《大学化学》思考题 5页

《大学化学》思考题2006年12月1.根据Q与Kθ的变化关系，讨论为什么增加产物的浓度，平衡向着逆方向移动？为什么温度升高平衡向吸热反应的正方向方移动？2.钟乳石的主要成分为CaCO3，根据平衡CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2讨论钟乳石的形成机理。3.从可行性、加快速率、提高效率和效益的角度，应用热力学和动力学原理解决合成氨的生产条件的优化问题，包括生产中的压力，温度，催化剂和分离手段。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)4.若C+O2=1/2CO，C+O2=CO2，CO+1/2O2=CO2的标准平衡常数分别为K1θ，K2θ，K3θ，从盖斯定律及Kθ与△Gθ的关系出发，讨论各平衡常数的关系。5.请根据盖斯定律和反应热的定义推导出任意化学反应的标准摩尔焓变与各反应物物质的标准摩尔燃烧焓的关系。6.对任意反应是否温度升高都有利于反应自发进行？请讨论。7.汽车用铅蓄电池电力不够，不能使汽车正常发动，这时，电池内的溶液中H+浓度比正常工作时高还是低？说明其化学原理。8．苯环的分子式为C6H6，分子呈正六边形结构，请从杂化轨道理论分析各碳原子的化学键。9．普鲁卡因是一种局部麻醉药，其分子式如下，200mL水中只能溶解1g普鲁卡因，但是在乙醚、苯和盐酸中，普鲁卡因却很容易溶解，为什么？10．聚乙烯醇常用于胶粘剂、纺织浸润剂、乳化剂等，如果1.35g聚乙烯醇样品溶解于100mL水中，22.0℃时渗透压为5.02mmHg，则聚乙烯醇的分子量是多少？11．citral是柠檬草油的主要成分，在合成维生素A和香水时用作调味剂。它是geranial和neral的混合物，其分子结构如下：geranialneral（1）说明geranial和neral的关系？（2）指出geranial分子中的官能团，并说明它们属于何种化合物？12．下列分子中哪种是非极性的？为什么？\n8．氢氧燃料电池的电池反应为H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)△rGmo(298.15K)=-237.19kJ·mol-1，△rHmo(298.15K)=-285.83kJ·mol-1，如分别需要电动势为1.23V和14.76V的电池，如果你是设计师，该如何设计这样的电池？通过计算说明，并计算：（1）氢氧燃料电池的标准电极电势；（2）若燃料电池的转化率为83%，转化1mol氢可以获得多少电能？9．通过计算填写下列表格：pHpOH[H+]/mol·dm-3[OH-]/mol·dm-3酸或碱5.157.859.2´10-21.8´10-610．在0.1atm大气压25°C时，CO2在纯水中的溶解度为0.0037mol·dm-3。在此假设所有溶解的CO2都以H2CO3的形式存在于水中。你能求出该溶液的pH值吗？并以适当的计算说明所有溶解的CO2都以H2CO3的形式存在于水中这一假设是否合理。11．据酸碱理论比较下列那个是强碱、弱碱？并写出它们对应的共轭酸。（1）CN-（2）HCO3-（3）F-（4）Cl-（5）NH312．假设一个成年人的胃容量空腹时约为50mL，饱时约为1L。如果某人的胃容量为450mL，其内容物的pH值为2，则胃中含有多少摩尔H+?假设这些H+都来自HCl，需多少NaHCO3来中和这些胃酸？13．溶解25.5gNaC2H3O2在0.550mol·dm-3HC2H3O2溶液中配成500mL缓冲溶液，pH值是多少？14．请计算把(a)0.0060molHCl(b)0.0060molNaOH加入0.300L由0.250mol·dm-3HC2H3O2和0.560mol·dm-3NaC2H3O2组成的缓冲溶液中引起的pH值变化。15．乙二醇CH2(OH)CH2(OH)是一种可溶于水非挥发性的化合物，是一个很常用的汽车防冻剂，请计算651克该化合物溶于2505克水中形成溶液的凝固点。夏季你会把它放在你的汽车水箱中吗？为什么？16．四个量子数n，l，m，ms各决定了什么？他们的取值各有什么限制？17．写出Cu2+和Ni2+的电子子排布式。18．分子的极性以什么来衡量？它为什么是键的极性和分子构型的综合反映？19．杂化轨道你学了哪几种？请举例说明。20．判断CO2，H2O，NF3，BF3，NH3，NH4+的构型，并指出其中心原子的杂化形式及是否等性杂化？21．化学键有哪几种？分别简要说明。22．分子间力有几种？试说明。23．按沸点高低排序下列物质H2O，H2S，H2Se，H2Te，并解释之。24．BN是一种耐高温材料，也是一种优良的绝缘材料，下面有三种合成BN的方法，请作出你的选择，并说明理由。（1）B(s)+1/2N2(g)®BN(s)ΔrGmӨ=-228.kJ.mol－1（2）BCl3(g)+NH3(g)®BN(s)+3HCl(g)ΔrGmӨ=-109.1kJ.mol－1（3）B2O3(s)+2NH3(g)®2BN(s)+3H2O(l)ΔrGmӨ=+58.3kJ.mol－125．汽车的尾气主要成分为NO和CO，从热力学角度来分析，这两种气体应该能相互作用，发生如下反应NO(g)+CO(g)®1/2N2(g)+CO2(g)ΔrHmӨ＝－373.0kJ.mol-1\n（KӨ»10120）。但是由于动力学关系，此反应进行得太慢实际上却不能加以利用。请考虑用什么方法来实现该反应达到治理汽车尾气的目的？原理何在？能否改变该体系的热力学性质？8．煤和水煤气[由煤与水气反应（C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2）而得到CO和H2的等物质的量混合物]都可以作燃料。但通过水煤气的燃烧，它放出的热量比单纯用等摩尔的煤（C）燃烧时放出的热量多得多，这是否与能量守恒定律矛盾？请用我们学过的理论知识和通过一定的计算来解释这一现象。（ΔfHmӨ:H2O(g)，-241.8kJmol-1，CO(g)，-110.5kJmol-1，CO2(g)，-393.5kJmol-1）[假设氢气燃烧后的产物是H2O(g)]9．计算下列两个反应DHө、DGө298和DSө，并讨论用焦炭还原炼制金属铝的可能性。2Al2O3(s)＋3C(s)==4Al(s)＋3CO2(g)Al2O3(s)＋3CO(s)==2Al(s)＋3CO2(g)10．由铁矿石生产铁有两种可能途径，哪个反应可在较低的温度下进行？(1)Fe2O3(s)+3C(s)®2Fe(s)+3CO2(g)；(2)Fe2O3(s)+3H2(g)®2Fe(s)+3H2O(g)11．有A气体和B气体进行反应，若将A气体浓度增加一倍，速率增加到原来的400％，若将B气体的浓度增加一倍，速率增加到原来的200％，试写出反应式和反应速率方程。12．已知反应2NO+O22NO2，其r=k[NO]2[O2]，试写出一种符合该速率方程的反应历程。13．某一化学反应，在T1时反应速率方程式测得为，而在T2时反应速率方程式又测得为，且，，请分析该体系发生了什么变化？14．假设家用煤气（以CO计算）每m31.05元，而天然气（以CH4计算）每m32.10元，如果让你选择，你会用哪一种？通过计算说明原因。15．C,N,O是生命化学中很重要的元素,你能给出它们的核外电子排布吗？16．比较下列物质的溶沸点，按照从高到底的顺序排列，从物质结构的角度说明原因。KCl，SiC，HI，H2O17．为什么微观粒子的位置和速率不能同时准确测得?论述其根本原因。18．乙醇和水可以任意比例互溶，但油却不能溶于水,为什么?19．CO2和SO2为何极性不同？20．锅炉炉垢的成分有CaSO4，不仅阻碍传热、浪费燃料，而且还能引起爆炸事故。如何将其去除？写出起相应的反应式，并从平衡移动的角度解释反应的可行性。21．水的沸点比同族元素的氢化物都要高，热容和蒸发热大，如何从分子结构的角度说明其原因？对环境和生命现象的意义如何？22．静脉注射时，要采用0.90％的生理盐水或5.0％的葡萄糖溶液，为什么？如果注射液的浓度过大或过小，会产生什么后果？23．人体的血液的pH值为什么能够维持在7.4左右？如果人体吸收少量的酸或碱后，怎样使pH值保持稳定？24．阿司匹林的合成原理？炒菜时加醋，然后又加入酒后，菜为什么特别香？25．写出C6H14的各种异构体，并用国际命名法命名。26．谈谈你对官能团的理解，写出你熟悉的至少10种有机化合物（官能团应不同），并指出其用途。27．举出两个手性化合物，写出其对应异构体，并图示之。\n8．假设细胞质浓度为0.1mol·dm－3，这样的大树能否长到20m高，为什么？9．无水CrCl3与NH3·H2O能够生成两种配位化合物，分别是CrCl3·6NH3和CrCl3·5NH3。硝酸银能够从第一种配合物中把全部的氯转化为AgCl沉淀，而只能将第二中配合物中2/3的氯沉淀出来。请判断两种配合物的结构，说明原因，并命名之。10．一般盖斯定律（HessLaw）用于反应焓变得计算，其是否也可以应用于Gibbs函数变的计算？解释什么是化学反应级数、活化能以及他们对化学反应动力学的意义？11．为什么在锌与盐酸的混合物中加入乙酸钠时，氢的析出急剧地变慢?12．在稀醋酸溶液中加入少量盐酸，醋酸的电离度有什么变化?在稀醋酸溶液中加入少量醋酸铵溶液，醋酸的电离度有什么变化?加入水时电离度有无变化?试说明之。13．把一块冰放在0℃的水中和0℃的盐水中，在现象上有什么不同？14．相同质量的葡萄糖和甘油分别溶于100gH2O中，问所得溶液的沸点、凝固点、蒸汽压和渗透压相同吗？为什么相同或不相同？如果换成相同物质的量的葡萄糖或甘油，结果有怎样？加以说明。15．生鸡蛋放在不同的酸中，会有气泡产生；过夜后，鸡蛋壳不见了；如果酸的浓度较稀，溶掉壳的鸡蛋会变大，请用所学的知识解释以上现象。16．丙酮酸是一种人体内糖类代谢的产物，其结构如下：Kaθ=3.2×10-3。请问：（1）它在人体的肌肉内（pH约为7.4）和氢离子浓度为2×10-4mol·dm-3的酸性溶液中，各以何种形式存在？（2）请推测它在水和氨水中的溶解度怎样？为什么？（3）丙酮酸中的碳原子各采取哪种杂化形式？形成哪些类型的化学键？（4）人体运动，它在肌肉内被氢还原转化为乳酸，请写出其反应方程式。17．解释下列现象：（1）为什么CO2和SiO2的性质差别很大？（2）卫生球（萘C10H8的晶体）的气味很大？与它的结构有什么关系？（3）为什么卤素单质X2，从F2到I2，常温下的存在形式分别为气体－液体－固体？18．从电极电势出发，分析下面化学反应在标准状态时向哪个方向进行？并用电池符号表示该电池反应：Zn+Cd2+←→Zn2++Cd。19．乙醇和二甲醚的分子式都是C2H6O，互为同分异构体，请分析为什么乙醇的沸点比二甲醚要高100°C左右。乙醇，沸点78°C二甲醚，沸点-25°C20．1,2-二氯乙烷是非极性分子，而顺式二氯乙烯却是极性分子，为什么？1,2-二氯乙烷顺式二氯乙烯\n8．请从原子结构的角度解释为什么Fe2+氧化成Fe3+比Mn2+氧化成Mn3+要容易？9．在常压下，当外界温度降至0°C以下时水会自发地结成冰，显然这是一个熵降低的过程，为什么该过程可以自发地进行？10．室温下暴露在空气中的铜，表面会生成CuO(黑)而失去光泽，将金属铜加热到一定温度T1时，黑色CuO转化为红色Cu2O，再继续加热温度升至T2时，金属表面氧化物消失，写出上述后两个反应的方程式，并估算T1和T2的取值范围.11．填表影响因素反应速度v速率常数k活化能Ea活化分子百分数浓度温度催化剂12．说明雨衣为什么能防水。13．如果海水含大约2.5%的NaCl（质量分数），请计算反渗透法净化海水至少大约需要多大的压力？14．说明隔膜法电解食盐水时，为什么阳极电解产物是Cl2，而不是O2，为什么要采用惰性电极？15．请以伯醇，仲醇和叔醇与氢卤酸的反应为例说明SN1和SN2反应机理的区别。16．请以不对称烯烃与卤化氢加成的反应为例举例说明马氏规则的原理及其在实验和生产中的重要性。17．请举例说明有机化合物种类繁多且具有同种分子式的有机化合物性质差异大的主要原因。18．依据相关电对的电极电势的大小，说明电解法精练铜的原理。19．简述金属防腐的主要方法及其原理。20．0°C的水转化成0°C的冰，显然是一个熵减小的过程，为什么可以自发进行？21．石墨可用作干电池的电极及工业上许多电化学过程的电极，或者用作固体润滑剂，请解释这些用途与其结构有何关系？22．根据下列物质的性质，判断他们属于何种类型的晶体？各有何结构特征？（1）CaCO3晶体的硬度高，在1173K时尚未融化就已经分解。（2）B的硬度极高，熔点为2573K，导电性很差。（3）I2很容易升华。23．向草酸（H2C2O4）溶液中加入CaCl2溶液，得到CaC2O4沉淀。将沉淀过滤后，往滤液中加入氨水，又有CaC2O4沉淀生成。试从化学平衡的角度予以说明。24．若要将Cr(OH)3(s)从一个0.086MCr3+的溶液中沉淀出来时，溶液的最小pH值是多少？25．铬酸洗液是很强的氧化剂，玻璃、石英器皿和金属用具都能用它来去污，很多污物作为还原剂，将Cr2O72-还原为Cr3+，其本身被氧化成高价态。试写出铬酸洗液（起作用的是Cr2O72-）清洗某物件上的污物CuS（CuS中的S2-被氧化成S沉淀）的反应方程式。26．为什么说石墨是混合晶体？它具有哪几类晶体的特征？它有什么性质？从晶体结构角度解释它为什么有这些特别的性质。27．如何设计合成路线，以苯为原料制备对硝基苯甲酸和间硝基苯甲酸？