1、 1 浙江大学 练习题参考答案 第一章 绪 论 练习题（ p.9） 1. （ 1）； （ 2）； （ 3）； （ 4）。 2. （ 1） C、 D；（ 2） C；（ 3） B。 3. 反应进度； ； mol。 4. 两相（不计空气）；食盐溶解，冰熔化，为一相；出现 AgCl，二相；液相分层，共三相。 5. 两种聚集状态，五个相： Fe（固态，固相 1）， FeO（固态，固相 2）， Fe2O3（固态，固相 3）， Fe3O4（固态，固相 4）， H2O（ g）和 H2（ g）（同属气态，一个气相 5） 6. n =（ 216.5 180） g / (36.5g mol-1) = 1.0 mol
2、 7. 设最多能得到 x 千克的 CaO 和 y 千克的 CO2，根据化学反应方程式： CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) 摩尔质量 /g mol-1 100.09 56.08 44.01 物质的量 /mol 1000 95%10009 103 .x56.08310y4401 103. 因为 n(CaCO3)=n(CaO)=n(CO2) 即 1000 95%10009 103 .= x56.08310= y4401 103. 得 x =m(CaO) =532.38kg y =m(CO2) =417.72kg 分解时最多能得到 532.28kg 的 CaO 和 417.72kg
3、 的 CO2。 8. 化学反应方程式为 3/2H2+1/2N2 = NH3 时： 22( H ) 6 m o l 4 m o l3( H )2n 22( N ) 2 m o l 4 m o l1( N )2n 33( N H ) 4 m o l 4 m o l1( N H )n 化学反应方程式为 3H2+ N2 = 2NH3 时： 22( H ) 6 m o l 2 m o l3( H )n 2 22( N ) 2 m o l 2 m o l1( N )n 33( N H ) 4 m o l 2 m o l2( N H )n 当反应过程中消耗掉 2mol N2 时，化学反应方程式写成 3/2H
4、2+1/2N2 = NH3， 该反应的反应进度为 4 mol； 化学方程式改成 3H2+ N2 = 2NH3， 该反应的反应进度为 2 mol。 9. n（ H2） = （ H2） =0.5 mol ( 2)= 1 mol n（ H2O） = （ H2O） =0.5 mol 2=1 mol 消耗掉 1 molH2，生成 1 molH2O。 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
5、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。
6、 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
7、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 OHHO 222 22 =+ 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3 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 物质的化学组成和聚集状态 2.1 物质的化学组成 练习题 (p.23) 1 化学式或名称 名称或化学式 配位中心 配位体 配位原子 配位数 KPt(NH3)C13 三氯一氨
8、合铂 ( )酸钾 Pt( ) NH3,Cl N,Cl 4 Na2Zn(OH)4 四羟合锌 ( )酸钠 Zn( ) OH O 4 Ni(en)3SO4 硫酸三乙二胺合镍( ) Ni( ) H2NCH2CH2NH2 (en) N 6 Co(NH3)5ClC12 二氯化一氯五氨合钴 ( ) Co( ) NH3,Cl N,Cl 6 Na2CaY 乙二胺四乙酸合钙( )酸钠 Ca( ) (-OOCCH2)2NCH2- CH2N(CH2COO-)2 (EDTA 或 Y4-) N,O 6 Ni(CO)4 四羰合镍 (0) Ni(0) CO O 4 氯化二氨合银 (I) Ag(NH3)2C1 Ag(I) NH
9、3 N 2 六氰合铁 ( )酸钾 K4Fe(CN)6 Fe( ) CN N 6 其中，螯合物有：（ 3） Ni(en)3SO4 和（ 5） Na2CaY 2答：金刚石、石墨和碳团簇都是 碳的同素异形体 。 金刚石的 C 原子之间通过共价键形成原子晶体，是天然产物中硬度最大、熔点最高 (3550 )、不导电的贵重材料；石墨晶体中同层粒子间以共价键结合，平面结构的层与层之间则以分子间力结合。由于层间的结合力较 弱，容易滑动，所以有导电性和滑动性 , 用于铅笔芯、润滑材料、电极材料。碳团簇 , 如 C60, 是由 60 个碳原子以 20 个六边形和 12 个五边形相间组成的 32 面体球形分子，形如
10、足球，具有类似“烯烃”的某些反应性能，也称“足球烯”，球碳团簇及其衍生物在超导电性、半导体、非线性光学等方面具有奇异性能。碳纳米管是一种由单层或多层石墨卷成的纳米微管，多层碳管各层之间的间隔为石墨的层间距。碳管两头可以是空的，也可被半个 C60 或更大的球碳4 所封闭。碳纳米管可以是不同禁带宽度的半导体，可以用于未来电子工业制造电子器件和超薄导线，使 电子芯片集成度更高，体积更小 , 也是制备高强度轻质材料的理想组元。 3 Sn1 xCnxO2 ，存在于黑漆古铜镜中，是表层耐磨物质； Y2O2S:Eu3+ ，可用作彩色电视的发光材料； GaAs1-xPx，制备发光二极管的材料。 （另外还可以举
11、出许多例子） 4聚苯乙烯 ( CH2-CH )n- 中的链节、重复单元都是 CH2-CH ，聚合度是 n。 聚酰胺 610 有两个链节：，两个链节组成一个重复 单元 , 聚酰胺的聚合度是 2n。 【注意】 高分子化合物的重复单元可以包含不同的链节，聚合度以链节数来计量。特别注意，在聚酰胺化学式中，名称后的第一个数字指二元胺的碳原子数，第二个数字指二元酸的碳原子数，所以聚酰胺 610 是由己二胺和癸二酸为单体缩聚而得的。 5 名称 化学式 类型 聚丙烯 CH CH2 n CH3 碳链高分子 聚丙烯腈 CH CH2 n CN 碳链高分子 尼龙 66 N H ( C H 2 ) 6 N H C (
12、C H 2 ) 4 CO O n 杂链高分子 聚二甲基硅氧烷 Si O n CH3CH3元素有机高分子 6 高分子名称 单体化学式 命名 聚乙烯 CH2 CH2 乙烯 聚丙烯 CH3CH CH2 丙烯 聚氯乙烯 ClCH CH2 氯乙烯 聚苯乙烯 CH CH2苯乙烯 聚四氟乙烯 CF2 CF2 四氟乙烯 聚异戊二烯 CH2 C CH CH2 CH3 2-甲基 -1， 3-丁二烯 （异戊二烯） 5 聚酰胺 H2N(CH2)6NH2 HOOC(CH2)4COOH 己二胺 己二酸 NH(CH2)5C=O 己内酰胺 聚甲基丙烯酸甲酯 CH2 C COOCH3 CH3 2-甲基 -丙烯酸甲酯 聚环氧乙烷
13、 CH2 CH2 O 环氧乙烷 聚丙烯腈 CH2 CHCN 丙烯腈 聚丙烯酰胺 CH2 CH C NH2O 丙烯酰胺 聚对苯二甲酸乙二 (醇 )酯 COOHCHOO HO CH2 CH2OH 1， 4-苯二甲酸（对苯二甲酸） 乙二醇 酚醛树脂 OH， HCHO 苯酚 甲醛 聚二甲基硅氧烷 Si OHOHCH3CH3二甲基二羟基硅烷 ABS CH2 CHCN， CH2 CHCH CH2， CH CH2 丙烯腈， 1， 3-丁二烯，苯乙烯 7 答： 蛋白质分子是一条或多条多肽链构成的生物大分子，多肽链由氨基酸通 过肽键（酰胺键， CO NH ）共价连接而成，相对分子质量可从一万到数百万。各种多肽链
14、都有自己特定的氨基酸顺序，人体蛋白质由 20 种氨基酸组成，除脯氨酸外，其它 19 种均是 -氨基酸，结构通式为 R CH(NH2)COOH， R 是每种氨基酸的特征基团。蛋白质有不同层次的结构，分为一级、二级、三级和四级结构。多肽链中氨基酸的数目、种类和连接顺序称为蛋白质的一级结构；多肽链中若干肽段在空间的伸张方式，如 -螺旋、 -折叠等称二级结构；多肽链在二级结构基础上，依靠基团相互作用进一步卷曲、折叠而成的更复杂的三维空间结构称三 级结构；两条或两条以上具有三级结构的多肽链按特定方式结合而成的聚合体称四级结构。一级结构又称为基本结构，二级结构以上属高级结构。通常只有那些具有高级结构的蛋白
15、质才有生物活性。 脱氧核糖核酸 (DNA)和核糖核酸 (RNA)由磷酸、脱氧核糖或核糖、有机碱组成，有机碱分别为腺嘌呤（ Adenine），鸟嘌呤（ Guanine），胞嘧啶（ Cytosine），胸腺嘧啶（ Thymine）和尿嘧啶（ Uracil），简称 A， G， C， T， U。它们的基本结构单元是单核苷酸，单核苷酸通6 过 3， 5-磷酸二酯键互相连接形成多核苷酸链。 DNA 和 RNA 结构之间的主要区别在戊醛糖和嘧啶碱上。核酸与蛋白质一样，也有特殊的空间结构， DNA 通过碱基互补配对原则形成双螺旋结构。 DNA 和 RNA 的基本化学组成 组成 DNA RNA 酸 H3PO4
16、H3PO4 戊 醛 糖 CHOC HHC OHHC OHHCH2OH OHOHHHHHOHHOH2C12345脱氧核糖 CHOC OHHC OHHC OHHCH2OH OOHOHHHHHOHHOH2C 54 3 2 1核糖 有 机 碱 嘌呤碱 NNNHNN H 2N HNNHNON H 2 腺嘌呤（ A） 鸟嘌呤（ G） NNNHNN H 2N HNNHNON H 2 腺嘌呤（ A） 鸟嘌呤（ G） 嘧啶碱 N HNHOOH 3CNNHN H2O 胞嘧啶（ C） 胸腺嘧啶（ T） NNHNH 2ONHNHOO 胞嘧啶（ C） 尿嘧啶（ U） 单 核 苷 酸 NNNNNH2OHOHHHCH2HP
17、OOHHOOHNHOOH 3CNOHO HHHHC H 2HOPOHO HO3腺嘌呤脱氧核苷酸 5胸腺嘧啶脱氧核苷酸 N HNNON H 2NOO HHHHC H 2H OPOO HH OO HNHOONOO HO HHHHC H 2HOPH OO HO3 鸟嘌呤核苷酸 5 尿嘧啶核苷酸 8 （ 1）金属有机， C O， C O， 化学气相沉积。 （ 2） DNA， RNA，蛋白质。 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
18、定性很强。 7 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。 2.2 固 体 练 习
19、题 （ p.32） 1 （ 1） B， F。 （ 2） D。（ 3） C、 D、 E、 F， D、 F。（ 4） A。 2熔点高低为： MgOCaOCaF2CaCl2。因为电荷之间作用力为 f = k(Q+Q )/(r+r )2，典型离子晶体的熔点与其作用力有相同的变化规律，其中以 Q+、 Q 为主， r+、 r 为参考。 3熔点高低为： SiCSiBr4SiF4。因为粒子间作用力大小与晶体的熔点高低规律一致， SiC是原子晶体， SiF4 和 SiBr4 为分子晶体，原子晶体以共价键结合，分子晶体以分子间力结合，共价键作用强于分子间力。在同为分子晶体的 SiF4 和 SiBr4 中， SiB
20、r4 的相对分子质量大于SiF4，前者分子间力大于后者。 4因为钠卤化物是离子晶体，而所列硅卤化物均为分子晶体。离子晶体以离子键结合，离子间作用力大，而分子晶体以分子间力结合，分子间力较离子键弱，所以硅卤化物的熔点总比钠卤化物的低。离子键强弱随电荷数增 大而增强，而分子间力随相对分子量的增大而增强，所以两者间变化规律不一致。 5 (1) 熔点由高到低为： BaCl2FeCl2AlCl3CCl4。因为 BaCl2 为典型的离子晶体，熔点较高； FeCl2 和 AlCl3 同为过渡型晶体，高价态的倾向于形成共价键为主的分子晶体，熔点、沸点较低；低价态的倾向于形成以离子键为主的离子晶体，熔点、沸点较
21、高。正离子价态越高，吸引负离子的电子云的能力越强；负离子的半径越大，其电子云越易被正离子吸引过去。结果减弱了正、负离子间作用力。故 AlCl3 比 FeCl3 更偏向于分子晶体，熔点 更低； CCl4 则为典型的分子晶体，熔点更低。 (2) 硬度从大到小为： SiO2BaOCO2。因为 SiO2 是原子晶体，硬度最大； BaO 是典型的离子晶体，硬度较大； CO2 为典型的分子晶体，硬度最小。 6耐高温金属： W(钨，熔点 3410 )， Re(铼，熔点 3180 ) 。 W 和 Re 用于测高温的热电8 偶材料。 易熔金属： Hg(汞，熔点 38.87 )，用于测体温的温度计。 Sn(锡，熔
22、点 231.9 )，用于制作自动灭火设备、锅炉安全装置、信号仪器 (表 )、电路中的保险丝等的合金材料。 7非晶态线型高分子聚合 物在不同温度下可以呈现出 玻璃态、高弹态和粘流态等三种 不同的物理状态。低温时处于 玻璃态，此时不仅 高分子的整个分子链不能运动，连个别的链节也不能运动，变得如同玻璃体一般坚硬。当温度升高到一定程度时，高分子的整个链还不能运动，但其中的链节已可以自由运动了，此时在外力作用下所产生的形变可能达到一个很大的数值，表现出很高的弹性，称为 高弹态 。当温度继续升高，使整条分子链可以自由运动，成为流动的粘液，此时称为 粘流态 。 由玻璃态向高弹态转变的温度叫做玻璃化温度（ T
23、g）。由高弹态向粘流态转变的温度叫做粘流化温度（ Tf）。塑料 的 Tg 高于室温，橡胶的 Tg 低于室温。作为塑料，要求在室温下能保持固定的形状，因此 Tg 越高越好。作为橡胶，要求能够保持高度的弹性，因此 Tg 越低越好。 Tf是高分子化合物成型加工的下限温度。温度高，流动性大，便于注塑、浇塑和吹塑等加工。但 Tf 过高可能引起分解，高分子化合物的分解温度是成型加工的上限温度。对高分子材料的加工来说， Tf越低越好；对耐热性来说， Tf越高越好。 Tg 与 Tf差值越大，橡胶的耐寒、耐热性也越好，其应用温度范围越宽。 8 （ 1） 基于橡皮室温下处于 高弹态这一力学特征。 室温下橡皮塞处于
24、 高弹态， 在外力作 用下能产生形变，表现出很高的弹性，故可以密封容器口使其不漏气。 （ 2）基于 BaCl2 的高温稳定性。 BaCl2 是典型的离子晶体，熔点高，稳定性较好，不易受热分解，其熔融态可用作高温时某些金属的加热或恒温介质，即 盐浴剂， 使该经高温处理的金属慢慢冷却保持晶形。 （ 3）基于金属有机化合物中化学键的不同稳定性。过渡金属有机化合物中， M C 键不是典型的离子键，键能一般小于 C C 键，容易在 M C 处断裂，用于化学气相沉积（ CVD），能沉积成高附着性的金属膜，致密的金属膜附着在玻璃上制得镜子。 2.3 液体和液晶 练 习 题 (p.44) 1（ 1）饱和，方向
25、，降低，氢，氧 （ 2） 1 千克溶剂 （ 3） C 12 H 2 5 S O 3N a， -SO3-， C17H35， O (CH2 CH2 O) ， R ，油包水型乳状液 （ 4） 8，润湿剂； 16-18，洗涤剂、增溶剂。 （ 5）热致液晶，溶致液晶 9 2 (1) pH 大小： 10时 20时 50时，因为 pH= 1gc(H+) c ， Kw =c(H+) c c (OH ) c ， Kw 随温度升高而升高，故 c(H+)随温度升高而升高， pH 随温度升高而减小。 (2) 电导率大小： 10时 0.2molkg 10.5molkg 1，因为 *f f f f BT T T K b
26、， fT表示溶液的凝固点下降值， *fT 、 fT 分别表示纯 溶剂和溶液的凝固点； Bb 是溶质的质量摩尔浓度，单位为 mol kg-1， fK 为凝固点下降常数，取决于纯溶剂的特性而与溶质特性无关。 (4) 凝固点高低： C6H12O6 的 NaCl 的 Na2SO4 的， 因为 C6H12O6 是非电解质， NaCl 和Na2SO4 是强电解质，在水溶液中电离出的离子数不同， 0.1 mol kg-l NaCl 和 0.1 mol kg-l Na2SO4 溶液的实际质点的质量摩尔浓度分别为 0.2mol kg-l 和 0.3mol kg-l，根据凝固点下降公式，凝固点随质点数的增加而降低
27、。 (5) 渗透压高低： 0.1molkg 10.2molkg 10.5molkg 1，因为 =cRT，浓度增大，渗透压也增大。 3 (1) 水的 气化热（ 100时的 气化热 为 40.67kJ mol-1）很大 ，水气化成水蒸气时要吸收大量热，水的 摩尔热容（ 25时为 75.4 J mol-1 K-1）也很大，使水升高温度需要吸收较大的热，水温受环境温度影响较小，所以 水是廉价安全的制冷剂和载冷剂。 （ 2）水的 摩尔热容很大， 使水升高温度能够吸收较大的热， 工厂常用喷水来降温。 （ 3）雪熔化成水需要从环境中吸收 熔化热 （ 在 101.325 kPa 时为 6kJ mol-1）。
28、（ 4）表面活性物质具有 润湿作用， 含有表面活性物质的水溶液容易在固体表面铺展开来而润湿整个表面。 （ 5）表面活性物质浓度大于 临界胶束浓度时， 溶液中内部的表面活性物质分子的憎水基之间互相以分子间力缔合形成 胶束， 胶束中能使溶液溶解一些原本不溶或微溶于水的物质，即表面活性物质具有 增溶作用 。 （ 6）含有少量表面活性物质的水溶液容易在固体表面铺展开来而润湿整个表面，带走油污，水 剂价廉、安全无毒，而汽油、煤油等有机溶剂存在一定毒性，所以用溶有表面活性物质的水剂清洗油污是一项既节能又安全的措施。 （ 5） 乳化燃料指由燃料油（煤油、汽油、柴油、重油、渣油）和水组成的油包水型 乳化液。水
29、是分散相，均匀地悬浮在油中，燃料油则包在水珠的外层。由于水的沸点低于燃料，高温下包裹在油滴中的水珠发生 “微爆 ”作用，使油滴变得更小，有利于燃烧。另外，可以发生水煤气反应等化学作用，即： C+H2O=CO+H2， C+2H2O=CO2+2H2， CO+H2O=CO2+H2，2H2+O2=2H2O，使燃烧 反应更趋完全。所以，乳化燃料能够节约能源、减少污染。 4 物质 化学式 作用 10 四乙基铅 (C2H5)4Pb 提高汽油辛烷值，高度有效抗爆剂 甲基叔丁基醚 CH3 O C(CH3)3 提高汽油辛烷值 硝酸异辛酯 CH3CH2 CH2 CH2 CH(CH2 CH3)CONO2 柴油十六烷值
30、改进剂 2,6-二叔丁基对甲酚 抗氧化剂 5 常见表面活性物质的分类、结构举例 阴离子型 类别 羧基酸类 烷基磺酸类 烷基芳基磺酸类 硫酸酯类 结构式 R COONa R SO3Na R SO3Na R OSO3Na 名称 C17H35COONa 硬脂酸钠 (肥皂主要成分 ) RCON(CH2)2SO3NaCH3 烷基酰胺磺酸钠 C 12 H 2 5 S O 3N a 十二烷基苯磺酸钠 CH 3CH (CH2)4O SO3NaC2H5 2-乙基 -己基硫酸钠 阳离子型 类别 胺基盐类 季铵盐类 吡啶盐类 结构式 NH2R1R2Cl R1 ClNR2R3R4 NR Cl 名称 氯化烷基胺 C 1
31、 6H 3 3 B rNC H 3C H 3C H 3 溴化十六烷基三甲基铵 烷基氯代吡啶 非离子型 类别 酯类 醚类 结构式 R COO C H 2 C H 2 C H O C H 2C H 2C H 2O H O H R O (CH2CH2O)nH R O ( C H 2 C H 2 O )n H 名称 失水山梨醇（斯盘） 聚氧乙烯基醇醚（平平加型） 聚氧乙烯烷基苯酚醚（ OP 型） 两性 结构式 R N +C H 3 C H 2C H 2C O O N aC H 3 R C OO C H 2C HR C OOC H 2 O P O C H 2 C H 2 N ( C H 3 ) 3O -O+
