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武汉大学、吉林大学《无机化学》（第3版）笔记和课后习题（含考研真题）详解试读：
第1章 绪 论
1.1 复习笔记
一、化学研究的对象
化学研究的对象是自然界的一切物质，大至天体、星球，小至生物、原子。无论是有生命还是无生命的，都是由各种化学元素组成的，不同的物质具有不同的组成和结构，因而具有不同的性质。
二、化学与无机化学
1．化学
化学是一门在原子分子基础之上研究物质的组成、结构、性能、应用以及物质之间相互转化规律的科学。
2．无机化学（1）定义
无机化学是一门研究无机物质（一般指除了碳以外的化学元素及化合物）的组成、结构、性质变化、制备及相关理论和应用的科学。（2）分支
现代无机化学的主要分支学科有元素化学、配位化学、金属间化合物化学、同位素化学、无机固体化学、无机分离化学、无机合成化学、物理分离化学、生物无机化学、金属有机化学等。
1.2 课后习题详解
本章无课后习题
1.3 名校考研真题详解
本章为非重点内容，无考研题。
第2章 物质的状态
2.1 复习笔记
一、气体
1．理想气体
理想气体是一种人为的理想模型，理想气体具有以下特点：（1）分子本身不占有体积，是一个具有质量的几何点。（2）气体分子间不存在相互作用力，与器壁之间的碰撞为完全弹性碰撞。
在高温、低压下，实际气体的行为接近于理想气体。
2．理想气体状态方程（1）三个定律
①波义耳定律：当n和T一定时，气体的V与p成反比，表示为。
②查理-盖·吕萨克定律：当n和p一定时，气体的V与T成正比，表示为。
③阿佛加德罗定律：当T和p一定时，气体的V与n成正比，表示为。（2）想气体状态方程
将上述三个经验定律合并得出理想气体状态方程为：-1-1
式中，R＝8.314 J·mol·K，称为摩尔气体常数；p、V、T和n3分别为压力、体积、温度和物质的量，单位分别为Pa、m、K和mol。
3．气体分压定律
分压定律：混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和，表示为：
分压是指混合气体中的某种气体单独占有混合气体的体积时所呈现的压强，其数学表达式为：
式中，，称为混合气体中某气体的摩尔分数。
4．气体扩散定律
气体扩散定律是指同温同压下某种气态物质的扩散速度与其密度的平方根成反比，表达式为：或
式中，u表示扩散速度，ρ表示气体的密度。i
由于同温同压下，气体的密度ρ与其相对分子质量M成正比，故r气体扩散定律也可表示为：
5．实际气体状态方程
荷兰物理学家范德华考虑了分子自身的体积和分子间作用力等两个因素，对理想气体状态方程式进行了修正，得出了范德华气体状态方程：6-2
式中，a是与分子间引力有关的常数，单位为m·Pa·mol；b是3-1与分子自身体积有关的常数，单位为m·mol；a、b统称为范德华常数。
6．气体的液化（1）气体变成液体的过程叫做液化或凝聚。（2）任何气体的液化都必须在降低温度（减小液体的饱和蒸气压）或同时增加压强（减小分子间距离，从而增大分子间引力）的条件下才能实现。（3）在加压下使气体液化所需的一定温度，称为临界温度，用T表示；c（4）在临界温度时，使气体液化所需的最低压强，称为临界压强，用p表示；c（5）在临界温度和临界压强下，1 mol气体所占有的体积称为临界体积，用V表示。c（6）T、p和V统称为临界常数。ccc
二、液体
1．蒸发
蒸发即液体变成蒸气的过程。
液体分子的能量分布服从马克斯韦尔-玻尔兹曼分布定律，即
式中， N是具备E以上能量的分子数；N是分子总数；E是能逃i00出液面的分子所必须具备的最低能量，大小与液体自身的性质有关。
2．饱和蒸气压
当液体的蒸发速度与凝聚速度相等时，体系达到动态平衡，液面上方单位空间里的蒸气分子数目不再增多时，称此时的蒸气为饱和蒸气。饱和蒸气所产生的压强叫做饱和蒸气压，简称蒸气压。
饱和蒸气压仅与液体的本质和温度有关，与液体的量及液面上方空间的体积无关。相同温度下，液体分子间引力越强，其蒸汽压越低。根据克劳修斯-克拉贝龙方程
不定积分式：
定积分式：-1
式中，ΔH为蒸发热，单位为J·mol。液体的蒸发热为：要使液体在恒温恒压下蒸发，必须从周围环境中吸热，这种维持液体恒温恒压下蒸发所必须的热量。
可知对同一液体来说，温度高，蒸气压就大；温度低，蒸气压小。
由克劳修斯-克拉贝龙方程可求算：（1）已知两温度下蒸汽压，求两温度范围内的蒸发热。（2）已知ΔH与T下的p，求算T下的p。1122（3）已知外界大气压强，计算液体的沸点。
3．液体的沸点
液体的沸点是指液体的饱和蒸气压与外界压强相等时的温度。当5外界气压为1.013×10 Pa时，液体的沸点称为正常沸点。
外界气压升高，液体沸点升高；气压下降，液体沸点也下降。
利用液体沸点随外界气压变化的特性，可以采用减压蒸馏法实现分离和提纯的目的。
三、固体
固体可分为晶体（内部质点有规则地空间排列）与非晶体（质点排列无规律，也叫无定形体）。
1．晶体与非晶体（1）相同点：可压缩性和扩散性都差。（2）不同点：
①完整的晶体有固定的几何外形，非晶体没有。
②晶体有固定的熔点，非晶体则是加热到一定温度后开始软化，流动性增加，经历较宽的温度范围之后变成液体。
③晶体具有各向异性，非晶体则是各向同性的。
2．七大晶系
表2-1 晶体的七种晶系
立方格子 四方格子 六方格子 三方棱面体格子 斜方格子 单斜格子 三斜格子
图2-1 晶体的七种晶系示意图
3．十四种布拉菲点阵
图2-2 14种可能的晶格
2.2 课后习题详解
4-131．某气体在293 K与9.97×10 Pa时占有体积1.9×10 dm，其质量为0.132 g，试求这种气体的相对分子质量，它可能是何种气体?
答：由pV＝nRT，知n＝pV/RT，
则0.132克气体的物质的量为4-1-33-1-1
n＝9.97×10 Pa×1.9×10×10 m/（8.314 J·mol·K×293 K）-3＝7.776×10 mol
故该气体的摩尔质量为-3
M＝m/n＝0.132 g/（7.776×10 mol）＝16.975 g/mol≈17 g/mol
即相对分子量为17，则该气体为NH。3
2．一敞口烧瓶在280 K时所盛的气体，需加热到什么温度时，才能使其三分之一逸出瓶外?
答：由题知，该加热过程中，三分之一的气体溢出瓶外，则此时的体积为原来体积的1.5倍。因压力保持不变，则由pV＝nRT知：
则有T＝VT/V＝1.5×280 K＝420 K。2211535
3．某温度下，将1.013×10 Pa的N 2 dm和0.5065×10 Pa的233O 3 dm放入6 dm的真空容器中，求N和O的分压及混合气体的总222压。
答：由pV＝nRT，得
即5-3-34
同理，＝ 0.5065×10 Pa×3×10/（6×10）＝2.53×10 Pa444
总压为p＝＋ ＝3.38×10 Pa＋2.53×10 Pa＝5.91×10 Pa
4．一容器中有4.4 g CO、14 g N和l2.8 g O，总压为2.026×222510 Pa，求各组分的分压。
答：由题知，各气体的物质的量为
n＝4.4 g/（44 g/mol） ＝ 0.1 molCO2 n＝14 g/（28 g/mol） ＝ 0.5 molN2 n＝12.8 g/（32 g/mol） ＝ 0.4 molO2 n＝0.1 mol ＋0.5 mol ＋0.4 mol ＝ 1 mol总
由道尔顿分压定律：54
p＝p×X＝2.026×10 Pa×0.1/1 ＝ 2.026×10 PaCO2CO255
p＝p×X＝2.026×10 Pa×0.5/1 ＝ 1.013×10 PaN2N254
p＝p×X＝2.026×10 Pa×0.4/1 ＝ 8.104×10 PaO2O25
5．在300 K、1.013×10 Pa时，加热一敞口细颈瓶到500 K，然后封闭其细颈口，并冷却至原来的温度，求这时瓶内的压强。
答：由pV＝nRT知，当瓶内温度升为500 K时，其气体体积将变为原来的5/3倍，所以此时瓶内气体的物质的量只占全部气体的3/5，5对应的压力为1.013×10 Pa，降温后，瓶内的气体的物质的量不变，即54
得：p＝pT/T＝1.013×10×300/500 Pa ＝ 6.078×10 Pa。212153
6．在273 K和1.013×10 Pa下，将1.0 dm洁净干燥的空气缓慢通过HC-O-CH液体，在此过程中，液体损失0.0335 g，求此种液体33273 K时的饱和蒸气压。
答：HC—O—CH的摩尔质量为46 g/mol，通入空气的前后，33其气体的体积变化可以忽略不计，则由pV＝nRT，得-1-1-1
p＝nRT/V＝（0.0335 g/46 g·mol）×8.314 J·mol·K×273 K/-33（1.0×10 m）3
＝1.65×10 Pa
7．有一混合气体，总压为150 Pa，其中N和H的体积分数分别22为0.25和0.75，求H和N的分压。22
答：依题意，H和N的分压分别为22
p＝p×V/V＝150×0.25 Pa＝37.5 PaN2N2
p＝p×V/V＝150×0.75 Pa＝112.5 PaH2H253
8．在291 K和总压为1.013×10 Pa时，2.70 dm含饱和水蒸气的空气，通过CaCl干燥管，完全吸水后，干燥空气为3.21 g，求291 K2时水的饱和蒸气压。
答：已知空气的摩尔质量为29 g/mol.
由pV＝nRT知，3.21 g空气在291 K，2.7 L的容积中其压力为
p＝（3.21/29）×8.314×291/0.0027 Pa＝99185 Pa空气
所以水的蒸汽压为5
p＝p－p＝1.013×10 Pa-99185 Pa＝2115 Pa水蒸气air37
9．有一高压气瓶，容积为30 dm，能承受2.6×10 Pa的压强，问在293 K时可装入多少千克O而不致发生危险?2
答：由公式pV＝nRT＝（m/M）RT，可得7
m＝pVM/RT＝2.6×10×0.03×0.032/（8.314×293） kg＝10.25 kg。33
10．在273 K时，将同一初压的4.0 dm N和1.0 dm O压缩到一2235个容积为2 dm的真空容器中，混合气体的总压为3.26×10 Pa，试求（1）两种气体的初压；（2）混合气体中各组分气体的分压；（3）各气体的物质的量。
答：（1）由于N和O始终在同一压力下，气体体积比为4∶1，22故气体的物质的量比为4∶1，
所以混合气体中氮气得压力为55
p＝3.26×10×4/5 Pa＝2.608×10 PaN2
又pV＝pV＝nRT11N2N25-3-3
所以 p＝pV/V＝2.608×10×2×10/（4×10） Pa＝1.3041N2N215×10 Pa5
所以N和O的初压为1.304×10 Pa。225（2）由（1）知，p＝2.608×10 PaN254
则 p＝3.26×10×1/5 Pa＝6.52×10 PaO2（3）根据pV＝nRTN2N2N25-3
所以 n＝pV/RT＝2.608×10×2×10/（8.314×273） mol＝N2N2N20.2298 mol4-3
n＝pV/RT＝6.52×10×2×10/（8.314×273） mol＝O2O2O20.0574 mol
11．在273K时测得一氯甲烷蒸气在不同压强下的密度如下表：
用作图外推法（p对ρ/p作图）得到的数据求一氯甲烷的相对分子质量。
答：根据题给数据，用p对ρ/p作图，如下所示：51.0130.6750.5070.3380.253Pap/10-3-12.2782.2612.2492.242.239·Pa）ρ/p（g·dm
外推p＝0时为理想气体的值：
理论值
12．（1）用理想气体状态方程式证明阿佛加德罗定律；
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