普通化学：速成包

公式表、每个专题的关键方法步骤和 14 道练习题，完整解答附在最后。

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1公式与方法

化学计量

物质的量
n = m/M
浓度
c = n/V
物质的量之比
使用配平方程式中的系数
限量反应物
最先耗尽的那种反应物
产率
实际产量 / 理论产量 × 100%

方法

  1. 写出并配平化学方程式。
  2. 把已知质量换算为物质的量：n = m/M。
  3. 用系数作为物质的量之比，求出所需物质的物质的量。
  4. 用 m = n·M 换算回质量。有两种反应物时，先找出限量反应物。

物质的量浓度与稀释

物质的量浓度
c = n/V (mol/L)
物质的量
n = m/M
稀释
c1V1 = c2V2
混合
c = (c1V1 + c2V2)/(V1 + V2)

方法

  1. 用 n = m/M 把质量换算为物质的量。
  2. 把体积换算为升。
  3. 物质的量浓度 c = n/V，单位为 mol/L。
  4. 稀释时物质的量不变：c₁V₁ = c₂V₂。

理想气体定律

理想气体定律
pV = nRT
气体常数
R = 8.314 J/(mol·K)
联合气体定律
p1V1/T1 = p2V2/T2
物质的量
n = m/M
温度
T[K] = T[°C] + 273.15

量热与焓变

热量
q = m·c·ΔT
水
c = 4.18 J/(g·°C)
量热计
放出的热量 = 吸收的热量
反应焓变
ΔH° = ΣΔH°f(products) − ΣΔH°f(reactants)

化学平衡

平衡常数
Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b)
ICE 表（三段式）
起始、变化（×化学计量数）、平衡
一元二次方程
x = (−b + √(b² − 4ac))/(2a)

方法

  1. 写出 Kc：产物比反应物，各自以其系数为幂次。
  2. 列 ICE 表：初始量、变化量（按系数乘以 x 变化）、平衡量。
  3. 把平衡时的表达式代入 Kc，解出 x。
  4. 检查 x 是否足够小可以近似；否则解一元二次方程。

pH 与缓冲溶液

pH
pH = −log[H⁺]
pOH
pOH = −log[OH⁻], pH + pOH = 14
弱酸
[H⁺] ≈ √(Ka·c)
缓冲溶液
pH = pKa + log([A⁻]/[HA])
稀释
c1V1 = c2V2

方法

  1. 判断该酸或碱是强的（完全电离）还是弱的。
  2. 强酸：[H⁺] 等于其浓度。强碱：先求 [OH⁻]。
  3. 弱酸：由 Ka = x²/(c − x) 解出 x = [H⁺]。
  4. pH = −log[H⁺]，25 °C 时 pH + pOH = 14。

反应动力学

一级
ln(CA/CA0) = −kt
半衰期（一级）
t½ = ln 2/k
二级
1/CA = 1/CA0 + kt
阿伦尼乌斯
k = A·e−Ea/(RT)
两个温度
ln(k2/k1) = (Ea/R)(1/T1 − 1/T2)

2练习题

1.化学计量中等
m(X)n(X)n(H2​O)m(H2​O)÷ M(X)× 2/ν× M(H2​O)

6 g H2 与 40 g O2 按 2H2 + O2 → 2H2O 反应。最多能生成多少质量 m 的 H2O？

M(H2) = 2.016M(O2) = 32M(H2O) = 18.02 g/mol
m = g
2.化学计量困难
m(C6​H12​O6​)n(C6​H12​O6​)n(CO2​)m(CO2​)÷ M(C6​H12​O6​)× 2/1× M(CO2​)

在反应 C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 中，20 g C6H12O6 完全反应（其他反应物过量），收集到 8.89 g CO2。求产率 Y。

M(C6H12O6) = 180.16 g/molM(CO2) = 44.01 g/mol实际: 8.89 g
Y = %
3.物质的量浓度与稀释中等
1.5 mol/LV1​ = ?0.5 mol/L500 mL

你需要 500 mL 0.5 mol/L 的溶液，现有 1.5 mol/L 的储备液。 需要多少体积 V1 的储备液？

c1 = 1.5 mol/Lc2 = 0.5 mol/LV2 = 500 mL
V1 = mL
4.物质的量浓度与稀释困难
0.1 mol/L250 mL0.3 mol/L400 mLc = ?650 mL

将 250 mL 0.1 mol/L 的溶液与 400 mL 同一物质的 0.3 mol/L 溶液混合。求混合液的浓度 c（体积可直接相加）。

c1 = 0.1 mol/LV1 = 250 mLc2 = 0.3 mol/LV2 = 400 mL
c = mol/L
5.理想气体定律中等
410 g O₂P = 250 kPaT = 85 °CV = ?

410 g O₂在 250 kPa 和 85 °C 下占多少体积 V？按理想气体处理。

m = 410 gM = 32 g/molP = 250 kPaT = 85 °CR = 8.314 J/(mol·K)
V = L
6.理想气体定律困难
CO₂, M = 44.01 g/molP = 100 kPaT = 100 °Cρ = ?

按理想气体处理，求CO₂在 100 kPa 和 100 °C 下的密度 ρ。

M = 44.01 g/molP = 100 kPaT = 100 °CR = 8.314 J/(mol·K)
ρ = kg/m³
7.量热与焓变中等
Tf​ = ?铅m = 100 gT = 100 °Cc = 0.129 J/(g·°C)水m = 100 gT = 16 °Cc = 4.18 J/(g·°C)

将一块 100 g、温度为 100 °C 的铅块（c = 0.129 J/(g·°C)）投入隔热杯中 100 g、温度为 16 °C 的水（c = 4.18 J/(g·°C)）中。求末温 Tf。

mmetal = 100 gcmetal = 0.129 J/(g·°C)Tmetal = 100 °Cmwater = 100 gTwater = 16 °Ccwater = 4.18 J/(g·°C)
Tf = °C
8.量热与焓变困难
H25 g C2​H6​2C2​H6​ + 7O₂反应物4CO₂ + 6H₂O(l)生成物q = ?

利用标准生成焓，求 25 g C2H6（M = 30.07 g/mol）完全燃烧时放出的热量 q：2C2H6 + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O(l)。q 以正数表示。

ΔH°f(C2H6) = −84.7 kJ/molΔH°f(CO₂) = −393.5 kJ/molΔH°f(H₂O, l) = −285.8 kJ/molΔH°f(O₂) = 0
q = kJ
9.化学平衡中等
H2​I2​HII0.80.80C−x−x+2xE0.8 − x0.8 − x2x

将 0.8 mol/L 的 H₂ 和 0.8 mol/L 的 I₂ 放入容器中发生反应：H₂ + I₂ ⇌ 2HI，Kc = 9。求平衡浓度 [HI]。

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0.8 mol/LKc = 9
[HI] = mol/L
10.化学平衡困难
PCl5​PCl3​Cl2​I0.2500C−x+x+xE0.25 − xxx

PCl₅ 发生分解：PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂，在反应温度下 Kc = 0.1。容器中起始时只有 0.25 mol/L 的 PCl₅。求平衡浓度 [PCl5]。

[PCl₅]₀ = 0.25 mol/LKc = 0.1
[PCl5] = mol/L
11.pH 与缓冲溶液中等
02468101214酸性中性碱性pH = ?

求 0.25 mol/L 乳酸（Ka = 0.00014）溶液的 pH pH。

c = 0.25 mol/LKa = 0.00014
pH =
12.pH 与缓冲溶液困难
02468101214酸性中性碱性pH = ?

某缓冲溶液含 0.4 mol/L 甲酸 和 0.1 mol/L 其钠盐。Ka = 0.00018。求该缓冲溶液的 pH pH。

[HA] = 0.4[A⁻] = 0.1Ka = 0.00018
pH =
13.反应动力学中等
t (min)C (mol/L)5 minC = ?

速率方程为 −rA = k·CA² 的反应，k = 0.25 L/(mol·min)，初始浓度 2 mol/L。求 5 min 后的浓度 CA。

k = 0.25 L/(mol·min)CA0 = 2 mol/Lt = 5 min
CA = mol/L
14.反应动力学困难
Tk40 °C0.0270 °C0.411

某反应的速率常数在 40 °C 时为 0.02 min⁻¹，在 70 °C 时为 0.411 min⁻¹。求活化能 Ea。

k1 = 0.02 min⁻¹T1 = 40 °Ck2 = 0.411 min⁻¹T2 = 70 °CR = 8.314 J/(mol·K)
Ea = kJ/mol

3溶液

1.化学计量

答案: m = 45.05 g

化学计量：配平的方程式计的是粒子数，不是克数。用 n = m/M 把质量换算为物质的量，以方程式系数作为物质的量之比，再用 m = n·M 换算回质量。有两种反应物时，限量反应物是先耗尽、决定生成多少产物的那一种。

各反应物的物质的量

n(H2) = 6/2.016 = 2.976 mol
n(O2) = 40/32 = 1.25 mol

限量反应物

2.976/2 = 1.488, 1.25/1 = 1.25 → O2

产物的质量

n(H2O) = 1.25·2 = 2.5 mol
m = 2.5·18.02 = 45.05 g

答案

m = 45.05 g
2.化学计量

答案: Y = 90.98 %

化学计量：配平的方程式计的是粒子数，不是克数。用 n = m/M 把质量换算为物质的量，以方程式系数作为物质的量之比，再用 m = n·M 换算回质量。有两种反应物时，限量反应物是先耗尽、决定生成多少产物的那一种。

理论产量

n(C6H12O6) = 20/180.16 = 0.111 mol
m = 0.111·2/1·44.01 = 9.771 g

产率

Y = 8.89/9.771·100 = 90.98%

答案

Y = 90.98%
3.物质的量浓度与稀释

答案: V1 = 166.7 mL

物质的量浓度：c = n/V，单位为 mol/L，其中 n = m/M。稀释时加入的是溶剂而不是溶质，所以物质的量保持不变：c₁·V₁ = c₂·V₂。把同一溶质的两种溶液混合时，物质的量相加，体积也相加。

储备液体积

V1 = c2·V2/c1 = 0.5·500/1.5 = 166.7 mL

答案

V1 = 166.7 mL
4.物质的量浓度与稀释

答案: c = 0.2231 mol/L

物质的量浓度：c = n/V，单位为 mol/L，其中 n = m/M。稀释时加入的是溶剂而不是溶质，所以物质的量保持不变：c₁·V₁ = c₂·V₂。把同一溶质的两种溶液混合时，物质的量相加，体积也相加。

总物质的量

n = 0.1·250 + 0.3·400 = 145 mmol

混合液的浓度

c = 145/650 = 0.2231 mol/L

答案

c = 0.2231 mol/L
5.理想气体定律

答案: V = 152.6 L

理想气体定律：PV = nRT，其中 n = m/M。

物质的量

n = 410/32 = 12.81 mol
T = 85 + 273.15 = 358.1 K

体积

V = nRT/P = 12.81·8.314·358.1/250 = 152.6 L

答案

V = 152.6 L
6.理想气体定律

答案: ρ = 1.419 kg/m³

理想气体密度：ρ = PM/(RT)。

整理气体定律

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)
T = 100 + 273.15 = 373.1 K

密度

ρ = 100·44.01/(8.314·373.1) = 1.419 kg/m³

答案

ρ = 1.419 kg/m³
7.量热与焓变

答案: Tf = 18.51 °C

热量与焓：加热一种物质需要 q = m·c·ΔT。在量热计中，热物体放出的热量等于冷物体吸收的热量。反应的焓变可由生成焓求出：ΔH° = ΣΔH°f(生成物) − ΣΔH°f(反应物)，每一项都乘以其化学计量数。

热量平衡

100·0.129·(100 − Tf) = 100·4.18·(Tf − 16)

求末温

Tf = (12.9·100 + 418·16)/(12.9 + 418) = 18.51 °C

答案

Tf = 18.51 °C
8.量热与焓变

答案: q = 1297 kJ

热量与焓：加热一种物质需要 q = m·c·ΔT。在量热计中，热物体放出的热量等于冷物体吸收的热量。反应的焓变可由生成焓求出：ΔH° = ΣΔH°f(生成物) − ΣΔH°f(反应物)，每一项都乘以其化学计量数。

反应焓变

ΔH° = [4·(−393.5) + 6·(−285.8)] − [2·(−84.7) + 7·0] = −3119 kJ

给定质量放出的热量

n = 25/30.07 = 0.8314 mol
q = n·|ΔH°/2| = 0.8314·1560 = 1297 kJ

答案

q = 1297 kJ
9.化学平衡

答案: [HI] = 0.96 mol/L

化学平衡：对于 aA + bB ⇌ cC + dD，平衡常数为 Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b)，其中使用平衡时的浓度。ICE 表（起始、变化、平衡，即三段式）通过一个未知数 x（按化学计量数缩放）把起始量与平衡量联系起来。

平衡表达式

9 = (2x)²/(0.8 − x)²

开平方

3 = 2x/(0.8 − x) → x = 0.8·3/(2 + 3) = 0.48 mol/L

平衡浓度

[HI] = 2x = 0.96 mol/L

答案

[HI] = 0.96 mol/L
10.化学平衡

答案: [PCl5] = 0.1342 mol/L

化学平衡：对于 aA + bB ⇌ cC + dD，平衡常数为 Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b)，其中使用平衡时的浓度。ICE 表（起始、变化、平衡，即三段式）通过一个未知数 x（按化学计量数缩放）把起始量与平衡量联系起来。

平衡表达式

0.1 = x²/(0.25 − x) → x² + 0.1·x − 0.025 = 0

解一元二次方程

x = (−0.1 + √(0.1² + 4·0.025))/2 = 0.1158 mol/L

平衡浓度

[PCl₅] = 0.25 − 0.1158 = 0.1342 mol/L

答案

[PCl5] = 0.1342 mol/L
11.pH 与缓冲溶液

答案: pH = 2.233

pH：pH = −log₁₀[H₃O⁺]，pOH = −log₁₀[OH⁻]，25 °C 时 pH + pOH = 14。强酸和强碱完全电离。弱酸只部分电离：Ka = x²/(c − x)，其中 x = [H₃O⁺]。由弱酸及其共轭碱组成的缓冲溶液遵循亨德森–哈塞尔巴尔赫方程：pH = pKa + log([A⁻]/[HA])。

平衡

HA ⇌ H⁺ + A⁻：有 x mol/L 的酸电离。

Ka = x²/(0.25 − x) → x = 0.005846 mol/L

pH

pH = −log(0.005846) = 2.233

答案

pH = 2.233
12.pH 与缓冲溶液

答案: pH = 3.143

pH：pH = −log₁₀[H₃O⁺]，pOH = −log₁₀[OH⁻]，25 °C 时 pH + pOH = 14。强酸和强碱完全电离。弱酸只部分电离：Ka = x²/(c − x)，其中 x = [H₃O⁺]。由弱酸及其共轭碱组成的缓冲溶液遵循亨德森–哈塞尔巴尔赫方程：pH = pKa + log([A⁻]/[HA])。

pKa

pKa = 3.745

亨德森–哈塞尔巴尔赫方程

pH = 3.745 + log(0.1/0.4) = 3.143

答案

pH = 3.143
13.反应动力学

答案: CA = 0.5714 mol/L

反应速率：一级反应 −dC/dt = kC，所以 C = C₀·e−kt，半衰期 ln 2/k 与浓度无关。二级反应 1/C = 1/C₀ + kt。速率常数随温度按阿伦尼乌斯公式增大：k = A·e−Ea/(RT)。

二级积分速率方程

1/CA = 1/CA0 + kt = 0.5 + 0.25·5 = 1.75 L/mol
CA = 1/1.75 = 0.5714 mol/L

答案

CA = 0.5714 mol/L
14.反应动力学

答案: Ea = 90.02 kJ/mol

反应速率：一级反应 −dC/dt = kC，所以 C = C₀·e−kt，半衰期 ln 2/k 与浓度无关。二级反应 1/C = 1/C₀ + kt。速率常数随温度按阿伦尼乌斯公式增大：k = A·e−Ea/(RT)。

绝对温度

T1 = 313.1 K, T2 = 343.1 K

由阿伦尼乌斯公式求 Ea

Ea = −R·ln(k2/k1)/(1/T2 − 1/T1) = −8.314·3.023/(-2.792e-4) = 90021 J/mol
Ea = 90.02 kJ/mol

答案

Ea = 90.02 kJ/mol

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