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内容简介
《无机化学考研复习指导(第二版)》共18章,前9章为基础理论部分,后9章为元素化学部分.各章包括
内容提要、典型例题、自测题和自测题参考答案.典型例题突出解题“思路”,提
出解题的切入点;自测题部分包括选择题、填空题、简答题和计算题,元素化学
部分各章增加了完成并配平反应方程式题型.《无机化学考研复习指导(第二版)》内容丰富,自测题解答详
细,选择题、填空题增加了必要的解析过程,较难的题占有较大的比例.
目录
第二版前言
第一版前言
第1章 化学基础知识 (1)
第2章 化学热力学基础(21)
第3章 化学反应速率 (42)
第4章 化学平衡 (64)
第5章 原子结构与元素周期律 (89)
第6章 分子结构与化学键理论 (111)
第7章 解离平衡和沉淀溶解平衡 (146)
第8章 氧化还原反应 (172)
第9章 配位化合物 (203)
第10章 卤素 (236)
第11章 氧族元素 (256)
第12章 氮族元素 (281)
第13章 碳族元素和硼族元素 (310)
第14章 s区元素和稀有气体元素 (334)
第15章 铜副族和锌副族元素 (351)
第16章 钛?钒副族和内过渡元素 (369)
第17章 铬副族和锰副族元素 (381)
第18章 铁系元素和铂系元素 (398)
主要参考书目 (416)
摘要与插图
第1章化学基础知识复习指南
(1)了解理想气体和实际气体的基本性质.
(2)熟悉气体的状态方程?分压定律.
(3)掌握稀溶液的依数性质及应用.
(4)熟练掌握溶液浓度的概念?计算和换算.
一?内容提要
(一)气体
1.理想气体
1)理想气体概念
理想气体是指分子之间没有引力,分子本身不占有体积的气体.也就是说,理想气体分子之间?分子与器壁之间所发生的碰撞没有能量损失,气体体积可无限压缩.真正的理想气体实际上并不存在,但在高温?低压条件下可将实际气体近似看作理想气体.
2)理想气体状态方程
理想气体的压强(p)?温度(T)?体积(V)?物质的量(n)
之间的关系式称为理想气体状态方程:pV=nRT
在不同条件下,它有不同的表达形式.
当n一定时,
当n?T一定时,有波义耳定律:
当n?p一定时,有盖吕萨克定律:
当T?p一定时,有阿伏伽德罗定律:
将代入理想气体状态方程,可求得气体的摩尔质量:
式中,m为气体质量;ρ为气体密度.
2.实际气体
当实际气体分子之间的引力不可忽略时,实际气体分子与器壁碰撞所产生的压力要比相同物质的量的理想气体的压力小;而当实际气体分子自身的体积不可忽略时,只有从实际气体的体积()减去其分子自身的体积,才能得到相当于理想气体的自由空间(气体分子可以自由运动且体积可以无限压缩).实际气体的状态方程为
式中,a和b为气体的范德华常量
3.混合气体的分压定律
1)?分压分体积
分压:当某组分气体单独存在并占有总体积时所具有的压强,称为该组分气体的分压,用pi表示.
式中,为混合气体所占有的体积;为某组分气体的物质的量.
分体积:当某组分气体单独存在且具有总压时所占有的体积,称为该组分气体的分体积,
2)摩尔分数
某组分气体的物质的量占混合气体物质的量的分数称为摩尔分数,用x表示.
当p?T一定时,混合气体中某组分气体的摩尔分数等于体积分数(某组分气体的分体积占混合气体总体积的分数).
3)混合气体的分压定律
混合气体的总压等于各组分气体的分压之和,称为气体分压定律,也称道尔顿(Dalton)分压定律.
p总=∑pi
由混合气体分压的概念,有
pi=p总xi
4.气体的扩散定律
英国物理学家格雷厄姆(Graham)提出:同温同压下,气体的扩散速率与其密度的平方根成反比:
显然,气体的扩散速率也与摩尔质量的平方根成反比:
(二)溶液
1.溶液浓度的表示方法
1)物质的量浓度
在1dm3溶液中含有溶质的物质的量,称为该溶质的物质的量浓度,也称为体积摩尔浓度,其单位为mol.dm-3,有时也使用mol.L-1表示.物质A的物质的量浓度用符号c(A)?cA或[A]表示.
2)质量摩尔浓度在1000g溶剂中含有溶质的物质的量,称为该溶质的质量摩尔浓度,用符号b表示,单位为mol.kg-1.溶质B在溶剂A中的质量摩尔浓度为
3)质量分数
溶质B的质量与溶液的质量之比称为溶质B的质量分数,用wB表示.
显然,固体混合物也可以计算质量分数.
4)摩尔分数与溶液的总物质的量(之比,
溶液中溶质B的物质的量(nB)n)称为溶质B的摩尔分数,用符号xB表示.
5)浓度换算
对于稀的水溶液,其质量摩尔浓度与摩尔分数之间的关系近似为
即稀溶液中,溶质的摩尔分数与其质量摩尔浓度成正比.
2.饱和蒸气压
若液体的气化只在液体的表面进行,称为蒸发;若液体的气化在液体的表面和内部同时进
行,称为沸腾.1)纯溶剂的饱和蒸气压在密闭容器中,纯溶剂分子的凝聚速率和蒸发速率相等时,体系达到动态平衡,蒸气的压
强不再改变,此时的蒸气为饱和蒸气,所产生的压强称为该温度下的饱和蒸气压,用p.表示,饱和蒸气压与温度有关.
2)溶液的饱和蒸气压
单位时间内在溶液表面凝聚的分子数目与蒸发的分子数目相等时的蒸气压,称为溶液的饱和蒸气压.在相同温度下单位时间内,单位面积的溶液表面所蒸发的溶剂分子数目小于纯溶剂表面所蒸发的溶剂分子数目,平衡时,蒸气的密度及压强都比纯溶剂的小.也就是说,溶液的饱和蒸气压(p)小于纯溶剂的饱和蒸气压(p*).
3)拉乌尔(Raoult)定律
在一定温度下,稀溶液的饱和蒸气压(p)等于纯溶剂的饱和蒸气压(p*)与溶剂在溶液中所占的摩尔分数(x溶剂)的乘积:
3.难挥发的非电解质稀溶液的依数性
难挥发的非电解质稀溶液的某些性质只和溶液的浓度有关,称为稀溶液的依数性,包括蒸气压降低?凝固点(冰点)降低?沸点升高和渗透压.稀溶液的依数性只适用于难挥发的非电解质稀溶液,对于浓溶液或电解质溶液来说,虽然仍有蒸气压降低?沸点升高?凝固点(冰点)降低和渗透压的现象,但定量关系不准确.
1)蒸气压降低
稀溶液的饱和蒸气压的降低值与溶液的质量摩尔浓度成正比:
2)沸点升高和凝固点降低Δp=kb难挥发的非电解质稀溶液的沸点升高的数值(ΔTb)和凝固点降低的数值(ΔTf)均与其质量摩尔浓度成正比:
式中,?f分别为沸点升高常数?凝固点降低常数.
3)渗透压
稀溶液的渗透压(П)与溶液的浓度?温度的关系和理想气体状态方程相似:
二?典型例题
【例1-1】在298K和101.3kPa时,气体A的密度为1.80g.dm-3.求:
(1)气体A的摩尔质量;
(2)将密闭容器加热到400K时容器内的压强.
思路:本题意在考查读者对理想气体状态方程的掌握和应用.将代入理想
气体状态方程,可求得气体的摩尔质量(M);气体的物质的量和体积不变时,利用可
求得温度变化后气体的压强.
解答:(1)由理想气体状态方程pV=nRT的导出公式,得气体A的摩尔质量为
(2)由理想气体状态方程pV=nRT,若n和V不变,得,则400K时容器内的压强为T1T2
【例1-2】在25℃和100kPa时,于水面上方收集10dm3空气,然后将其压缩到200kPa.已知25℃时水的饱和蒸气压为3167Pa,求:
(1)压缩后气体的质量;
(2)压缩后水蒸气的摩尔分数.
思路:温度不变则水的饱和蒸气压不变,空气在压缩过程中水蒸气分压不变.由于体积的减小使部分水蒸气凝结为水,因此空气的量不变.利用理想气体状态方程和混合气体的分压定律piV总=niRT,即可进行计算.
请注意,由于压缩后部分水蒸气凝结为水,压缩前后气体的物质的量发生了变化,不能用压缩前后气体的总体积和总压由pV1=p2V2求压缩后气体的总体积.
解答:(1)气体压缩前空气的分压为
(100×103-3167)Pa=96833Pa
将代入混合气体的分压定律,得空气的质量为M
气体压缩后空气的分压为(200×103-3167)Pa=196833Pa
气体压缩后的体积为
96833Pa×10dm3V=196833Pa=4.92dm3
气体压缩后水蒸气的质量为
压缩后气体的质量为m气=m空+m水=11.33g+0.11g=11.44g
(2)压缩后水蒸气的物质的量为
压缩后气体总的物质的量为
压缩后水蒸气的摩尔分数为
【例1-3】在25℃时,将C2H6和过量O2充入2.00dm3的氧弹中,压强为200kPa.燃并完全燃烧后将气体通入过量的Ca(OH)2饱和溶液中.过滤?洗涤?干燥,得4.00g沉淀.点求原混合气体的组成.已知CaCO3的摩尔质量为100g.mol-1.
思路:由CaCO3的质量可求得CO2的物质的量,进而求得C2H6的物质的量.由C2H6的物质的量可计算混合气体中O2的量,则可得混合气体的组成.
解答:生成CO2的物质的量为
生成CO2的反应为点燃
则生成CO2所消耗的C2H6的物质的量为0.0200mol.
原混合气体的物质的量为
原混合气体中O2的物质的量为
原混合气体的组成为C2H60.0200mol,O20.141mol.
【例14】将0.1000dm3CuSO4溶液蒸干后,得4.994g水合晶体,再将其于300℃加热脱水至恒量,得3.192g无水固体.已知CuSO4的摩尔质量为159.6g.mol-1.
(1)通过计算给出水合硫酸铜晶体的化学式;
(2)求原CuSO4溶液的物质的量浓度.
思路:由两次称量的质量之差可求得水合硫酸铜晶体中结晶水的数目;由无水硫酸铜固体的质量和溶液的体积可求得溶液的物质的量浓度.
解答:(1)水合硫酸铜晶体中结晶水的物质的量为
硫酸铜固体的物质的量为
水合硫酸铜晶体中结晶水的数目为
水合硫酸铜晶体的化学式为CuSO4.5H2O.
(2)原CuSO4溶液的物质的量浓度为
