化学热力学动力学基础 下载本文

54. 已知反应 2M + 6H? ? 2M3? + 3H2 的? rHm ?298 = ?12.54kJ?mol1, 而M的生成熵为

27.17J?mol1?K1,M3?为?83.6 J?mol1?K1,H2为130.42 J?mol1?K1,H?为?41.8 J?mol1?K

1

。 试求M3?的生成自由能与半反应 M3? + 3e ? M的φ ?。 55. 用0.25安培的电流通人0.400dm3、0.250mol?dm

-3

氯化钠溶液中,35分钟后切断电源,

计算此溶液的pH值。

56. 当碘化镁水溶液电解时,电极上产生氢气和碘,实验中用0.500dm3、0.200mol?dm3MgI2开始电解,收集氢气的体积为1.00升,这时水上方的温度为25℃,压力为746?(25℃时水的饱和蒸汽压为24?)问: (1)已用了多少法拉第电量?

(2)如果流过的电流恒为5.0A,电解了多长时间? (3)溶液中最终的I、Mg2?和OH离子浓度各为多少?

57. 已知一个燃烧电池,其阳极反应为: CH4 (g) + 10OH ? CO32 + 7H2O + 8e

假如此燃烧电池给汽车提供1小时80安培的电流,问需要提供多少立方分米甲烷(在标准状况下)?假设效率为100%。 58. 在常温、常压下,电解[H?] = 1.0mol?dm

-3

的H2SO4溶液,阳极放出O2(1atm),阴极放

出H2(1atm),利用下列已知的E ?,计算理论分解电势。 2H? + 2e ? H2 φ ? = 0.00V H2O + 1/2O2 + 2e ? 2OH φ ? = + 0.40V

若用0.10mol?dm

-3

的NaOH代替H2SO4,理论分解电势是否相同?

59. 纳米尺寸的金属簇合物的性质与大颗粒的物质不同。为研究银纳米簇合物的电化学性质,设计了如下原电池(式中右边的半电池的电势较高);

① Ag(S) | AgCl(饱和溶液)|| Ag+ (aq,c = 0.01 mol · L?1) | Ag(S) φ1 = 0.170V ② Pt | Agn(S,纳米簇),Ag+ (aq,c = 0.01 mol · L?1) || AgCl(饱和溶液)| Ag(S) (a) 对Ag10纳米簇,φ2 = 0.43V (b) 对Ag5纳米簇,φ3 = 1.030V (1) 计算AgCl的溶度积。

Ag5和Ag10纳米簇由银组成,其电势不同于大颗粒银。 (2) 计算Ag5和Ag10纳米簇的标准电极电势。 (3) 为什么银的电极电势与银的颗粒大小有关? (4) 将上列原电池作如下改变,将发生什么变化?

(a) 使第二个实验中的Ag10纳米簇和Ag5纳米簇电池的电解质的pH = 13。

(b) 使第二个实验中的Ag10纳米簇和Ag5纳米簇电池的电解质的pH = 5。 (c) 使第二个实验中的Ag10纳米簇和Ag5纳米簇电池的电解质的组成改为pH = 7,

c(Cu2+) = 0.001 mol · L?1,c(Ag+) = 1·10?10 mol · L?1。通过计算说明。 反应不断进行,将发生什么变化(定性说明)? 已知:φ

Ag?/Ag= +0.800 V φCu2+/Cu= +0.345 V T= 298.15 K

第二十章 镧系、锕系元素和核化学

1. 什么叫“镧系收缩”?讨论“镧系收缩”的原因以及对周期表中镧系后面元素所发生

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的影响。

2. 镧系元素的特征价态是+3,试说明原因。

3. 为什么镧系元素不包括镧?从电子层结构加以说明。 4. 为什么镧系元素形成的配合物都是离子型的?

5. 镧系金属离子[M3+]能吸引9个水分子。试说明M[H2O]93+离子的可能几何构型。 6. 怎样利用铈的特征氧化值,从铈族元素中以化合物状态分离出铈?

7. 何谓稀土元素?许多稀土矿物通常都缺少铕,而在含钙的矿物中常常发现高浓度的铕化合物,试解释之。

8. 锕系元素和镧系元素在电子构型上有何相似之处,在原子价方面有何差别?为什么? 9. 完成并配平下列反应方程式:

(1) Ce(SO4)2 + H2S ?? (5) Ce(SO4)2 + H2O2 ??

(2) EuCl2 + FeCl3 ?? (6) Ce(NO3)3 + NH3 + H2O + H2O2 ?? (3) CeO2 + HCl ?? (7) Eu3+(aq) + Zn ??

(4) Ce(OH)3 + NaOH + C12 ?? (8) Ce3+ + S2O82? ??

10. 完成下列反应方程式:

?? (4) UO3 + HF ?? (1) UO2(NO3)2???? (5) UO3 + NaOH ?? (2) UO3 ?? (3) UO3 + HNO3 ?? (6) UO3 + SF4 ??

11. 有一暗绿色固体(A),在氢气流中加热生成暗棕色固体(B)。将B溶于浓硝酸可析出柠檬黄色晶体(C),将C细心加热可得橙黄色固体(D)。将D溶于氢氧化钠溶液,可析出黄色晶体(E),所得E加热脱水后可作黄色颜料(F)。根据以上实验现象,指出A、B、C、D、E、F各为何物?写出有关反应方程式。

12. 为什么Ce(IV)在HClO4、H2SO4和HNO3等不同介质中,Ce(IV) +e ? Ce(III)的电极电势会不同?

13. 低氧化态的过渡金属与一氧化碳生成多种稳定的羰基配合物,你认为镧系元素的羰基配合物可能是稳定的吗?试说明理由。

14. 已知碱性介质中,铀的部分电势图:U(OH)4 试求:U(OH)4,U(OH)3的溶度积Ksp。

15. 碘的一种放射性同位素171I(电子e发射体)用于核医学,通过闪烁照相法检查甲状

加热加热0.214VU(OH)30.217VU

腺内分泌失调症。171I的衰变常数为9.93×107s1,试回答下列问题:

(1) 写出171I的衰变反应式。

(2) 计算171I的半衰期(以天为单位)。

(3) 计算171I样品的活性降低到原值的30%所需要的时间(以天为单位)。

(4) 已知盖格计数器能够检出的活性的数量仅为104?C(微居里)。试计算用这种计数

器能够检出的171I的最小质量(以克为单位)。

已知:1居里(C)是每秒钟发生3.7×1010次蜕变(3.7×1010dis?s1)的放射性同位素

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的量。

16. 确定在下面各情况下,产生的核:

(1) Mo(D,n) (2) (?,2n)

211 85At

(3) B(n,?) (4) Sc(n.P) 17. 试写出下列各离子的未成对电子数

(1) Pr3+ (2) Pm3+ (3) Sm2+ (4) Gd2+ (5) Tb4+ (6) Tm3+ (7) Lu2+

晶体结构

【知能训练】

1、硼酸晶体是一种层状结构的分子晶体,在晶体的一层之内,硼酸分子通过 连结成巨大的平面网状结构,而层与层之间则是通过 结合的。

??2、固体五氯化磷是由阳离子PCl4和阴离子PCl6形成的离子化合物(但其蒸气却是分

子化合物),则固体中两种离子的构型分别为 、 。

3、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子,如右图所示,顶角和面心的原子是钛原子,棱的中心和体心的原子是碳原子,它的化学式是____ __。

5、石英平面结构如图1所示。根据石英的平面结构图分析石英晶体的化学式?在石英晶体中,每个Si原子独有多少个Si—O键,由此分析n

mol 石英晶体中约含多少摩Si—O键?石英的晶体结构空间结构为:在晶体硅的Si—Si键之间插入O原子。请想象石英的空间结构思考构成一个最小的环需多少个原子?以Si原子

?为中心的Si—O键之间的键角为多少度?原 硅酸根离子SiO4二聚4的结构如图2所示。4?硅酸根离子Si2O6,只有硅氧键,它的结构如何表示?

6、观察干冰的晶胞结构,计算每个晶胞中含有CO2分子的个数?在干冰晶体结构中,每个CO2分子周围与之最近且等距离CO2分子的个数?

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7、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞(如图所示),可推知:甲晶体中A与B的离子个数比为_______;乙晶体的化学式为_________;丙晶体的化学式为_____________;丁晶体的化学式为_______________。

8、晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体,其中含有20个等边三角形的面和一定数目的顶角,每个顶角各有一个硼原子,如图所示。

回答:

(1)键角 ____________ ;(2)晶体硼中的硼原子数______________个;

(3)B–B键_____________条?

9、C70分子是形如椭球状的多面体,该结构的建立基于以下考虑: (1)C70分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键; (2)C70分子中只含有五边形和六边形;

(3)多面体的顶点数、面数和棱边数的关系遵循欧拉定理:顶点数 + 面数-棱边数= 2。

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