无机化学第十三章 氧族元素
第十三章氧族元素
§本章摘要§1.氧
氧气和氧化物臭氧过氧化氢氧元素的成键特征
2.硫和硫化物
单质硫硫化氢和氢硫酸硫化物3.硫的含氧化合物
S（IV）的含氧化合物S（VI）的含氧化合物硫的其它价态含氧化合物4.硒和碲
氧 O：存在形式 O
2（大气圈）、H
2
O （水圈）、SiO
2
及硅酸盐，其
它含氧化合物（岩石圈）。丰度 48.6 %，居第 1 位。
硫 S：天然单质硫矿；硫化物矿。方铅矿 PbS，闪锌矿 ZnS；
硫酸盐矿：石膏 CaSO
4〃2H
2
O，芒硝 Na
2
SO
4
〃10H
2
O，重晶石 BaSO
4
，
天青石 SrSO
4
，占0.048% 居第16位
硒 Se：硒铅矿 PbSe，硒铜矿 CuSe
碲 Te：碲铅矿 PbTe 为%
钋 Po：放射性元素，本章不做介绍。
§1. 氧
一.氧气和氧化物
1 氧气的制备
加热含氧化合物制氧气
2BaO
2→（加热）2BaO + O
2
2NaNO
3→（加热） 2NaNO
2
+ O
2
最常见的是催化分解 KClO
3
，工业
上制取 O
2
的方法是分馏液化空气。
b.p. N
2 77 K , O
2
90 K
2 氧气的性质
常温下，无色无味无臭气体，在 H
2
O
中溶解度很小，O
2为非极性分子，H
2
O
为极性溶剂。在水中有水合氧分子存在。
水中少量氧气是水生动植物赖以
二臭氧
1 臭氧的分子结构
臭氧的分子式为 O
3
，价层电子总数： 6 ＋ 0×2 ＝ 6， 3对，2个配体，价层电子对构型：三角形，中心氧原子的杂化方式：sp2不等性杂化。
中心的 2Pz 轨道和两个配体的 2Pz 轨道均垂直于分子平面，互相重叠，共有 4 个电子（中心 2 个，配体 1 个× 2 ）在这 3 个 Pz 轨道中运动，形成 3 中心 4 电子大Π键，表示成。
画出上述大Π键的分子轨道图，以2 臭氧的产生、性质和存在
在高温和放电的条件下，O
2
可以
变成 O
3
。如雷雨季节里闪电，产生
的高压放电，可引发反应 3 O
2
——
2 O
3
O
3
淡蓝色，有鱼腥气味，由于分
子有极性，在水中的溶解度比 O
2
大些。
氧化性很强
大气层中，离地表 20 km ～ 40
讨论其键级：
故 O
3
中的以单键水平约束 3
个氧原子，O
3
中的化学键介于单双键之间。
平面大Π键的形成条件：
a) 几个原子共平面（共分子平面）
b) 均有垂直于分子平面的轨道，互相平行
c) 轨道中电子总数小于轨道数的 2 倍。以保证键级大于零。
三过氧化氢
1.H
2O
2
的分子构型
中心 O 价层电子总数为 6 ＋ 1
（H）＋1（OH）＝8， 4 对， 2 配体， sp3不等性杂化。单电子轨道与H 的1s ，O的2p 成σ键，孤对电子使键角变得小于 109°28’。
2 过氧化氢的性质
纯 H
2O
2
是淡蓝色粘稠状液体，极性
比 H
2O 强。分子间有比H
2
O 还强的缔合
作用，与 H
2
O 以任意比例互溶，沸点比
H 2O 高，为 151.4 ℃，熔点与 H
2
O 相
4°过氧链转移反应
重铬酸钾 K
2
Cr
2
O
7
的酸性溶液，加
入有机溶剂（乙醚或戊醇），再加入少
量 H
2
O
2
，振荡，有机层中有 CrO
5
生
成，显蓝色：
(1)
这是典型的过氧链转移反应。
过氧链－O－O－取代了酸根中
的双键氧，此反应可用于鉴定过氧链的
存在。
CrO
5
不稳定，放臵后发生如下反应
近，- 0.89 ℃。
1° H
2O
2
是二元弱酸
H 2O
2
的浓溶液和碱作用成盐，
过氧化物可以看成一种特殊的盐, 过氧化氢的盐。
2°氧化还原性质
在酸中, 碱中氧化性都很强：
2 HI + H
2O
2
—— I
2
+ 2 H
2
O
PbS + 4 H
2O
2
—— PbSO
4
+ 4 H
2
O
油画的染料中含 Pb(II)，长久与空气中的 H
2
S 作用，生成黑色的PbS，使
油画发暗。用 H
2O
2
涂刷，生成 PbSO
4
，
油画变白。
在酸中还原性不强，需强氧化剂才能将其氧化
在碱中是较好的还原剂
H 2O
2
+ Ag
2
O —— 2 Ag + O
2
+ H
2
O
H 2O
2
做还原剂、氧化剂均不引入杂
质，被称为“干净的”还原剂、氧化剂。
3°稳定性
(2)
若不加有机物，则不易形成 CrO
5
，反应为：
(3)
(1) + (2)消去 2CrO
5
得
(4)
(4)不等于 (3) ，为什么？
(1)和 (2)的配平中不可避免地多一个
H
2
O
2
的分解反应
H
2
O
2
—— H
2
O + 0.5O
2
(3)’
若考虑进去，则 (4) — (3)’＝(3)
钒酸根的过氧链转移反应，过氧链取代单键氧
小结：过氧化氢是既有氧化性又有还原性，但以氧化性为主的二元弱酸。
3 过氧化氢的制取
1°电解水解法
用 Pt 做电极，电解 NH
4
HSO
4
饱和溶液
在 H
2
SO
4
作用下，使（NH
4
)
2
S
2
O
8
水解2°乙基蒽醌法
H 2O
2
在两种介质中均不稳
定，将歧化分解，
2 H
2O
2
—— 2 H
2
O + O
2
但在常温下，无杂质的情况下，分解速度不快。温度高或引入杂质，如Mn2+ , 反应将加快。
MnO
2 + 4H+ + 2e —— Mn
2
+ + 2 H
2
O
= 1.23 V
Mn2+被 H
2O
2
氧化成 MnO
2
H 2O
2
+ Mn2+—— MnO
2
+ 2H+(1)
生成的 MnO
2又能被 H
2
O
2
还原成Mn2+
MnO
2+ H
2
O
2
+ 2H+—— Mn2++ O
2
+ 2H
2
O
(2)
(1) + (2)循环进行的总结果是 2
H 2O
2
—— 2 H
2
O + O
2
在这里 Mn2+起了
催化剂作用，加速 H
2O
2
的分解
某电对，只要其在 0.68 V ～
1.78 V 之间，相关物质即可引起 H
2O 2
的分解，其氧化型将 H
2O
2
氧化，其还原
型将 H
2O
2
还原。0.68 V ～ 1.78 V 范
围很宽，如 Fe3+ / Fe2+= 0.77 V,
PbO
2
/ Pb2+= 1.46 V , 故 Fe3+、
Fe2+、PbO
2、Pb2+等均会加速H
2
O
2
分解。
另外，H
2O
2
对光、对碱也敏感。
防范措施有：
a) 用棕色瓶，塑料瓶（黑色纸包裹），防止光的照射和玻璃的碱性。
b) 加络合剂，如 Na
2P
2
O
7
、 8－羟基喹
啉等，以使相关离子杂质被络合掉。
c) 加 Na
2SnO
3
，水解成 SnO
2
胶体，吸
附有关离子杂质。
通空气，利用空气中的氧制 H
2
O
2
。
在 Pd 催化下，通入 H
2
，醌又变成
醇。可以反复通入 O
2
和 H
2
，制得
H
2
O
2
。
3°实验室制法
BaO
2
+ H
2
SO
4
—— BaSO
4
+ H
2
O
2这是用强酸制取弱酸的常用方法。
四氧元素的成键特征
离子键：Na
2
O , MgO
共价键：显正价：OF
2，中心氧原子为 SP3杂化，显负价：H
2
O ，Cl
2
O ,
配位键：在 H
3O+中，在 H
2
O 分子的基础上，O 以配位键，与 H+结合；CO
，三键中有一个配位键。
1 含氧酸中的 d - pπ配键
前面写的结构中均有
双键氧，这个双键里有 d - pπ配键成份。
以 H
2SO
4
为例，讨论d - pπ配键。
其中单电子的杂化轨道与－OH 中的氧成σ键；
就对称性来讲，这是π键，且是 d - p 之间的重叠；就共用电子的来源讲，这是配位键。称为 d - p π配键。这是含氧酸中常见的键型。这个键的强度很弱，两个才相当于一个单键，故 S 和 O 之间相当于双键。
H
3
PO
4
中也有 d - p π配键：2 以氧分子为基础的键
一单质硫
两种常见的同素异形体正交硫（斜方硫、菱形硫）和单斜硫，正交硫是的硫单质。368.6 K 是两种晶体的相变点，转变速度相当慢。
固体正交硫的分子是 S
8
，环状结构。
价层电子总数 6＋1＋1，4 对，2 配体，sp3不等性杂化。
加热固体，熔化后气化前，开环形成长链，迅速冷却得具有长链结
二 硫化氢和氢硫酸
1 制法
FeS + 2 HCl (稀) —— H 2S + FeCl 2 FeS + H 2SO 4 (稀) —— H 2S + FeSO 4 2 性质
无色、有臭鸡蛋气味，在水中溶解度不大，饱和溶液的浓度为 0.1
，故制备时可用稀酸。
1°弱酸性 比醋酸和碳酸都弱。
2°还原性
由于 H 2S 有较强的还原性，制备时不能用氧化性酸。
小结：氢硫酸是一种还原性的二元弱酸。
三 硫化物
Na
2S 的水溶液放臵在空气中，S
2
－被
氧化成 S ，
H 2Sx 多硫化氢，Na
2
Sx 多硫化
钠。
Na
2
S 无色，随着 S 的数目增加，
Na
2
Sx 变黄、变红，多硫化物不稳定，遇酸易分解，如过硫化钠
见酸生成 S沉淀，变浑浊。
多硫化物有氧化性，如 Na
2S
2
中
的（－S－S－），称为过硫链，相当于过氧链－O－O－，氧化性比弱。
SnS + Na
2S
2
—— SnS
2
+ Na
2
S
2°难溶性
难溶于 H
2
O，根据 Ksp 不同，在酸中
的溶解性也不相同，
以前我们做过计算。
A) 在 0.3 mol/dm3的盐酸中可以溶
解的硫化物：
FeS, Fe
2
S
3
, CoS , NiS , Cr
2
S
3
, MnS , ZnS
或者说这些硫化物在 0.3mol/dm3的盐酸
中通 H
2
S 不能生成。
B) 不溶于 0.3mol/dm3稀盐酸，但可
以溶于浓盐酸的：PbS , CdS , SnS , SnS
2
C) 盐酸中不溶解，但可以溶于硝酸
的： CuS , Ag
2
S
D) 仅溶于王水（1 V 浓硝酸＋ 3 V
浓盐酸）的： HgS
酸性硫化物可溶于碱性硫化物中
（Na
2
S中) ： Sb
2
S
3
, Sb
2
S
5
, As
2
S
3
, As
2
S
5
,
SnS
2
, HgS 等酸性或两性硫化物可与 Na
2
S
反应。这类反应相当于酸性氧化物和碱
性氧化物的反应。
SnS 不溶于 Na
2
S , SnS 碱性，SnS
2
酸
性，这与氧化物酸碱性规律一致。但硫化
物的碱性弱于相同价态的氧化物。
一 S（IV）的含氧化合物
1 SO
2的分子结构 3 SO
2
和 H
2
SO
3
的制法
1°还原法从高价到（IV）价
2 SO
2和 H
2
SO
3
的性质
SO
2无色，有刺激性气味，SO
2
容
易液化，沸点较高，－10℃左右，分子有极性，1 体积 H
2
O 可溶 40 体积
SO
2，得 H
2
SO
3
。 H
2
SO
3
只存在于溶液
中，至今未制得 H
2SO
3
纯物质。
1°二元中强酸2°氧化-还原性质
从氧化态自由能图上看，H
2SO
3
在
酸、碱中均可歧化
Na
2SO
3
在溶液中和空气中均易被
氧化成 Na
2SO
4
，但在气相中 SO
2
被氧
化的过程极慢。需要 V
2O
5
催化，其机
理为
从氧化态自由能图中可以看出 S （IV）也具有一定的氧化性，从斜率看出，S (IV) —— S(0) 比 S (VI) —— S (0) 要强。2°氧化法从低价到（IV）价
3°臵换法
工业上制 SO
2
采用 2°中的 (3)
FeS
2
产量多的地方，(1) 天然硫矿多的地方；
实验室制法多为 3°。
4 焦亚硫酸钠
NaHSO
3
受热，分子间脱水得焦亚硫酸钠：
焦 (一缩二) 亚硫酸钠，一缩二的意思是两个分子缩一个水，缩水时不变
价，Na
2
S
2
O
5
中的 S 仍为 IV 价。由于
NaHSO
3
受热易缩水，故不可能用加热的
方法从溶液中制备 NaHSO
3
。
二 S（VI）的含氧化合物
的结构
1 SO
3
是一种白色固体，m.p.
0℃时 SO
3
分289.8 K , b.p. 317.8 K，气态 SO
3
子呈平面三角形。中心 S 采取 sp2磁性杂化，中心 S 的 6 个价电子，有 4 个电子在 sp2不等性杂化轨道中，另外 2 个电子用以形成大π键， 2 个氧原子各提供 1 个 e ，另外1个氧原子提供对电子。故为 4 中心 6 电子π键，。
固体 SO
中，一种是三聚体，一种
3
)n
是链状结构 (SO
3
在三聚和链聚两种结构中，分别至少有两种氧原子，一种是
端基氧，一种是桥氧，前者形成较强的键。
2 硫酸的分子结构
3 硫酸的性质
1°高沸点酸
2°吸附性和脱水性
3 °强酸性
第一级完全电离，
4°浓硫酸的氧化性
稀硫酸中的 S(VI)不显氧化性，
H 2SO
4
（稀）与 Zn反应生
4 硫酸的衍生物
2）若阳离子有还原性，则可能将 SO
3部分还原，如
2FeSO
4
—— Fe
2
O
3
+ SO
3
+ SO
2 3）阳离子生成碱性氧化物，酸根自身发生氧化还原反应：
下面讨论硫酸盐分解的温度规律
(3)(2)(1)比较：半径小、极化强的分解温度低，故(1)<(2)<(4) (2)(4)比较：外层电子多的极化强，温度低故 (4)<(2)
(5)(6)比较：价态高，极化强，温度低故 (6)<(5)
从离子极化作用的影响看，显然有如下两条结论：
1 ）碱金属的硫酸盐比碱土金属的硫酸盐的分解温度还高。因为 M（I）不如 M（II ）的极化能力大。
2 ）碳酸盐的分解温度比硫酸盐低。因为 C（IV）不如 S（VI）抵抗反极化的能力大。
以上讨论是在产物中有 CO
2
、SO
3气体，△S 相近的情况下进行的，比较的只是△H。硅酸盐的中心，虽然是
Si(IV) ，但产物中的 SiO
2
不挥发，无明显的熵效应，故和碳酸盐相比甚至和硫酸盐相比，硅酸盐的分解温度也是高的。
6 焦硫酸及其盐
含氧酸中的－OH 基团全去掉，得酰基。酰基与卤素结合，
制得的
SO
2Cl
2
为无色发烟液体，SO
2
Cl
2
遇水猛
烈水解，
硫酸分子去掉一个－OH 得磺酸基（下左图），硫酸中的一个－OH 被－Cl 取代得氯磺酸（下右图）。
干燥的 HCl 和发烟硫酸的 SO
3
作用，生成氯磺酸，
用浓硫酸吸收 SO
3
，得纯 H
2
SO
4
，
再溶解 SO
3
，则得到发烟硫酸。其
化学式可表示为 H
2
SO
4
〃 XSO
3
，当 X
＝ 1 时，成为 H
2
S
2
O
7
，称焦硫酸，或称为一缩二硫酸
制法和制焦亚硫酸相近，但脱水时要强热
焦硫酸盐具有熔矿作用，是指焦硫酸盐和一些碱性氧化物矿物共熔可以生成可溶性盐类的反应。如
这种作用对那些难溶的碱性氧化
物是有效的。
硫酸氢钾也应有这种熔矿作用。因为焦硫酸盐是硫酸氢盐失水形成的。
焦硫酸盐与 H
2
O 作用
三硫的其它价态含氧化合物
1 硫代硫酸及其盐
硫代硫酸不稳定，有实际意义的是
其钠盐，Na
2S
2
O
3
〃5H
2
O，称为硫代硫酸
钠，俗名大苏打、海波。1°硫代硫酸钠的制备
将沸腾的 Na
2SO
3
溶液与 S 粉反应
c ) 难溶盐和络合物
Ag
2
S
2
O
3
(白) PbS
2
O
3
(白) 难溶，但
不稳定，易转化为相应的硫化物，黑色
沉淀。
以上反应的印象是，一个 S （+ 6）
价，另一个 S （-2）价。
Ag
2
S
2
O
3
可以溶于过量的 Na
2
S
2
O
3
中 , 形成络合物
反应（1）似乎让我们觉得 Na
2S 2 O
3
的 2 个 S , 一个是 +4 价，另一个是0 价。
实际生产中，将 Na
2S 和 Na
2
CO
3
以
摩尔比 2 ：1 配成溶液，然后通 SO
2
：反应 (2) + (3) + (4) + (1) 得总反应2°性质
a ) H
2S
2
O
3
极不稳定
NaS
2O
3
见酸分解，实际上就是H
2
S
2
O
3
的分解
b ) 还原性
NaS
2O
3
的最有实际意义的反应是与
I
2
反应（弱氧化剂）
这个反应在分析中用来定碘。生成物连四硫酸盐，其中 S 的氧化数为 2.5 。
后一反应是洗像时定影液溶掉未感
光的 AgBr 的反应。生成的络合物均不稳定，遇酸分解得 Ag
2
S ：
2 过二硫酸
过二硫酸及其盐有很强的氧化性
(NH
4
)
2
S
2
O
8
是在酸介质中能够将
Mn2+氧化成 MnO
4
-的强氧化剂。过二硫酸盐的热分解
3 连二亚硫酸钠
用Zn粉还原亚硫酸氢钠得连二亚硫酸钠
2NaHSO
3
+ Zn —— Na
2
S
2
O
4
+
Zn(OH)
2
连二亚硫酸钠的二水盐
Na
2
S
2
O
4
〃2H
2
O，称保险粉，还原性极强，
可以还原 O
2
、Cu ( I ) 、Ag ( I ) 、
I
2
等，自身被氧化为 S（IV）。
保险粉可用以保护其它物质不被
氧化。
一单质
二氢化物
H 2Se 和 H
2
Te 均无色且有恶臭气味，其毒性大于 H
2
S 。H
2
S ，
H 2Se 和 H
2
Te 的熔沸点依次升高，呈规律性变化。这说明其分子间
作用力依次增强。但是分子内部，原子之间的作用力却依次减弱。
故 H
2S,H
2
Se和H
2
Te 的水溶液的酸性依次增强。不过 H
2
Se 和 H
2
Te
与 H
2
S 一样仍属于弱酸。
H 2S ，H
2
Se ， H
2
Te 的还原性依次增强，呈规律性变化。可用
下面反应制取 H
2Se 和 H
2
Te ：
和硫化物相似，大多数的硒化物和碲化物难溶于水。三氧化物与含氧酸
硒和碲在空气中燃烧可分别得到 SeO
2和 TeO
2
，这两种氧化物
均为白色固体。SO
2， SeO
2
， TeO
2
其还原性依次减弱，但其氧化
性却依次增强。 SeO
2和 TeO
2
主要显氧化性，属于中等强度的氧化
剂。可以将 SO
2
和 HI 氧化。
SeO
2溶于水得亚硒酸 H
2
SeO
3
。但是 TeO
2
不溶于水。亚碲酸
H 2TeO
3
是由 TeO
2
溶于碱中再酸化结晶而得到的。
亚硒酸和亚碲
酸均属弱酸，比亚硫酸弱。
将 Se ( IV) 和 Te ( IV ) 氧化成 Se ( VI ) 和 Te ( VI ) ，需要强的氧化剂：
从此可以看出 H
2SeO
4
和 H
6
TeO
6
的氧化性要比 H
2
SO
4
强。
但是 H
2SO
4
，H
2
SeO
4
，H
6
TeO
6
的酸性却依次减弱： H
2
SeO
4
还属
于强酸， H
6TeO
6
是弱酸， K
1
= 6
无机化学12章氧族元素答案
第12章氧族元素 12.1 空气中O2与N2的体积比是21：78 ，在273K和101.3kPa 下lL 水能溶解O2：49.10mL ， N2：49.10mL。问在该温度下溶解于水的空气所含的氧与氮的体积比是多少？ 解：己知空气中氧、氮分压比为21：78。在273K、10 1.3 kPa 下lL 水能溶解O2为49.10mL，N2为23.20 mL。溶解于水的空气中氧的体积分数为 49.10×0.21 ＝0.36 (49.10×0.21)+(23.20×0.78) 氮的体积分数为：1－0.36＝0.64 因此溶解于水的空气所含的氧与氮的体积比是1：1. 8 。 12.2 在标准状况下，750 mL 含有O3的氧气，当其中所含O3完全分解后体积变为780mL ，若 将此含有O3的氧气lL 通入KI溶液中，能析出多少克I2 ? 解：设750mL 氧气中有x mL O3： 则有： 2 O3 → 3 O2 增加的体积 2 3 1 x30 所以2/x＝1/30 x＝60mL 即此氧气中O3百分比为60/750＝8 % ，lL 氧气中含80mL O3 . 设能析出I2y g ，已知M (I2)＝254 2I－+ 2H+ + O3 → I2 + O 2+ H2O 1mol 254g (0.08/22.4)mol y 所以 1/(0.08/22.4)＝254/y y＝254×0.08/22.4＝0.91(g) 12.3 大气层中臭氧是怎样形成的？哪些污染物引起臭氧层的破坏？如何鉴别O3，它有什么特征 反应？ 解：( 1 )O2+hv →O +O (λ<242nm ) O + O2 → O3 ( 2 )氟氯烃：CFCl3，CF2Cl2等，以及氮氧化物：NO2、NO 等可引起臭氧层的破坏。如NO2、CF2Cl2对臭氧层的破坏反应 CF2Cl2+hv→CF2C l·+C l·(λ<221nm) C l·+O3→Cl O·+O2 Cl O·+O→C l·+O2 即O3+O→O2+O2 NO2+h v→NO+O (λ<426nm) NO+ O3→ NO2+O2 NO2+O→NO+O2 即O3+O→O2＋O2 所以Cl原子或NO2分子能消耗大量O3
《无机化学下》第四版习题答案
第13章 氢和稀有气体 13-1 氢作为能源，其优点是？目前开发中的困难是什么？ 1、解：氢作为能源，具有以下特点： （1）原料来源于地球上储量丰富的水，因而资源不受限制； （2）氢气燃烧时放出的热量很大； （3）作为燃料的最大优点是燃烧后的产物为水，不会污染环境； （4）有可能实现能量的储存，也有可能实现经济高效的输送。 发展氢能源需要解决三个方面的问题：氢气的发生，氢气的储备和氢气的利用 13-2按室温和常压下的状态（气态 液态 固态）将下列化合物分类，哪一种固体可能是电的良导体？ BaH 2;SiH 4;NH 3;AsH 3;PdH 0.9;HI 13-3试述从空气中分离稀有气体和从混合气体中分离各组分的根据和方法。 3、解：从空气中分离稀有气体和从混合稀有气体中分离各组分，主要是利用它们不同的物理性质如：原子间不同的作用力、熔点沸点的高低以及被吸附的难易等差异达到分离的目的。 13-4试说明稀有气体的熔点 、沸点、密度等性质的变化趋势和原因？ 4、解：氦、氖、氩、氪、氙，这几种稀有气体熔点、沸点、密度逐渐增大。 这主要是由于惰性气体都是单原子分子，分子间相互作用力主要决定于分子量。分子量越大，分子间相互作用力越大，熔点沸点越来越高。 密度逐渐增大是由于其原子量逐渐增大，而单位体积中原子个数相同。 13-5你会选择哪种稀有气体作为：（a ）温度最低的液体冷冻剂；（b ）电离能最低 安全的放电光源；（c ）最廉价的惰性气氛。 13-6用价键理论和分子轨道理论解释HeH 、HeH + 、He 2+ 粒子存在的可能性。为什么氦没有双原子分子存在？ 13-7 给出与下列物种具有相同结构的稀有气体化合物的化学式并指出其空间构型： (a) ICl 4- (b)IBr 2- (c)BrO 3- (d)ClF 7、 解： 4XeF 平面四边形 2XeF 直线形 3XeO 三角锥 XeO 直线形
氧族元素习题参考
第十六章氧族元素习题参考 7.少量Mn+可以催化分解HbQ,其反应机理解释如下：HO能氧化MrT 为 MnO,后者又能使H2Q氧化。试从电极电势说明上述解释是否合理，并写 出离子反应方程式。 解：H2O2＋2H+＋2e-=2H2O p01 = MnO 2＋4H+＋2e-= Mn2+＋2H2O p0 2= O 2＋2H+＋2e-= H2O2 p0 3= ①－②H 2O2＋Mn2+ =MnO2＋2H+ 0 0 0 E =? 1 —? 2= >0 ②－③MnO2＋H2O2＋2H+=Mn2+＋O2＋2H2O 0 0 0 E =9 2一（p 3= 一= >0 8. 写出H2O2 与下列化合物的反应方程式：KMnO（在HSO介质 中）， Cr（OH）3 （在NaOH介质中）。 解: 3H2Q + 2Cr（OH） 3 + 4NaOH H2NaCrO + 8H 2O 5H 2Q + 2KMnO + 3H 2SS2MnSO+ K 2SQ +8H2O + 5。2 14. 完成下列反应方程式,并解释在反应（1）过程中为什么出现由 白到黑的颜色变化。 第一个反应首先形成白色硫代硫酸银沉淀，随后经历黄色、棕色至黑色的硫化银。 Ag + + 2S2Q2-(足量)—[Ag(S2O) 2]3 16. 写出下列各题的生成物并配平反应方程式： (1)Na2C2与过量冷水反应。Na 2O +
2H2d2NaOH + O (2)在N Q Q固体上滴加几滴热水。2Na 2C2 + 2HO —4NaOH + O2 ( 3 ) 在Na2CO3 溶液中通入SO2 至溶液的PH=5 左右。 Na2CO3+2SO2+H2O—2NaHS3O+CO2 ( 4) H2S 通入FeCl3 溶液中。H 2S+2FeCl3—S+2FeCl2+2HCl (5) 62S加水。Cr 2S+HSCr(OH)3+HS ( 6)用盐酸酸化多硫化铵溶液。2HCl + (NH 4)2S x—H2S + (x-1)S + 2NH 4Cl (7) Se禾口HNC反应。3Se+4HNO 3+H?3HSeO+4NO 18. 将SC(g)通入纯碱溶液中，有无色无味气体A逸出，所得溶液经烧碱中和，再加入硫化钠溶液除去杂质，过滤后得溶液B。将某非金 属单质C加入溶液(B)中加热，反应后再经过过滤、除杂等过程后，得溶 液D。取3mL溶液D加入HCI溶液，其反应产物之一为沉淀C。另取 3mL溶液D,加入少量AgBr(s)，则其溶解，生成配离子E。再取第3份 3mL溶液D,在其中加入几滴溴水，溴水颜色消失，再加入BaCl2溶液，得 到不溶于稀盐酸的白色沉淀F。试确定A~F的化学式，
第四版 无机化学 答案
第一章原子结构和原子周期系 1-1根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态： （a）K （b）Al （c）Cl （d）Ti（Z=22）（e）Zn（Z=30）（f）As（Z=33） 答：（a）[Ar]4s1（b）[Ne]3s23p1（c）[Ne]3s23p5（d）[Ar]3d54s2（e）[Ar] 3d104s1（f）[Ar]4s24p3 1-2给出下列原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨道，填入轨道的电子用箭头表示。 （a）Be （b）N （c）F （d）Cl-（e）Ne+（f）Fe3+（g）As3+ 1-3 Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+的基态的最外层电子组态与次外层电子组态分别如何 1-4以下+3价离子那些具有8电子外壳Al3+、Ga3+、Bi3+、Mn3+、Sc3+ 答：Al3+和Sc3+具有8电子外壳。 1-5已知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为： （a）3s23p5（b）3d64s2（c）5s2（d）4f96s2（e）5d106s1 试根据这个信息确定它们在周期表中属于那个区、哪个族、哪个周期。 答：（a）p区，ⅦA族，第三周期（b）d区，Ⅷ族，第四周期（c）s区，ⅡA族，第五周期（d）f区，ⅢB族，第六周期（e）ds区，ⅠB族，第六周期 1-6根据Ti、Ge、Ag、Rb、Ne在周期表中的位置，推出它们的基态原子的电子组态。答：Ti位于第四周期ⅣB族，它的基态原子的电子组态为[Ar]3d24s2； Ge位于第四周期ⅣA族，它的基态原子的电子组态为[Ar]3d104s24p2； Ag位于第五周期ⅠB族，它的基态原子的电子组态为[Kr] 4d105s1； Rb位于第五周期ⅠA族，它的基态原子的电子组态为[Kr] 5s1； Ne位于第二周期0族，它的基态原子的电子组态为[He] 2s22p6。 1-7某元素的基态价层电子构型为5d36s2，给出比该元素的原子序数小4的元素的基态原子电子组态。 答：该元素的基态原子电子组态为[Xe] 4f126s2。
第十六章 氧族元素习题参考
第十六章氧族元素习题参考 7. 少量Mn2+可以催化分解H2O2，其反应机理解释如下：H2O2能氧化Mn2+为MnO2，后者又能使H2O2氧化。试从电极电势说明上述解释是否合理，并写出离子反应方程式。 解：H2O2＋2H+＋2e-＝2H2O φ01＝1.77V MnO2＋4H+＋2e-＝Mn2+＋2H2O φ02＝1.23V O2＋2H+＋2e-＝H2O2φ03＝0.692V ①－②H2O2＋Mn2+ =MnO2＋2H+ E0＝φ01－φ02＝0.54V>0 ②－③MnO2＋H2O2＋2H+=Mn2+＋O2＋2H2O E0＝φ02－φ03＝1.23－0.68＝0.55V>0 8. 写出H2O2与下列化合物的反应方程式：KMnO4（在H2SO4介质中），Cr(OH)3（在NaOH介质中）。 解：3H2O2 + 2Cr(OH)3 + 4NaOH→2Na2CrO4 + 8H2O 5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4→2MnSO4 + K2SO4 +8H2O + 5O2 14. 完成下列反应方程式，并解释在反应（1）过程中为什么出现由白到黑的颜色变化。 （1）Ag++S2O32-(少量)→ （2）Ag++S2O32-(过量)→ 解：2Ag+ + S2O32- (少量)→Ag2S2O3 (白色) Ag2S2O3 + H2O→Ag2S↓(黑色) + 2H+ + SO42-
第一个反应首先形成白色硫代硫酸银沉淀，随后经历黄色、棕色至黑色的硫化银。 Ag+ + 2S2O32- (足量)→[Ag(S2O3)2]3- 16. 写出下列各题的生成物并配平反应方程式： （1）Na2O2与过量冷水反应。Na2O2 + 2H2O→2NaOH + O2（2）在Na2O2固体上滴加几滴热水。2Na2O2+ 2H2O →4NaOH + O2 （3）在Na2CO3溶液中通入SO2至溶液的PH=5左右。Na2CO3+2SO2+H2O→2NaHSO3+CO2 （4）H2S通入FeCl3溶液中。H2S+2FeCl3→S+2FeCl2+2HCl （5）Cr2S3加水。Cr2S3+H2O→Cr(OH)3+H2S （6）用盐酸酸化多硫化铵溶液。2HCl + (NH4)2S x→H2S + (x-1)S + 2NH4Cl （7）Se和HNO3反应。3Se+4HNO3+H2O→3H2SeO3+4NO 18. 将SO2(g)通入纯碱溶液中，有无色无味气体A逸出，所得溶液经烧碱中和，再加入硫化钠溶液除去杂质，过滤后得溶液B。将某非金属单质C加入溶液（B）中加热，反应后再经过过滤、除杂等过程后，得溶液D。取3mL溶液D加入HCl溶液，其反应产物之一为沉淀C。另取3mL溶液D，加入少量AgBr(s)，则其溶解，生成配离子E。再取第3份3mL溶液D，在其中加入几滴溴水，溴水颜色消失，再加入BaCl2溶液，得到不溶于稀盐酸的白色沉淀F。试确定A~F的化学
第四版无机化学习题及答案
第四版无机化学习题及 答案 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
第一章原子结构和原子周期系 1-1根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态： （a）K （b）Al （c）Cl （d）Ti（Z=22）（e）Zn（Z=30）（f）As （Z=33） 答：（a）[Ar]4s1（b）[Ne]3s23p1（c）[Ne]3s23p5（d）[Ar]3d54s2（e）[Ar] 3d104s1（f）[Ar]4s24p3 1-2给出下列原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨道，填入轨道的电子用箭头表示。 （a）Be （b）N （c）F （d）Cl-（e）Ne+（f）Fe3+（g）As3+ 1-3 Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+的基态的最外层电子组态与次外层电子组态分别如何 1-4以下+3价离子那些具有8电子外壳Al3+、Ga3+、Bi3+、Mn3+、Sc3+ 答：Al3+和Sc3+具有8电子外壳。 1-5已知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为： （a）3s23p5（b）3d64s2（c）5s2（d）4f96s2（e）5d106s1 试根据这个信息确定它们在周期表中属于那个区、哪个族、哪个周期。
答：（a）p区，ⅦA族，第三周期（b）d区，Ⅷ族，第四周期（c）s区，ⅡA族，第五周期（d）f区，ⅢB族，第六周期（e）ds区，ⅠB族，第六周期1-6根据Ti、Ge、Ag、Rb、Ne在周期表中的位置，推出它们的基态原子的电子组态。 答：Ti位于第四周期ⅣB族，它的基态原子的电子组态为[Ar]3d24s2； Ge位于第四周期ⅣA族，它的基态原子的电子组态为[Ar]3d104s24p2； Ag位于第五周期ⅠB族，它的基态原子的电子组态为[Kr] 4d105s1； Rb位于第五周期ⅠA族，它的基态原子的电子组态为[Kr] 5s1； Ne位于第二周期0族，它的基态原子的电子组态为[He] 2s22p6。 1-7某元素的基态价层电子构型为5d36s2，给出比该元素的原子序数小4的元素的基态原子电子组态。 答：该元素的基态原子电子组态为[Xe] 4f126s2。 1-8某元素基态原子最外层为5s2，最高氧化态为+4，它位于周期表哪个去是第几周期第几族元素写出它的+4氧化态离子的电子构型。若用A代表它的元素符号，写出相应氧化物的化学式。 答：该元素的基态原子电子组态为[Kr] 4d25s2，即第40号元素锆（Zr）。它位于d区，第五周期ⅣB族，+4氧化态离子的电子构型为[Kr]，即 1s22s22p63s23p63d104s24p6, 相应氧化物为AO2。 第二章分子结构 2-1用VSEPR模型讨论CO2、H2O、NH3、CO32-、PO33-、PO3-、PO43-的分子模型，画出他们的立体结构，用短横代表σ键骨架，标明分子构型的几何图形的名称。
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第一章氢及稀有气体 1.氢气的制备 实验室：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ 军事上：CaH2 +2H2O → Ca（OH）2 + 2H2↑ 2.稀有气体化合物 ①第一个稀有气体化合物：Xe + PtF6 → Xe+[ PtF6] （无色）（红色）（橙黄色） ②氙的氟化物水解： 2XeF2+2H2O →2Xe↑+4HF+ O2↑ 6XeF4 + 12H2O == 2XeO3 + 4Xe↑+3O2↑ +24HF XeF6+3H2O →XeO3+6HF ③氙的氟化物为强氧化剂： XeF2 + H2─→ Xe + 2HF XeF2 + H2O2─→ Xe + 2HF + O2↑ 第二章碱金属与碱土金属元素 一、碱金属与碱土金属（铍、镁除外）元素溶于液氨，生成溶剂合电子和阳离子成具有导电性的深蓝色溶液。 碱金属M(S) + (x+y)NH3 M+(NH3)x + e-(NH3)y 碱土金属M(S) + (x+2y)NH3 M2+(NH3)x +2e-(NH3)y 二、氢化物
氢化物共分为离子型、共价型、过渡型 离子型氢化物是极强的还原剂：TiCl 4＋4NaH Ti ＋4NaCl ＋2H 2↑ LiH 能在乙醚中同B 3＋ Al 3＋ Ga 3＋ 等的无水氯化物结合成复合氢化物，如氢化铝锂的生成。 4LiH + AlCl 3 乙醚 Li[AlH 4] + 3LiCl 氢化铝锂遇水发生猛烈反应Li[AlH 4]＋4H 2O=LiOH↓＋Al(OH)3↓＋4H 2↑ 三、 氧化物 1、正常氧化物 碱金属中的锂和所有碱土金属在空气中燃烧时，分别生成正常氧化物Li 2O 和MO 。其他碱金属正常的氧化物是用金属与他们的过氧化物或硝酸盐相作用制得。 Na 2O 2＋2Na=2Na 2O 2KNO 3＋10K=6K 20＋N 2↑ 碱土金属氧化物也可以由他们的碳酸盐或硝酸盐加热分解得到。 CaCO 3 CaO ＋CO 2↑ 2Sr(NO 3)2 2SrO ＋4NO 2＋O 2↑ 1、 过氧化物与超氧化物 过氧化物是含有过氧基（—O —O —）的化合物，可看作是H 2O 2的衍生物。除铍外，所有碱金属和碱土金属都能形成离子型过氧化物。 2Na ＋O 2 Na 2O 2 除锂、铍、镁外，碱金属和碱土金属都能形成超氧化物。 K ＋O 2=KO 2 2、 臭氧化物 300℃～500℃ 高温 △
无机化学第十六章氧族元素习题
第16章氧族元素 16-1 写出下列物质的化学式。 （1）方铅矿; (2)朱砂; (3)闪锌矿; (4)黄铜矿; （5）黄铁矿; (6)芒硝; (7)海波; (8)保险粉 解: (1)PbS (2)HgS (3)ZnS (4)CuFeS2 (5)FeS2 (6)Na2SO4·10H2O (7)Na2S2O3·5H2O (8)Na2S2O4·2H2O 16-2 命名下列硫的含氧酸及盐。 (1)K2S2O7; (2)H2SO5; (3)K2S2O8; (4)Na2S2O3·5H2O; (5)Na2S2O4; (6)Na2SO3; (7)Na2S4O6; (8)Na2SO4·10H2O 解: （1）焦硫酸钾(2)过一硫酸(3)过二硫酸钾 （4）五水合硫代硫酸钠(俗称海波) (5)连二亚硫酸钠 (6)亚硫酸钠(7)连四硫酸钠(8)十水合硫酸钠(俗称芒硝) 16-3 完成并配平下列反应方程式。 （1）H2S+ClO3-+H+ ------ （2）Na2S2O4+O2+NaOH------ （3）PbO2+H2O2 ------ （4）PbS+H2O2 ------- （5）S+NaOH(浓)------ （6）Cu+H2SO4(浓)------ （7）H+H2SO4(浓)------ （8）H2S+H2SO4(浓)------ （9）SO2Cl2+H2O------ （10）HSO3Cl+H2O------ 解: (1)5H2S + 8ClO3- === 5SO42- + 2H+ + 4Cl2 +4H2O （2）Na2S2O4 + O2 +2NaOH === Na2SO3 + Na2SO4 + H2O (3)PbO2+H2O2 === PbO + H2O + O2↑ (4)PbS+4H2O2 === PbSO4 + 4H2O (5)3S + 6NaOH(浓) === 2 Na2S + Na2SO3 + 3H2O （6）Cu +2H2SO4(浓) === CuSO4 + SO2↑+ 2H2O （7）S + 2H2SO4(浓) === 3SO2↑+2 H2O （8）H2S + H2SO4(浓) === S↓+ SO2+ 2H2O （9）SO2Cl2+2H2O === H2SO4+2HCl (10)HSO3Cl+H2O === H2SO4+HCl 16-4 完成下列各反应的化学方程式。 （1）Na2O2与过量冷水作用; （2）几滴热水滴在Na2O2固体上; （3）电解硫酸与硫酸铵的混合溶液; （4）将难溶于水与酸的Al2O3变成可溶于水的硫酸盐; （5）无氧条件下Zn粉还原酸式亚硫酸钠溶液; （6）将SeO2溶于水,然后通SO2Q气体;
大学无机化学第十五章试题及答案
第十二章氧族元素 总体目标： 1.了解氧化物的分类 2. 握氧、臭氧、过氧化氢的结构、性质和用途 3.掌握硫的多种氧化态所形成的重要化合物的结构、性质、用途以及它们之间的相互转化关系。 各节目标： 第一节氧及其化合物 1.掌握氧、臭氧的结构、性质、制备和用途；氧的成键特征 2.了解氧化物的分类；掌握主要氧化物的结构、制备和性质（与水的作用、酸碱性） 3.掌握过氧化氢的结构、实验室和工业制法、性质和用途 第二节硫及其化合物 1.了解硫的同素异形体、制备、性质和用途 2.掌握硫化氢的制备、结构和性质；了解金属硫化物的主要性质 3.掌握SO 2、SO 3 、H 2 SO 3 、H 2 SO 4 和它们相应的盐、硫代硫酸及其盐、过二硫酸及其盐 的结构、性质、制备和用途以及它们之间的相互转化关系第三节硒、碲及其化合物 了解硒、碲及其化合物的结构和性质 习题 一选择题 1.H 2O 2 熔、沸点较高（分别为273K和423K），其主要原因是（） A .H 2O 2 相对分子质量大 B. H 2 O 2 分子极性大 C. H 2O 2 分子间氢键很强，在固液时均有存在缔和现象 D. H 2 O 2 分子内键能大 2.气态SO 3 分子的几何构型是（） A.线性 B.平面三角形 C.弯曲形 D.三角锥 3.在293K，101.3KPa压力下，1体积水可溶解H 2 S气体2.6体积即饱和， 此H 2 S饱和溶液pH值约为（） A.2.5 B.3.8 C.3.5 D.4.0
4.在分别含有0.1mol/L的Hg2+,Cu2+,Cr3+,Zn2+,Fe2+的溶液中，在酸度为0.3mol/L条件下，通H 2 S至饱和都能生成硫化物沉淀的是（）(吴成鉴《无机化学学习指导》) A.Cu2+,Hg2+ B.Fe2+,Cr3+ C.Cr3+,Hg2+ D.Zn2+,Fe2+ 5.既能溶于Na 2S又能溶于Na 2 S 2 的硫化物是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》) A.ZnS B.As 2S 3 C. HgS D.CuS 6.在空气中长期放置后，会产生多硫物的是（） A.H 2S B.Na 2 S C.Na 2 SO 3 D.Na 2 S 2 O 4 7.热分解硫酸亚铁的最终产物是（） A.FeO+SO 3 B.FeO+SO 2 +1/2O 2 C.Fe 2O 3 +SO 2 D.Fe 2 O 3 +SO 3 +SO 2 8.用于制备K 2S 2 O 8 的方法是（） A.在过量硫酸存在下，用KMnO 4使K 2 SO 4 氧化 B.在K+离子存在下，往发烟H 2SO 4 中通入空气 C.在K+离子存在下，电解使H 2SO 4 反发生阳极氧化反应 D.用Cl 2氧化K 2 S 2 O 3 9.下列含氧酸中酸性最弱的是（） A.HClO 3 B.HBrO 3 C.H 2 SeO 4 D.H 6 TeO 6 10.硫的含氧酸酸性递变规律是（） A.H 2SO 4 >H 2 SO 3 >H 2 S 2 O 7 >H 2 S 2 O 4 B.H 2 SO 4 >H 2 S 2 O 7 >H 2 SO 3 >H 2 S 2 O 4 C.H 2S 2 O 7 >H 2 SO 4 >H 2 SO 3 >H 2 S 2 O 4 D.H 2S 2 O 7 >H 2 SO 4 >H 2 S 2 O 4 >H 2 SO 3 11.下列四种硫的含氧酸盐中，氧化能力最强的是（）；还原能力最强的是（） A.Na 2SO 4 B.Na 2 S 2 O 3 C.Na 2 S 4 O 6 D. K 2 S 2 O 8 12.下列各种硫的含氧酸，可以是同多酸的是（） A.H 2S 3 O 6 B.H 2 S 2 O 7 C.H 2 S 3 O 10 D.H 2 S 6 O 6 13.下列叙述中错误的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》) A.自然界中只存在单质氧而没有单质硫 B.氧既有正氧化态的化合物，又有负氧化态的化合物 C.由H和18O组成的水叫做重氧水
无机化学第三版下册复习资料第二十一章第十三章氧族元素1
第十三章 氧族元素 1.试用论分子轨道理描述下列各物种中的键、键级和磁性（顺磁性、逆磁性）和相对稳定性。 (1)+2O (二氧基阳离子)；(2) O 2 ；(3)－2O (超氧离子) ；(4)- 22O (过氧离子)。 答：O 2分子阳、阴离子的分子轨道能级与O 2分子的相同。 (1) + 2O ] )()()()()()(K K [1*py 22pz 22py 22px 22*s 22s 2πππσσσ +2O 有一个σ键，一个π键，一个三电子键： 5.22 16)O ·B (=-=键级 有1个成单电子，显顺磁性。 (2) O 2 ] )()()()()()()(K K [1 *pz 21*py 22pz 22py 22px 22*s 22s 2ππππσσσ 22 2 6)O ·B (=-= 键级 有一个σ键，2个三电子键；有2个成单电子，显顺磁性。 (3) － 2O ] )()()()()()()(K K [1 *pz 22*py 22pz 22py 22px 22*s 22s 2ππππσσσ 5.12 36)O ·B (=-=键级 有一个σ键，一个三电子键；有1个成单电子，显顺磁性。 (4) - 22O ] )()()()()()()(K K [2 *pz 22*py 22pz 22py 22px 22*s 22s 2ππππσσσ 12 2)O ·B (==键级 - 22 O 无成单电子，为反磁性。 分子或离子的键级大，其稳定性就强，所以稳定性： +2O > O 2 >－2O >- 22O ；分子或离子的磁性与成单电子数有关，成单电子数越多，磁性越强，所以磁性 O 2>+2O ＝－2O >- 22O ， 2.重水和重氧水有何差别？写出它们的分子式。他们有何用途？如何制备？ 答：重水为D 216O 或D 2O ；重氧水为H 218O 。 重水D 2O 是核能工业中常用的中子减速剂；重氧水H 218O 是研究化学反应特别是水解反应机理的示踪物。二者的差别是：H 218O 不能维持动植物体的生命，电解水时，H 2O 优先分解,而重水D 2O 聚集在残留液中，经长时间电解后蒸馏其残留液可得到重水D 2O 。 3.解释为什么O 2分子具有顺磁性，O 3具有反磁性？ 答：O 2分子中有2条三电子п键，电子未完全配对，有2个单电子，所以有顺磁性，而O 3分子中有2条σO －O 键，1条4 3π键，电子均已配对，所以有反磁性。 4.在实验室怎样制备O 3？它有什么重要性？ 答：在实验室里制备臭氧主要靠紫外光(<185nm)照射氧或使氧通过静电放电装置而获得臭氧与氧的 混合物，含臭氧可达10%。臭氧发生器的示意图见图13-10。它是两根玻璃套管所组成的,中间玻璃管内壁镶有锡锚，外管外壁绕有铜线,当锡箔与铜线间接上高电压时，两管的管壁之间发生无声放电(没有火花的放电)，产生电弧，02就部分转变成了03。
北师大《无机化学》第四版习题参考答案
精心整理 第十一章电化学基础11-1用氧化数法配平下列方程式 （1）KClO 3→KClO 4+KCl （2）Ca 5（PO 4）3F+C+SiO 2→CaSiO3+CaF 2+P 4+CO （3）NaNO 2+NH 4Cl →N 2+NaCl+H 2O （4）K 2Cr 2O 7+FeSO 4+H 2SO 4→Cr 2（SO 4）3+Fe 2（SO 4）3+K 2SO 4+H 2O （5）CsCl+Ca →CaCl 2+Cs 解：（（（（（11-2（1（2（3（4（5解：（2（3（4（511-3.用半反应法（离子-电子法）配平下列方程式 （1）K 2Cr 2O 7+H 2S+H 2SO 4——K 2SO 4+Cr 2(SO 4)3+H 2O （2）MnO 42-+H 2O 2———O 2+Mn 2+（酸性溶液） （3）Zn+NO 3-+OH -——NH 3+Zn （OH ）42- （4）Cr （OH ）4-+H 2O 2——CrO 42- （5）Hg+NO 3-+H +——Hg 22++NO 解：（1）K 2Cr 2O 7+3H 2S+4H 2SO 4==K 2SO 4+Cr 2(SO 4)3+7H 2O+3S （2）MnO 42-+2H 2O 2+4H +==2O 2+Mn 2++4H 2O （3）Zn+NO 3－+3H 2O+OH -==NH 3+Zn （OH ）42-
（4）2Cr(OH)4－+3H2O2+2OH==-2CrO42－+8H2O （5）6Hg+2NO3-+8H+==3Hg22++2NO+4H2O 11-4将下列反应设计成原电池，用标准电极电势判断标准态下电池的正极和负极，电子传递的方向，正极和负极的电极反应，电池的电动势，写出电池符号. (1)Zn+2Ag+=Zn2++2Ag (2)2Fe3++Fe=3Fe2+ (3)Zn+2H+=Zn2++H2 (4)H2+Cl2=2HCl (5)3I2+6KOH=KIO3+5KI+3H2O 11-5写出下列各对半反应组成的原电池的电池反应、电池符号，并计算标准电动势。 （1）Fe (2)Cu2+ (3)Zn2+ (4)Cu2+ (5)O2 11-6 （氧 11-7 半反应 半反应 11—8 Fe3+］? 11-9用能斯特方程计算来说明，使Fe+Cu2+=Fe2++Cu的反应逆转是否有现实的可能性？ 解：ΦΘ(Cu+/Cu)=0.345V,ΦΘ(Fe2+/Fe)=-0.4402V 要使反应逆转，就要使ΦΘ(Fe2+/Fe)>ΦΘ(Cu2+/Cu) 由能斯特方程得[Fe2+]/[Cu2+]>1026.5=3.2×1026 11-10用能斯特方程计算与二氧化锰反应得到氯气的盐酸在热力学理论上的最低浓度解：设与二氧化锰反应得到氯气的盐酸在热力学理论上的最低浓度是X， 因：反应方程式为：MnO2+4HCl＝MnCl2+2H2O+Cl2↑ 半反应为：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O（正） Cl2+2e-=2Cl－（负） 要使反应顺利进行，须φ（MnO2/Mn2+）=φ（Cl2/Cl-）
无机化学第四版答案——下册
第13章氢和稀有气体 13-1 氢作为能源，其优点是什么？目前开发中的困难是什么？ 1、解：氢作为能源，具有以下特点： （1）原料来源于地球上储量丰富的水，因而资源不受限制； （2）氢气燃烧时放出的热量很大； （3）作为燃料的最大优点是燃烧后的产物为水，不会污染环境； （4）有可能实现能量的储存，也有可能实现经济高效的输送。 发展氢能源需要解决三个方面的问题：氢气的发生，氢气的储备和氢气的利用 13-2按室温和常压下的状态（气态 液态 固态）将下列化合物分类，哪一种固体可能是电的良导体？ BaH 2;SiH 4;NH 3;AsH 3;PdH 0.9;HI 13-3试述从空气中分离稀有气体和从混合气体中分离各组分的根据和方法。 3、解：从空气中分离稀有气体和从混合稀有气体中分离各组分，主要是利用它们不同的物理性质如：原子间不同的作用力、熔点沸点的高低以及被吸附的难易等差异达到分离的目的。 13-4试说明稀有气体的熔点 、沸点、密度等性质的变化趋势和原因？ 4、解：氦、氖、氩、氪、氙，这几种稀有气体熔点、沸点、密度逐渐增大。 这主要是由于惰性气体都是单原子分子，分子间相互作用力主要决定于分子量。分子量越大，分子间相互作用力越大，熔点沸点越来越高。 密度逐渐增大是由于其原子量逐渐增大，而单位体积中原子个数相同。 13-5你会选择哪种稀有气体作为：（a ）温度最低的液体冷冻剂；（b ）电离能最低 安全的放电光源；（c ）最廉价的惰性气氛。 13-6用价键理论和分子轨道理论解释HeH 、HeH +、He 2+ 粒子存在的可能性。为什么氦没有双原子分子存在？ 13-7 给出与下列物种具有相同结构的稀有气体化合物的化学式并指出其空间构型： (a) ICl 4- (b)IBr 2- (c)BrO 3- (d)ClF 7、 解： 4XeF 平面四边形 2XeF 直线形 3XeO 三角锥 XeO 直线形 13-8用 VSEPR 理论判断XeF 2 、XeF 4、XeF 6、XeOF 4及ClF 3的空间构型。 8、解： 2XeF 直线形 4XeF 平面四边形 6XeF 八面体 4XeOF 四方锥 4ClF 三角锥 13-9用化学方程式表达下列化合物的合成方法（包括反应条件）： (a) XeF 2 (b) XeF 6 (c) XeO 3 9、解： )()()(21.0,4002g XeF g F g Xe MPa C ????→?+? )()(3)(66,3002g XeF g F g Xe MPa C ????→?+? HF XeO O H XeF 63326+=+
无机化学第十三章 氧族元素
第十三章氧族元素 §本章摘要§1.氧 氧气和氧化物臭氧过氧化氢氧元素的成键特征 2.硫和硫化物 单质硫硫化氢和氢硫酸硫化物3.硫的含氧化合物 S（IV）的含氧化合物S（VI）的含氧化合物硫的其它价态含氧化合物4.硒和碲 氧 O：存在形式 O 2（大气圈）、H 2 O （水圈）、SiO 2 及硅酸盐，其 它含氧化合物（岩石圈）。丰度 48.6 %，居第 1 位。 硫 S：天然单质硫矿；硫化物矿。方铅矿 PbS，闪锌矿 ZnS； 硫酸盐矿：石膏 CaSO 4〃2H 2 O，芒硝 Na 2 SO 4 〃10H 2 O，重晶石 BaSO 4 ， 天青石 SrSO 4 ，占0.048% 居第16位 硒 Se：硒铅矿 PbSe，硒铜矿 CuSe 碲 Te：碲铅矿 PbTe 为% 钋 Po：放射性元素，本章不做介绍。 §1. 氧 一.氧气和氧化物 1 氧气的制备 加热含氧化合物制氧气 2BaO 2→（加热）2BaO + O 2 2NaNO 3→（加热） 2NaNO 2 + O 2 最常见的是催化分解 KClO 3 ，工业 上制取 O 2 的方法是分馏液化空气。 b.p. N 2 77 K , O 2 90 K 2 氧气的性质 常温下，无色无味无臭气体，在 H 2 O 中溶解度很小，O 2为非极性分子，H 2 O 为极性溶剂。在水中有水合氧分子存在。 水中少量氧气是水生动植物赖以
二臭氧 1 臭氧的分子结构 臭氧的分子式为 O 3 ，价层电子总数： 6 ＋ 0×2 ＝ 6， 3对，2个配体，价层电子对构型：三角形，中心氧原子的杂化方式：sp2不等性杂化。 中心的 2Pz 轨道和两个配体的 2Pz 轨道均垂直于分子平面，互相重叠，共有 4 个电子（中心 2 个，配体 1 个× 2 ）在这 3 个 Pz 轨道中运动，形成 3 中心 4 电子大Π键，表示成。 画出上述大Π键的分子轨道图，以2 臭氧的产生、性质和存在 在高温和放电的条件下，O 2 可以 变成 O 3 。如雷雨季节里闪电，产生 的高压放电，可引发反应 3 O 2 —— 2 O 3 O 3 淡蓝色，有鱼腥气味，由于分 子有极性，在水中的溶解度比 O 2 大些。 氧化性很强 大气层中，离地表 20 km ～ 40
第四版无机化学 章课后答案
第21章 p区金属 思考题 21-1如何制备无水AlCl3？能否用加热脱水的方法从AlCl3·6H2O中制取无水AlCl3？解：制备无水AlCl3，可采用干法，即用Al和Cl2在加热的条件下反应制得。 2Al + 3Cl2 === 2AlCl3 也可在HCl气氛下，由AlCl3·6H2O加热脱水得到。但不能直接由AlCl3·6H2O 加热脱水得到无水AlCl3，因为铝离子的强烈水解性，在加热过程中，发生水解，不能得到无水AlCl3。 21-2矾的特点是什么？哪些金属离子容易成矾？ 解：矾在组成上可分为两类：M I2SO4·M II SO4·6H2O（M I=K+、Rb+、Cs+和NH4+等， M II=Mg2+、Fe2+等）；M I M III(SO4)2·12H2O（M I=Na+、K+、Rb+、Cs+和NH4+等，M II=Al3+、Fe3+、Cr3+、Co3+、Ga3+、V3+等），都为硫酸的复盐，形成复盐后，稳定性增强，在水中的溶解性减小。 21-3 若在SnCl2溶液中含有少量的Sn4+，如何除去它？若在SnCl4溶液中含有少量Sn2+，又如何除去？ 解：(1) SnCl2中含有少量的Sn4+，可加入锡粒将其除去。发生的化学反应是： SnCl4＋Sn === 2SnCl2 (2) 在SnCl4中含有少量的Sn2+，可利用Sn2+的还原性，用H2O2将其氧化为Sn4+。 21-4比较Sb、Bi的硫化物和氧化物的性质，并联系第16章内容，总结归纳砷分族元素的氧化物及其水合物、硫化物的酸碱性、氧化还原性的递变规律。 解：砷分族元素的氧化物及其水合物的酸碱性和氧化还原性的递变规律与其对应的硫化物相似。即：从上到下，酸性减弱，碱性增强；+V氧化值的氧化性从上到下增强，+III 氧化值的还原性从上到下减弱；同一元素+V氧化值的酸性比+III氧化值的强。 21-5 说明三氯化铝在气态及在水溶液中的存在形式。 解：由于铝的缺电子性，三氯化铝在气体时以双聚分子形式存在Al2Cl6，但Al2Cl6溶于水后，立即离解为[Al(H2O)6]3+和Cl-离子，并强烈水解。 21-6 Al(CN)3能否存在于水溶液中[K a(HCN)=6.2×10-10]？配离子Al(CN)63-能否生成，为什么？ 解：由于Al3+的强烈水解性和HCN的弱酸性，所以Al(CN)3在水溶液中不能稳定存在，会发生强双水解；同样，Al(CN)63-在水溶液中也很难生成。 21-7 略
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第十二章 配位平衡 12-1 在1L 6 mol ·L － 1的NH 3水中加入0.01 mol 固体CuSO 4，溶解后加入0.01 mol 固体NaOH ，铜氨络离子能否被破坏？（K 稳[Cu(NH 3)42+]=2.09×1013，K SP [Cu(OH)2]=2.2×10-20） 解：CuSO 4在过量的氨水溶液中几乎完全形成[Cu(NH 3)4]2+，则 [Cu(NH 3)4]2+ === Cu 2+ + 4NH 3 平衡时： 0.01-x x (6-0.04)+4x 134 2431009.2) 496.5() 01.0(])([?=+?-= +x x x NH Cu K 稳 11910792.3--??=L mol x ])([108.3)01.0(10792.3]][[22321922OH Cu K OH Cu sp
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第五章化学热力学基础 5-1从手册中查出常用试剂浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、浓氨水的密度和质量分数计算它们的（体积）物质的量浓度和质量摩尔浓度。 解：经查阅:p(HCl)=1.19g/mlw(HCl)=37.23% p(H2SO4)=1.83g/mlw(H2SO4)=98% p(HNO3)=1.42g/mlw(HNO3)=69.80% p(NH3.H2O)=0.9g/mlw(NH3.H2O)=26% 由公式c=pw/M可得：c(HCl)=12mol·L–1c(H2SO4)=18.3mol·L–1 c(HNO3)=15.7mol·L–1c(NH3.H2O)=13.8mol·L–1 设1㎏水中含溶质nmol,则由w=m/(m+1000)（m为溶质质量）可得： m(HCl)=16.2mol/㎏ m(H2SO4)=500mol/㎏ m(HNO3)=36.69mol/㎏ m(NH3.H2O)=20.67mol/㎏ 5-2从手册查出常温下的饱和水蒸气压，计算当时相对湿度为40%时，水蒸气压多大。 解：在298K下，P（饱和水蒸气压）=3.167Kpa，P（不饱和）/P （饱和）=40%， 则P（不饱和）/P（饱和）=40%×P（饱和）=0.4×3.167=1.2668Kpa 答：水蒸气压为1.2668Kpa. 5-3化学实验中经常用蒸馏水冲洗已用自来水洗净的烧杯。设洗净烧杯内残留“水”为1mL,试计算，用30mL蒸馏水洗1次和2次，烧杯中残留的“自来水的浓度”分别多大？
解：再用自来水洗之后，烧杯中自来水为1ml之后，加入30ml 蒸馏水，一共为31ml水，自来水占1/31，倒掉后又倒1ml，故自来水浓度为1/31。 若第一次加入的蒸馏水倒掉之后，1ml中含1/31ml的自来水； 再加入30ml蒸馏水，一共为31ml水，自来水占1/312=1/963 所以倒掉后自来水占1/312=1/963 5-4计算15℃,97kPa下15g氯气的体积。 5-520℃，97kPa下0.842g某气体的体积为0.400L，求气体的摩尔质量。 解：由理想气体状态方程：p×v=n×R×T，n=m/M，得p×v=m/M ×R×T M=mpT/pv=0.842×8.314×293/97×103×0.4=52.8g/mol 该气体的摩尔质量为：52.8g/mol。 5-6测得2.96g氯化在407℃的1L容积的真空系统里完全蒸发到的压力为60kPa，求氯化汞蒸气的摩尔质量和化学式。 解：(1)设氯化汞蒸汽的摩尔质量为M，则由n=m/M,p×v=n×R ×T 得M=m×R×T/p×v=2.96×8.314×680/60=278.9g/mol (2)设氯化汞的化学式为HgCl n,则 200.6+35.5n=278.9 解得n=2 答：氯化汞的摩尔质量是278.9g/mol,化学式是HgCl2 5-7在1000℃和97kPa下测得硫蒸气的密度为0.5977gL-1,求蒸气的摩尔质量和化学式。 解：（1）设硫蒸气的体积为1L，则由p×v=n×R×T得 M=m×R×T/p×v=0.5977×8.314×1273/97×1=65g/mol