1、第七章 化学反应速率2反应的速率常数 k 的物理意义是什么？它的值与什么因素有关？当时间单位为 h，浓度单位为 molL-1，对一级、二级和零级反应，速率常数的单位各是什么？解 在数值上等于各反应物浓度均为 1molL-1 时的反应速率，故 k 又称为反应的比速率。它的值与反应的本性及反应温度有关。一级反应：h -1; 二级反应：Lmol-1h-1; 零级反应：molL -1h-1.3. 化学反应的等压反应热 rHm与反应的活化能之间有什么关系？解 rHm = EaE a，等压反应热等于正向反应的活化能与逆向反应的活化能之差。4在相同温度下有如下两个反应： (1)A+ BZk1 Dk2L Q
2、Ea1a2(2)当 Ea2 Ea1 时，温度的改变对那一个反应的影响大？请根据 Arrhenius 方程说明原因。解 Arrhenius 方程为： ，对 Ea 越大的反应，其直线斜率越ARTkalnln小（因 Ea0） ，即 k 的变化就越大，速率的变化也越大，即表明相同的温度变化对 Ea 值大的反应影响显著，因此，对反应（2）影响大。10. 已知气态乙醛的热分解反应为二级反应，当乙醛的初始浓度为0.005mol/L，在 500C 反应 300s 后已有 27.8分解；510C 反应 300s 后已有36.2分解。求该反应的活化能及在 400C 时反应的速率常数。解：二级反应的反应物浓度对反应
3、时间的关系式：1() 10()=1=300, 0()=0.005 , 1()=72.2%0() 1=0.26(/)1 2=300, 0()=0.005 , 2()=63.8%0() 2=0.38(/)1 Arrhenius 公式： , 则 Ea=1.91102kJ/mol21=(2112)T3=673.15K,则 k3=0.0031(mol/Ls)-111. 某药物分解 30%即失效，将其放置在 3C 的冰箱里的保存期为 2 年。某人购回此药后因故在室温下（25C）放置了两周。通过计算说明此药是否已经失效？已知该药的分解百分数与药物浓度无关，且分解活化能为 Ea=135.0kJ/mol.解：由
4、于该药的分解百分数与药物浓度无关，则该药的分解反应属于一级反应一级反应的反应物浓度对反应时间的关系式： 0()()=T1=276.15K 时，c 1(A)=70%c0(A), t1=730d, 则 k1=4.8910-4d-1T2=298.15K,Ea=135.0103J/mol, 则 k2=0.037 d-121=(2112)当药物失效时，c 2(A)=70%c0(A)， , 的 t2=9.64d0()70%0()=22所以放置两周后该药已经失效。13青霉素 G 的分解为一级反应，实验测得有关数据如下：T / K 310 316 327k / h-1 2.1610-2 4.0510-2 0.
5、119求反应的活化能和指数前因子 A。解 由公式 )(2112lnTREka12lnka= = 85.3 kJmol-1210.645l30)K(6mol8.314J 与之相同方法，用不同温度下的 k 求出三个 Ea 后，求得均值：E a =84.7 kJmol-1又 RTEakAln310Kmol8.314Jl7016.2l 12A = 4.041012同理，将不同温度下的 k 值代入上述关系式，求出三个 A 值后，得均值：A=4.05101214在 28C，鲜牛奶大约 4h 开始变质，但在 5C 的冰箱中可保持 48h。假定变质反应的速率与变质时间成反比，求牛奶变质反应的活化能。解 v k
6、, 由题 v 1/ t , 即 k 1/ t1212ln)(TREa21lnTR)(= = 75.2 kJmol-148l78.5)K(30. .mol8.14J116人体中某酶催化反应的活化能是 50.0 kJ mol1，试估算此反应在发烧至40C 的病人体内比正常人(37C)加快的倍数(不考虑温度对酶活力的影响)。解 由 = = 0.19)(2112lnTREka 310K)(mol8.34J051=1.2 40C 病人体内此酶的催化反应比正常人 (37C)快 1.2 倍1217.镭原子蜕变为一个氡和一个 粒子的半衰期是 1622 年，此蜕变反应是一级反应。问 1.0000g 的无水 Ra
7、Br 在 10 年内放出氡的体积在 0C 时是多少（cm 3）？解：一级反应的半衰期 ,得 k=4.2710-4y-11/2=0.693， t=10y， 得0()()= 0()()=1.0043由于是无水 RaBr，得 =1.00430()()=0（ ）（ ）， 得0（ ） =1.0000226226+80226=3.27103 （ ） =3.25103放出氡的物质的量 n=0（ ） （ ） =2.00105V=n22.4L/mol=4.4810-4L=0.448 cm3第八章 氧化还原反应与电极电位2、利用离子-电子法配平下列各反应方程式：(1) MnO4-(aq) + H2O2(aq) +
8、 H+(aq) Mn 2+(aq)+ 2 (g)+ H2O(l)(2) Cr2O72- (aq)+ SO32-(aq)+ H+(aq) Cr 3+(aq)+ SO42-(aq)+ H2O(l)(3) As2S3 (s)+ ClO3-(aq)+ H2O(l) Cl -(aq)+ H3AsO4(aq) + SO42-(aq)- +H+(aq)解 (1) 2MnO4-(aq) + 5H2O2(aq) + 6H+(aq)2 Mn 2+(aq)+ 5 2 (g)+8 H2O(l)(2) Cr2O72- (aq)+ 3SO32-(aq)+ 8H+(aq) 2Cr 3+(aq)+ 3SO42-(aq)+4
9、H2O(l)(3) 3As2S3 (s)+ 14ClO3-(aq) 18H 2O(l) 14Cl -(aq)+ 6H3AsO4(sln) +9SO42-(aq)- +18H+(aq)4、根据标准电极电位（强酸性介质中） ，按下列要求排序：(1)按氧化剂的氧化能力增强排序：Cr 2O72- 、MnO 4- 、MnO 2 、Cl 2 、Fe 3+ 、Zn 2+(2)按还原剂的还原能力增强排序：Cr 3+ 、Fe 2+ 、Cl - 、 Li 、H 2解 （1）氧化剂能力增强顺序：Zn 2+、Fe 3+、MnO 2、Cl 2、Cr 2O72-、MnO 4-(2) 还原剂能力增强顺序： Cl-、Cr 3
10、+、Fe 2+、H 2、Li5、根据标准电极电位，判断标态时下列反应的自发方向，并写出正确的电池组成式。(1) Zn(s) + Ag+(aq) Zn2+(aq) + Ag(s)(2) Cr3+(aq) +Cl2(g) Cr2O72- + Cl-(aq)(3) Fe3+(aq) + I2(s) IO3-(aq) + Fe2+(aq)解 (1) （Ag +/Ag）（Zn 2+/ Zn） Zn(s) + Ag+(aq) Zn2+(aq) + Ag(s)电池组成式（） Zn(s)Zn2+(aq)Ag +(aq) Ag(s) （）(2) (Cl 2/ Cl-) （Cr 2O72-/ Cr3+） Cr3+
11、(aq) +Cl2(g) Cr2O72- + Cl-(aq)（） Pt(s)Cr3+(aq) , Cr2O72-(aq), H+(aq) Cl-(aq) Cl2(g)Pt(s) （）(3) （IO 3-/ I2）(Fe 3+/ Fe2+) Fe3+(aq) + I2(s) IO3-(aq) + Fe2+(aq)（） Pt(s)Fe2+(aq), Fe3+(aq) IO 3-(aq),H+(aq) I2(s) Pt (s) （）8、根据标准电极电位和电极电位 Nernst 方程计算下列电极电位：(1) 2H+(0.10 molL-1) + 2 e- H2(200kPa),(2) Cr2O72-(
12、1.0 molL-1) +14 H+(0.0010 molL-1) + 6e- 2Cr3+(1.0molL-1) + 7H2O, (3) Br2(l) +2e- 2 Br-(0.20 molL-1)解 (1) n=2， + =0+ = -0.068 V2Hlg0.5916VP 10/2.lg0.5916V(2) n=6， + = 1.36+ 23714CrOl6.1.36v-0.414v0.946 V214.0lg60.591V(3) n=2， + =1.066v+ = 2Br1lg596V 20.1lg20.596V1.066v+0.0414v1.1074 V13、在酸性介质中，随 pH 值
13、升高，下列氧化型物质中，哪些离子（物质）的氧化能力增强？哪些离子（物质）的氧化能力减弱？哪些离子（物质）的氧化能力不变？Hg22+、Cr 2O72-、MnO 4-、Cl 2、Cu 2+、H 2O2。解 pH 升高，H 浓度下降。在半反应中，没有 H+参与的电对氧化能力不变；Hg 22+、Cl 2、Cu 2+ ；H 在氧化型一边的电极电位下降，氧化能力减弱； Cr2O72-、MnO 4-、H 2O2；H 在还原型一边的电极电位上升，氧化性增强。16、298.15K， Hg2SO4(s) + 2e- 2Hg(l) + SO42- (aq) =0.6125 VHg22+ (aq) + 2e- 2Hg
14、(l) = 0.7973 V试求 Hg2SO4 的溶度积常数。解 将两个电极组成原电池；Hg 22+ （aq ）+ SO42 （aq） Hg2SO4(s)0.7973V-0.6125V0.1848v , n=2 E电池标准电动势与平衡常数关系式 lg = 2 /0.059 16v， = =1.8106 KEK122+42Ksp = = 5.610-7118、在 298.15K，以玻璃电极为负极，以饱和甘汞电极为正极，用 pH 值为 6.0 的标准缓冲溶液组成电池，测得电池电动势为 0.350V；然后用活度为 0.01 molL-1 某弱酸（HA）代替标准缓冲溶液组成电池，测得电池电动势为 0.
15、231V。计算此弱酸溶液的 pH 值，并计算弱酸的解离常数 Ka。解 根据 PH 操作定义公式 RTFE30.2)(pHss4.00.5916V3)(26.pHHA=H+A- Ka=+2=(104)20.01=1.0106第九章 原子结构和元素周期律6写出下列各能级或轨道的名称： n = 2，l = 1 n = 3， l = 2 n = 5，l = 3 n = 2， l = 1， m = -1 n = 4， l = 0， m = 0解 2p 轨道； 3d 轨道； 5f 轨道； 2p 能级，m = -1 的轨道不是实函数，无法描述几何图形； 4s 轨道。8以下各“亚层”哪些可能存在？包含多少轨道
16、？ 2s 3f 4p 5d解 2s 亚层只有 1 个轨道； 3f 亚层不存在，因为 n=3 的电子层中 l 只能小于 3，没有 l=3 的 f 轨道； 4p 亚层有 3 个轨道； 5d 有 5 个轨道。9按所示格式填写下表：（基态）原子序数电子排布式 价层电子排布 周期 族491s22s22p63d54s16 B解原子序数电子排布式 价层电子排布 周期 族49 Kr4d105s25p1 5s25p1 5 IIIA10 1s22s22p6 2s22p6 2 024 Ar3d54s1 3d54s1 4 VIB80 Xe4f145d106s2 5d106s2 6 B10不参考周期表，试给出下列原子或
17、离子的电子排布式和未成对电子数： 第 4 周期第七个元素； 第 4 周期的稀有气体元素 原子序数为 38 的元素的最稳定离子； 4p 轨道半充满的主族元素。解 Ar3d 54s2，5 个未成对电子； Ar3d 104s24p6，没有未成对电子； 原子的电子排布式为Kr5s 2，+2 离子的电子排布式为Kr5s 0，离子没有未成对电子； Ar3d 104s24p3，3 个未成对电子。11写出下列离子的电子排布式：Ag +、Zn 2+、Fe 3+、Cu + 。解 Ag+：Kr4d 10；Zn 2+：Ar3d 10；Fe 3+：Ar3d 5；Cu +：Ar3d 10。15基态原子价层电子排布满足下列
18、各条件的是哪一族或哪一个元素？ 具有 2 个 p 电子； 有 2 个量子数 n = 4 和 l = 0，6 个量子数 n = 3 和 l = 2 的电子； 3d 亚层全充满， 4s 亚层只有一个电子。解 原子价层电子排布是 ns2np2，IV A 族元素；该原子价层电子排布是 3d64s2，4 周期 VIIIB 族的 Fe 元素；该原子价层电子排布是 3d104s1，4 周期 IB 族的 Cu 元素。第十章 共价键与分子间力2. 共价键为什么具有饱和性和方向性?解 根据 Pauli 不相容原理，一个轨道中最多只能容纳两个自旋方式相反的电子。因此，一个原子中有几个单电子，就可以与几个自旋方式相反
19、的单电子配对成键。即一个原子形成的共价键的数目取决于其本身含有的单电子数目。因此，共价键具有饱和性。共价键是由成键原子的价层原子轨道相互重叠形成的。根据最大重叠原理，原子轨道只有沿着某一特定方向才能形成稳定的共价键（s 轨道与 s 轨道重叠除外） ，因此，共价键具有方向性。3. 试用杂化轨道理论说明下列分子或离子的中心原子可能采取的杂化类型及分子或离子的空间构型。（1）PH 3 （2）HgCl 2 （3）SnCl 4 （4）SeBr 2 （5）H 3O+解 （1）P 原子的外层电子组态为 3s23p3，有 1 对孤对电子和 3 个单电子。当 P 原子与 H 原子化合时，P 原子采用 sp3 不
20、等性杂化，其中 P 原子的一对孤对电子占有一个 sp3 杂化轨道，另 3 个 sp3 杂化轨道分别与 3 个 H 原子的 s 轨道成键，故 PH3 分子的空间构型为三角锥形。（2）Hg 原子的外层电子组态为 6s2，当 Hg 原子与 Cl 原子化合时，Hg 原子的 1 个 6s电子激发到 6p 轨道，进行 sp 杂化，2 个 sp 杂化轨道分别与 2 个 Cl 原子的 3p 轨道成键，故 HgCl2 分子的空间构型为直线。（3）Sn 原子的外层电子组态为 5s25p2，当 Sn 原子与 Cl 原子化合时，Sn 原子的 1 个5s 电子被激发到 5p 轨道，进行 sp3 等性杂化，4 个 sp3
21、 杂化轨道分别与 4 个 Cl 原子的 3p轨道成键，故 SnCl4 分子的空间构型为正四面体。（4）Se 原子的外层电子组态为 4s24p4，Se 有 2 对孤对电子和 2 个单电子。当 Se 原子与 Br 原子化合时，Se 原子采取 sp3 不等性杂化，其中 Se 原子的 2 对孤对电子占有 2 个 sp3杂化轨道，另 2 个 sp3 杂化轨道分别与 2 个 Br 的 4p 轨道成键，故 SeBr2 分子的空间构型为V 形。（5）O 原子的外层电子组态为 2s22p4，O 有 2 对孤对电子和 2 个单电子。当 O 原子与H 原子化合时，O 原子采用 sp3 不等性杂化，其中 O 的 2
22、对弧对电子占有 2 个 sp3 杂化轨道，另 2 个 sp3 杂化轨道分别与 2 个 H 的 s 轨道成键。此外，O 原子用其中的一对弧对电子与H+形成 1 个 配键。故 H3O+离子的空间构型为三角锥形。4. 用杂化轨道理论说明乙烷 C2H6、乙烯 C2H4、乙炔 C2H2 分子的成键过程和各个键的类型。解 乙烷 C2H6 分子中每个 C 原子以 4 个 sp3 杂化轨道分别与 3 个 H 原子结合成 3 个键，第四个 sp3 杂化轨道则与另一个 C 原子结合成 键。sp3 3sp乙烯 C2H4 分子中，C 原子含有 3 个 sp2 杂化轨道，每个 C 原子的 2 个 sp2 杂化轨道分别与
23、 2 个 H 原子结合成 2 个 键，第三个 sp2 杂化轨道与另一个 C 原子结合成sp2键；2 个 C 原子各有一个未杂化的 2p 轨道（与 sp2 杂化轨道平面垂直）相互“肩并sp肩”重叠而形成 1 个 键。所以 C2H4 分子中的 C、C 为双键。乙炔 C2H2 分子中每个 C 原子各有 2 个 sp 杂化轨道，其中一个与 H 原子结合形成 键，sp第二个 sp 杂化轨道则与另一个 C 原子结合形成 键；每个 C 原子中未杂化的 2 个 2psp轨道对应重叠形成 2 个 键。所以 C2H2 分子中的 C、C 为叁键。7. 中心原子的价层电子对构型和分子的几何空间构型有什么区别？以 NH3 分子为例予以说明。解 分子的价层电子对包括中心原子的成键电子对和孤电子对，它们在中心原子周围应尽可能远离，以保持排斥力最小，据此形成的价层电子对的空间排布方式为价层电子
