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
21
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
－
22
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？
23
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。
24