4.1 由于海水中的大量盐分妨碍了H+和OH-重新组合成H2O,因此海水的Kw小于纯水或稀水溶液。例如,25°C时海水的pKw为13.76。求此时中性海水中H+的摩尔浓度。
4.2 染料溴酚蓝(bromthymol blue),简写为HBb,是一个弱酸。它的电离式为:
HBb(aq) = H+(aq) + Bb-(aq)
若加入NaOH,平衡向哪个方向移动?染料的酸型为黄色,其共轭碱为蓝色。该染料的NaOH溶液呈何种颜色?
4.3 20°C和1atm时,SO2在1.0升水中的溶解度为3.9升,计算该溶液的pH值。设气体在溶液中与水反应彻底,以H2SO3形式存在:
SO2(aq) + H2O(l) = H2SO3(aq)
4.4 10-100ppb(质量比)浓度范围的Ag+是游泳池的有效消毒剂。但是若高于这个浓度,Ag+就会影响人体健康。控制Ag+浓度的一个办法是在游泳池中投入适当选择的微溶银盐。利用书后的难溶盐Ksp表,计算下列难溶盐溶液的Ag+平衡浓度(以ppb为单位)。
(a) AgCl;(b) AgBr;(c) AgI。
4.5 阿司匹林具有如下结构:
在体温(37°C)下,阿司匹林的Ka=3×10-5。如果把两个阿司匹林药片,每片325mg,溶于体积为1升,pH值为2的模拟胃溶液中,保持上述结构的阿司匹林的百分比例。
4.6 (a) 0.1044克未知一元酸样品需要22.10ml 0.0500M NaOH中和。试求未知酸的分子量。(b) 用上述碱滴定该酸,加入11.05ml碱后,溶液的pH值为4.89。求该酸的Ka。(c) 参考书后附录,通过比较分子量和Ka值,确定该酸的名称。
6.1 阳光中引起晒黑和灼伤的光线位于电磁波谱的紫外光区。这些辐射可以按波长分类:UV-A辐射,波长范围320~380nm;UV-B辐射,290~320nm。
(a) 计算波长为320nm的光波的频率;
(b) 计算1mol波长为320nm的光子的能量;
(c) UV-A与UV-B辐射的光子哪个能量更高?
(d) 据认为,太阳射线中UV-B是人体的日晒灼伤的主要原因。这与(c)的回答一致吗?
6.2 微波炉发射微波辐射,该辐射可以被水吸收并转换为热能,然后热量被传递给食物的其它成分。若微波辐射的波长为12.5cm,假设光能完全转变为热能。把100ml水从20ºC提高到100ºC需要多少光子?
6.3 下面列出某一个原子的四个不同电子的量子数。请按能量由低到高的顺序排列它们,同时说明是否有能量相同的电子。
(a) n=4, l=0, ml=0, ms=+1/2;
(b) n=3, l=2, ml=1, ms=+1/2;
(c) n=3, l=2, ml=-2, ms=-1/2;
(d) n=3, l=1, ml=1, ms=-1/2。
6.4 元素氦是在1868年太阳光谱的棱镜折射实验中被发现的。太阳外部的元素吸收了部分太阳光,从而在太阳光谱中留下一些黑线。其中一些黑线不属于任何已知元素,因此,人们相信太阳上有一种地球上没有的元素。
(a) 解释为什么元素的吸收导致光谱中出现一些暗线;
(b) 解释太阳光谱暗线与氦的激发谱之间的联系。
6.5 1994年,人们曾经为106号元素的命名发生过激烈争论。美国科学家建议把该元素命名为seaborgium,用来纪念诺贝尔奖获得者Glenn Seaborg。Seaborgium是一个过渡金属元素,在元素钨的下面。请写出该元素的核外电子排布,用[Rn]来表示内层的86个电子。(不要看书后的元素周期表)
6.6 1871年,门捷列夫预言存在一个新元素,他称之为“爱卡铝”,具有以下性质:原子量为68,密度5.9g/cm3,低熔点,高沸点;氧化物化学式为M2O3。(a) 1875年,门捷列夫预言的新元素被发现了。这个元素的名字是什么?(b) 参考化学物理手册检验门捷列夫关于该元素性质的预言的准确性。
6.7 测量离子化能的一种方法叫做光电子谱(PES)。这是一种根据光电效应发展起来的技术。在PES实验中,把一束单色光照射在样品上,把电子打出来。测量逸出电子的动能。光子能量与电子动能的差对应于离子化能。若用58.4nm的紫外光照射汞蒸汽。
(a) 光子的能量是多少?用eV作单位。
(b) 逸出电子的动能为10.75eV,那么Hg的第一电离能是多少kJ/mol?
8.1 举例(一个或多个例子)
(a) 一个八面体配合物含有一个双齿配体和四个单齿配体;
(b) 配位数为4的配合物;
(c) 同一金属配合物的高自旋和低自旋形式;
(d) 能产生链接异构化的配体;
(e) 既有几何异构,也有光学异构的配合物;
(f) 过渡金属离子的惰性配合物。
8.2 命名下列配合物和它们的异构体:
(a) [Co(CN)5(NCS)]3-和[Co(CN)5(SCN)]3-;
(b) [Cr(NH3)4Cl2]Br和[Cr(NH3)4ClBr]Cl。
8.3 画出下列配合物和配合离子的几何结构:
(a) [Pt(en)2]2+;
(b) 顺-二水二草酸合铁(III)离子 ;
(c) 反-二氯二联吡啶;
(d) 四碘合汞(II)离子;
(e) [Mo(en)3]3+;
(f) 五氨一氯合钒(II)离子;
(g) 顺-二氨二硫氰酸根合钯(II)。
8.4 判断下列说法对错:
(a) 在低自旋配合物中,电子配对能大于D;
(b) Mn3+配合物的D大于Mn2+的相同配体配合物的D;
(c) [NiCl4]2-比[Ni(CN)4]2-更有可能具有平面四边形结构。
8.5 d3和d6电子构型倾向八面体配位,而不是四面体配位。用晶体场理论解释为什么会有这种现象。
8.6 若某一过渡金属离子在晶格中有两个最近邻的阴离子分别位于该金属离子的两侧。用图形表示该晶体场下金属d轨道的分裂。假设外场为强场,你预计对于6个d电子的金属离子会有多少个未配对电子?(提示:把配合离子轴考虑为z轴。)
8.7 Co(NH3)5(SO4)Br有两种变体,一种为红色,另一种为紫色。两种变体都可溶于水形成两种离子。红色变体的水溶液在加入AgNO3后生成AgBr沉淀,但在加入BaCl2后没有BaSO4沉淀。而紫色变体具有相反的性质。根据上述证据,写出两种变体的结构表达式,并给它们命名。
8.8 某一锰的配合物是从溴化钾和草酸阴离子的水溶液中得到的。经纯化和分析,发现其中含有(质量比)0.0% 锰,28.6% 钾,8.8% 碳,以及29.2% 溴。配合物的其它成分是氧。该配合物水溶液的电导性与等摩尔浓度的K4[Fe(CN)6]相同。写出该配合物的化学式,用方括号表示配位内界。并且为这个配合物命名。
8.9 把一个铜电极放到一个含1.00M [Cu(NH3)4]2+和1.00M NH3的溶液中。当阴极为标准氢电极的时候,电池的电动势为+0.08V。试求[Cu(NH3)4]2+的配离子稳定常数。
9.1 就单位质量来说,氢气比天然气具有更高的燃烧热值,但是若按单位体积计算,则结果正相反。因此氢气不适合作为远程通过管线输送的燃料。分别计算下面不同情况下H2和CH4(天然气的主要成分)的燃烧热:(a) 单位摩尔;(b)单位质量(每克);(c) 标态和298K下,单位体积(每立方米)。假设它们的燃烧产物都是H2O(l)。
9.2 画出下列离子和分子的几何结构:
(a) I3-;(b) ICl4-;(c) ClO3-;(d) H5IO6;(e) XeF4。
9.3 分别写出:(a)三种制备氢的工业方法;(b)氢的三种工业应用。
9.4 解释下列现象:
(a) 在室温下,碘是固体,溴是液体,而氯和氟是气体;
(b) 氟不能通过电解含F-的水溶液得到;
(c) HF的沸点远远高于其它氢卤化物;
(d) 卤素的氧化能力按下列顺序递减,F2>Cl2>Br2>I2。
9.5 指出下列氧化物为酸性、碱性、两性还是中性化合物:(a) CO;(b) CO2;(c) CaO;(d) Al2O3。
9.6 在水溶液中,硫化氢可还原:(a) Fe3+到Fe2+;(b) Br2到Br-;(c) MnO4-到Mn2+;(d)HNO3到NO2。对于上述所有反应,在适当条件下,产物都是元素硫。请写出反应方程式。
9.7 画出下列化合物和离子的Lewis结构,并给出结构。(a) SeO42-;(b) H6TeO6;(c) TeO2;(d) S2Cl2;(e) 氯磺酸,HSO3Cl(氯与硫成键)。
9.10 完成下列反应方程式,并配平。
(a) Mg3N2(s) + H2O(l)
(b) NO(g) + O2(g)
(c) NH3(g) + O2(g)
(d) NaNH2(s) + H2O(l)
9.11 (a) 解释二硼烷B2H6的结构与乙烷C2H6的差别;(b) 用化学键的概念解释为什么二硼烷有如此结构;(c) 称二硼烷里的氢为“负氢”有何意义?
9.12 在4A族中找出符合下面条件的元素:(a) 具有最强的酸性氧化物;(b) 最常见氧化态为+2;(c) 是沙子的主要成分。