工科化学与实验(金继红)第4章-习题及思考题答案
第四章 溶液中的离子平衡
思考题:
1. 酸碱质子理论的基本要点是什么
答：1)酸给出质子后变成碱,碱接受质子后变成酸,酸是质子的给予体,碱是质子的接受体;2)酸=碱+质子,此式中右边的碱是左边的酸的共轭酸,左边的酸是右边的碱的共轭酸;3.)既能给出质子又能接受之子的物质是两性物质;4)酸碱中和的实质是质子的传递反应.
HSO 4-、H 2O 、HCO 3-为两性物质。
3．举例说出下列各常数的意义。
a K θ：酸解离常数，表示酸给出质子的能力，如5() 1.7510a K HAc θ-=?
b K θ：碱解离常数，表示碱接受质子的能力，如532() 1.7410b K NH H O θ-=?g
w K θ是水的离子积常数，是指水达到电离平衡时的H +和OH -离子浓度的乘积，在25℃时等于
10-14
α为解离的分子数与原始分子总数之比，在定容反应中，解离度α表示已解离了的弱酸（或弱碱）的浓度与原始浓度之比。
sp
K θ
为溶度积常数，反映了物质的溶解能力。一定温度下,难溶电解质的饱和溶液中,存在沉淀溶解平衡,其平衡常数叫做溶度积。如：16() 1.510sp K AgI θ-=?，表明AgI 的溶解度很低。
4．解释下列名词。 （1）解离常数；
解离常数是水溶液中具有一定离解度的溶质的极性参数.解离常数给予分子的酸性或碱性以定量的量度,解离常数增大,对于质子给予体来说,其酸性增加；对于质子接受体来说,其碱性增加。
（2）解离度；
解离度为解离的分子数与原始分子总数之比，在定容反应中，解离度α表示已解离了的弱酸（或弱碱）的浓度与原始浓度之比。 （3）同离子效应；
在弱电解质溶液中，加入与弱电解质具有相同离子的强电解质时，可使弱电解质的解离度降低，这种现象叫做同离子效应。 （4）缓冲溶液；
缓冲溶液由弱酸及其共轭碱（即对应的弱酸盐）或弱碱及其共轭酸（即对应的弱碱盐）组成；特点为缓冲溶液的PH 值能在一定范围内不因稀释或外加的少量酸或碱而发生显着变化。 （5）缓冲对；
组成缓冲溶液的共轭酸碱对。 （6）分步沉淀；
向离子混合溶液中慢慢滴加入沉淀剂，离子分先后被沉淀的现象。 （7）沉淀的转化;
一种沉淀在一定的条件下转化为另一种沉淀。
(8)沉淀完全
当溶液中被沉淀离子的物质的量浓度小于1×10-5 mol ·dm -3时,认为该离子沉淀完全。 5．解释下列名称并说明二者的区别与联系。 （1）离子积与溶度积；
在难溶电解质的饱和溶液中，当温度一定时，其离子浓度的乘积为一常数。这个常数叫做溶度积常数，简称溶度积。溶度积是达到沉淀溶解平衡时的离子积。在一定温度下，溶度积是个常数，而离子积不是常数。可以根据离子积与溶度积的相对大小，判断溶液中是否有沉淀生成（即溶度积规则） （2）溶解度与溶度积；
溶解度指在一定温度下，达到溶解平衡时，一定的溶剂中含有溶质的质量，通常以符号S 表示；在难溶电解质的饱和溶液中，当温度一定时，其离子浓度的乘积为一常数。这个常数叫做溶度积常数，简称溶度积。两者之间可进行相互换算。 （3）溶解度与浓度
对水溶液来说，通常以饱和溶液中每 100g 水所含溶质质量来表示溶解度，即以： g /100g 水表示。溶解度可以说是达到饱和时浓度的一种表达方式。 （4）分步沉淀与沉淀转化；
离子分先后被沉淀的现象为分步沉淀；一种沉淀在一定的条件下转化为另一种沉淀称为沉淀的转化。
（5）pH 与pOH
两者都为水溶液中酸碱度的一种表示方法，pH 越小pOH 越大时，溶液酸性越强；pH 越大pOH 越小时，溶液碱性越强。
6．盐湖干燥后，形成的矿盐由上到下大致层次应该怎样假定湖中的离子是： Ca 2+；Mg 2+；Na +；K +；CO 32-；SO 42-；Cl -
湖水蒸发，盐分结晶析出，溶解度小的盐类先结晶析出，沉淀在下部。大致层次是：CaCO 3；CaSO 4、MgCO 3；MgSO 4、CaCl 2、MgCl 2；Na 2CO 3、K 2CO 3、Na 2SO 4、K 2SO 4、KCl 、NaCl 7．用数学式写出下列符号的意义：
lg[];lg[][][][][];[][]
a b pH H pOH OH H A OH HA pK pK HA A θ
θ
+-+---=-=-==
8．解释下列名词，并举例说明
（1）中心离子；
中心离子是配合物的形成体，位于配合物的中心。如[Co(NH 3)6]SO 4中的Co 2+ （2）螯合物；
多齿配位体与同一中心离子形成配合物时，会形成环状结构，就像螃蟹的螯钳一样，因此，形象地称为螯合物。如[Ni(en)2]2+ （3）配位原子；
配位原子指的是配位化合物中直接和中心离子配位的配位体的原子。如[Co(NH 3)6]SO 4中的N
原子。
（4）配位体；
配体就是形成配位键时,提供电子对的一方。如[Co(NH 3)6]SO 4中的NH 3 （5）配位数；
中心离子（原子）可以与配位体形成配位键的数目称为配位数。如[Co(NH 3)6]SO 4配位数为6 （6）内轨型配位化合物；
当配位原子的电负性较小，如碳、氮等，较易给出孤对电子，对中心离子的影响较大，使其价电子层结构发生变化，(n-1)d 轨道上的成单电子被强行配对，空出内层能量较低的(n-1)d 轨道与n 层的s 、p 轨道杂化，形成数目相同，能量相等的杂化轨道与配体结合。这类配合物称内轨型配合物。如[Fe(CN)6]4- （7）外轨型配位化合物；
当配位原子的电负性较大，如卤素、氧等，它们不易给出孤对电子，对中心离子影响较小，使中心离子原有的电子层构型不变，仅用外层空轨道ns 、np 、nd 杂化，生成数目相同、能量相等的杂化轨道与配体结合。这类配合物称外轨型配合物。如[Ag(NH 3)2]+ （8）单齿配体与多齿配体
单齿配体：一个配体中只有一个配位原子；多齿配体：一个配体中有两个或两个以上的配位原子。
9．何为配合物何为复盐二者有何区别
配合物由中心离子或原子与配体分子或离子以配位键相结合而形成的复杂分子或离子。 复盐由两种金属离子（或铵根离子）和一种酸根离子构成。 例如硫酸铝钾[KAl(SO4)2]， 配合物与复盐不同，配合物电离出来的配离子一般较稳定，在水溶液中仅有极少数部分电离成简单离子，而复盐则全部电离为简单离子。 10．写出下列有关反应式，并解释反应现象。
（1）ZnCl 2溶液中加入适量NaOH 溶液，再加入过量NaOH 溶液；
222242()2()2[()]
ZnCl NaOH Zn OH NaCl Zn OH NaOH Na Zn OH +→++→
（2）CuSO 4溶液中加入少量氨水，再加过量氨水。
43222442422()()CuSO NH H O Cu OH SO NH SO +↓+g ?
22442433442()()62[()]2Cu OH SO NH SO NH Cu NH SO H O +++?
习题
一、 填空题
1.正常雨水的pH=（因溶解了CO 2）,其c （H+）= ×10-6 mol ·dm -3；而酸雨（溶解了SO 2、NOx ）的pH=,相应c （H+）= 10-4 mol ·dm -3。
二、 选择题
1． 下列溶液中，其pH 值最大的是（C ）。 A ． mol·dm -3 HCl ；B ． mol·dm -3 HNO 3； C ． mol·dm -3 NaOH ；D ． mol·dm -3 KOH 2． 下列溶液中，其pH 值最小的是（B ）。 A ． mol·dm -3 NaOH ；B ． mol·dm -3 H 2SO 4；
C ． mol·dm -3 HCl ；
D ． mol·dm -3 H 2C 2O 4
3．将PbI 2固体溶于水得饱和溶液，c(Pb 2+)=×10-3 mol ·dm -3,则PbI 2的sp K θ为（A ）。
A ．×10-9；
B ．×10-9
C ．×10-9；
D ．×10-9
4．25゜C 时，[Ag(NH 3)2]+溶液中存在下列平衡：
32331332
[()]()[()]()()[()]()()
Ag NH aq Ag NH aq NH aq K Ag NH Ag aq NH aq K θ
θ
+++
+
++??
则[Ag(NH 3)2]+的稳定常数为（C ）。
A ．12/K K θθ；
B ．21/K K θθ
C ．121/()K K θθg ；
D ．12K K θθ
g
三、综合题
1．（1）写出下列各酸的共轭碱：HCN 、H 3ASO 4、HNO 2、HF 、H 3PO 4、HIO 3、[Al(OH)(H 2O)2]2+、[Zn(H 2O)6]2+
答：CN-；24H AsO -
；2NO -
；F -；24H PO -
；3IO -；[Al(OH)2(H 2O)]+；[Zn(OH) (H 2O)5]+
（2）写出下列各碱的共轭酸：HCOO -、ClO -、S 2-、23CO -
、3HSO -
、427P O -
、224C O -
答：H 2COO ；HClO ；HS -；3HCO -；H 2SO 3 327HP O -；24HC O -
2．已知在·dm 3 HCN 水溶液中,c(H +)=×10 5 mol·dm 3,
计算()a K HCN θ
。
解：3
55
5559
5
0.1 2.4810 2.4810 2.48102.4810 2.4810() 6.1510
0.1 2.4810a HCN
H CN K HCN θ
+-
--------+-??????=≈?-??g
平衡浓度/mol dm
3．计算下列溶液中溶质的解离度α (1) mol·dm 3 HF 溶液其c(H +)=×102 mol·dm 3;
(2) mol ·dm 3 NH 3水溶液，已知5
32() 1.7410b K NH H O θ
-=?g 。
解：（1）：
2
0() 2.5110 2.51%
1.00
HF
H F c H c α+-
+-+?===?
（2）
：
32400022
000(1)
()(1)1 1.32%b NH H O NH OH c c c c c K c θ
ααα
αααα
α+
-
+-==
--≈
==g ?
4．已知浓度为 mol ·dm 3的弱酸HA 溶液的解离度α=2%，计算它的a K θ
。
解：
00022
4
000(1)
() 4.0810(1)1a HA
H A c c c c c K c θ
ααα
αααα
+
--+-===?--?
5．计算 mol ·dm 3 HAc 溶液中的H +浓度
解：
33
() 1.8710HAc
H Ac c H mol dm
+
-
+
--+≈==??g
6．写出NH 3在水中的解离方程。现有的 mol ·dm 3的NH 3溶液,要使它的电离度加倍,需加水多少cm 3
解：
32400022
0003
0(1)
()(1)11/4,503=150b NH H O NH OH c c c c c K c c cm θ
ααα
αααα
αα+-
+-==
--≈
?g ?加倍，要降为原浓度的加水量为
7．在 mol ·dm 3 NH 3水溶液中，加入固体NH 4Cl 后，c(OH -)是×106 mol·dm 3，计算溶液中4NH +
的浓度。
解：
32443253
324
6
()()()
() 1.74100.1
()0.62() 2.810
b b NH H O NH OH
c NH c OH K c NH H O K c NH H O c NH c OH θ
θ+
-
+
--+
---+?=
???===?g ?
g g g mol dm
8．计算 mol ·dm 3HCl 溶液中通H 2S 至饱和后的c(S 2). (设饱和的H 2S 溶液中H 2S 浓度是
mol ·dm 3)。已知()()713
1222
H S 1.0710H S 1.2610a a K K θθ--=?=?，
解：
222212
27
13
2203
22S 2()()(S)
(S) 1.07101.2610
0.1
() 1.510()0.30.3
a a a a H H S c H c S K K K c H K c H c S c H θ
θ
θ
θ
+-+------+
+?=?=
?????=
==???g mol dm
9．在100ml mol ·dm 3 NH 4Cl 溶液中加入下列溶液，计算各混合溶液的c(H +)。
1) 100cm 3 mol·dm 3 NaOH 溶液； 2) 200 cm 3 mol·dm 3 NaOH 溶液。
解：1）等量的NH 4Cl 和NaOH 生成 mol ·dm 3的氨水，
32453301414
123
3
()0.15 1.7410 1.61101010() 6.210() 1.6110
b NH H O NH OH
c OH c K c H c OH θ+-
------+
----+=??=?===??g ?;
g g g mol dm mol dm
2）NaOH 剩余，
3
1414133()0.11010()10()0.1
c OH c H c OH ----+
---====g g mol dm mol dm
10．欲配制1 dm 3 pH=5, HAc 的浓度是 mol ·dm 3的缓冲溶液，需用NaAc ·3H 2O 多少克需用
1 mol ·dm 3 HAc 的体积为多少
解：3
2(lg
((5 4.76lg
0.2
(0.3530.35113647.6a c pH pK c c c NaAc H O g
θ
----=+=+==??=g g Ac ）
HAC ）
Ac ）
Ac ）mol dm
30.21
:
0.21
HAc dm -?= 11. mol·dm 3 NaNO 2溶液中H +浓度×108 mol·dm 3,计算2NO -
的b K θ和H NO 2的a K θ
。
解： 22214
143
88
1428
11
144
11
10100.01
2.110 2.11010()2.110 2.27100.0110 4.410
2.2710b a NO H O HNO OH mol dm
K K θθ-
-
-----------++???==?==???g
12．草酸钡BaC 2O 4的溶解度是 g ·dm 3
计算其sp K θ
。
解：
222424
43
27
0.078
3.4610225.351.2010sp BaC O Ba C O s
s
s mol dm K s θ+-
---+=
=?==??g 13．饱和溶液Ni(OH) 2的pH=，计算Ni(OH) 2的sp K θ
。
解：
22(148.83)63
2316
()22210 6.7610(2)4 1.5410sp Ni OH Ni OH s s
s mol dm K s s s θ
+-
-----+==?===??g g
14．在下列溶液中是否会生成沉淀
已知 7524() 1.8410;() 4.9310sp sp K BaF K CaSO θθ
--=?=?
（1）×102mol Ba(NO)3和×102mol NaF 溶于1 dm 3水中； （2） dm 3的×102 mol·dm 3 CaCl 2溶液与 dm 3的 mol ·dm 3Na 2SO 4溶液相混合。 解：（1）
2222266
7
()() 1.010(2.010) 4.0104.010 1.8410
c Ba c F +------?=???=??>?
有BaF 2沉淀生成。
（2）2224
4
45
41.4100.50.250.25
()()7.8100.750.75
7.810() 4.9310sp c Ca c SO K CaSO θ
-+
-
---????=?=??>=? 有CaSO 4沉淀生成。
15．计算在 mol ·dm 3 AlCl 3溶液中AgCl 的溶解度。10() 1.7710sp K AgCl θ
-=?
解：3
93
973
0.023
()()()(0.023)0.062.95102.9510143.32 4.2310sp AgCl Ag Cl mol dm x
x K AgCl c Ag c Cl x x x x mol dm s g dm θ+-
-+------++?=?=+?≈=?=??=??g g g
16． dm 3 mol·dm 3 AgNO 3溶液与 dm 3 mol·dm 3 HCl 相混合，计算混合溶液中各种离子的浓度。
解：原始浓度3
03
00.10.2
()0.10.2
0.10.1
()0.050.2
c Ag mol dm c Cl mol dm +---?=
=?==g g
平衡浓度：
310
9
0.050.051.7710
(0.05)3.5410AgCl
Ag Cl mol dm x x
x
x x
x +-
---+-+?=+=??g
混合溶液中：
3933
3
3
()0.05;() 3.5410;()0.1;()0.05c Ag mol dm c Cl mol dm c NO mol dm c H mol dm
+------+
-==?==g g g g
17．计算在 mol ·dm 3 FeCl 3溶液中生成Fe(OH)3沉淀时pH 值最低应是多少
已知393{()} 2.7910sp K Fe OH θ
-=?
解：333931/3
1/31333()3{()}
2.7910()(
)
()310()
0.1
14 1.48
sp Fe OH Fe OH K Fe OH c OH mol dm c Fe pH pOH θ
+-
--
--++?===?=-=?g
18．将固体Na 2CrO 4慢慢加入含有 mol ·dm 3Pb 2+离子和 mol ·dm 3Ba 2+离子溶液中，哪种离子先沉淀当第二种离子开始沉淀时，已经生成沉淀的那种离子的浓度是多少
已知：101344() 1.1710;() 2.810sp sp K BaCrO K PbCrO θθ
--=?=?
解：PbCrO 4的溶度积小于BaCrO 4，且溶液中Pb 2+离子和Ba 2+离子浓度相等，因此，PbCrO 4先沉淀。
BaCrO 4沉淀开始生成时，溶液中24CrO -
的浓度为：
10
2834
1.1710() 1.17100.01
c CrO mol dm ----?==?g
此时，Pb 2+离子的浓度为：
13
2538
2.810() 2.39101.1710
c Pb mol dm -+
---?==??g 19．在 mol ·dm 3的HCl 溶液中有一定量的Cd 2+离子，当通入H 2S 气体达到饱和时Cd 2+离子是否能沉淀完全（如果溶液中某离子的浓度小于105 mol·dm 3时，就可以认为该种离子沉
淀完全。）已知()()7131222H S 1.0710H S 1.2610a a K K θθ--=?=?， 27()8.010sp K CdS θ-=?
解：
222212
2713220
2227
275
220S 2()()(S)
(S) 1.0710 1.26100.1() 1.510
()0.30.3
()
8.010() 5.331010() 1.510
a a a a sp H H S c H c S K K K c H K c H c S c H K CdS c Cd c S θθθ
θθ+-+----
-+-+
----+?=?=
?????===???===?
20．溶液中含有 mol ·dm 3的Zn 2+离子和 mol ·dm 3的Fe 2+离子,通H 2S 到饱和时,如何控制c(H +)使之只生成ZnS 沉淀而不生成FeS 沉淀如果不生成FeS 沉淀,溶液中Zn 2+离子浓度最少应是多少mol ·dm 3
1824() 6.310;() 1.610sp sp K FeS K ZnS θθ--=?=?
解：不生成FeS 沉淀时，
18222218
2233(S)6.310()()0.1()(S) 6.310()0.1
() 4.6102.33
a a K c H c S c S c H K c H c H c H mol dm pH θ
θ
--
-
+-++--??<=
??<
>? 不生成FeS 沉淀时，而生成ZnS 沉淀，Zn 2+离子浓度最少应是： 18224 283 218 6.310(); 0.1 () 1.6100.1() 2.5410() 6.310sp c S K ZnS c Zn mol dm c S θ-- -+----?==??g 21．溶液中Fe 3+离子和Mg 2+离子的浓度都是 mol ·dm 3，要使Fe 3+离子完全沉淀为Fe(OH)3 （s ）而Mg 2+离子不生成Mg(OH)2沉淀。应如何控制溶液的 c(OH)393{()} 2.7910sp K Fe OH θ-=?；122{()} 5.6110sp K Mg OH θ -=? 解：Fe 3+离子完全沉淀时，Fe 3+<1×10-5mol ·dm -3,此时，OH -的浓度为： 3931/31/312335 {()} 2.7910()()() 6.510()10 sp K Fe OH c OH mol dm c Fe θ -- --+-?>==?g Mg 2+离子不生成Mg(OH)2沉淀： 1221/2 1/2 632{()} 5.6110()( ) ()7.510() 0.1 sp K Mg OH c OH mol dm c Mg θ-- --+ ?<==?g 所以，12 3636.510 ()7.510mol dm c OH mol dm -----?< 22．在 dm 3溶液中溶解 Mg(OH)2需加多少摩尔固体NH 4Cl 122{()} 5.6110sp K Mg OH θ -=?；532() 1.7410b K NH H O θ-=?g 解：Mg(OH)2完全溶解时，溶液中OH -的浓度： 221221/2 1/263 2()2{()} 5.6110()( ) ()7.510() 0.1 sp Mg OH Mg OH K Mg OH c OH mol dm c Mg θ +--- --++?<==??g 由Mg(OH)2与NH 4+生成浓度为2×·dm 3NH 3H 2O ： 3243 6 6 320.27.5107.510()0.2 0.464 b NH H O NH OH mol dm x x K NH H O x θ +- ---+??= =g ? g g g NH 4Cl 总浓度为：3 0.4640.20.664mol dm -+=g 所需 NH 4Cl 为 mol. 名称 中心离子 配离子电荷数 配位数 配位体 [Co(NH 3)6]SO 4 硫酸六氨合钴(II) Co 2+ +2 6 NH 3 [Cu(NH 3)4](OH)2 氢氧化四氨合铜(II) Cu 2+ +2 4 NH 3 Na 3[Ag(S 2O 8)2] 二硫代硫酸合银(I)酸钠 Ag + -3 2 S 2O 82- [Ni(CO)4] 四羰基合镍(0) Ni 0 4 CO [PtCl 2(NH 3)2] 二氯二氨合铂(II) Pt 2+ 0 4 NH 3;Cl - [CoCl(NH 3)en 2]Cl 2 氯化一氯一氨二乙二胺合 钴(III) Co 3+ +2 6 NH 3;Cl -;en 24.完成下列各反应方程式: (1)AgCl 与过量氨水反应; 3322()AgCl NH Ag NH Cl + -++? (2)CuSO4溶液与适量氨水反应; 43222442422()()CuSO NH H O Cu OH SO NH SO +↓+g ? (3) CuSO4溶液与过量氨水反应； 433444[()]CuSO NH Cu NH SO +? (4) [Cu(NH 3)4]2+溶液中加入适量Na 2S. 22343[()]4Cu NH S CuS NH +-+↓+? 25.写出贵金属的湿法冶金中提炼金的化学反应方程式。 2222244824[()]42()2[()] Au NaCN O H O Na Au CN NaOH Au CN Zn Au Zn CN - - ++++++?? 26．已知24[()]Zn CN -的165.010K θ=?稳，ZnS 的252.9310sp K θ -=?。在 mol ·dm 3的 24[()]Zn CN -溶液中通入H 2S 至c(S 2-)=×10-15 mol ·dm 3,是否有ZnS 沉淀生成 解： 2243 45 5151925 [()]40.0141(4)== 0.016.0106.010 2.010 1.210 2.9310sp Zn CN Zn CN mol dm x x x x x K K x x K θ θθ -+- ------+--=????=?>=??g g 不稳稳 有ZnS 沉淀生成。 27．×10-3 mol ·dm 3的Ag +溶液中加入少量Na 2S 2O 3固体，搅拌使溶解。在平衡溶液中，有 一半Ag +生成了[Ag(S 2O 3)2]3-。已知[Ag(S 2O 3)2]3-的稳定常数132.8810K θ =?稳。求溶液中的 Na 2S 2O 3总浓度。 解： 232323233 3 3 13 32 7 2[()]0.5100.5100.510 2.88100.5101.8610Ag S O Ag S O mol dm x K x x θ +-- ------+???==??=??g g 稳 所加入的Na 2S 2O 3总浓度为： 73331.861020.510110mol dm ----?+??≈?g 28．在pH=9的NH 4Cl~NH 3缓冲溶液中，NH 3的浓度为 mol ·dm 3。向100 cm 3的该溶液中加 入×10-4 mol ·dm 3的Cu(Ac)2。已知21334([()]) 2.110K Cu NH θ +=?稳； 202(()) 2.210sp K Cu OH θ-=?。若忽略由此引起的溶液体积变化，试问该平衡系统中： （1） 自由铜离子浓度c(Cu 2+)是多少 （2） 是否有Cu(OH)2沉淀生成 解：（1）21334([()]) 2.110K Cu NH θ +=?稳较大，因此： 223 3443 3 3 333 3 213 3434 123 2123 4[()]110110 10010(0.072410) 110110([()]) 2.110 (0.072410)2.210() 2.210Cu NH Cu NH mol dm mol dm x K Cu NH x x mol dm c Cu mol dm θ++ --------+---+--+?=??-???= =?-?=?=?? g g g g g 稳 （2）无Cu(OH)2沉淀生成： 22125222202()() 2.210(10) 2.210(()) 2.210sp c Cu c OH K Cu OH θ +-----?=??=?<=? 29． dm 3 c(Y 4-)=×10-2 mol ·dm 3的溶液中加入×10-3 mol ·dm 3CuSO 4，请计算该平衡溶液中的自由铜离子浓度c(Cu 2+)。若用 dm 3 c(en)=×10-2 mol ·dm 3的溶液代替Y 4- 溶液，结果又如何已知2182192() 6.010;([()]) 4.010K CuY K Cu en θθ -+=?=?稳稳 解： 242332 3 23 3 3218 23 20 2203 []110 1.1101.110110110110() 6.010(1.110110) 1.6710() 1.6710Cu Y CuY mol dm mol dm x K CuY x x c Cu mol dm θ +- - --------- ---+--+???-???==??-?=?=??g g g g 稳 222332 3 23 3 3219 2232 20 2203 2[()]110 2.2102.210210110110([()]) 4.010 (2.210210)6.2510() 6.2510Cu en Cu en mol dm mol dm x K Cu en x x c Cu mol dm θ ++ --------+ ---+--+???-???==??-?=?=?? g g g g 稳 30．×10-3 mol AgBr 溶于 dm 3氨水中，计算NH 3的最小浓度。 已知13() 5.3510sp K AgBr θ-=?；732([()]) 1.1210K Ag NH θ +=?稳 解： 3323 33 6 32326 233 32[()]3.010 3.010([()])() 5.99210(3.010) 5.992101.225 () 1.2252 3.010 1.23sp AgBr NH Ag NH Br mol dm x K K Ag NH K AgBr K x x c NH mol dm θθθ θ +- ---+-----++??==??==?==+??=€g g g 稳 31．通过计算回答下列问题： （1）在100 cm 3 mol ·dm 3K[Ag(CN)2]溶液中，加入50 cm 3 mol ·dm 3KI 溶液。是否有AgI 沉淀产生 （2）在上述混合溶液中加入50 cm 3 mol ·dm 3KCN 溶液，是否有AgI 沉淀产生 已知：212([()]) 1.010K Ag CN θ-=?稳；16() 1.510sp K AgI θ -=? 解：加入KI 溶液后，K[Ag(CN)2]溶液的浓度为100 cm 3× mol ·dm 3/150 cm 3= mol ·dm 3 KI 溶液的浓度为50 cm 3× mol ·dm 3/150 cm 3=3 mol ·dm 3 （1）23 221 28 81016 [()]20.1 2141 ([()])0.1 1.0102.92100.12.92109.7410() 1.5103 sp Ag CN Ag CN mol dm x x x x K Ag CN x K AgI θθ -+-------+== ?=???=?>=?? g g 稳 有AgI 沉淀产生。 再加入KCN 溶液后，K[Ag(CN)2]溶液的浓度为100 cm 3× mol ·dm 3/200 cm 3= mol ·dm 3 KI 溶液的浓度为50 cm 3× mol ·dm 3/200 cm 3= mol ·dm 3 加入KCN 溶液的浓度为50 cm 3× mol ·dm 3/200 cm 3= mol ·dm 3 （2）23 221 219 192116 [()]20.075 0.025 1(0.025)1 ([()])0.075 1.0101.2101.2100.025310() 1.510sp Ag CN Ag CN mol dm x x K Ag CN x K AgI θ θ-+- ------+==?=???=?<=??g g 稳 无AgI 沉淀产生。 基础化学实验思考题答案 实验二酸碱标准液的配制和浓度比较一．注意事项： 1.配完溶液应立即贴上标签注明试剂名称，配置日期，配制者姓名并留一空位以备填入此溶液的准确浓度。 2. 体积读数要读至小数点后两位。 3.滴定速度：不要成流水线。 4.近终点时，半滴操作和洗瓶冲洗。 5.固体氢氧化钠的称量，不能使用称量纸。因为它在空气中会快速吸收水分，导致称量不准确。再有氢氧化钠有强烈的腐蚀性，吸水后溶液渗过滤纸会腐蚀天平。 二、思考题 1.滴定管、移液管在装入标准液前为何需要用滴定剂和要移取的溶液润洗几次滴定中使用的锥形瓶或烧杯是否需要干燥是否也要用标准液润洗为什么？ 答：为了让滴定管内的溶液的浓度与原来配制的溶液的浓度相同，以防加入的标准液被稀释。不需要。不要用标准液润洗，因为倾入烧杯或锥形瓶中的基准物的物质的量是固定的，润洗则会增加基准物的量，影响到实验结果。 2. HCl和NaOH溶液能直接配制准确浓度吗为什么？ 答：不能，因为氢氧化钠易吸收空气中的CO2 和水分，而浓盐酸易挥发，应此不能直接配制其准确浓度。只能先配制近似浓度的溶液，然后用基准物质标定其准确浓度。 3.为什么用HCl滴定NaOH时采用甲基橙用为指标剂，而用NaOH滴定HCl溶液时使用酚酞（或其它适当的指标剂）？ 答：首先因为甲基橙跟酚酞的变色范围都在该反应的突跃范围内。其次，因为人的眼睛观察浅色变到深色比较容易。用HCl滴定NaOH时采用甲基橙用为指标剂可以观察到溶液由黄色变橙色，用NaOH滴定HCl溶液时使用酚酞可以观察到 溶液由无色变红色。 其他： 4.配制HCl溶液及NaOH溶液所用水的体积是否需要准确量取为什么？ 答：不需要，因为HCL易挥发，NaOH容易吸收空气中的水分和CO2，不能直接配制准确浓度的HCL和NaOH标准溶液，只能先配制近似浓度的溶液，然后用基准物标定，所以没有必要准确量取配制时水的体积。 5.用HCL标准溶液滴定NaOH标准溶液时是否可用酚酞作指示剂？ 答：可以，因为酚酞指示剂的变色范围在，部分处在HCl与NaOH溶液的滴定突跃（）之内。 6.再每次滴定完成后，为什么要将标准溶液加至滴定管零点或近零点，然后进行第二次滴定？ 答：因为滴定管的误差是分段校正的，每一段的校正误差不同，故每一次都从零点或近零点开始滴定可以保证每一次都有相同的校正误差。 7.在HCL溶液与NaOH溶液浓度比较的滴定中，以甲基橙和酚酞作指示剂，所得溶液体积比是否一致，为什么？ 答：不一致。因为甲基橙跟酚酞的变色范围不同，所以滴定终点时的PH不同，所以溶液的体积比不会一致。甲基橙的变色范围在酸性区间而酚酞的变色范围在碱性区间故以酚酞为指示剂的一组VNaOH/VHCL相对较大。 8. 配制NaOH溶液时，应选用何种天平称取试剂为什么？ 答：托盘天平，因为只须配制近似浓度的溶液，所以不需准确称量。 9. 滴定至临近终点时加入半滴的操作是怎样进行的？ 答：加入半滴的操作是:将酸式滴定管的旋塞稍稍转动或碱式滴定管的乳胶管稍微松动，使半滴溶液悬于管口，将锥形瓶内壁与管口接触，使液滴流出，并用洗瓶以纯水冲下。 思考题 1.氧化还原反应的特征是什么？什么是氧化剂和还原剂？什么是氧化反应和还 原反应？ 氧化还原反应的特征是有电子的转移或偏移。在氧化还原的过程中，得电子的物质为氧化剂，失电子的物质为还原剂。氧化数升高的过程称为氧化，氧化数降低的过程称为还原。 2.如何用离子-电子法配平氧化还原方程式？ 配平原则：（1）反应过程中氧化剂所夺得的电子数必须等于还原剂失去的电子数。（2）反应前后各元素的原子总数相等。 配平步骤：将反应式改写成两个半反应式，先将两个半反应式配平，然后将这些反应加合起来，消去电子而完成。 3.什么是氧化还原电对？ 同一元素原子的氧化型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对。 氧化还原电对通常写成: 氧化型/还原型(Ox/Red),如: Cu2+/Cu;Zn2+/Zn 4.如何用图式表示原电池？ 为简单起见，通常用符号表示原电池。图式中“∣”表示相界面；“‖”表示盐桥；（—）和（+）分别表示原电池的负极和正极。一般进行氧化反应的负极写在左边，进行还原反应的正极写在右边。要注明电池反应的温度和压力，如不写明，一般是指在298.15K和标准压力下。对气体要注明压力，对溶液要注明浓度，当溶液浓度为1mol/L时可以不写。 当电极无金属导体时，需要增加只起导电作用而不参加反应的惰性电极Pt 或C；若参加电极反应的物质中有纯气体，液体或固体时，则应写在惰性导体的一边。 5. 原电池的两个电极符号是如何规定的？如何计算电池的电动势？ （—）和（+）分别表示原电池的负极和正极。 电池电动势 E = E + - E - E +和 E - 分别代表正，负极的电极电势。 6. 电对的电极电势值是否与电极反应式的写法有关？ 电对的电极电势值是强度性质,与电极反应式的写法无关。 7. 原电池的电动势与离子浓度的关系是什么？从能斯特方程中可反映出影响电极电势的因素有哪些？ 原电池的电动势与正极和负极的电极电势有关，等于两者之差。 而电极电势与离子浓度之间的关系，可由能斯特方程表达。 (/Re ) (/Re )[(Re )/]ln [()/]h Ox d Ox d g RT c d c E E zF c Ox c θθ θ=- 从能斯特方程可以看到影响电极电势的因素有温度，转移电子数，还原态物质和氧化态物质的浓度，以及电极反应式中氧化态物质的化学计量数g ，以及还原态物质的计量数h 8. 判断氧化还原反应方向的原则是什么？试举例说明。 判断氧化还原反应进行的方向，只要氧化剂电对的电极电势大于还原剂电对的电极电势E +> E - , 即电动势E>0时，该氧化还原反应可自发进行。 9. ln RT E K nF θθ=，E θ是不是电池反应达到平衡时的电动势？ 不是 10. 电极电势的应用有哪些？举例说明。 电极电势的应用有：1）判断氧化剂和还原剂的强弱。2）判断氧化还原反应进行的方向。3）判断氧化还原反应进行的程度。4）计算原电池的电动势等。 11. 什么是元素电势图？有何主要用途？ 大多数非金属元素和过渡元素可以存在几种氧化态，各氧化态之间都有相应的标 准电极电势。拉特默建议把同一元素不同氧化数的物质所对应电对的标准电极电 《工科大学化学实验》教学大纲 课程编号：15010031 课程名称：工科大学化学实验 英文名称：Chemistry Experiment in University of Technology 适应专业：矿物、冶金、环境、材料、粉体等专业 执笔人：古映莹 实验指导书： （1）关鲁雄主编，《化学基本操作与物质制备实验》，中南大学出版社，2011年（2）李元高主编，《物理化学实验研究方法》，中南大学出版社，2012年 （3）邓珍灵主编，《现代分析化学实验》，中南大学出版社，2012年 （4）罗一鸣，唐瑞仁主编《有机化学实验与指导》中南大学出版社 2012年 一、学时学分 总学时：136 课内学时：104 学分：3 课外学时；32 学分：1 二、实验课的任务、性质与目的 （一）工科大学化学实验课程在培养方案中的任务 “工科大学化学实验”是化学系列课程经过重大改革后形成的“四大化学”融合的实验教学新课程，是冶金、材料、环境等专业工科人才培养重要的基础课程。通过工科大学化学实验的教学，不仅使学生巩固和加强课堂所学的基础理论知识和基本知识，更重要的是培养学生的实验操作能力、分析问题和解决问题的能力，养成严肃认真、实事求是的科学态度和严谨的工作作风，培养学生的创新精神和创新能力。 （二）工科大学化学实验课程性质和任务 《工科大学化学实验》是将传统的《无机化学实验》、《有机化学实验》、《分析化学实验》和《物理化学实验》四大化学实验融合成的一门新的实验课程。该课程以物质制备（含无机合成和有机合成）为主线，将化学基本操作、物理化学实验研究方法和现代分析手段等进行有机融合，呈现给学生一个完整的工科化学实验知识体系。 （三）工科大学化学实验课程的教学目的 1．理论联系实际，使工科大学化学教学中的重要理论和概念得到巩固和深化，并扩展课堂中所获得的知识。 2．通过以物质制备为主线的化学实验课程的学习，正确地掌握物质制备的技术和方法，注重学生实验技能的训练，使学生掌握有机合成和无机合成的一般物质制备实验方法和技能。掌握研究物质的程序，获得准确的实验数据和结果。熟悉和掌握常用仪器的使用方法，了解、掌握各种实验技能、技术、手段和方法，更重要的是了解各种实验研究方法的应用。 3．培养学生独立思考和独立工作的能力，学会联系理论知识，独立设计和进行实验，仔细观察和分析实验现象，学会正确处理数据及解释现象，从中得出科学的结论，并且撰写科学报告和论文。 4．培养严谨科学的工作态度和作风。培养学生的创新能力，为学习其他课程和今后从事化学领域的科研生产打下坚实的基础。诱导学生发散性思维，培养学生的化学素质和创新意识。 三、基本原理 （一）基本操作实验 基本操作实验是学生必须掌握的基本化学实验技能训练，分为三大类： 化工原理实验课后思考 题 Revised as of 23 November 2020 5流体流动阻力的测定实验 (1)在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用在什么情况下它是开 着的，又在什么情况下它应该关闭的 答：平衡阀是用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。 (2)为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘 答：因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。 （3）涡轮流量计的测量原理时是什么，在安装时应注意哪些问题答：涡轮流量计通过流动带动涡轮转动，涡轮的转动通过电磁感应转换成电信号，涡轮转速和流量有正比关系，通过测量感应电流大小即可得到流量大小。涡轮流量计在安装时必须保证前后有足够的直管稳定段和水平度。 (4)如何检验系统内的空气已经被排除干净 答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净； （5）结合本实验，思考一下量纲分析方法在处理工程问题时的优点和局限性 答：优点：通过将变量组合成无量纲群，从而减少实验自变量的个数，大幅地减少实验次数，避免大量实验工作量。具有由小及大由此及彼的功效。局限性：并不能普遍适用。 6离心泵特性曲线的测定实验 （1）离心泵在启动前为什么要引水灌泵如果已经引水灌泵了，离心泵还是不能正常启动，你认为是什么原因 答：（1）防止气缚现象的发生（2）水管中还有空气没有排除 开阀门时，扬程极小，电机功率极大，可能会烧坏电机 （2）为什么离心泵在启动前要关闭出口阀和仪表电源开关 答：防止电机过载。因为电动机的输出功率等于泵的轴功率N。根据离心泵特性曲线，当Q=0时N最小，电动机输出功率也最小，不易被烧坏。 而停泵时，使泵体中的水不被抽空，另外也起到保护泵进口处底阀的作用。 3、为什么用泵的出口阀门调节流量这种方法有什么优缺点还有其他方法调节流量 答：优点：操作简单，但是难以达到对流量的精细控制。确定损失能量，通过改变泵的转速，泵的串并联 （4）离心泵在其进口管上安装调节阀门是否合理为什么 分析化学实验思考题答案 实验二滴定分析基本操作练习 1.HCl和NaOH标准溶液能否用直接配制法配制？为什么？ 由于NaOH固体易吸收空气中的CO2和水分，浓HCl的浓度不确定，固配制HCl和NaOH 标准溶液时不能用直接法。 2.配制酸碱标准溶液时，为什么用量筒量取HCl，用台秤称取NaOH（S）、而不用吸量管和分析天平？ 因吸量管用于标准量取需不同体积的量器，分析天平是用于准确称取一定量的精密衡量仪器。而HCl的浓度不定， NaOH易吸收CO2和水分，所以只需要用量筒量取，用台秤称取NaOH即可。 3.标准溶液装入滴定管之前，为什么要用该溶液润洗滴定管2～3次？而锥形瓶是否也需用该溶液润洗或烘干，为什么？ 为了避免装入后的标准溶液被稀释，所以应用该标准溶液润洗滴管2～3次。而锥形瓶中有水也不会影响被测物质量的变化，所以锥形瓶不需先用标准溶液润洗或烘干。 4.滴定至临近终点时加入半滴的操作是怎样进行的？ 加入半滴的操作是:将酸式滴定管的旋塞稍稍转动或碱式滴定管的乳胶管稍微松动，使半滴溶液悬于管口，将锥形瓶内壁与管口接触，使液滴流出，并用洗瓶以纯水冲下。 实验三 NaOH和HCl标准溶液的标定 1.如何计算称取基准物邻苯二甲酸氢钾或Na2CO3的质量范围？称得太多或太少对标定有何影响？ 在滴定分析中，为了减少滴定管的读数误差，一般消耗标准溶液的体积应在20—25ml 之间，称取基准物的大约质量应由下式求得： 如果基准物质称得太多，所配制的标准溶液较浓，则由一滴或半滴过量所造成的误差就较大。称取基准物质的量也不能太少，因为每一份基准物质都要经过二次称量，如果每次有±0.1mg的误差，则每份就可能有±0.2mg的误差。因此，称取基准物质的量不应少于0.2000g，这样才能使称量的相对误差大于1‰。 2.溶解基准物质时加入20～30ml水，是用量筒量取，还是用移液管移取？为什么？因为这时所加的水只是溶解基准物质，而不会影响基准物质的量。因此加入的水不需要非常准确。所以可以用量筒量取。 3.如果基准物未烘干，将使标准溶液浓度的标定结果偏高还是偏低？ 如果基准物质未烘干，将使标准溶液浓度的标定结果偏高。 4.用NaOH标准溶液标定HCl溶液浓度时，以酚酞作指示剂，用NaOH滴定HCl，若NaOH 溶液因贮存不当吸收了CO2，问对测定结果有何影响？ 用NaOH标准溶液标定HCl溶液浓度时，以酚酞作为指示剂，用NaOH滴定HCl，若NaOH 溶液因贮存不当吸收了CO2，而形成Na2CO3，使NaOH溶液浓度降低，在滴定过程中虽然其中的Na2CO3按一定量的关系与HCl定量反应，但终点酚酞变色时还有一部分NaHCO3末反应，所以使测定结果偏高。 实验四铵盐中氮含量的测定（甲醛法） 第一章 习题答案 1. 是非题（对的在括号内填“＋”号，错的填“－”号） （1）已知下列过程的热化学方程式为 )g (UF )1(UF 66=； 1m r mol kJ 1.30H -θ ?=? 则此温度时蒸发1mol UF 6(1)，会放出热30.1kJ 。 （ ） （2）在定温定压条件下，下列两化学方程式所表达的反应放出的热量是一相同的值。 )1(O H )g (O 21)g (H 222=+ （ ） )1(O H 2)g (O )g (H 2222=+ （3）功和热是系统在系统和环境之间的两种能量传递方式，在系统内部不讨论功和热。（ ） （4）反应的H ?就是反应的热效应。（ ） 答案（1-）（2-）（3+）（4-） 2. 选择题（将所有正确答案的标号填入空格内） （1）在下列反应中，进行1mol 反应所放出的热量最大。 （ ） (a) )g (O H 2)g (CO )g (O 2)1(CH 2224+=+ (b) )g (O H 2)g (CO )g (O 2)g (CH 2224+=+ (c) )1(O H 2)g (CO )g (O 2)g (CH 2224+=+ (d) )1(O H 2)g (CO )g (O 2 3)g (CH 224+=+ （2）通常，反应热效应的精确的实验数据是通过测定反应或过程的哪个物理量而获得的。 （ ） (a) H ? (b) V p ? (c) p q (d) v q （3）下列对于功和热的描述中，正确的是 （ ） （a ）都是途径函数，无确定的变化途径就无确定的数值 （b ）都是途径函数，对应于某一状态有一确定值 （c ）都是状态函数，变化量与途径无关 （d ）都是状态函数，始终态确定，其值也确定 （4）在温度T 的标准状态下，若已知反应A 2B 的标准摩尔反应焓θ 1,m r H ?，与 1.洞道干燥实验及干燥特性曲线的测定 （1）什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？ 答：恒定干燥条件指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，都在整个干燥过程中均保持恒定。 本实验中所采取的措施：干燥室其侧面及底面均外包绝缘材料、用电加热器加热空气再通入干燥室且流速保持恒定、湿物的放置要与气流保持平行。 （2）控制恒速干燥速率阶段的因素是什么？降速的又是什么？ 答：①恒速干燥阶段的干燥速率的大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦取决定于物料外部的干燥条件，所以恒定干燥阶段又称为表面汽化控制阶段。 ②降速阶段的干燥速率取决于物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介质的状态参数关系不大，故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。 （3）为什么要先启动风机，再启动加热器？实验过程中干湿球温度计是否变化？为什么？如何判断实验已经结束？ 答：①让加热器通过风冷慢慢加热，避免损坏加热器，反之如果先启动加热器，通过风机的吹风会出现急冷，高温极冷，损坏加热器； ②理论上干、湿球温度是不变的，但实验过程中干球温度不变，但湿球温度缓慢上升，估计是因为干燥的速率不断降低，使得气体湿度降低，从而温度变化。 ③湿毛毡恒重时，即为实验结束。 （4）若加大热空气流量，干燥速率曲线有何变化？恒速干燥速率，临界湿含量又如何变化？为什么？ 答：干燥曲线起始点上升，下降幅度增大，达到临界点时间缩短，临界点含水量降低。因为加快了热空气排湿能力。 （5）毛毡含水是什么性质的水分？ 毛毡含水有自由水和平衡水，其中干燥为了除去自由水。 （6）实验过程中干、湿球温度计是否变化？为什么？ 答：实验结果表明干、湿球温度计都有变化，但变化不大。 理论上用大量的湿空气干燥少量物料可认为符合定态空气条件。定态空气条件：空气状态不变（气流的温度t、相对湿度φ）等。干球温度不变，湿球温度不变。 绝热增湿过程，则干球温度变小，湿球温度不变。 （7）什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？ 答：①指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，均在整个干燥过程中保持恒定；②本实验中本实验用大量空气干燥少量物料，则可以认为湿空气在干燥过程温度。湿度均不变，再加上气流速度以及气流与物料的接触方式不变。所以这个过程可视为实验在在恒定干燥条件下进行。 物理化学实验思考题答案（精心整理） 实验1 1.不能，因为溶液随着温度的上升溶剂会减少，溶液浓度下降，蒸气压随之改变。 2.温度越高，液体蒸发越快，蒸气压变化大，导致误差愈大。 实验3 实验5 T----X图 1蒸馏器中收集气相冷凝液的袋状部的大小对结果有何影响 答：若冷凝管下方的凹形贮槽体积过大，则会贮存过多的气相冷凝液，其贮量超过了热相平衡原理所对应的气相量，其组成不再对应平衡的气相组成，因此必然对相图的绘制产生影响。 2若蒸馏时仪器保温条件欠佳，在气相到达平衡气体收集小槽之前，沸点较高的组分会发生部分冷凝，则T—x图将怎么变化 答：若有冷凝，则气相部分中沸点较高的组分含量偏低，相对来说沸点较低的组分含量偏高了，则T不变，x的组成向左或向右移（视具体情况而定） 3在双液系的气-液平衡相图实验中，所用的蒸馏器尚有那些缺点如何改进 答：蒸馏器收集气相、液相的球大小没有设计好，应根据实验所用溶液量来设计球的规格；温度计与电热丝靠的太近，可以把装液相的球设计小一点，使温度计稍微短一点也能浸到液体中，增大与电热丝的距离；橡胶管与环境交换热量太快，可以在橡胶管外面包一圈泡沫，减少热量的散发。 4本实验的误差主要来源有哪些 答：组成测量：(1)工作曲线；(2)过热现象、分馏效应；(3)取样量。 温度测量：(1)加热速度；(2)温度计校正。 5.试推导沸点校正公式： 实验12蔗糖水解速率常数的测定 1蔗糖的转化速率常数k 与哪些因素有关 答：温度、催化剂浓度。 2在测量蔗糖转化速率常数的，选用长的旋光管好还是短的旋光管好 答：选用较长的旋光管好。根据公式〔α〕＝α×1000/Lc ，在其它条件不变情况下，L 越长，α越大，则α的相对测量误差越小。 3如何根据蔗糖、葡萄糖和果糟的比旋光度计算α0和α∞ 答：α0＝〔α蔗糖〕D t ℃L[蔗糖]0/100 α∞＝〔α葡萄糖〕D t ℃L[葡萄糖]∞/100＋〔α果糖〕D t ℃L[果糖]∞/100 式中：[α蔗糖]D t ℃，[α葡萄糖]D t ℃，[α果糖]D t ℃ 分别表示用钠黄光作光源在t ℃时蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度，L(用dm 表示)为旋光管的长度，[蔗糖]0为反应液中蔗糖的初始浓度，[葡萄糖]∞和[果糖]∞表示葡萄糖和果糖在反应完成时的浓度。 设t ＝20℃ L=2 dm [蔗糖]0=10g/100mL 则： α0＝×2×10/100＝° α∞＝×2×10/100×（）＝－° 4、试分析本实验误差来源怎样减少实验误差 答：温度、光源波长须恒定、蔗糖溶液要现用现配。 1、实验中，为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零点在蔗糖转化反应过程中，所测的旋光度αt 是否需要零 点校正为什么 答：(1)因水是溶剂且为非旋光性物质。 (2)不需，因作lg(αt-α∞)～t 图，不作零点校正，对计算反应速度常数无影响。 2、蔗糖溶液为什么可粗略配制 答：因该反应为(准)一级反应，而一级反应的速率常数、半衰期与起始浓度无关，只需测得dC/dt 即可。 实验17电导的测定及应用 1、本实验为何要测水的电导率 () ℃果糖℃葡萄糖〕α〕〔α蔗糖t D t D 0[100]L[21+= 第一章物质的聚集状态思考题答案 1、物质的气、液、固三种状态各具有哪些特性？ 2、什么是理想气体？理想气体能否通过压缩变成液体？ 1）理想气体： 在各种温度、压强的条件下，其状态皆服从方程pV=nRT的气体称理想气体(ideal gas)，是理论上假想的一种将实际气体分子本身体积和分子间相互作用力性质加以简化的气体。人们把假想的，在任何情况下都严格遵守气体三定律的气体称为理想气体。就是说：一切实际气体并不严格遵循这些定律，只有在温度较高，压强不大时，偏离才不显著。所以一般可认为温度大于500K或者压强不高于1.01×105帕时的气体为理想气体。 2）理想气体压缩成液体： 不可以，理想气体的相图上没有相变过程，理想气体分子大小为0，而且之间没有作用力，这个模型太简单了，所以无论靠得多近也不会成为凝聚体，理想气体本身就是不存在的。考虑了分子相互作用的气体模型才能发生相变，像范德瓦尔斯气体就可以发生相变。 3、范德华方程对理想气体做了哪两项校正？ 1）在pV m =RT 方程式中，V m 是1mol 气体分子自由活动的空间。理想气体因为分子本身没有体积，则就等于容器的体积。对于真实气体来说，因为要考虑分子本身的体积，所以1mol 气体分子自由活动的空间已不是V m ，而要从V m 中减一个与气体分子本身体积有关的修正项b 。对1 mol 气体而言：,m id m V V b =- 实验表明，从数量级上看b 的值粗略等于该气体物质的液体的摩尔体积。 2）在pV m =RT 方程中p 是指分子间无引力时，气体分子碰撞容器壁所产生的压力。但由于分子间引力的存在，真实气体所产生的压力要比无引力时小。若真实气体表现出来的压力为p ，换算为没有引力时（作为理想气体）的压力应该为2m a p V +。范德华把2m a V 项称为分子内压，它反映分子间引力对气体压力所产生的影响。 2m a p V = 内=p p p -真实理想内 式中a 为一比例系数，它与真实气体分子间的引力大小有关。 经过两项修正，真实气体可看作理想气体加以处理。用V m －b 代替理想气体状态方程中的V m ，以2m a p V + 代替方程中的p ，即得到范德华方程式： 以上即为著名的范德华方程。方程式中的a ，b 是气体的特性参量，称为范德华参量(常数)。它们分别与气体分子之间引力的大小及气体分子本身的体积大小有关。范德华认为，a 和b 的值不随温度而变。一般来说，对于较易液化的气体，如Cl 2，SO 2等，a 的值较大，说明这些气体分子间的吸引力较强；而对于如H2，He 等不易液化的气体，a 的值很小，说明分子间的引力很弱。 4、什么叫沸点？什么液体的饱和蒸气压？温度对液体饱和蒸汽压有什么影响？外压对液体沸点有什么影响？ 1）沸点：沸腾是在一定温度下液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。液体沸腾时候的温度被称为沸点，即液体的饱和蒸气压与外界压强相等时的温度。不同液体的沸点是不同的，所谓沸点是针对不同的液态物质沸腾时的温度。沸点随外界压力变化而改变，压力低，沸点也低。液体浓度越高，沸点越高。 2）饱和蒸汽压：当液体汽化的速率与其产生的气体液化的速率相同时的气压。 3）液体的饱和蒸汽压与温度的关系可用克劳修斯-克拉佩龙方程式表示： ** d d m m H p T T V βα βα?=? 汽 () () 2 22/()/()m m p a V V b RT p n a V V nb nRT +-=+-=或 化工原理实验思考题 实验一：柏努利方程实验 1． 关闭出口阀，旋转测压管小孔使其处于不同方向（垂直或正对流向），观测并记录各测 压管中的液柱高度H 并回答以下问题： （1） 各测压管旋转时，液柱高度H 有无变化这一现象说明了什么这一高度的物理意义是 什么 答：在关闭出口阀情况下，各测压管无论如何旋转液柱高度H 无任何变化。这一现象可通过柏努利方程得到解释：当管内流速u =0时动压头02 2 ==u H 动 ，流体没有运动就不存在阻力，即Σh f =0，由于流体保持静止状态也就无外功加入，既W e =0，此时该式反映流体静止状态 见（P31）。这一液位高度的物理意义是总能量（总压头）。 （2） A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位是否同一高度为什么 答：A 、B 、C 、D 、E 测压管内的液位在同一高度（排除测量基准和人为误差）。这一现象说明各测压管总能量相等。 2． 当流量计阀门半开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度H /并回 答以下问题： （1） 各H /值的物理意义是什么 答：当测压管小孔转到正对流向时H /值指该测压点的冲压头H /冲；当测压管小孔转到垂直流向时H /值指该测压点的静压头H /静；两者之间的差值为动压头H /动=H /冲-H /静。 （2） 对同一测压点比较H 与H /各值之差，并分析其原因。 答：对同一测压点H ＞H /值，而上游的测压点H /值均大于下游相邻测压点H /值，原因显然是各点总能量相等的前提下减去上、下游相邻测压点之间的流体阻力损失Σh f 所致。 （3） 为什么离水槽越远H 与H /差值越大 （4） 答：离水槽越远流体阻力损失Σh f 就越大，就直管阻力公式可以看出2 2 u d l H f ??=λ与 管长l 呈正比。 3. 当流量计阀门全开时，将测压管小孔转到垂直或正对流向，观察其的液位高度 H 2222d c u u =22 ab u ρcd p ρab p 2 2 u d l H f ??=λ计算流量计阀门半开和全开A 点以及C 点所处截面流速大小。 答：注：A 点处的管径d=(m) ;C 点处的管径d=(m) A 点半开时的流速： 135.00145.036004 08.0360042 2=???=???= ππd Vs u A 半 （m/s ） A 点全开时的流速： 269.00145 .036004 16.0360042 2=???=???=ππd Vs u A 全 （m/s ） C 点半开时的流速： 1965.0012 .036004 08.0360042 2=???=???= ππd Vs u c 半 （m/s ） 大学化学实验思考题答 案 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】 实验一 络合滴定法测定水的硬度 一、 思考题及参考答案： 1、 因为EDTA 与金属离子络合反应放出H + ，而在络合滴定中应保持酸度不变， 故需加入缓冲溶液稳定溶液的pH 值。若溶液酸度太高，由于酸效应，EDTA 的络合能力降低，若溶液酸度太低，金属离子可能会发生水解或形成羟基络合物，故要控制好溶液的酸度。 2、 铬黑T 在水溶液中有如下 ： H 2In － HIn 2- In 3- （pKa 2＝ pKa 3＝） 紫红 兰 橙 从此估计，指示剂在pH<时呈紫红色，pH>时，呈橙红色。而铬黑T 与金属离子形成的络合物显红色，故在上述两种情况下，铬黑T 指示剂本身接近红色，终点变色不敏锐，不能使用。根据实验结果，最适宜的酸度为pH 9～，终点颜色由红色变为蓝色，变色很敏锐。 3、 Al 3+ 、Fe 3+ 、Cu 2+ 、Co 2+ 、Ni 2+ 有干扰。 在碱性条件下，加入Na 2S 或KCN 掩蔽Cu 2+、Co 2+、Ni 2+，加入三乙醇胺掩蔽Al 3+、Fe 3+。 实验二 原子吸收法测定水的硬度 一、 思考题参考答案： 1. 如何选择最佳的实验条件 答：通过实验得到最佳实验条件。 （1） 分析线：根据对试样分析灵敏度的要求和干扰情况，选择合适的分 析线。试液浓度低时，选最灵敏线；试液浓度高时，可选次灵敏线。 （2） 空心阴极灯工作电流的选择：绘制标准溶液的吸光度—灯电流曲 线，选出最佳灯电流。 （3） 燃助比的选择：固定其他实验条件和助燃气流量，改变乙炔流量， 绘制吸光度—燃气流量曲线，选出燃助比。 （4） 燃烧器高度的选择：用标准溶液绘制吸光度—燃烧器高度曲线，选 出燃烧器最佳高度。 （5） 狭缝宽度的选择：在最佳燃助比及燃烧器高度的条件下，用标准溶 液绘制吸光度—狭缝宽度曲线，选出最佳狭缝宽度。 2. 为何要用待测元素的空心阴极灯作光源 答：因为空心阴极灯能够发射出待测元素的特征光谱，而且为了保证峰值吸 收的测量，能发射出比吸收线宽度更窄、强度大而稳定、背景小的线光谱。 实验三 硫酸亚铁铵的制备及Fe 3+含量测定 四、 思考题及参考答案 1、 本实验在制备FeSO 4的过程中为什么强调溶液必须保证强酸性 答：如果溶液的酸性减弱，则亚铁盐(或铁盐)的水解度将会增大，在制备(NH 4)2S04·FeSO 4·6H 2O 的过程中，为了使Fe 2+不被氧化和水解，溶液需要保持足够的酸度。 2 、在产品检验时，配制溶液为什么要用不含氧的去离子水除氧方法是怎样的 大学化学实验的一般知识 1.1学生实验守则 1.实验前必须认真预习，回答思考题。到实验室后首先熟悉实验室环境、布置各种设施的位置，清点仪器。 2.实验过程中保持安静，集中注意力，仔细观察，如实记录，积极思考，独立地完成各项实验任务。 3.实验仪器是国家财物，务必爱护，谨慎使用。 A.使用玻璃仪器要小心谨慎，若有损坏要报告教师，并根据情况予以酌情赔偿。 B.使用精密仪器时，必须严格按照操作规程，遵守注意事项。若发现异常情况或出现故障，应立即停止使用，报告教师，找出原因，排除故障。 4.使用试剂时应注意下列几点： A.试剂应按书中规定的规格、浓度和用量取用，以免浪费，如果书中未规定用量或自选设计的实验，应尽量少用试剂，注意节省。 B.取用固体试剂时，勿使其撒落在实验容器外。 C.公用试剂用后应立即放回原处。 D.试剂瓶的滴管和瓶塞是配套使用的，用后立即放回原处，避免“张冠李戴”。 E.使用试剂时要遵守正确的操作方法，避免沾污试剂。 5.指定回收的药品，要倒入回收瓶内，未指定回收的废液或残渣要倒入废液缸内，不可倒入水槽，废纸等扔入纸篓内，以免腐蚀下水道。 6.注意安全操作，遵守安全守则。 化学存在中毒、易燃、易爆和易腐蚀等多种隐患，极易发生各种事故，学生必须遵从教师指导，注意安全操作。 7.完成实验后，将仪器洗刷干净，放回原位，保持地面和台面的清洁。 1.2大学化学实验室安全守则 化学实验室中许多试剂易燃、易爆、具有腐蚀或毒性，存在不安全因素，所以进行化学实验时，必须重视安全问题，绝不可麻痹大意。每次实验前都要仔细阅读本实验的安全注意事项。在实验过程中，要严格遵守下列安全守则： 1.实验室内严禁吸烟、饮食、大声喧哗、打闹。 2.水、电、气用后立即关闭。 3.洗液、浓酸、浓碱等具有强烈的腐蚀性，使用时应特别注意。 4.有刺激性或有毒气体的实验，应在通风橱内进行。嗅闻气体时，应用手轻拂气体，把少量气体煽向自己再闻，不能将鼻孔直接对瓶口。 5.含有易挥发和易燃物质的实验，必须远离火源，最好在通风橱内进行。 6.加热试管时，不要将试管口对着自己或他人，也不要俯视正在加热的液体，以免液体溅出使自己受到伤害。 7.稀释浓硫酸时，应将浓硫酸慢慢注入水中，并不断搅动。切勿将水倒入浓硫酸中， 实验一：流体流动形态的观察与测定 1、影响流体流动型态的因素有哪些 主要有流体的物理性质如密度、粘度、流速和流体的温度，管子的直径、形状和粗糙度等。 2、如果管子不是透明的，不能直接观察来判断管中的流体流动型态，你认为可以用什么办法来判断 可通过测试流体的流量求出其平均流速，然后求出Re，根据Re的大小范围来判断。 3、有人说可以只用流速来判断管中流体流动型态，流速低于某一具体数值时是层流，否则是湍流，你认为这种看法对否在什么条件下可以由流速的数值来判断流动型态 这种看法不确切，因为只有管子的尺寸和流体的基本形状确定不变的情况下，此时Re的大小只与流速有关，可以直接采用流速来判断。 实验二柏努利方程实验 1、关闭阀A，各测压管旋转时，液位高度有无变化这一现象说明什么这一高度的物理意义又是什么 关闭阀A，各测压管旋转时，液位高度无变化；液位高度代表各测压点的总能量，即位压头、静压头之和，这一现象说明，流速为0，各点总能量不变，守恒. 2、点4的静压头为什么比点3大 点3的位置较点4高一些，即H3位>H4位,两点的总压头相等, H3静 实验一络合滴定法测定水的硬度 一、思考题及参考答案： +，而在络合滴定中应保持酸度不变，H故需加因为EDTA与金属离子络合反应放出1、入缓冲溶液稳定溶液的pH值。若溶液酸度太高，由于酸效应，EDTA的络合能力降低，若溶液酸度太低，金属离子可能会发生水解或形成羟基络合物，故要控制好溶液的酸度。 2、铬黑T在水溶液中有如下： 2-3-－（pKa＝6.3 In pKa＝11.55）HIn ? HIn ?322紫红兰橙 从此估计，指示剂在pH<6.3时呈紫红色，pH>11.55时，呈橙红色。而铬黑T与金属离子形成的络合物显红色，故在上述两种情况下，铬黑T指示剂本身接近红色，终点变色不敏锐，不能使用。根据实验结果，最适宜的酸度为pH 9～10.5，终点颜色由红色变为蓝色，变色很敏锐。 3+3+2+2+2+有干扰。、、CuNi、3、Al、FeCo2+2+2+，加入三乙醇胺掩蔽Ni掩蔽Cu、、CoS在碱性条件下，加入Na或KCN23+3+。、AlFe实验二原子吸收法测定水的硬度 一、思考题参考答案： 1.如何选择最佳的实验条件？ 答：通过实验得到最佳实验条件。 （1）分析线：根据对试样分析灵敏度的要求和干扰情况，选择合适的分析线。试液浓度低时，选最灵敏线；试液浓度高时，可选次灵敏线。 （2）空心阴极灯工作电流的选择：绘制标准溶液的吸光度—灯电流曲线，选出最佳灯电流。（3）燃助比的选择：固定其他实验条件和助燃气流量，改变乙炔流量，绘制吸光度—燃气流量曲线，选出燃助比。 （4）燃烧器高度的选择：用标准溶液绘制吸光度—燃烧器高度曲线，选出燃烧器最佳高度。（5）狭缝宽度的选择：在最佳燃助比及燃烧器高度的条件下，用标准溶液绘制吸光度—狭缝宽度曲线，选出最佳狭缝宽度。 2.为何要用待测元素的空心阴极灯作光源？ 答：因为空心阴极灯能够发射出待测元素的特征光谱，而且为了保证峰值吸收的测量，能发射出比吸收线宽度更窄、强度大而稳定、背景小的线光谱。 3+含量测定Fe 硫酸亚铁铵的制备及实验三 四、思考题及参考答案 1、本实验在制备FeSO的过程中为什么强调溶液必须保证强酸性？4答：如果溶液的酸性减弱，则亚铁盐(或铁盐)的水解度将会增大，在制备2+(NH)S0·FeSO·6HO的过程中，为了使Fe不被氧化和水解，溶液需要保持足够的酸22444度。 2 、在产品检验时，配制溶液为什么要用不含氧的去离子水？除氧方法是怎样的？ 2+3+，影响产品Fe使用不含氧的去离子水配溶液，是为了防止水中溶解的氧将Fe氧化为供参考．质量。水中除去氧的方法是：在烧杯中将去离子水加热煮沸10分钟，用表面皿盖好杯口，冷却后使用。 3、在计算硫酸亚铁和硫酸亚铁铵的理论产量时，各以什么物质用量为标准?为什么? 答：计算FeSO的理论产量时，以Fe屑的参加反应量为标准。4计算(NH)SO·FeSO·6HO的理论产量时，应以(NH)SO的用量为标准。42442244决定计算标准的原则是，以反应物中不足量者为依据。(详见讲解与示范中的3)。 习 题 一.选择题 ( ) 1. CO 2(g)的生成焓等于 (A) 金刚石的燃烧焓 (B ) 石墨的燃烧焓 (C) CO(g)的燃烧焓 (D) 碳酸钙分解的焓变 ( )2. 萘燃烧的化学反应方程式为： C 10H 8(s) + 12 O 2 (g) = 10 CO 2 (g) + 4 H 2O(l) 则 298 K 时, Q p 和 Q V 的差值(kJ·mol 1-)为 (A ) -4.95 (B) 4.95 (C) -2.48 (D) 2.48 ( )3.ΔH = Q p 此式适用于哪一个过程： (A) 理想气体从101325Pa 反抗恒定的10132.5Pa 膨胀到10132.5Pa (B ) 在0℃、101325Pa 下，冰融化成水 (C) 电解CuSO 4的水溶液 (D) 气体从(298.15K 、101325Pa)可逆变化到(373.15K 、10132.5Pa ) ( )4.气相反应2NO(g)+O 2(g)=2NO 2(g)是放热的，当反应达到平衡时，可采用下列哪 组条件使平衡向右移动？ (A)降低温度和降低压力 (B)升高温度和增大压力 (C)升高温度和降低压力 (D )降低温度和增大压力 ( )5.下列过程中系统的熵减少的是 (A)在900oC 时CaCO 3(s) → CaO(s) +CO 2(g) (B )在0oC 常压下水结成冰 (C)理想气体的等温膨胀 (D)水在其正常沸点气化 ( )6.在常温下，下列反应中，焓变等于AgBr(s)的O m f H ?的反应是 (A) Ag +(aq) + Br - (aq) = AgBr(s) (B) 2Ag(s) + Br 2 (g) = 2AgBr(s) (C ) Ag(s) + 21Br 2(l) = AgBr(s) (D) Ag(s) +21 Br 2 (g) = AgBr(s) （ ）7.下列过程中系统的?G ≠ 0的是 (A)水在0oC 常压下结成冰 (B)水在其正常沸点气化 (C )NH 4Cl(s) → NH 3(g) + HCl(g)在大气中进行 (D)100?C ，大气压下液态水向真空蒸发成同温同压下的气态水 二.填空题 1.300 K 时0.125 mol 的正庚烷(液体)在氧弹量热计中完全燃烧，放热602 kJ, 反应C 7H 10(l) + 11O 2(g) = 7CO 2(g) + 8H 2O(l) 的 ?r U m = －4816kJ·mol -1，?r H m=－4826kJ·mol -1。( RT =2.5kJ ) 工程化学实验课指南 实验教材：《大学化学实验》马全红主编，东南大学出版社，2002年4月 对学生的要求： 1. 对预习的要求 为了避免实验中“照方抓药”的不良现象，使实验能获得更好的效果，实验前必须进行预习： ①认真阅读实验教材、参考教材、资料中的有关内容。 ②明确本实验的目的和内容提要。 ③掌握本实验的预备知识和实验关键。 ④了解本实验的内容、步骤、操作和注意事项。 ⑤写好简明扼要的预习报告后，方能进行实验。若发现预习不够充分，应停止实验， 要求熟悉实验内容后再进行实验。 2. 对实验的要求 ①认真操作，细心观察，如实记录，不得抄袭他人数据。实验中测量的原始数据必须 记录在专用的的实验记录本上，不得将数据记录在纸片或其他地方，不得伪造和涂 改原始数据。 ②认真阅读“实验室规则”和“实验室学生须知”，要遵守实验室制度，养成良好的 科学实验习惯，实验中保持肃静，遵守规则，注意安全，整洁节约。 ③实验过程中应勤于思考，仔细分析，力争自己解决问题，遇到难以解决的疑难问题 时，可请教师指点。 ④设计新实验和做规定以外的实验时，应先经指导教师允许。 ⑤实验完毕后，将公用仪器放回原有的位置，擦净桌面，填好实验记录卡，并交给指 导老师。值日生负责打扫卫生，装去离子水，清理水池废物，倒垃圾，关好水、电、门、窗。 ⑥实验不得迟到、缺课，迟到10分钟取消此次实验资格。因病或重大事情不能上实 验课的，必须事先请假，与指导教师联系时间补做所缺的实验。 3. 对实验报告的要求 实验结束后，应严格地根据实验记录原始数据进行处理和计算，得出相应的结论，并对实验中的问题进行讨论，独立完成实验报告，及时交给指导教师审阅。 书写报告应字迹端正，简单扼要，整洁清洁。实验报告写得潦草者，应重写；实验报告中数据是抄袭他人的或是伪造的，实验成绩记为“0”分。 实验报告应包括七部分内容：基础化学实验思考题答案
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