吉大《无机化学》试卷答案

- --- --- --- --- --- --- 〇- -- --- --- - -----名 线姓 --- --- --- --- --- --- --订 - 〇 ---号 ---学-- -- - -- - -- - -- - --装 - -- - -- - -- - -- - -- - ---〇-级 -班档 - -- - -- - -- - -- - -- - -----院 存学---程---工---与---学〇科---子---电- -- ----： -- ---院--- 学 - --

-2012 - 2013 学年 第一 学期《无机化学 》试卷

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-----一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分

--- 7）已知反应NOCO-〇- (g) + CO (g) = 1/2N2 (g) + CO2 (g)的 ΔrHmθ

= -373.2 kJ/mol，若提高有毒气体NO和的转化率，可采取的措施是（B）

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A) 低温低压； B) 低温高压； C) 高温高压； D) 高温低压 -----

----一 选择题（每题2分，共20分）

8) 下列叙述正确的是（D）

-线

A) 因为p轨道是“8”字形的，所以p电子走“8”字形； -----1）实验测得H-2的扩散速率是一种未知气体扩散速率的2.9倍。则该气体的相对分 B) 主量子数为2时，有2s，2p两个轨道；

---子量约为（C）

C) 氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个原子轨道；

-----A) 51 B) 34 C) 17 D) 28 D) 电子云是波函数|ψ|2

在空间分布的图像。

----

--封2) 合成氨的原料中氢气和氮气的体积比为3:1，若原料气体中含有其他杂质气体的

9）下列原子半径由大到小排列，顺序正确的是 （C） -〇体积分数为4%，原料气总压为15198.75 kPa，则氮气的分压是 （C） A) Mg B Si； B) Si Mg B； C) Mg Si B； D) B Si Mg。 -----A) 3799.688 kPa B) 10943.1 kPa C) 3647.7 kPa D) 11399.06 kPa

---10） 具有下列电子构型的元素中，第一电离能最小的是（B）

--

---3) 已知Δθθ2

3

2

4

2

5

2

6

-cHm (C, 石墨)= -393.7 kJ/mol, ΔcHm (C, 金刚石)= -395.6 kJ/mol, 则ΔfHmθ

A) nsnp B) nsnp C) nsnp D) nsnp

-----(C, 金刚石)为 （kJ/mol）（B）

---密A) -789.5 B) 1.9 C) -1.9 D) 789.5

---

二 填空题（每题2分，共30分） ----4) 已知在298 K时反应2N2 (g) + O2 (g) = 2N2O (g) 的ΔrUmθ

为166.5 kJ/mol，则该

---反应的Δ--rHmθ为（kJ/mol）（A） 1） 已知1 dm3某气体在标准状况下质量为2.86 g，则该气体的平均相对分子量为 64 ；其在17 oC ----A) 164 B) 328 C) 146 D) 82 和207 kPa时的密度为 5.49 g·cm3 。

---〇-

-卷5) 下列势能-反应历程图中，属于放热反应的是 （C）

2） 在26.6 g氯仿（CHCl3）中溶解0.402 g萘（C10H8），其沸点比氯仿的沸点高0.455 K，则氯仿的沸点

- A) 1和3 B) 2和3 C) 1和4 D) 2和4

升高常数为 3.86 K·kg·mol-1 。

-----3） 2 mol Hg(l)在沸点温度（630 K）蒸发过程中所吸收的热量为109.12 kJ。则汞的标准摩尔蒸发焓ΔvapHmθ

----为 54.56 kJ·mol-1 ；该过程对环境做功W = 10.48 kJ ；?U = 98.64 kJ ；?S = 173.2 J·K-1；?G = ------0 。

-----评4） 在20 oC时，甲醇的蒸汽压为11.83 kPa，则甲醇气化过程的ΔrGmθ为 5.23 kJ/mol。甲醇在正常沸

---点时的Δ-rGmθ为 0 kJ/mol。

----- 5） 42号元素Mo的电子构型为 [Kr]4d5 5s1

；其最外层电子的四个量子数为n=5，l=0，m=0，ms =+1/2 ---〇

（或-1/2） ；价层d轨道的符号位4d2

x2-y2，4dz，4dxy，4dxz，4dyz 。

---6）下列关于基元反应的论述，不正确的是（D） -6） 已知M2+离子3d轨道中有5个电子，M原子的核外电子排布为 [Ar]3d5 4s2 ；M元素的名称和符号

---A) 基元反应的逆反应也是基元反应 -----B) 反应级数等于反应的分子数

为 锰， Mn 。

----C) 分子数大于三的反应也可能是基元反应 ----- D) 碰撞理论指出，没有单分子的基元反应

共 四 页（第一页）

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-三 简答题与计算题（1-5题8分，6题10分，共50分）

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----1）313 K时CHCl3都的饱和蒸汽压为49.3 kPa，于此温度和98.6 kPa的压强下，将---3

--4.00 dm空气缓缓通过CHCl3致使每个气泡都为CHCl3饱和。求（1）通过CHCl3----后，空气和CHCl3混合气体的总体积时多少？（2）被空气带走的CHCl3的质量是多〇--少？ ----

----解：

-----线（1）将题中的过程理解为一个p1 = 98.6 kPa，V1=4.00 dm3的空气缓慢通过CHCl3，--气泡在备CHCl3的饱和过程中的总压不变，气泡的体积增大。通过CHCl3后的气泡----十分混合气体体系，V总是其总体积，p总=98.6 kPa。CHCl3的饱和蒸汽压49.3kPa-----是混合气体中该组分的分压p2，设另一组分空气的分压为p空，则

----p空 = p总 - p2

----- = 98.6 kPa – 49.3 kPa

封-〇 = 49.3 kPa

对组分气体混合前后分别运用理想气体状态方程，则有

------p1V1 = nRT；p总V总 = nRT

-----由于整个过程n，T不变，则有p1V1 =p总V总 ---所以 V总-- = (p1V1)/ p总

---- = 98.6 kPa×4.0 dm3/49.3 kPa --密 = 8 dm3

----

---（2）对组分气体CHCl3使用理想气体状态方程p2V总 = nRT，故混合气体中CHCl3-----的物质的量为：

-------〇-n?p2V总49.3kPa?8?10-3m3-卷RT?8.314J?mol?K?313K

---?0.152mol----

-----因为CHCl-3的摩尔质量为M = 119.5 g·mol-1,故带走的CHCl3的质量为: ---

-----m = Mn = 119.5 g·mol-1

×0.152 mol 评-= 18.16 g ----- ---- --〇 ---- ----- ---- -----

--- 2）反应2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g)在氢能源的利用中具有重要的意义。根据下面的热力学数据计算1000K、标准状态下，每克氢气最多可做多少非体积功？

H2(g) O2(g) H2O(g)

ΔfHmθ/ kJ·mol-1 0 0 -241.8

ΔSmθ/ J·mol-1·K-1 130.7 205.2 188.8

解：

在恒温恒压条件下，体系可做的非体积功的最大值是反应?rG的相反数。 根据题中的数据，可求反应2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g)的?rGmθ值。

ΔrHm? ＝ 2×ΔfHm?(H2O, g) - ΔfHm?(O2, g) - 2×ΔfHm?(H2, g) ＝ (-241.8×2) kJ·mol-1

＝ -483.6 kJ·mol-1

ΔrSm?

＝ 2×Sm?

(H2O, g) - Sm?

(O2, g) - 2×Sm?

(H2, g)

＝ (188.8×2 – 130.7×2 – 205.2) J·mol-1·K-1

＝ - 89 J·mol-1·K-1

故 ΔrGm?

＝ ΔrHm?

– TΔrSm?

＝ [-483.6 - 1000×(-89) ×10-3] kJ·mol-1

＝ -394.6 kJ·mol-1

即2 mol氢气可做非体积功394.36 kJ，所以每克氢气可做的非体积功为

394.6÷4 = 98.7 kJ

共 四 页（第二页）

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3) 某一级反应400 K时的半衰期是500 K时的100倍，估算反应的活化能。

4） 反应3H2 (g) + N2 (g) = 2NH3(g) 在200 oC时的平衡常数K1θ = 0.64，400 oC是的平衡常数K2θ = 6.0×10-4，据此求该反应的标准摩尔反应热ΔrHmθ和NH3(g)的标准摩尔生成热ΔfHmθ。

--- --- --- 〇- -- --- --- - -----名 线姓 --- --- --- --- --- --- --订 - 〇 ---号 ---学-- -- - -- - -- - -- - --装 - -- - -- - -- - -- - -- - ---〇-级 -班档 - -- - -- - -- - -- - -- - -- - --存院 ---学---程---工---与〇学---科---子---电- -- - -- ---院--- 学-----解：

----设400 K为T1时刻，500 K为T2时刻，

〇--由一级反应的半衰期公式

--------t0.6931?----2k

-线---则 --k?0.693-t --1---2----所以

-----封0.693-〇--kt1(2)t1(2)2----k?2.693?210t1(1)

-----t1(1)2---2-----将其代入反应活化能Ea，反应温度T和反应速率常数k的关系式

---密---lgk2---k?Ea2.303R(1T-1

11T)2-------t1(1)-----可得 -lg2a〇-t?E)

1(2)2.303R(1T-11T2-卷2---将题中数据代入其中，得

------t1(1)----2.303Rlg2---t1(2)---1---评E2a?1?2.303?8.314J?mol-1?Klg100?76.6kJ?mol-1----T-111

1T2400K-500K------ --〇 ---- ----- ---- ----- ---

解：

设200 oC为T1时刻，400 oC为T2时刻，

对于反应3H2 (g) + N2 (g) = 2NH3(g) ??则有 lnK??rHm1?-2.303RT??rSm12.303RT 1lnK???rHm?rS?m2?-2.303RT?22.303RT 2式(2)-式(1)得

?lnK2?rH?mK??12.303R(1T-11T)

2所以反应的标准摩尔反应热

2.303RlnK?2???K1rHm?1T-11T2-42.303?8.314J?mol-1?K-1ln6.0?10?0.6411

(200?273K)-(400?273K)?-92kJ?mol-1NH3(g)的标准生成反应为

3/2H2 (g) + 1/2N2 (g) = NH3(g)

其化学计量数为题设的反应的一半，故其标准反应热为-92 kJ·mol-1÷2 = -46 kJ·mol-1

这就是NH3(g)的标准生成热ΔfHmθ

共 四 页（第三页）

(1)

(2)

6）写出下列元素基态原子的元素名称、元素符号及其价层电子构型。 （1）第4个稀有气体； （2）第五周期第IB族； （3）4p轨道半充满的元素； （4）第六周期第IIA族； （5）电负性最大的元素。

解：

元素名称 原子序数 元素符号 电子排布式

-----〇-------------------- -----〇-------------------- 5）在一弹式量热计中完全燃烧0.30 mol H2(g)生成H2O(l), 量热计中的水温升高5.212 K；将2.345 g正癸烷C10H22(l)完全燃烧，量热计中的水温升高6.862 K。已知H2O(l)的标准摩尔生成热为-285.8 kJ·mol，求正癸烷的燃烧热。

解：有题意H2O(l)的标准生成热为-285.8 kJ·mol，这相当于已知

H2(g) + 1/2 O2 = H2O(l) ΔrHmθ = -285.8 kJ·mol-1

θ-1

-1

--- - -----名 线姓 --- --- --- --- --- --- --订 - 〇 ---号 ---学-- -- - -- - -- - -- - --装 - -- - -- - -- - -- - -- - ---〇-级 -班档 - -- - -- - -- - -- - -- - -- - --存院 ---学---程---工---与〇学---科---子---电- -- - -- ---院--- 学---H2(g)在弹式量热计中燃烧反应为恒容反应，其热效应为ΔrUm， 由

---θ

θ

--ΔrHm= ΔrUm + ?vRT

-线得 ΔrUmθ

=ΔrHmθ

- ?vRT =-285.8 kJ·mol-1

- (-3/2 )×8.314 J·mol-1

·K-1

×298 K ----- = -282.08 kJ·mol-1

----有题知，0.3 mol H2(g)完全燃烧，知反应进度为ξ = 0.30 mol，则

-----ΔrU θ= ΔrUmθ ×ξ = -282.08 kJ·mol-1×0.30 mol = -84.624 kJ

----即84.624 kJ热量是量热计的水温升高5.212 K，由题意2.345 g正癸烷燃烧是量热计水--封温升高6.862 K，可知其燃烧放热为 -〇-84.624 kJ×(6.862K/5.212K) = -111.41 kJ

---即热反应式 C--10H22(l) + 31/2O2 = 10 CO2 + 11 H2O(l)

---完全燃烧2.345g正癸烷时，ΔrU θ

= -111.41 kJ -----正癸烷的摩尔质量为142 g·mol-1，故 ----n = 2.345g/142 142 g·mol-1 = 0.01651 mol

-----则，Δ密rUmθ= ΔrU θ÷ξ = -111.41 kJ÷0.01651 mol = -6748.03 kJ·mol-1 -燃烧热为恒压反应热效应，故

-----ΔrHmθ = ΔrUmθ + ?vRT ---- = -6748.03 kJ·mol-1 + (-11/2) ×8.314 J·mol-1·K-1×298 K ----- = -6761.7 kJ·mol-1 ----这就是正癸烷的燃烧热 〇-- 卷- ----- ---- ----- ---- --评 ---- --- -----〇 - ------ --- ------ ----- （1） 氪 36 （2） 银 47 （3） 砷 33 （4） 钡 56 （5） 氟 9

共 四 页（第四页） Kr Ag As Ba F [Ar]3d10 4s2 4p6 [Kr]4d10 5s1 [Ar]3d10

4s2

4p3

[Xe]6s2 [He]2s2 2p5