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根据分子轨道理论,氮分子 N₂ 的价层电子排布为 (σ2s)²(σ*2s)²(π2p)⁴(σ2p)²。已知成键分子轨道中的电子使体系稳定,反键分子轨道(记号带 * )中的电子抵消成键作用。请按键级 = (成键电子数 − 反键电子数)/2 计算 N₂ 的键级,并据此判断其化学键的强弱。
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一维势箱中粒子处于状态 ψ(x) = (√3/2)φ₁(x) + (1/2)φ₂(x),其中 φ₁(x) 与 φ₂(x) 为归一化的本征态且相互正交,ψ(x) 已归一化。(1) 说明 |ψ(x)|² 的物理意义;(2) 求测得粒子处于 φ₁ 态的概率;(3) 若对该状态进行 400 次相同测量,预期测得 φ₂ 态的次数。
用佛尔哈德法(返滴定法)测定某溶液中Cl⁻含量:准确移取含Cl⁻试液50.00 mL,加入过量的AgNO₃标准溶液后,以铁铵矾为指示剂,用0.1000 mol/L NH₄SCN标准溶液滴定剩余的Ag⁺,到达终点时消耗NH₄SCN溶液20.00 mL。已知所用AgNO₃标准溶液浓度为0.1200 mol/L,体积40.00 mL。试计算该试液中Cl⁻的物质的量浓度(mol/L)。
某刚性容器内盛有一定量理想气体,用搅拌器对气体做功250 J,同时气体向环境放热,放出的热量为0.45 kJ。(1)以气体为系统,分别指出过程中Q和W的符号,并求系统热力学能的变化ΔU(用J表示);(2)若另一过程中该气体的热力学能增加了200 J,且环境对系统做了350 J的功,求此过程中系统吸收的热量Q(用J表示),并说明是吸热还是放热。(规定:Q为系统吸收的热,W为环境对系统做的功,ΔU=Q+W)
25℃时,某电极反应 Ox + 2e⁻ = Red 的条件电位 E°' = 0.200 V(vs. SHE)。将铂电极浸入含 Ox 0.100 mol/L、Red 0.0010 mol/L 的溶液中,以饱和甘汞电极(E = 0.244 V, vs. SHE)为参比组成原电池。求:(1) 该铂电极的电极电位;(2) 电池的电动势。
某实验者宣称设计了两台循环装置:装置A从单一恒温热源吸热100 J,在一个循环中全部转化为功对外输出,不产生其他任何影响;装置B在一个循环中,将热量从低温热源(300 K)传向高温热源(500 K),除此之外不需要外界做任何功,也不产生其他变化。请分别依据热力学第二定律的开尔文表述(不可能从单一热源吸热使之完全变为功而不产生其他影响)与克劳修斯表述(不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化),判断装置A、装置B各违反哪一种表述。
在一绝热刚性容器中装有水,水中有一搅拌桨对水做功。已知搅拌桨对水做了 500 J 的功,容器及水与外界无热量交换。求:(1)水的内能变化 ΔU;(2)若随后去掉搅拌装置,让水向环境放热直至恢复原内能,水放出的热量是多少?
某溶液含四氯化碳(沸点76.7℃)和苯胺(沸点184.4℃)两组分,拟用简单蒸馏法分离。将混合液加热升温蒸馏,收集馏出液。问:(1)先蒸出的是哪种组分,判断依据是什么?(2)蒸馏过程中温度计所示温度应控制在什么范围?简要说明理由。
已知在 pH=5.00 时,ZnY 的绝对稳定常数 lgK(ZnY)=16.50,该酸度下 EDTA 的酸效应系数 lgα(Y(H))=6.45(忽略其他副反应)。求此条件下条件稳定常数 lgK'(ZnY),并判断(判定标准:lgK'(MY)≥8 时可准确滴定)能否在该酸度下用 EDTA 准确滴定 Zn²⁺。
用NaOH标准溶液滴定邻苯二甲酸氢钾(KHC₈H₄O₄,M=204.2 g/mol)。已知该NaOH溶液对KHP的滴定度为 T(NaOH/KHP)=0.01021 g/mL。(1)求NaOH标准溶液的物质的量浓度;(2)准确称取某KHP试样0.6000 g,溶解后以酚酞为指示剂,用该NaOH溶液滴定至终点,消耗48.60 mL,求试样中KHP的质量分数。
已知 EDTA 的 lgK(ZnY) = 16.50。在 pH = 5.0 的缓冲溶液中用 EDTA 滴定 Zn²⁺,该酸度下 EDTA 的酸效应系数 lgα(Y(H)) = 6.45,且溶液中不存在其他副反应。求此条件下配合物 ZnY 的条件稳定常数 lgK'(ZnY),并据此判断(lgK' ≥ 8 时可准确滴定)该酸度下能否准确滴定 Zn²⁺。
用盐酸标准溶液(浓度 0.1000 mol/L)测定某纯碱试样中 Na2CO3 的质量分数。已知 M(Na2CO3) = 106.0 g/mol,滴定反应为:Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2↑。(1)求该盐酸溶液对 Na2CO3 的滴定度 T(HCl/Na2CO3),以 g/mL 表示;(2)称取试样 0.2120 g,溶解后以甲基橙为指示剂,用该盐酸溶液滴定至终点,消耗 35.00 mL,求试样中 Na2CO3 的质量分数。
某化验室对一批工业纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数进行测定,整个定量分析过程包括以下环节:(A) 用HCl标准溶液滴定,消耗体积22.40 mL;(B) 准确称取试样0.5300 g,溶解后定容于250 mL容量瓶,移取25.00 mL进行滴定;(C) 根据滴定消耗的HCl的量,按反应计量关系计算试样中Na₂CO₃的质量分数;(D) 对样品进行缩分、粉碎、过筛并干燥,制备出有代表性的分析试样;(E) 将各步测量数据按误差传递规则进行统计处理,评价结果可靠性并报告。请指出上述环节对应的定量分析一般过程中各步骤的名称,并按正确的操作顺序用字母排序。
已知 Zn²⁺ 与 EDTA 形成 1:1 配合物 ZnY,其绝对稳定常数 lgK(ZnY)=16.50。在 pH=5.0 的缓冲体系中,EDTA 的酸效应系数 lgα(Y(H))=6.45,且 Zn²⁺ 不发生其他副反应,α(Zn)=1。(1)计算该条件下 ZnY 的条件稳定常数 lgK'(ZnY)。(2)判断在此 pH 下能否用 EDTA 准确滴定 0.010 mol/L 的 Zn²⁺ 溶液(以 lgK'(ZnY)≥8 作为可准确滴定的判据)。
某二元弱酸 H2A 浓度为 0.10 mol/L,其离解常数 Ka1 = 1.0×10^(-3),Ka2 = 1.0×10^(-6)。试用多元酸分步滴定判据判断:该酸能否被 NaOH 标准溶液分步滴定(即出现两个明显的滴定突跃)?若不能分步滴定,说明能否作为一个整体(按一元酸方式)被准确滴定。
卤代烃 RX 与 NaOH 发生亲核取代。已知:2-溴-2-甲基丁烷在 80% 乙醇水溶液中水解按 SN1 机理进行,速率方程为 v = k[RBr];而 1-溴丁烷在丙酮中与 NaOH 反应按 SN2 机理进行,速率方程为 v = k[RBr][OH⁻]。现有两个实验:(1) 将 2-溴-2-甲基丁烷的浓度增大为原来的 4 倍,同时将溶剂中水的比例增大(水介质的极性增强),测得其水解速率变为原来的 8 倍;(2) 将 1-溴丁烷和 NaOH 的浓度都增大为原来的 3 倍。设各机理的速率常数只受溶剂极性影响:SN1 反应中溶剂极性增强使 k 增大为原来的 2 倍。求:(1) 实验(1)中速率变化的 8 倍中,由浓度增大贡献的倍数与由速率常数增大贡献的倍数各是多少?(2) 实验(2)中反应速率变为原来的多少倍?
异戊烷(2-甲基丁烷,(CH₃)₂CHCH₂CH₃)在光照下与氯气发生一氯取代,生成四种一氯代产物。已知各级氢的相对反应活性为:伯氢:仲氢:叔氢 = 1.0:3.8:5.0。异戊烷分子中,C2位两个等价甲基上的伯氢共6个、末端C4位甲基上的伯氢3个、C3位仲氢2个、C2位叔氢1个。求四种一氯代产物各自的摩尔分数(保留一位小数),并说明摩尔分数与质量分数在此体系中是否相同。
正丁烷分子中,反式(anti)构象为最稳定构象,邻位交叉(gauche)构象的能量比反式高约 3.8 kJ/mol。已知气体常数 R = 8.314 J·mol⁻¹·K⁻¹,玻尔兹曼分布下两种构象的数目之比 N₁/N₂ = e^(−ΔE/RT)。请计算在 T = 298 K 时,单个邻位交叉构象与反式构象的分子数目之比(保留两位有效数字),并据此说明为什么室温下正丁烷以反式构象为主。
已知镧系元素原子半径随原子序数递增而缓慢减小(镧系收缩)。某小组测得 Ln³⁺ 离子半径数据如下:La³⁺ 为 106 pm,Eu³⁺ 为 95 pm,Lu³⁺ 为 85 pm。La 至 Eu 的原子序数间隔为 6,Eu 至 Lu 的间隔为 8(按相邻镧系元素计数)。假设每增加一个原子序数,Ln³⁺ 半径的收缩量在该区间内近似均匀。(1)计算 La→Eu 与 Eu→Lu 两区间内每步的平均收缩量;(2)比较两区间收缩快慢并说明其与镧系收缩总体趋势是否一致;(3)估算 Nd³⁺(La 后第 3 个元素)的离子半径。
已知相对原子质量:Hg 为 200.6,Cl 为 35.45。试分别计算氯化亚汞(Hg₂Cl₂)和氯化汞(HgCl₂)中汞元素的质量分数(保留三位有效数字),并根据结果比较哪种汞盐含汞比例更高,结合汞的 +1、+2 两种常见氧化态说明二者中汞的价态。