第2章气体、液体与溶液 2.1从手册查出常用试剂浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸、浓氨水的密度和质量分数，计算它们的（体 积)物质的量浓度M和质量摩尔浓度(m)。 解：()浓盐酸 i000gx379% m=1-370)x365gm0 .=16 mol.kg" Ikg 2)浓硫酸 由于浓硫酸中，硫酸的量远大于水的量，所以水作溶质，硫酸作溶剂 M-1g-dmm mol-dm 18 g.mol.Idm 1000g×2% m(%)x1gmo1.1 molkg 1 kg (3)浓硝酸 M-142x1gxdmxldm16 mol.dm 63g.mol.Idm 1000g×72% m-1-72%)x63g×m0吧 41molxkg 1kg (4)浓氨水 Mgdmxm14mol-dm 17g-mol.ldm 1000g×26% m=1-26%)x17gm0r 21mol.kg" 1kg (本题数据来源：《实用化学手册》，科学出版社.第一版) 评注：此题硫酸浓度的解并不多用，过于学究气，从实际出发人们使用的是浓硫酸而不是水 因此仍应计算H,SO,的浓度。常温下密度为1.84的浓硫酸中H,SO:的摩尔浓度约18 mol·dm,此数据宜记忆，浓硝酸、浓盐酸、浓氮水等的浓度亦然。木题计算这些试剂的 质量摩尔浓度并无实用价值，仅为使解题人对质量摩尔浓度与体积摩尔浓度在数值上可能有 很大差别有深刻的印象。从实用观点看，对于稀溶液，两者差别不会太大了，对于不太精确 的计算甚至可用体积摩尔浓度近似当质最摩尔浓度用， 2.2从手册查出常温下的饱和水蒸气压，计算当相对湿度为40%时.水蒸气压多大？ 解：p=40%Xp=40%×3.169kPa=l.27kPa 答：当相对湿度为40%时，水蒸气压为1.27kPa (本题数据来源：《实用化学手册》，科学出版社，第一版) 评注：此题意在明确饱和蒸气压和不饱和蒸气压及相对湿度的关系
第 2 章 气体、液体与溶液 2.1 从手册查出常用试剂浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸、浓氨水的密度和质量分数，计算它们的(体 积)物质的量浓度(M)和质量摩尔浓度(m)。 解：(1) 浓盐酸 M＝ -1 -1 1000 g 37% (1-37%) 36.5 g mol m = = 16 mol kg 1 kg (2) 浓硫酸 由于浓硫酸中，硫酸的量远大于水的量，所以水作溶质，硫酸作溶剂 3 -3 3 -3 -1 3 1.84 10 g dm 1 dm 2% M = = 2.0 mol dm 18 g mol 1 dm -1 -1 1000 g 2% (1- 2%) 18 g mol m = = 1.1 mol kg 1 kg (3) 浓硝酸 3 -3 3 -3 -1 3 1.42 10 g dm 1 dm 72% M = =16 mol dm 63 g mol 1 dm -1 -1 1000g 72% (1- 72%) 63g mol m = = 41mol kg 1kg (4) 浓氨水 3 -3 3 -3 -1 3 0.9 10 g dm 1 dm 26% M = =14 mol dm 17 g mol 1dm -1 -1 1000g 26% (1- 26%) 17g mol m = = 21mol kg 1kg (本题数据来源：《实用化学手册》，科学出版社．第一版) 评注：此题硫酸浓度的解并不多用，过于学究气，从实际出发人们使用的是浓硫酸而不是水， 因此仍应计算 H2SO4 的浓度。常温下密度为 1.84 的浓硫酸中 H2SO4 的摩尔浓度约 18 mol·dm－3，此数据宜记忆，浓硝酸、浓盐酸、浓氮水等的浓度亦然。本题计算这些试剂的 质量摩尔浓度并无实用价值，仅为使解题人对质量摩尔浓度与体积摩尔浓度在数值上可能有 很大差别有深刻的印象。从实用观点看，对于稀溶液，两者差别不会太大了，对于不太精确 的计算甚至可用体积摩尔浓度近似当质最摩尔浓度用。 2.2 从手册查出常温下的饱和水蒸气压，计算当相对湿度为 40%时．水蒸气压多大？ 解： p＝40 %×p 饱和＝40 %×3.169 kPa＝l.27 kPa 答： 当相对湿度为 40 %时，水蒸气压为 1.27 kPa 。 (本题数据来源：《实用化学手册》，科学出版社，第一版) 评注：此题意在明确饱和蒸气压和不饱和蒸气压及相对湿度的关系。 1.19×103 g·dm－3×1 dm3×37% 35.6 g·mol－1×1 dm3 0.0592
2.3化学实验中经常用蒸馏水冲洗己用自来水洗净的烧杯。设洗后烧杯内残留“水”为1©m3 试计算，用30cm蒸馏水洗1次和洗2次，烧杯中残留的“自来水的浓度”分别多大？ 解用动套指水洗1次后浓度为原来销一分含污法一次以后，荣度为基程 水洗一次后残留“水浓度的m十0引信即为原来的引引站倍。 Iml 答：用30cm馏水洗1次和洗2次后，烧杯中残留的“自米水的浓度”分别为来的和 倍。 评注：此题的计算结果告诉我们，洗涤沉淀应该每次用少量洗涤液进行多次洗涤，简单地可 记忆为“少量多次”。 2.4计算15℃，97kPa下15g氯气的体积 解： 根据理想气体状态方程，pr=nRT,则 V=RT-m RT 15g 8314J-mo.K×(15+273)K M P 70.91g-mol 97x10'Pa =0.0052m2=5.2dm 答：氯气的体积为5.2dm3. 2.520C,97kPa下0.842g某气体的体积为0.400dm3,求该气体的摩尔质量 解：根据理想气体状态方程，p=nRT, 则 M=mRT M P p 答：该气体的摩尔质量为52.9g·mol1。 评注：因本顾计算假设该气体遵循理相气体行为，计算结更与实际必处花在偏劳。本章的习 趣都存在与此类似的情况 2.6测得2.96g氯化汞在407℃的1dm容积的真空系统里完全蒸发达到的压力为60kPa,求 氯化汞蒸气的摩尔质量和化学式。 解：M=mR7 =296g×8314Jmo.K-×(407+273)K 60×103Pa×0.400×10-3m =279kg·mo1 一分子氯化汞中氯原子的个数为279-201-2 5.5 答：氯化汞蒸气的摩尔质量为279g·mol,化学式为HgC2… 2.7在1000℃和97kPa下测得硫蒸气的密度为0.5977g·dm-3,求疏蒸气的摩尔质量和化学 式
2.3 化学实验中经常用蒸馏水冲洗己用自来水洗净的烧杯。设洗后烧杯内残留“水”为 1 cm 3 。 试计算，用 30 cm 3 蒸馏水洗 l 次和洗 2 次，烧杯中残留的“自来水的浓度”分别多大？ 解： 用 30 cm 3 蒸馏水洗 1 次后，浓度为原来的 1ml 1 = 1ml +30ml 31 倍再冲洗一次以后，浓度为蒸馏 水洗一次后残留“水”浓度的 1ml 1 = 1ml +30ml 31 倍，即为原来的 1 1 1 = 31 31 961 倍。 答：用 30 cm 3 蒸馏水洗 1 次和洗 2 次后，烧杯中残留的“自来水的浓度”分别为原来的 1 31 和 1 961 倍。 评注：此题的计算结果告诉我们，洗涤沉淀应该每次用少量洗涤液进行多次洗涤，简单地可 记忆为“少量多次”。 2.4 计算 15°C，97 kPa 下 15 g 氯气的体积。 解： 根据理想气体状态方程，pV＝nRT，则 nRT V p m RT M p -1 -1 -1 3 15 g 8.314 J mol K (15 + 273)K = 70.91 g mol 97 10 Pa 3 3 0.0052 5.2 m dm 答： 氯气的体积为 5.2 dm3 。 2.5 20°C， 97 kPa 下 0.842 g 某气体的体积为 0.400 dm3 ，求该气体的摩尔质量。 解： 根据理想气体状态方程，pV＝nRT，则 nRT V p m RT M p mRT M pV 答：该气体的摩尔质量为 52.9 g·mol－1。 评注：因本题计算假设该气体遵循理想气体行为，计算结果与实际必然存在偏差。本章的习 题都存在与此类似的情况。 2.6 测得 2.96 g 氯化汞在 407 °C 的 1 dm3 容积的真空系统里完全蒸发达到的压力为 60 kPa，求 氯化汞蒸气的摩尔质量和化学式。 解： mRT M pV 1 1 3 3 3 1 2.96 8.314 (407 273) 60 10 0.400 10 279 g J mol K K Pa m kg mol 一分子氯化汞中氯原子的个数为 279 201 2 35.5 答： 氯化汞蒸气的摩尔质量为 279 g·mol－1，化学式为 HgCl2。 2.7 在 1000°C 和 97 kPa 下测得硫蒸气的密度为 0.597 7 g·dm－3，求硫蒸气的摩尔质量和化学 式。 解： m RT RT M V p p
=0.5977gdm×8314W:mo.Kx1000+273K 97Pa =0.065kgmo1=65gmo1 一个硫蒸气分子中眼子的个爱是2 所以，分子式为S2 答：硫蒸气的摩尔质最是65g·mo-1,化学式为S 评注：硫蒸气的组成与温度关系密切。在低温下以S为主，温度升高后，才出现硫环破裂 的S等分子，高温下几乎全是S:了，详见下册对疏的讨论 2.8在25℃时将相同压力的5.0dm3氮气和15dm3氧气压缩到一个10.0dm3的真空容器 中，测得混合气体的总压为150kPa。(1)求两种气体的初始压力。(2)求混合气体中氮和 氧的分压：(3)将温度上升到210℃，容器的总压 解：(1)相同压力的5.0dm氮气和15dm3氧气在等温等压条件下混合，则混合后体积变为 (5.0+5)=20dm3,压强不变，设为p初始。所以， P地=P='壁=15okax10dm=75kra 初始 20dm3 (2)油于p=nRTT不变，色==3，且P%,+P%,=150kPa P po.=112.5kPa,Py,37.5kPa (3)油理想气体状态方程，p=nRT,V不变，所以 pi-号n-0 ×150kPa=243kPa 答：两种气体的初始压力75kPa:混合气体中氨的分压为37.5kP,氧的分压为112.5kP 将温度上升到210℃，容器的总压为243kPa· 2.9在25℃，1.47MPa下把氮气通入容积为1.00dm刚性壁密闭容器中，在350℃用催化 剂使部分氨分解为氮气和氢气，测得总压为5MP。求氨的解离度和各组分的摩尔分数及 分压 解：设氨的解离度为 2NH,(g)=N(g+3H(g）△n 2 3 2 由反应式可知，反应后气体增加的物质的量等于所消耗的NH,的物质的量则反应后气体的物 质的量为(1+x)% 由理想气体状态方程，pV=nRT可知， 即品，阁7到 所以，x=0.63 氨气的摩尔分数为
1 1 3 1 1 8.314 (1000 273) 0.5977 97 0.065 65 J mol K K g dm Pa kg mol g mol 一个硫蒸气分子中硫原子的个数是 65 2 32 所以，分子式为 S2 答：硫蒸气的摩尔质量是 65 g·mol －1，化学式为 S2 评注：硫蒸气的组成与温度关系密切。在低温下以 S8 为主，温度升高后，才出现硫环破裂 的 S2 等分子，高温下几乎全是 S2 了，详见下册对硫的讨论。 2.8 在 25°C 时将相同压力的 5.0 dm3 氮气和 15 dm3 氧气压缩到一个 10.0 dm3 的真空容器 中，测得混合气体的总压为 150 kPa。 ( l ) 求两种气体的初始压力。(2) 求混合气体中氮和 氧的分压；( 3 ) 将温度上升到 210 °C，容器的总压。 解：(1 )相同压力的 5.0 dm3 氮气和 15 dm3 氧气在等温等压条件下混合，则混合后体积变为 (5.0 + l5 )＝20 dm3， 压强不变，设为 p 初始。所以， 3 3 150 10dm 75 20dm p V kPa p kPa V 压缩 压缩 初始 初始 ( 2 )由于 pV＝nRT T 不变， 2 2 2 2 3 1 O O N N p n p n ， 且 2 2 150 O N p p kPa 则 O2 p ＝112.5kPa， N2 p ＝ 37.5kPa ( 3 )由理想气体状态方程，pV＝ nRT ，V 不变，所以 ' p T ' p T 总 总 ' ' (210 273) 150 243 (25 273) T K p p kPa kPa T K 总 总 答： 两种气体的初始压力 75 kPa ；混合气体中氮的分压为 37.5 kPa ，氧的分压为 112.5 kPa， 将温度上升到 210 °C，容器的总压为 243 kPa 。 2.9 在 25°C，1.47 MPa 下把氮气通入容积为 1.00 dm3 刚性壁密闭容器中，在 350 °C 用催化 剂使部分氨分解为氮气和氢气，测得总压为 5 MPa。求氨的解离度和各组分的摩尔分数及 分压。 解： 设氨的解离度为 x 2NH3(g) ＝ N2(g) + 3H2(g) Δn 2 1 3 2 由反应式可知，反应后气体增加的物质的量等于所消耗的 NH3 的物质的量则反应后气体的物 质的量为 (1+ x ) n0 由理想气体状态方程，pV＝ nRT 可知， 0 0 0 0 n p (1 ) x n T n n T 即 5 (25 273) 1 1.63 1.47 (350 273) MPa x MPa 所以， x＝0.63 氮气的摩尔分数为
“a+xm21+02x060.193 0.63 分压为 P氢气=0.193×5MPa=0.97MPa 氢气的摩尔分数 3￥063 0+xnm20+92x+06=0,580 分压为 pg气=0.5898Pa=2.90 氨气的摩尔分数为 整=-地-0- 000+1+06027 1-063 分压为 P氯气=0.22￥8Pa=1. 答：氮的解离度为0.63：氨气的摩尔分数为0.193分压为0.97MPa:氢气的摩尔分数为0.580， 分压为2.90MPa:氨气的摩尔分数为0.227分压为1.13MPa 2.10某乙烯和足量的氢气的混合气体的总压为6930P阳，在铂催化剂催化下发生如下反应： CH (g)+H-(g)=CH6(8) 反应结束时温度降至原温度后测得总压为4530P阳。求原混合气体中乙烯的摩尔分数。 解：由反应方程式 CaH,(g)+Hz(g)=C2Ho(g) 1 可知，气体减少的量与乙烯消耗的最相等。由于反应完全，气体减少的量与乙烯的初始量相 等，即0.乙烯=△n 并且，由于温度不变，=B n P2 所以.==之=00=06 答：原混合气体中乙烯的摩尔分数为0.346。 2.11以下率些关系式是正确的的，V,n无下标时表示混合气体的总压、总体积和总物质的 量)？说明理由。 解： pPa=ngRT Pov=ngRT pV=nR正确， PaV's ngRT 不正确。 判断的依据是道尔分压定律 2.12以下系统内各有几个相？ (1)水溶性蛋白质的水溶液：(2)氢氧混合气体：(3)盐酸与铁块发生反应的系统：(4) 超临界状态的水。 解： (1)Φ=1： (2)Φ=1： (3)小=3 (4)=1
0 0 1 2 0.63 0.193 (1 ) 2(1 ) 2 (1 0.63) n x n x n x n x 氮气 分压为 p MPa MPa 氮气 0.193 5 0.97 氢气的摩尔分数为 0 0 3 2 3 3 0.63 0.580 (1 ) 2(1 ) 2 (1 0.63) n x n x n x n x 氢气 分压为 p MPa MPa 氢气 0.580 5 2.90 氨气的摩尔分数为 0 0 (1 ) (1 ) 1 0.63 0.227 (1 ) (1 ) 1 0.63 n x n x n x n x 氨气 分压为 p MPa MPa 氮气 0.227 5 1.13 答： 氮的解离度为 0.63；氮气的摩尔分数为 0.193 分压为 0.97 MPa；氢气的摩尔分数为 0.580， 分压为 2.90 MPa；氨气的摩尔分数为 0.227 分压为 1.13 MPa。 2.10 某乙烯和足量的氢气的混合气体的总压为 6930 Pa ， 在铂催化剂催化下发生如下反应： C2H4 (g) + H2(g) ＝ C2H6(g) 反应结束时温度降至原温度后测得总压为 4530 Pa。求原混合气体中乙烯的摩尔分数。 解： 由反应方程式 C2H4 (g) + H2(g) ＝ C2H6(g) Δn 1 1 1 －l 可知，气体减少的量与乙烯消耗的最相等。由于反应完全，气体减少的量与乙烯的初始量相 等，即 n0，乙烯＝Δn 并且，由于温度不变， 1 1 2 2 n p n p 所以， ＝ ＝ ＝ ＝0.346 答： 原混合气体中乙烯的摩尔分数为 0.346 。 2.11 以下嘟些关系式是正确的的(p，V，n 无下标时表示混合气体的总压、总体积和总物质的 量)？说明理由。 B B pV n RT B B p V n RT B B B p V n RT pV nRT 解： B B pV n RT B B p V n RT pV nRT 正确， B B B p V n RT 不正确。 判断的依据是道尔分压定律。 2.12 以下系统内各有几个相？ ( 1) 水溶性蛋白质的水溶液；( 2 ) 氢氧混合气体；( 3 ) 盐酸与铁块发生反应的系统；( 4 ) 超临界状态的水。 解： ( 1 ) Φ＝1； ( 2 ) Φ＝1； ( 3 ) Φ＝3； ( 4 ) Φ＝1； n0，乙烯 n Δn n Δp p 6930 Pa－4530 Pa 6930 Pa
2.13现需1200g80%(质量)酒精作溶剂，实验室存有浓度70%的回收酒精和95%的酒精， 应各取多少讲行配置？ 解：1200g80%的酒精中含纯酒精120gX0.8 三960g 设取质量分数70%的酒精为xg:95%的酒精为yg,配成1200g80%酒精，则： [0.70xg+0.95yg=960g 解方程组得 「x=720g xg+yg=1200g y=480g 取质量分数数70%的酒精720g和95%的酒精480g,混合即可配成1200g80%的酒精 2.14下列各种商品溶液都是常用试剂，试计算它们的物质的量浓度和摩尔分数： (1)浓盐酸含HC137%,密度1.19g·cm-3 (2)浓硫酸含HS0,98%,密度1.84g·cm-3 (3)浓硝酸含 N0,70%,密度1.42gcm (4)浓氮水含NH28%,密度0.90g·cm 解：(1)cHC1)=(1000cm-3·dm-3×1.19g·cm-3×0.37(36.5gmol-')=12mol·dm- Y=(37g÷6.5gmol-M(37g÷36.5gmol-+63g÷18g·mol-)=0.22 (2)cH,s04)=(1000cm-3.dm-3×1.84g·cm-3×0.98V98gmol-l=18mol·dm-3 X=(98g÷98 *mol-y98g÷98 *mol--42g÷18gm 000 （3)0N0=10cm-3m1.42gcm-×0.70M63gmo-=16mldm- x=(70g÷63 gmol-'y(70g÷63gmol-l+30g÷18 g mol-')=0.40 (4)cNH)=(1000cm-3·dm-3×0.90g·cm-3×0.28)17gmol-'=15mol·dm- x=(28g÷17gmol-'V(28g÷17g"mo1+72g÷18gmo-'=0.29 2.15如何将25gNaC配制成质量分数为0.25的食盐水溶液 答：将25gNaC1配制成质量分数为0.25的食盐水溶液，其中含水为100g一25g=75g,将25 g的NaC1溶于75g的水中即可. 2.16将100.00cm,Na,Cr0,的饱和溶液119.40g,将它燕干后得23.88g,试计算 (1)Na; r0,的溶解度 (2)溶质的质量分数： (3)溶液的物质的量浓度 (4)Na,CrO,的摩尔分数. 解：将100.00cm3,NaCr0,的饱和溶液119.40g,蒸干后得Na,Cr0,为23.88g,则含水为 119.40g-23.88 =95.52g (1)设NaCr04的溶解度为xg100gH0,列比例： 95.52g:23.88g=100gx x=25g100gH,0 (2)@=3.88/119.40g×100%=20% 3)MrNazCro4=161.99 cNa,Cr0,)=(23.8g÷161.99gmol0.10L=l.5 modm-3 (4)x=(23.88g÷161.99g°mol-'y23.88g÷161.9g°mol-1+95.52g÷18g°m0l- =0.27 2.17在2.3456g水中通入NH,气至饱和，溶液称重为3.01g在该溶液中加入50.0cm20.500
2.13 现需 1200 g 80%（质量）酒精作溶剂，实验室存有浓度 70 %的回收酒精和 95 % 的酒精， 应各取多少进行配置？ 解：1200 g 80%的酒精中含纯酒精 1200 g×0.8g ＝ 960 g 设取质量分数 70 %的酒精为 x g：95 % 的酒精为 y g ，配成 1200 g 80% 酒精， 则： 0.70xg+0.95yg=960g xg+yg=1200g y=480g x=720g 取质量分数数 70%的酒精 720 g 和 95%的酒精 480 g，混合即可配成 1200 g 80%的酒精。 2.14 下列各种商品溶液都是常用试剂，试计算它们的物质的量浓度和摩尔分数： ( l ) 浓盐酸含 HCl 37%，密度 1.19 g·cm －3 ( 2 ) 浓硫酸含 H2SO4 98%， 密度 1.84 g·cm －3 ( 3 ) 浓硝酸含 HNO3 70%，密度 1.42 g·cm －3 ( 4) 浓氮水含 NH3 28%，密度 0.90 g·cm －3 解：( l ) c( HCl）＝(1000 cm －3·dm－3×1.19 g·cm －3×0.37)/(36.5 g• mol－1 )＝12 mol·dm－3 χ＝(37 g÷6.5 g• mol－1 )/ (37 g÷36.5 g• mol－1 +63 g÷18 g• mol－1 )＝0.22 ( 2 ) c(H2SO4）＝(1000 cm －3·dm－3×1.84 g·cm －3×0.98)/(98 g• mol－1＝18 mol·dm－3 χ＝(98 g÷98 g• mol－1 )/ (98 g÷98 g• mol－1 +2 g÷18 g• mol－1 )＝0.90 ( 3 ) c(HNO3）＝(1000 cm －3·dm－3×1.42 g·cm －3×0.70)/(63 g• mol－1 )＝16 mol·dm－3 χ＝(70g÷63 g• mol－1 )/ (70g÷63 g• mol－1 +30 g÷18 g• mol－1 )＝0.40 ( 4 ) c(NH3）＝(1000 cm －3·dm－3×0.90 g·cm －3×0.28)/(17 g• mol－1 )＝15 mol·dm－3 χ＝(28g÷17 g• mol－1 )/ (28 g÷17 g• mol－1 +72 g÷18 g• mol－1 )＝0.29 2.15 如何将 25 g NaCl 配制成质量分数为 0.25 的食盐水溶液? 答： 将 25 g NaCl 配制成质量分数为 0.25 的食盐水溶液，其中含水为 100 g－25 g＝75 g，将 25 g 的 NaCl 溶于 75 g 的水中即可。 2.16 将 100.00 cm 3 ，Na2CrO4 的饱和溶液 119.40 g，将它蒸干后得 23.88 g，试计算： ( 1 ) Na2CrO4 的溶解度； ( 2 )溶质的质量分数； ( 3 )溶液的物质的量浓度： ( 4 ) Na2CrO4 的摩尔分数． 解：将 100.00 cm 3 ，Na2CrO4 的饱和溶液 119.40 g，蒸干后得 Na2CrO4 为 23.88 g，则含水为： 119.40 g－23.88 g＝95.52 g ( l ) 设 NaCrO4 的溶解度为 x g /100 g H2O，列比例： 95.52 g：23.88 g＝100 g：x x＝25 g/100 g H2O ( 2 ) ω＝3.88/119.40 g×100%＝20% ( 3 ) Mr(Na2CrO4)＝161.99 c(Na2CrO4)＝(23.88g÷161.99g∙mol)/0.10L＝1.5 mol∙ dm－3 ( 4 ) χ＝(23.88g÷161.99 g• mol－1 )/(23.88g÷161.99 g• mol－1 + 95.52g÷18 g• mol－1 ) ＝0.27 2.17 在 2.3456 g 水中通入 NH3 气至饱和，溶液称重为 3.01 g 在该溶液中加入 50.0 cm 3 0.500 解方程组得