大一第一学期无机化学期末复习.ppt

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1、盐的水解,一般不用玻璃容器盛NH4F溶液(K(NH3H2O) = 6 10-8，K (HF) = 1.8 10-5)的原因是 解：因K(HF) K(NH3H2O)，所以NH4F显酸性，有少量HF存在，溶解SiO2。,酸碱质子理论,根据酸碱质子理论，H2PO4的共轭酸的化学式为： AHPO42 BH3PO4 CPO43 DH2PO4 已知Ac+H2O=HAc+OH为吸热反应，抑制它正方向进行的是： A升温 B降温 C加酸 D加碱 E加水稀释 根据酸碱质子理论，写出下列分子或离子的共轭碱的化学式。NH4+; H2PO4; HCO3 答：NH3 ; HPO42 ; CO32,量子数,a，b，c 三个

2、电子具有的量子数（n,l,m）为a: 3,2,0；b: 3,1,0；c: 3,1,-1。三者的能量大小为： A. abc B. acb C. ab=c D. cab,原子结构,下列化合物中，不具有孤对电子对的是： AHF BH2O CCH4 DNH3 下述化合物中，偶极矩不为零的是： A. CS2 B. H2S C. CCl4 D. SF6,氧化数,分别填写下列化合物中氮的氧化数： N2H4( )，NH2OH( )，NCl3( )，N2O4 ( ) 已知HBrO 1.6 1/2 Br2 1.07 Br，下述正确的说法是： AHBrO具有强氧化性； BBr离子具有强还原性； CBr2可被歧化为H

3、BrO 和Br； DBr2的氧化性大于HBrO的氧化性。,标准电极电势,下列两反应： (1) Zn + Cu2+(1 molL-1) = Zn2+(1 molL-1) + Cu (2)2Zn + 2Cu2+(1 molL-1) = 2Zn2+(1 molL-1) + 2Cu 则两个反应的下述各项的关系是 E 相同 ； E 相同 。 rGm1 = _ _1/2_ rGm2。 K1和K2 相同 。,标准电极电势,下列各电极的E大小的顺序是： (1) E(Ag+/Ag) (2) E(AgBr/Ag) (3) E(AgI/Ag) (4) E(AgCl/Ag) 比较下列各电极的E大小： E(CuCl/C

4、u) E(Cu/Cu) E(CuCl/Cu) E(CuCl/Cu,c(Cl)=0.10molL-1) E(Cu/Cu) E(CuCl/Cu,c(Cl)=0.10molL-1) E(CuCl/Cu,c(Cl)=0.20molL-1) E(CuCl/Cu,c(Cl) =0.10molL-1),考试复习：计算题,携带计算器! 不要把问题复杂化! 与化学方程式对应 化学计量数 正负号 数字计算,化学热力学：知识点,焓变、等压热效应和等容热效应的定义和相互关系 fHm 和rHm、 Sm 和rSm 以及fGm和rGm之间的关系 盖斯定律 G = H TS,化学热力学计算,计算下列反应在298.15K，标准

5、大气压下的焓变、等压热效应和等容热效应 CH4(g)+4CuO(s)=CO2(g)+2H2O(l)+4Cu(s) 已知fHm(CH4,g)= - 74.85 kJmol-1, fHm(CuO,s)= - 157 kJ mol-1, fHm(CO2,g)= - 393.5 kJ mol-1, fHm(H2O,l)= - 285.8 kJ mol-1,解答,1. 盖斯定律 rHm =ifHm(生成物) ifHm(反应物) 2. rHm = Qp 3. Qp = Qv + pV = Qv + nRT n只计算气体,化学热力学计算,计算反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) 在773K

6、时的rGm及Kp。（设273K 773K范围内的rHm和rSm保持不变。） 解: rHm=(393.51)+0(110.52)+(241.82) = 41.17(kJmol-1) rSm= (213.6+130.58)(197.56+188.72) = 42.1(JK-1mol-1),rGm= rHm TrSm = 41.171000773(42.1) = 8626.7(Jmol-1) Kp = 3.83,单位换算,化学热力学计算,试求反应MgCO3(s) = MgO(s)+CO2(g)的下列物理量： 在298K，100kPa下的rHm(298K), rSm(298K), rGm(298K);

7、 在1200K时的rGm(1200K)和K(1200K)； 在100kPa压力下（即PCO2=100kPa）进行分解的最低温度。,解答,盖斯定律 rHm =ifHm(生成物) ifHm(反应物) rGm(T) = rHm(298K) TrSm(298K) rGm(T)2.303RTlgK(T),化学热力学计算,298K时，反应SiO2(s)+4HF(g)SiF4(g)+2H2O(g) 和 SiO2(s)4HCl(g)SiCl4(g)2H2O(g) fGm(SiO2,s)- 856.7 KJmol-1， fGm(HF,g)- 273.0 KJmol-1， fGm(SiF4,g)- 1512.7

8、KJmol-1， fGm(H2O,g)- 228.6 KJmol-1， fGm(HCl,g)- 95.3 KJmol-1， fGm(SiCl4,g)- 621.7 KJmol-1。 计算上述两反应在298K时的rGm并判断在标准状态时反应进行的方向,rGm =ifGm(生成物) ifGm(反应物),化学热力学计算,已知HCl(g)、NH3(g)和NH4Cl(s)的fHm分别为-92.3、-46.1和-314.4 KJmol-1，以及： HCl(g)HCl(aq) rHm-73.2 kJmol-1 NH3(g)NH3(aq) rHm -35.2 kJmol-1 NH3(aq)HCl(aq)NH4

9、Cl(aq) rHm-60.2 KJmol-1 试计算：(1) 2.0 mol HCl(g)与2.0 mol NH3(g)反应生成NH4Cl(s)放出的热量；(2) 1.0mol HCl(g)与1.0 mol NH3(g)同时溶解在水中的热效应；(3) fHm(NH4Cl, aq)；(4) 1.0mol 的NH4Cl(s)溶解在水中生成NH4Cl(aq)放出的热量，NH4Cl(s)的溶解是吸热过程还是放热过程？,G = H TS,25，101.3KPa下，CaSO4(s)CaO(s)+SO3(g) 已知rHm=402 kJmol-1, rSm=198.6 kJmol-1.问： (1)上述反应能

10、否自发进行? (2)对上述反应，是升高温度有利，还是降低温度有利？ (3)计算使上述反应逆向进行所需的最低温度。,反应速率常数计算,已知在660K时，测得反应2NO+O22NO2实验数据如下： 试求：（1）反应速率方程式和反应级数； （2）此温度下的反应速率常数； （3）当c(NO)=0.015molL-1；c(O2)=0.025molL-1时的反应速率。,解：(1) 设反应速率方程式为：v=kcx(NO)cy(O2) 则 ： 代入 c (NO) = 0.010的两组数据，可得 y = 1 ； 代入 c (O2) = 0.020的两组数据，可得 x = 2 ； 故反应速率方程式为 v=kc2(

11、NO)c(O2) ，反应级数为 2 +1 = 3 。 (2) k= v/c2(NO)c(O2)=2.510-3/(0.01020.010) = 2.5103 (L2mol-2s-1) (3) v=kc2(NO)c(O2)= 2.510-30.01520.025 = 0.014 (molL-1s-1),标准平衡常数：知识点,理想气体状态方程 摩尔分数的定义和计算 分体积的定义和计算 转化率的计算 转化率和标准平衡常数K 标准平衡常数表达式,标准平衡常数,9.20克N2O4于 27 C时，在1.00105Pa下发生反应：N2O4(g) = 2NO2(g)。达到平衡时混和气体的体积为2.9210-3

12、m3。求N2O4的转化率和反应的标准平衡常数K。 解：在1.00105Pa下发生反应：等压反应 先计算平衡时刻的总的物质的量n： 由理想气体状态方程 pV=nRT 注意单位：p - Pa，V-m3 计算得 n=0.117 mol 初始时刻N2O4的物质的量为,n(N2O4)=9.20/92.00=0.10 mol 假设平衡时刻反应掉的N2O4的物质的量为x mol， N2O4(g) = 2NO2(g) 平衡时：0.1-x 2x n=0.1-x+2x=0.1+x=0.117，则x=0.017 N2O4的转化率=0.017/0.1100%=17%,标准平衡常数,在600K、100.0KPa下，将0

13、.080 mol空气（其中氧气的体积分数为20，其他均为N2）与0.020 mol HCl混合发生反应：2HCl(g)1/2O2(g)=Cl2(g)H2O(g)平衡时Cl2的体积分数为4.0，计算反应时的标准平衡常数K以及氮的分压。 解：反应为等压反应 空气中氧气的物质的量为0.08020=0.016 mol 氮气的物质的量为0.080-0.016=0.064 mol 假设反应掉的氧气的物质的量为x mol， 2HCl(g)1/2O2(g)=Cl2(g)H2O(g) 初始： 0.020 0.016 平衡： 0.020-4x 0.016-x 2x 2x,则平衡时刻体系总的物质的量为： n总= n

14、(HCl)n(O2)+n(Cl2)+n(H2O)+n(N2) = 0.020-4x+0.016-x+2x+2x+0.064=0.1-x Cl2的体积分数=2x/(0.1-x)100%= 4.0 解得 x=0.002 mol 每种气体的分压为： p(HCl)= 100.00.012/0.098= 12.24 kPa p(O2)= 100.00.014/0.098= 14.29 kPa p(Cl2)= 100.00.004/0.098= 4.08 kPa p(H2O)= 100.00.004/0.098= 4.08 kPa p(N2)= 100.00.064/0.098= 65.31 kPa,则反

15、应的标准平衡常数K,弱酸碱和缓冲溶液：知识点,弱酸、碱的pH值计算 缓冲溶液的pH计算（两个公式）,弱酸碱,已知苯甲酸（C6H5CO2H）的Ka =6.410-5，25C时其饱和溶液的pH值为2.80，计算此时苯甲酸的溶解度（molL-1和g100mL-1)。 知识点： 溶解度和Ka的关系： 平衡常数表达式 近似计算（稀释定律，使用条件） 溶解度的表示方法 molL-1和g100mL-1的换算：需要知道分子量,解： pH=2.80，则H+=1.5810-3 molL-1 假设苯甲酸的溶解度为x molL-1 HB = H+ + B- 初始 x 0 0 平衡 x-1.5810-3 1.5810-

16、3 1.5810-3 解得 x = 0.04 molL-1 苯甲酸的分子质量为122 gmol-1，则 苯甲酸的溶解度=0.040.1122=0.488 g100mL-1,缓冲溶液pH计算,用弱酸HA(pKa5.30)和它的盐NaA配制成pH为5.00的缓冲溶液，在这个溶液100ml中，加入10mmol HCl后，若pH值改变了0.30单位，HA与NaA原来的浓度必须是多少?,解： A/HA= 0.5 （1） 加后pH降低值为4.70，则： （2） 联立(1)、(2)两方程， 解得：HA=0.50 molL-1，A=0.25molL-1,缓冲溶液,已知Ka(HAc)=1.7510-5，计算0.

17、20 molL-1 HCl与0.80 molL-1 NaAc等体积混合后溶液的pH值。如果在100mL该混合溶液中加入10mL的0.010 molL-1 NaOH溶液，则溶液的pH值为多少？,缓冲溶液,已知Ka(HF)=6.610-4。将50.0ml的0.10molL-1 HCl与50.0ml的0.20 molL-1 NaF混合。 试计算该混合溶液的pH值。 若在上述混合溶液中加入10.0ml的0.10 molL-1 NaOH溶液，其pH值改变多少？ 如果改加10.0ml的0.10 molL-1 HCl，pH值又如何改变？,盐的水解,已知Kb(NH3H2O)=1.810-5。计算在0.20 L

18、水中，溶解多少克NH4Cl，才能得到pH=4.75的NH4Cl溶液？其中c(NH3H2O)是多少？（相对原子质量N: 14，H: 1，O: 16，Cl: 35.5）。 解： pH=4.75时 H+=1.7810-5 molL-1 假设NH4Cl的浓度为x molL-1，则 NH4+ + H2O = NH3H2O + H+ 初始 x 0 0 平衡 x-1.7810-5 1.7810-5 1.7810-5,解得 x=0.57 molL-1 则NH4Cl质量=0.570.253.5= 6.1 g,难溶沉淀：知识点,溶解度和溶度积的相互换算 同离子效应,溶解度,已知Ag2CrO4在纯水中的溶解度为6.

19、510-5 molL-1。 求(1)在0.0010 molL-1AgNO3溶液中的溶解度。 (2)在1.0 molL-1 K2CrO4溶液中的溶解度。 解： Ag2CrO4(s) = 2Ag+(aq) + CrO42(aq) 纯水 26.510-5 6.510-5 Ks(Ag2CrO4)=Ag+2CrO42- =(26.510-5)26.510-5 = 1.110-12 (1) 设在0.0010 molL-1AgNO3溶液中的溶解度为 s， Ag2CrO4(s) = 2Ag+(aq) + CrO42(aq) 平衡(molL-1) 2s+0.001 s,Ks(Ag2CrO4)=Ag+2CrO42

20、-=(2s+0.001)2s=1.110-12 根据同离子效应可知 2s+0.001 0.001 则s 1.110-6 molL-1 (2) 设在1.0 molL-1 K2CrO4溶液中的溶解度为 s， Ag2CrO4(s) = 2Ag+(aq) + CrO42(aq) 平衡(molL-1) 2s 1.0+s Ks(Ag2CrO4)=Ag+2CrO42- =(2s)2(1.0+s) = 1.110-12 根据同离子效应可知 2s+1.0 1.0 则s 5.210-7 molL-1,分步沉淀,已知Ks(CaSO4)=9.110-6, Ks(BaSO4)=1.110-10,在含有CaCl2和BaC

21、l2的混合溶液中，Ca2+和Ba2+的浓度均为0.10molL-1，逐滴加入Na2SO4溶液。 通过计算说明哪一种硫酸盐先沉淀析出； 当第二种沉淀开始析出时，第一种沉淀的离子浓度是多少？,难溶沉淀计算,在0.10molL-1的FeCl2溶液中，通入H2S气体，制成饱和溶液，欲使Fe2+不生成FeS沉淀，溶液中的pH值最大为多少？ 解：查表得Ksp(FeS) = 1.5910-19 H2S的Ka1 = 5.110-8, Ka2 = 1.210-15 要使Fe2+不形成沉淀，S2-需用小于：,而H2S饱和溶液的浓度为H2S=0.10molL-1 代入数据得： 解得H+ = 1.9610-3(mol

22、L-1) pH= 2.71 即溶液中最大pH值应为2.71,配合物稳定常数和沉淀溶解平衡,等体积混合0.10 molL-1 AgNO3和6.0 molL-1氨水，然后加入NaAc固体（忽略体积变化）。通过计算说明是否会生成AgAc沉淀。（已知Kf(Ag(NH3)2+)=1.1107, Ks(AgAc)= 4.410-3) 知识点： 配合物稳定常数的定义和表达式 盐的水解 溶度积规则 溶度积计算,解：混合后的溶液中，反应前： c(Ag+)=0.050molL-1 c(NH3)=3.0molL-1 Ag+ + 2NH3 = Ag(NH3)2+ 平衡(molL-1) x 3.02(0.050 x)

23、0.050 x (0.050 x)/x(2.9+2x)=1.1107 Kf很大，则0.050 x 0.050，2.9+2x 2.9， 近似求解得 x=5.410-10 c(Ag+)=5.410-10molL-1 若有AgAc沉淀，需c(Ag+)/cc(Ac-)/c Ks(AgAc) 可求得c(Ac-)8.1106 molL-1 NaAc不可能有如此大的浓度，则不会有AgAc沉淀。,电化学：知识点,氧化值 氧化还原方程式配平 原电池符号 能斯特方程 电动势计算,电极电势,已知E(Hg2Cl2/Hg)=0.268V。 测得E(Hg2Cl2/Hg)=0.327V，求KCl的浓度 若KCl的浓度为2.

24、00 molL-1，求此时的E(Hg2Cl2/Hg) 知识点： 能斯特方程 参比电极（甘汞电极的结构、半反应式）,电动势与能斯特方程,由一个氢电极H2(100 kPa)/H+(0.1 moldm-3)和另一个氢电极H2(100 kPa)/H+(x moldm-3)组成一原电池，测得其电动势为0.016V。当电极H2(100kPa)/H+(x moldm-3)作正极时，求x的值。 解：E(负)= E(H+/H2)+0.059/2lgH+2/(p(H2)/p) = 0-0.059= -0.059 V E(正) = E(H+/H2)+0.059/2lgH+2/(p(H2)/p) = 0+0.059l

25、gx = E+E(负)=0.016+(-0.059)= -0.043 V 解得 x=0.19 moldm-3,难溶盐和氧化还原反应：衍生电对,已知E(Ag+/Ag)和E(Fe3+/Fe2+)分别为 0.799V和0.771V。下列原电池： (-)Ag|AgBr|Br-(1.0 molL-1) Fe3+(1.0 molL-1),Fe2+(1.0 molL-1) Pt(+) 的标准电动势E=0.700V，求AgBr的标准溶度积常数。 知识点： 标准电极电势的定义 能斯特方程 溶度积的计算,配合物和氧化还原反应：衍生电对,求Cu(CN)2+e=Cu+2CN的E(Cu(CN)2/Cu)。E(Cu+/Cu)=0.522V, Kf(Cu(CN)2 )=11024 解： E(Cu(CN)2/Cu)是E(Cu+/Cu)的衍生电位，此时CN=Cu(CN)2=1.0moldm3 Cu+ + 2CN = Cu(CN)2 则,