHm(AgCl, s) = 127.3 kJ·mol

1

18.解：CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)

rHm = fHm(CO2, g) + 2 fHm(H2O, l) fHm(CH4, g)

= 890.36 kJ·mo

1

Qp = 3.69 10kJ

第2章 化学反应的方向、速率和限度 习题参考答案

1.解： rHm = 3347.6 kJ·mol ; rSm = 216.64 J·mol ·K ; rGm = 3283.0

1

4

11

kJ·mol ＜ 0

1

该反应在298.15K及标准态下可自发向右进行。

2.解： rGm = 113.4 kJ·mol ＞ 0

1

该反应在常温(298.15 K)、标准态下不能自发进行。

（2） rHm = 146.0 kJ·mol ; rSm = 110.45 J·mol ·K ; rGm = 68.7 kJ·mol

1

111

＞ 0

该反应在700 K、标准态下不能自发进行。

3.解： rHm = 70.81 kJ·mol ; rSm = 43.2 J·mol ·K ; rGm = 43.9 kJ·mol

1

1

1

1

（2）由以上计算可知：

rHm(298.15 K) = 70.81 kJ·mol ; rSm(298.15 K) = 43.2 J·mol ·K

1

1

1

rGm = rHm T · rSm ≤ 0

T ≥

rHm(298.15 K) rSm(298.15 K)

= 1639 K

3

3

p (CO) p (H2) c (CO) c (H2) 4.解：（1）Kc = Kp =

p (CH4) p (H2O)c (CH4) c (H2O)

K

p (CO) / p p (H) / p =

p (CH)/p p (HO) / p

3

2

4

2

（2）Kc =

c (N2) c (H2) c (NH3)

1

2 32

Kp =

2)/

p (N2) p (H2) p (NH3)

12 32

K =

p (N

2)/

1 2p

p (H

p

3

2

p (NH3) /p

（3）Kc =c (CO2) Kp =p (CO2) K =p (CO2)/p （4）Kc =

c (H2O) c (H2) 3

3

Kp =

p (H2O) p (H2) 3

3

K

=

p (H

p (H2O)/p

2)/

p

3

3

5.解：设 rHm、 rSm基本上不随温度变化。

= rHm T · rSm rGm

(298.15 K) = 233.60 kJ·mol rGm

1

(298.15 K) = 243.03 kJ·mol rGm

1

lgK (298.15 K) = 40.92, 故 K (298.15 K) = 8.3 10

40

lgK (373.15 K) = 34.02,故 K (373.15 K) = 1.0 10

34

6.解：（1） rGm=2 fGm(NH3, g) = 32.90 kJ·mol ＜0

1

该反应在298.15 K、标准态下能自发进行。

（2） lgK (298.15 K) = 5.76, K (298.15 K) = 5.8 10

5

7. 解：（1） rGm(l) = 2 fGm(NO, g) = 173.1 kJ·mol

1

= lgK1

fGm(1)31

= 30.32, 故 K1= 4.8 10

2.303 RT

1

（2） rGm(2) = 2 fGm(N2O, g) =208.4 kJ·mol

= lgK2

fGm(2)37

= 36.50, 故 K2= 3.2 10

2.303 RT

1

（3） rGm(3) = 2 fGm(NH3, g) = 32.90 kJ·mol

= 5.76, 故 K3= 5.8 10 lgK3

5

由以上计算看出：选择合成氨固氮反应最好。

8.解： rGm = fGm(CO2, g) fGm(CO, g) fGm(NO, g)

= 343.94 kJ·mol < 0，所以该反应从理论上讲是可行的。

1

9.解: rHm(298.15 K) = fHm(NO, g) = 90.25 kJ·mol

1

rSm(298.15 K) = 12.39 J·mol ·K

1

1

rGm(1573.15K)≈ rHm(298.15 K) 1573.15 rSm(298.15 K)

= 70759 J ·mol

1

lgK (1573.15 K) = 2.349, K (1573.15 K) = 4.48 10

3

10. 解： H2(g) + I2(g) 2HI(g)

平衡分压／kPa 2905.74 χ 2905.74 χ 2χ

(2x)2

= 55.3 2

(2905.74 x)

χ= 2290.12

p (HI) = 2χkPa = 4580.24 kPa

= 3.15 mol RT

55

11.解：p (CO) = 1.01 10 Pa, p (H2O) = 2.02 10 Pa

55

p (CO2) = 1.01 10 Pa, p (H2) = 0.34 10 Pa

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)

5

起始分压／10 Pa 1.01 2.02 1.01 0.34 J = 0.168, Kp= 1＞0.168 = J,故反应正向进行。 12.解：（1） NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g)

平衡分压/kPa x x

K =p (NH3) / p p (H2S) / p = 0.070 则 x= 0.26 100 kPa = 26 kPa 平衡时该气体混合物的总压为52 kPa

（2）T不变，K 不变。

NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g)

平衡分压/kPa 25

n =

pV

y y

K =（25.3 y) / p y / p = 0.070

y= 17 kPa

13.解：（1） PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)

0.70 0.500.500.50

2.02.02.0

c(PCl3)c(Cl2)1

Kc = = 0.62mol· L ， (PCl5) = 71%

c(PCl5 )

平衡浓度／(mol·L )

1

PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)

平衡分压 0.20

K

p (PCl)/p p (Cl )/p =

p (PCl) /p

3

2

5

1

RTRTRT

0.5 0.5 VVV

= 27.2

（2） PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 新平衡浓度／(mol·L ) 0.10 + y 0.25 y 0.25 +

0.10

y 2

Kc=

(0.25 y)(0.30 y)11

mol·L = 0.62mol· L (T不变，Kc不变)

(0.10 y)

1

y=0.01 mol·L ， (PCl5) = 68%

（3） PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)

平衡浓度／(mol·L ) 0.35 z z 0.050 +z

1

(0.050 z)z1

= 0.62 mol·L

0.35 z

1

z= 0.24 mol·L ， (PCl5) = 68%

比较(2)、(3)结果，说明最终浓度及转化率只与始、终态有关，与加入过程无关。

Kc=

14.解： N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 平衡浓度／(mol·L ) 1.0 0.50 0.50

1

c(NH3) 2

Kc= 3

c(N2)c(H2) L 1) 2 =2.0(mol ·

1

若使N2的平衡浓度增加到1.2mol· L ，设需从容器中取走x摩尔的H2。 N2(g) + 3H2(g)

1

2NH3(g)

新平衡浓度／(mol·L ) 1.2 0.50+(3 0.2) x 0.50 2 0.20

(0.50 2 0.20)2 1 2 1 2

2.0(mol · L) =(mol · L)Kc=3

1.2 (0.50 3 02 x)

x=0.94

15. 解：（1）α（CO）=61.5%;（2）α（CO）=86.5%; (3)说明增加反应物中某一物质浓度可提高另一物质的转化率;增加反应物浓度，平衡向生成物方向移动。 16.解： 2NO(g) + O2(g)

2NO2(g)

平衡分压／kPa 101 79.2 = 21.8 286 79.2／2 = 246 79.2

K

p(NO)/p （673K）== 5.36

p(NO)/pp(O)/p 2

2 2

2

= 2.303RTlgK ， rGm(673 K) = 9.39 kJ·mol rGm

1

17.解： rGm(298.15 K) = 95278.54 J·mol

1

(298.15 K) = rHm(298.15 K) 298.15 K· rSm(298.15 K) rGm

(298.15 K) = 9.97 J·mol ·K ， rGm(500 K) ≈ 97292 J·mol rSm

1

1

1

lgK (500 K) = 0.16， 故 K (500K)=1.4 10

10

或者 ln

K2 K1

rHm(298.15K)≈

R

T2 T1 10 ，(500 K) = 1.4 10K TT 12

1

18.解：因 rGm(298.15 K) = rGm(1) + rGm(2) = 213.0 kJ·mol <0, 说明该耦

合反应在上述条件可自发进行。

第3章 酸碱反应和沉淀反应 习题参考答案

解：（1）pH=-lg c(H)=12.00

（2）0.050mol·LHOAc溶液中， HOAc

c(H )c(OAc ) Ka

c(HOAc)

-1+

H + OAc

x x

1.8 10 5

0.050 x

+-

c平/(mol·L-1) 0.050-x x x

c(H+) = 9.5×10-4mol·L-1

pH = -lg c(H) = 3.02

2．解：（1）pH = 1.00 c(H) = 0.10mol·L

pH = 2.00 c(H) = 0.010mol·L

+

-1

+

-1

-1

-1

+

-1

+

等体积混合后：c(H) =（0.10mol·L+0.010mol·L）/2 = 0.055 mol·L

pH = -lgc(H) = 1.26

（2）pH = 2.00 c(H) = 0.010mol·L

pH = 13.00 pOH = 14.00-13.00 = 1.00, c(OH) = 0.10mol·L

等体积混合后：c(H ) 0.010mol L 0.0050mol L-1

0.10mol L-1

c(OH) 0.050mol L-1

2

--+

-1

+

-1

-1

酸碱中和后：H + OH → H2O

+-

c(OH-) = 0.045mol·L-1

pH =12.65 3．解：正常状态时

pH = 7.35 c(H) = 4.5×10mol·L

pH = 7.45 c(H) = 3.5×10mol·L 患病时

pH = 5.90 c(H) = 1.2×10mol·L

1.2 10-6mol L-14.5 10-8mol L-1

27

+

-6

-1

+

-8

-1

+

-8

-1

1.2 10-6mol L-13.5 10-8mol L-1

34

患此种疾病的人血液中c(H)为正常状态的27～34倍。 4．解：一元弱酸HA，pH＝2.77 c(H)=1.7×10mol·L HA

H + A

+

-+

-3

-1

+

c平/(mol·L-1) 0.10-1.7×10-3 1.7×10-3 1.7×10-3

c(H )c(A )(1.7 10 3)2

Ka 2.9 10 5 3

c(HA)0.10 1.7 10

1.7 10 3

100% 1.7% α =

0.10

5．解：溶液的pH = 9.00, c(H) = 1.0×10mol·L 故 c(OH) = 1.0×10mol·L

假设在1.0 L 0.10 mol·L氨水中加入x mol NH4Cl(s)。

NH3·H2O

NH4 + OH

+

--1

--5

-1

+-9-1

c平/(mol·L-1) 0.10-1.0×10-5 x+1.0×10-5 1.0×10-5

c(NH4 )c(OH )c(NH3 H2O)

0.10 1.0 10

5

Kb(NH3 H2O)

1.8 10 5

(x 1.0 10 5)1.0 10 5

x = 0.18

应加入NH4Cl固体的质量为: 0.18mol·L×1L×53.5g·mol= 9.6g

6．解：设解离产生的H浓度为x mol·L，则

HOAc

H + OAc

+

-+

-1

-1

-1

c平/(mol·L-1) 0.078-x x 0.74+x

c(H )c(OAc )

c(HOAc)

Ka(HOAc)

0.74x

1.8 10 5，x = 1.9×10-6 ，pH = -lg c(H+) = 5.72 0.078

向此溶液通入0.10molHCl气体，则发生如下反应： NaOAc + HCl → NaCl + HOAc

反应后：c(HOAc) = 0.18 mol·L，c(OAc) = 0.64 mol·L 设产生的H变为x’mol·L，则 HOAc

H + OAc

+

-+

-1

-1

--1

c平/(mol·L-1) 0.18-x’ x’ 0.64+x’

(0.64 x')x'

1.8 10 5

0.18 x'

x’ = 5.1×10，pH =5.30 Δ(pH) = 5.30-5.72 = -0.42

7. 解：（1）设NH4Cl水解产生的H为x mol·L，则

NH4 + H2O

+

+

-1

-6

NH3·H2O + H

+

c平/(mol·L-1) 0.010-x x x

c( NH3 H2O) c(H )Kw

Kh 5.6 10 10

c(NH4)K（bNH3 H2O)

xx

5.6 10 10

0.010 x

x = 2.4×10-6，pH = 5.62

+-1

（2）设NaCN水解生成的H为x’mol·L，则

CN + H2O

- c(HCN)c(OH) K

c(CN)

h

-

HCN + OH

-

c平/(mol·L-1) 0.10-x’ x’ x’

x` = 1.3×10，pH = 11.11

8．解：（1）Ka(HClO)= 2.9×10；（2）Ksp(AgI) = 8.51×10

9．解：（1）设CaF2在纯水中的溶解度(s)为x mol·L。因为CaF2为难溶强电解质，且基本上不水解，所以在CaF2饱和溶液中： CaF2 （s）

Ca + 2F

2+

-

-1

-3

i-8θ-17

c平/(mol·L-1) x 2x

2+-2 θ

｛c(Ca)｝·｛c(F)｝= Ksp(CaF2)

-3

x = 1.1×10

（2）设CaF2在1.0×10mol·LNaF溶液中的溶解度(s)为y mol·L。 CaF2 （s）

Ca + 2F

2+

-

-2

-1

-1

c平/(mol·L-1) y 2y+1.0×10-2

2+-2 θ

{c(Ca)}·{c(F)}= Ksp(CaF2)

y(2y+1.0×10)= 5.2×10

y = 5.2×10

（3）设CaF2在1.0×10mol·LCaCl2溶液中的溶解度(s)为z mol·L。 CaF2（s）

Ca + 2F

2+

-

-2

-1

-1

-5

-22

-9

c平/(mol·L-1) 1.0×10-2+z 2z

2+-2 θ

{c(Ca)}·{c(F)}= Ksp(CaF2)

(z+1.0×10)(2z)= 5.2×10 z = 3.6×10 7．解：溶液混合后有关物质的浓度为：

HA + OH A + H2O

---4

-2

2

-9

c/(mol·L-1)

+

50.0 0.10 20.0 0.1020.0 0.10

100.0100.0

-1

-+

-+

设c(H) = xmol·L，则弱酸HA，弱酸根A及氢离子H的平衡浓度表示为： HA A + H

50.0 0.10 20.0 0.1020.0 0.10

x x x

100.0100.0

c平/(mol·L-1)

pH = 5.00 = -lg x，x = 1.00×10mol·L

代入弱酸HA的解离平衡常数表示式：

-5 -1

Ka(HA)

c(A) c(H)

c(HA)20.0 0.10

x) x

100.0

50.0 0.10 20.0 0.10( x)

100.0

5)

(

20.0 0.10

（近似计算）

100.0

30.0 0.10()

100.0 6

6.67 10

2+

-2

θ

() (1.00 10

10．解：（1）由题意可知：c(Mg) = 0.050 mol·L

当c(Mg)·{c(OH)}＞Ksp(Mg(OH)2)时开始有Mg(OH)2沉淀出。

c(OH)-2+

-1

1.0 10 5mol L-1

（2）{c(Al)}·{c(OH)}= 4.0×10＞Ksp(Al(OH)3)，所以还有Al可被沉淀出。 c(Fe)}·{c(OH)}= 2.0×10＞Ksp(Fe(OH)3)，所以还有Fe可被沉淀出。 11．解： Cd + Ca(OH)2 Ca + Cd(OH)2↓

2+

2+

3+

-3

-22

θ

3+

3+-3 -22θ3+

Cd(OH)2(s) Cd + 2OH Ksp=7.2×10

112.41g mol

2+-θ-15

42+-1 -7-1

-1=8.9×10mol·L

若使c(Cd)＜0.10mg·L=1.0 10g L-1

c(OH)-

9.0 10 5mol L-1

pH＞(14.00-pOH) = 10.0

12．解：（1）混合后：c(Mn) = 0.0010mol·L c(NH3·H2O) = 0.050 mol·L 设OH浓度为x mol·L NH3·H2O

NH4 + OH

+

---1

-1

2+

-1

c平/(mol·L-1) 0.050-x x x

x2

1.8 10 5

0.050 x

2 -7-2 -7x= 9.0×10，即 {c(OH)}= 9.0×10

2+-2 -10θ-13

{c(Mn)}·{c(OH)}=9.0×10＞Ksp(Mn(OH)2) =1.9×10

所以能生成Mn(OH)2沉淀。

（2）已知(NH4)2SO4的相对分子质量为132.15

c((NH4)2SO4) =0.495 1000mol·L-1 = 0.25mol·L-1

132.15 15

c(NH4-) = 0.50 mol·L-1 --1

设OH浓度为x mol·L

NH3·H2O NH4 + OH

+-

c平/(mol·L-1) 0.050-x 0.50+x x

c(NH4+) c(OH-)

Kb(NH3 H2O)

c(NH HO) 32

(0.50 x)x

1.8 10 5

0.050 x

0.50x 1.8 10 5 0.050

-6

x=1.8×10c(OH-)=1.8×10-6mol·L-1

{c(Mn)}·{c(OH)}= 3.2×10＜Ksp(Mn(OH)2)，所以不能生成Mn(OH)2沉淀。 13．解：使BaSO4沉淀所需 c(SO4)＞

2-2+

-2

-15

θ

Ksp(BaSO4)

c(Ba2+)

1.08 10 10

mol L-1

0.10 1.08 10 9mol L-1

Ag2SO4沉淀所需

1.20 10 5

c(SO4)＞ mol L-1

+22 ｛c(Ag)｝(0.10)

2-

Ksp(Ag2SO4)

1.2 10 3mol L-1

故BaSO4先沉淀。

当Ag开始沉淀时，c(Ba)＜1.08 10 3＜10mol·L

1.2 10

2+2++

故此时Ba已沉淀完全。即可用加入Na2SO4方法分离Ba和Ag。

+

2+

-5

-1

10

14．解：Fe沉淀完全时，c(OH)的最小值为

3+-

c(OH)-

L-1 6.5 10 12mol L-1

-1

pH = 2.81

若使0.10 mol·LMgCl2溶液不生成Mg(OH)2沉淀，此时c(OH)最大值为

-

c(OH)-

L-1

7.5 10 6mol L-1

pH = 8.88

所以若达到上述目的，应控制2.81＜pH＜8.88。

15．解：（1）Pb(OH)2、Cr(OH)3开始析出所需c(OH)的最低为

-

c1(OH)-

L-1

2.2 10 7mol L-1

c2(OH)-

L-1 3.2 10 10mol L-1

---

因为c1(OH)＞＞c2(OH)，所以Cr(OH)3先沉淀。

（2）Cr(OH)3沉淀完全时所需OH最低浓度为

c(OH)-

--7

L-1 4.0 10 9mol L-1 Pb(OH)2不沉出所容许的OH最高浓度为

c(OH)＜2.2×10mol·L

即c(OH)应控制在（4.0×10mol·L～2.2×10）mol·L pHmin = 5.60 pHmax = 7.34

所以若要分离这两种离子，溶液的pH应控制在5.60～7.34之间。 16．解：（1）

K

--9

-1

-7

-1

--1

c(CrO42-)c(s2-)

c(CrO42-)c(Pb2+)c(s2-)c(Pb2+)2.8 10 13

8.0 10 28

Ksp(PbCrO4)Ksp(PbS)

3.5 1014

（2）

c(CrO42-)c(CrO42-){c(Ag+)}2

K

{c(Cl-)}2{c(Cl-)}2{c(Ag+)}2

1.12 10 12 {Ksp(AgCl)}2(1.77 10 10)2 3.6 107

Ksp(Ag2CrO4)

17．解：（1）设Cu的起始浓度为x mol·L。由提示可知： 2Cu 26S2O3 反应物质的量比 2 ： 26 n/10mol x ： 30.0×0.100 x = 0.230×10mol

-3

-3

2+

2-2+

-1

c(Cu2+) = 0.0115 mol·L-1 --1

（2）c(IO3) = 0.0230 mol·L

θ2+-2

Ksp(Cu(IO3)2) = {c(Cu)}·{c(IO3)}

= 6.08×10

18．解：设残留在溶液中的Cu的浓度为x mol·L。

Cu + H2S

2+

2+

-1

-6

CuS↓ + 2H

+

c平/(mol·L-1) x 0.10 0.10+2(0.10-x)

{c(H+)}2c(S2-)c(HS-)

K {c(Cu2+)}{c(H2S)}c(S2-)c(HS-)

1.4 10 20

Ksp(CuS)6.3 10 36 2.2 1015

KaKa(1) (2)

(0.30)2

2.2 10 5

0.10x

-162+-16-1

x = 4.1×10 c(Cu) = 4.1×10mol·L

故残留在溶液中的Cu有4.1×10mol·L×0.10L×63.546g·mol= 2.6×10g 19．解：（1）c(Fe) = c(Fe) ≈ 0.010mol·L 若使Fe开始产生沉淀，则

2+-16-1-1 -15

3+2+-1

3+

c(OH)-

L-1

6.5 10 13mol L-1

pH = 14.00-12.19 = 1.81

（2）Fe(OH)3沉淀完全，要求c(Fe) ≤ 10mol·L，则

3+-5-1

c(OH)

-

L-1

6.5 10 12mol L-1pH =2.81

第4章 氧化还原反应 习题参考答案

1．解：S的氧化数分别为-2、0、2、4、5、6。

2．解：（1）3Cu + 8HNO3(稀) → 3Cu(NO3)2+2 NO↑ + 4H2O

（2）4Zn + 5H2SO4(浓) →4ZnSO4 +H2S↑ + 4H2O

（3）KClO3 + 6 FeSO4 + 3H2SO4 → KCl +3 Fe2 (SO4)3 + 3H2O （4）Cu2S + 22HNO3 → 6Cu (NO3)2 + 3H2SO4 + 10NO↑ +8 H2O 3．解： （1）

+

2I+ H2O2+ 2H → I2+2H2O

（2）

（3） （4）

Cr2O7+ 3H2S + 8H→ 2Cr + 3S↓ + 7H2

O ClO3+ 6Fe+ 6H → Cl +6Fe+3H

2O

2+

+

-3

+ 3+

1/2 Cl2+ 2e →2Cl- Cl2 + 2OH→Cl+ClO+ H2O 1 Zn + 4OH - 2e →[Zn(OH)4]2-

-

--

（5） （6）

+) 1 ClO-+ H2O +2e →Cl-+ 2OH

Zn + ClO+2OH+ H2O→[Zn(OH)4] + Cl2 MnO4 + e → MnO4

+) 1 SO3 + OH- 2e →SO4 + H2O

2MnO4 +SO3 + 2OH →2 MnO4+SO4 + H2O

-

2--

2

2 2

2 2 2

4．解：（1）（-）Pt，I2(s)∣I(c1)‖Cl(c2)∣Cl2(P), Pt（+）

（2）（-）Pt∣Fe, Fe (c3)‖MnO4(c3), Mn(c4)，H(c5)∣Pt（+） （3）（-）Zn∣ZnSO4 (c1)‖CdSO4 (c2)∣Cd（+）

5．解：由于E(F2/HF)＞E(S2O8/SO4)＞E(H2O2/H2O)＞E(MnO4/Mn)＞E(PbO2/Pb)＞

2+3+

2++

2

2-

2+

2+

E(Cl2/Cl-)＞E(Br2/Br-)＞E(Ag+/Ag)＞E(Fe3+/Fe2+)＞E(I2/I-)

故氧化能力顺序为F2 ＞S2O8＞ H2O2＞ MnO4＞PbO2＞Cl2 ＞Br2 ＞ Ag＞Fe＞I2。其对应的还原产物为HF，SO4，H2O，Mn，Pb，Cl，Br, Ag, Fe, I。

6．解：由于E(Zn/Zn) < E(H/H2) < E(S/H2S) < E(Sn/Sn) < E(SO4/H2SO3) < E(Cu/Cu) < E(I2/I) < E(Fe/Fe) < E(Ag/Ag) < E(Cl2/Cl)

故还原能力顺序为Zn＞H2＞H2S＞SnCl2＞Na2SO3＞Cu＞KI＞FeCl2＞Ag＞KCl。 7．解：（1）E(Fe/Fe) < E(Br2/Br)，该反应能自发向左进行。

（2）E ＞0，该反应能自发向左进行。

（3） rGm<0，该反应能自发向右进行。

2

+3+

2

2+ 2+

2+

2+

+

4+2+

2-

2+

-

3+2+

+

-

3+2+

-

8．解：（1）E( MnO4/ Mn)＞E(Fe/Fe)，该反应能自发向右进行。 （2）原电池的电池符号：

(-)Pt|Fe(1mol L), Fe(1mol L)‖MnO4(1mol L), Mn(1mol L), H(10.0mol L)︱Pt(+)

2+

-1

3+

-1

--1

2+

-1

+

-1

-2+

3+2+

+ 8{c(MnO-4/c}{c(H/c}

ZE(MnO4/ Mn) = E ( MnO/ Mn)+ {c(Mn2+/c }

-2+

-4

2+

= 1.51 V +

0.0592Vlg(10.0

= 1.60 V )8 5

E = E(MnO4-/ Mn2+) E( Fe3+/Fe2+) = 0.83 V

-2+3+2+

（3）lgK= Z′{ E(MnO4/ Mn)- E(Fe/Fe)}/0.0592 V

= 62.5 K= 3.2×10

+

62

8．解：E(Ag/Ag) = E(Ag/Ag) + 0.0592V lg{c(Ag/c)}

= 0.6807 V

++

E(Zn2+/Zn) = E(Zn2+/Zn)+0.0592 V/2 lg{c(Zn)/c}

= -0.7922 V

E = E(Ag+/Ag) - E(Zn2+/Zn)

= 1.4729 V

Z'{Ag /Ag) Eθ(Zn2 /Zn)}

0.0592v

52

lgK

=52.8 K=6.3×10

9．解：（1）（-）Zn∣Zn(0.020 mol·L)‖Ni(0.080 mol·L)∣Ni（+）; E= 0.524 V; （2）（-）Pt，Cl2(P)∣Cl(10 mol·L)‖Cr2O7(1.0 mol·L), Cr（1.0 mol·L），H(10 mol·L)∣Pt（+）; E=0.21 V 10．解：E(AgBr/Ag) = E(Ag/Ag)

= E(Ag/Ag) + 0.0592 V × lg{c(Ag)/c} = E(Ag/Ag) + 0.0592 V × lg Ksp(AgBr) Ksp(AgBr) = 5.04×10

+

2+-12+-1

--12- -1 3+-1+

-1

+

++

+

-13

11．解：c(Ag)=0.040 mol·L

2+

12．解：（1）E(Cu/ Cu) = E(Cu/Cu) + lg{c(Cu)/c}

Z

2+

-1

2+

=+0.33 V

（2）c(Cu) = Ksp(CuS)/(S) =6.3c10

2+

2--36

mol·L

+

-1

E(Cu2+/Cu) = -0.70 V

{c(H)/c}++

（3）E(H/H2) = E(H/H2) + lg{p(H)/p } Z2

2

= -0.0592 V

（4）OH+ H → H2O

-

+

c/(mol·L-1) 0.1 0.1

刚好完全中和，所以c(H)=1.0×10mol·L

+

-7

-1

E(H+/H2) = -0.41 V

（5）加入的NaOAc与HCl刚好完全反应生成0.10 mol·L的HOAc

HOAc

-1

H + OAc

+-

平衡浓度c/(mol/L) 0.10-x x x

Ka(HOAc) = x2/(0.10-x) = 1.8×10-5

x = 0.0013 mol·L

-1

E(H+/H2) = -0.17 V

13．解：c(H)=2.7×10mol·L, pH=4.57; K(HA)= 2.7×10 14．解：由lg K= 4.3345,得 K= 4.63×10 15．解：E(Cu/Cu) = E(Cu/Cu) +

+-5-1

-5

-5

2+

2+

2+

lg{c(Cu)/c}= +0.31 V 2

E(Ag+/Ag) = E(Ag+/Ag) + 0.0592 V×lg{c(Ag+)/c} = +0.681V

E( Fe2+/Fe)=-0.44V, {E(Ag+/Ag) - E(Fe2+/Fe)} ＞ {E(Cu2+/Cu) - E(Fe2+/Fe)}

故Ag先被Fe粉还原。

当Cu要被还原时，需E(Ag/Ag) = E(Cu/Cu),

这时E(Ag/Ag)+0.0592 V×lg{c(Ag)/c} = E(Cu/Cu)。

即：0.7991 V + 0.0592 V × lg{c(Ag)/c} = 0.31 V，c(Ag) = 5.0×10 mol·L 16．解：（1）E(Ag/Ag) = E(Ag/Ag) + 0.0592 V × lg{c(Ag)/c}= +0.74 V

E(Zn/Zn) = E(Zn/Zn) + (0.0592 V/2)×lg{c(Zn)/c}= -0.78 V E = E(Ag/Ag) - E(Zn/Zn) = +1.5 V

（2）lgK= z′{E(Ag/Ag) - E(Zn/Zn)}/0.0592 V，K= 5.76×10

+

2++2+

++

2+

+

+-9-1

+

++

2+

2+2+

+2+

+

2+

52

E= E(Ag+/Ag) - E(Zn2+/Zn) = +1.5617 V

ΔrGm=-z′FE= -3.014×10 kJ·mol （3）达平衡时, c(Ag) =x mol·L 2Ag+ Zn

-1

+ +

-1

2-1

2Ag + Zn

2+

平衡时浓度c/(mol·L) x 0.30 + (0.10-x)/2

c(Zn2 )/c

K=

{c(Ag )/c}2

x = 2.5×10，c(Ag) = 2.5×10mol·L

17．解：（1）E(MnO4/MnO2) = {3E(MnO4/MnO2) - E(MnO4/MnO4)}/2

= +2.27V

-27+-27-1

2-

-

-2-

E(MnO2/Mn3+) = {2E(MnO2/Mn2+) - E( Mn3+/Mn2+)}/1 = +1.0 V

（2）MnO4, Mn。

（3）是Mn。反应式为Mn + 2H→ Mn+ H2

18．解：(1) E(Cr2O7/Cr)=0.91V; E(Cr/Cr)= -0.74V;

(2) Cr, Cr均不歧化, Cr较稳定, Cr极不稳定。

第5章 原子结构与元素周期性 习题参考答案

1．解：（1）n ≥ 3正整数；

（2）l = 1；

（3）ms = +½（或 ½）；

3+

2+

3+

2+

2-3+

2++ 2+

2-2+

3+2+

（4）m = 0。

2．解：（1）不符合能量最低原理；

（2）不符合能量最低原理和洪德规则；

（3）不符合洪德规则； （4）不符合泡利不相容原理； （5）正确。

3．解：（1）2px、2py、2pz为等价轨道；

（2）第四电子层共有四个亚层，最多能容纳32个电子。 亚层 轨道数 容纳电子数 s 1 2 p 3 6 d 5 10 f 7 14

32

4．解：（2）P（Z＝15）

（3）1s2s2p3s3p4s （4）Cr [Ar] （5）Cu

（6）[Ar]3d4s4p

1414

1010

10

2

6 22

26

2

2

6

2

6

2

5．解：（1）[Rn] 5f6d7s7p, 第7周期，ⅣA族元素，与Pb的性质最相似。 （2）[Rn] 5f6d7s7p，原子序数为118。 6．解：离子 电子分布式

S 1s2s2p3s3p

2+

2

2

6

2

6

K 1s2s2p3s3p Pb [Xe]4f5d6s Ag [Kr]4d Mn 1s2s2p3s3p3d Co 1s2s2p3s3p3d

7．解：

2+

2

2

6

2

6

7

2+

2

2

6

2

6

5

+

10

2+

14

10

2

22626