上海交通大学(上海交大)2006-2007学年第二学期大学化学思考题

《大学化学》思考题
2007年6月
1.根据Q与Kθ的变化关系，讨论为什么增加产物的浓度，平衡向着逆反应方向移动？为什
么温度升高平衡向吸热反应的方向移动？
U3)2讨论钟乳石2.钟乳石的主要成分为CaCO3，根据化学平衡CaCO3+CO2+H2O Ca(HCO
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。

U3(g)
N2(g)+3H2(g ) 2NH
4.若C+1/2O2=CO，C+O2=CO2，CO+1/2O2=CO2的标准平衡常数分别为K1θ，K2θ，K3θ，从
△θ的关系出发，讨论各平衡常数之间的关系。

盖斯定律及Kθ与G
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。

8．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？
6.请讨论对于任意反应，是否升高温度都有利于反应的自发进行？
9．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) +1/2 N2(g) → BN(s) Δr G mӨ= - 228.kJ.mol－1
（2） BCl3(g) + NH3(g) → BN(s) + 3HCl(g) Δr G mӨ= - 109.1kJ.mol－1
（3） B2O3(s) + 2NH3(g) → 2BN(s) + 3H2O(l ) Δr G mӨ= + 58.3kJ.mol－1
10．汽车的尾气主要成分为 NO和CO，从热力学角度分析，这两种气体应该能相互作用，发生如下反应
NO(g) + CO (g) → 1/2 N2(g) + CO2(g) Δr H mӨ＝－373.0 kJ.mol-1，KӨ≈10120
但是由于动力学关系，此反应进行得太慢实际上却难以加以利用。

请考虑用什么方法来实现利用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？
11．煤和水煤气[由煤与水蒸汽反应（C(s) + H2O (g) = CO(g) + H2(g)）而得到CO 和H2的等物质的量的混合物]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相矛盾？请用我们学过的理论知识和通过一定的计算来解释之。

（Δf HmӨ：H2O(g)，-241.8 kJ mol-1，CO(g)，-110.5 kJ mol-1，CO2(g)，-393.5 kJ mol-1）[假设氢气燃烧后的产物是H2O(g)]
12．查表计算下列两个反应的ΔHө、ΔGө298和ΔSө，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)
13．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) 14．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。

15．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T 1时，黑色CuO 转化为红色Cu 2O ，再继续加热、温度升至T 2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 T 1和T 2的取值范围。

16． 假设家用煤气（以CO 计算）每m 3 1.05元，而天然气（以CH 4计算）每m 3 2.10元，
如果让你选择，你会用哪一种？通过计算说明原因。

17． 一般盖斯定律（Hess Law ）用于计算反应焓变，是否也可以应用于Gibbs 自由能变
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？
18． 为什么在锌与盐酸的混合物中加入乙酸钠时，氢气的析出急剧地变慢?
19． 某一化学反应，在T 1时反应速率方程式测得为1m n A B v k c c =，而在T 2时反应速率方程
式又测得为2f g A B v k c c =，且m f ≠，n g ≠，请分析该体系发生了什么变化？
20． 填表
影响因素 反应速度v
速率常数k 活化能E a 活化分子百分数浓度
温度
催化剂
21． 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。

22． 四个量子数n ，l ，m ，m s 各决定了什么？他们的取值各有什么限制？
23． 氧原子核外有8个电子， 请列出该原子基态时8个电子所对应的量子数。

24． 判断下列原子基态的电子构型是否有误，请解释何处有误？并写出正确的构型。

Al ：1s 22s 22s 43s 23p 3
B ：1s 22s 22p 5
F ：1s 22s 22p 6
25． 写出Cu 2+和Ni 2+的电子子排布式。

26． 请从原子结构的角度解释为什么Fe 2+氧化成Fe 3+比Mn 2+氧化成Mn 3+要容易？
27． 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？
28． 化学键有哪几种？分别简要说明。

29． 分子的极性以什么来衡量？举例说明它为什么是键的极性和分子构型的综合反
映？
30． 杂化轨道你学了哪几种？请举例说明。

31． 判断CO 2，H 2O ，NF 3，BF 3，NH 3，NH 4+的构型，并指出其中心原子的杂化形式及
是否等性杂化？
32． 分子间力有几种？试说明。

33． 苯环的分子式为C 6H 6，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。

34． 乙醇和水可以任意比例互溶，但油却不能与水混溶, 为什么?
35． CO 2和SO 2为何极性不同？
36． NH 3是路易斯碱而NF 3不具有路易斯碱性？
37． 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 ，H 2O
38． 为什么CO 2和SiO 2的性质差别很大？
39． 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）CaCl 2晶体的熔点、硬度高，溶液导电。

（2）B 的硬度极高，熔点为2573K ，导电性很差。

（3）I2很容易升华。

40．排列物质H2O，H2S，H2Se，H2Te的沸点高低顺序，并解释之。

41．为什么说石墨是混合晶体？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？
42．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？
H2N COOCH2CH2N(CH2CH3)2
43．下列分子中哪种是非极性的？为什么？
Cl Cl Cl
Cl
Cl
Cl
44．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？
45．聚乙烯醇CH2CH2(OH)
n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？
46．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？
47．静脉注射时，为什么要采用0.90％的生理盐水或5.0％的葡萄糖溶液？如果注射液的浓度过大或过小，会产生什么后果？
48．假设细胞质浓度为0.1mol·dm－3，从渗透压的角度考虑，这样的大树能否长到20m 高？为什么？
49．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，结果又怎样？请加以说明。

50．乙二醇HOCH2CH2OH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65.1克该化合物溶于2505克水中形成溶液的凝固点。

夏季你会继续把它放在你的汽车水箱中吗？为什么？
51．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）NH3
52．通过计算填写下列表格：
pH pOH [H+]/ mol·dm-3[OH-]/ mol·dm-3酸或碱
5.15
7.85
9.2×10-2
1.8×10-6
53．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?加入水时电离度有何变化?试说明之。

54．在0.1atm 大气压25°C时，CO2在纯水中的溶解度为0.0037mol·dm-3。

如果假设所有溶解的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。

55． 阿斯匹林(aspirin)的分子结构式为： O C O O
CH 3
体温下(37)℃，其K a =3×10-5。

每粒药丸中含有阿斯匹林325毫克，如果吃进2粒药丸溶解到胃液里，胃的体积为1升，pH 值为2。

问有多少百分数的阿斯匹林仍为分子状态？
56． 25℃时，难溶电解质硫酸锶(SrSO 4)饱和溶液的渗透压为2800Pa ，如何计算25℃下
硫酸锶的溶度积常数？
57． 如果某人的胃容量为450 mL ，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NaHCO 3来中和这些酸？
58． 在0.550 mol·dm -3 HC 2H 3O 2溶液中溶解25.5 g NaC 2H 3O 2，配成500mL 缓冲溶液，pH
值是多少？
59． 请计算把 (a) 0.0060mol HCl (b) 0.0060mol NaOH 加入0.300L 由0.250 mol·dm -3
HC 2H 3O 2 和0.560 mol·dm -3 NaC 2H 3O 2 组成的缓冲溶液中引起的pH 值变化。

60． 人体的血液的pH 值为什么能够维持在7.4左右？举例说明，如果人体吸收少量的
酸或碱后，怎样使pH 值保持稳定？
61． 若50ml 0.025mol/L 的某一元弱酸与40ml 0.025mol/L 的NaOH 溶液混合，得到的溶
液pH=5.35，则此弱酸的K a =?
62． 从H 3PO 4和NaOH 出发，可以配制哪三种缓冲溶液？pH 值各在什么范围内？
63． 锅炉炉垢的成分有CaSO 4，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。

64． 从物质结构的角度解释为什么煤气和氰化钾会使人中毒？
65． 无水CrCl 3与NH 3·H 2O 能够生成两种配位化合物，分别是CrCl 3·6NH 3和CrCl 3·5NH 3。

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。

66． 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。

67． 麻黄素在医学上被用作减充血剂，它的结构如下： CH CH 3OH CH 3H
234
1**
（1）请命名图中用数字标明的官能团；
（2）分子中带*号的碳原子和氮原子各采取哪种杂化形式？
（3）分子中是否有手性碳原子？如有请标明。

（4）在200g 水中溶解1g 麻黄素后得到的溶液pH ＝10.8，则K b θ＝？。

68． 向草酸（H 2C 2O 4）溶液中加入CaCl 2溶液，得到CaC 2O 4沉淀。

将沉淀过滤后，往滤
液中加入氨水，又有CaC 2O 4沉淀生成。

试从化学平衡的角度予以说明。

69． 若要将Cr(OH)3(s)从一个0.086M Cr 3+的溶液中沉淀出来时，溶液的最小pH 值是多
少？（K sp,Cr(OH)3=7.0×10-31）
70． 加AgNO 3到含Cl －的体系中，会生成白色的AgCl 沉淀，向该沉淀中加入一定量的
NH 3，沉淀会溶解，再向该体系中加入NaBr ，又会出现淡黄色的AgBr 沉淀，向AgBr 中
加入足量的Na 2S 2O 3，
沉淀又溶解，若再向该体系中加入KI ，则又会出现黄色的AgI 沉淀。

试解释这些现象的原理，并说明难溶物AgCl 、AgBr 、AgI 溶解的难易程度和写出各种能够溶解AgX 沉淀的试剂与AgCl 反应的方程式，并比较形成的各种配合物的稳定性。

71． 说明隔膜法电解食盐水时，为什么阳极电解产物是Cl 2，而不是O 2，为什么要采用
惰性电极？
72． 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+Cd 2+←→Zn 2++Cd 。

73． 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。

74． 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。

75． 在标准状态下，已知下列半反应：
Eu 3+(aq) + e → Eu 2+(aq) Φθ= -0.43V
AuBr 4-(aq) + 3e → Au(s) + 4Br -(aq) Φθ= -0.858V
Sn 2+(aq) + 2e → Sn(s) Φθ= -0.14V
IO -(aq) + H 2O(l) + 2e → I -(aq) + 2OH -(aq) Φθ= +0.49V
（1）请找出上述反应中最强、最弱的氧化剂，最强、最弱的的还原剂。

（2）哪两个电对组成电动势最大的原电池？计算其数值。

（3）哪两个电对组成电动势最小的原电池？计算其数值。

76． 在标准状态下，已知下列半反应：
Sn 4+(aq) + 2e → Sn 2+(aq)
MnO 4-(aq) + 8H +(aq) + 5e →Mn 2+(aq) + 4H 2O(l)
（1）将这两个半反应组成原电池，查阅标准电极电势表，说明在正极和负极各发生怎
样的反应？写出电池符号。

（2）请用离子电子法配平该氧化还原反应。

（3）计算该电池的电动势和氧化还原反应的平衡常数。

77． 氢氧燃料电池的电池反应为
H 2(g)+1/2O 2(g)==H 2O(l)
△r G m o (298.15K)= -237.19kJ·mol -1，△r H m o (298.15K)= - 285.83kJ·mol -1
计算：（1）氢氧燃料电池的标准电动势；（2）若燃料电池的转化效率为83%，转化1mol 氢可以获得多少电能？（3）假设分别需要电动势为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？
78． 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Cr 2O 72-还原为Cr 3+，其本身被氧化成高价态。

试写出铬酸洗液（起作用的是Cr 2O 72-）清洗某物件上的污物CuS （CuS 中的S 2-被氧化成S 沉淀）的反应方程式并配平。

79． 乙醇和二甲醚的分子式都是C 2H 6O ，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。

C H H C O H H C H H H O C H H H 乙醇，沸点78°C 二甲醚，沸点-25°C 80． 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？
C Cl H C H Cl C Cl H H Cl
1,2-二氯乙烷 顺式二氯乙烯
81． 炒菜时加醋，然后又加入酒后，菜为什么特别香？写出阿司匹林的合成反应，指出
其原理？
82． 写出C 6H 14的各种异构体，并用国际命名法命名。

83． 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。

84． 举出两个手性化合物，写出其对应异构体，并图示之。

85． 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？
86． 请以伯醇和叔醇与氢卤酸的反应为例说明S N 1和S N 2反应机理的区别。

87． 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。

88． 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。

89． 丙烯可以用来合成异丙醇、聚丙烯，写出相应的反应方程式。

90． 分子式为C 4H 6的化合物能使KMnO 4溶液褪色，但不能与硝酸银的氨溶液反应。

试
写出该化合物的结构式。

91． 某醇(A)C 3H 8O 与浓HBr 反应得到(B)C 3H 7Br 。

(A)用浓H 2SO 4处理得到化合物
(C)C 3H 6。

(C)与浓HBr 反应得(D)C 3H 7Br ，(D)是(B)的异构体。

试推断(A)、(B)、(C)、(D)的结构，并写出各步反应式。

92． 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：
geranial C C H H 2C CH 2C
CH H C
3CHO H 3C
H C 3 neral C C H H 2C
CH 2C
CH H 3C H 3C H 3C
（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？。