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.doc

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)(二氧基阳离子)；(2) O2 ；(3)(超氧离子) ；(4)(过氧离子)。答：O2分子阳、阴离子的分子轨道能级与O2分子的相同。(1) 有一个键，一个键，一个三电子键： 有1个成单电子，显顺磁性。(2) O2 有一个键，2个三电子键；有2个成单电子，显顺磁性。 (3) 有一个键，一个三电子键；有1个成单电子，显顺磁性。(4) 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： > O2 >>；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 O2>>， 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D216O或D2O；重氧水为H218O。重水D2O是核能工业中常用的中子减速剂；重氧水H218O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：H218O不能维持动植物体的生命，电解水时，H2O优先分解,而重水D2O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D2O 。3.解释为什么O2分子具有顺磁性，O3具有反磁性？答：O2分子中有2条三电子键，电子未完全配对，有2个单电子，所以有顺磁性，而O3分子中有2条OO键，1条键，电子均已配对，所以有反磁性。4.在实验室怎样制备O3？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。 O3具有强的氧化性：干态下可氧化Ag变为Ag2O2 ；溶液中O2可氧化I、CN等，II2 ， CN OCN，O3可飘白织物，也可作饮用水消毒剂。5.油画放置久后为什么会发暗、发黑？为什么可用H2O2来处理？写出反应方程式。答：油画中的白色颜料中含有PbSO4，遇空气中的H2S，生成黑色PbS:PbSO4(白) + H2S = PbS(黒) + H2SO4用H2O2处理又重新变白： PbS + 4H2O2 = PbSO4 + 4H2O6.比较氧族元素和卤族元素氢化物的酸性、还原性、热稳定性方面的递变规律。答：氧族元素的氢化物有H2O, H2S, H2Se, H2Te卤族元素的氢化物有HF, HCl, HBr, HI(1) 酸性：同族自上而下增强，卤族元素氢化物的酸性远强于同周期的氧族元素的氢化物。 HX键能大，酸弱。(2)还原性：同族自上而下增强，卤族元素氢化物的还原性弱于同周期氧族元素的氢化物。 与热稳定性相反，HX键能大，还原性弱。(3)热稳定性：同族自上而下减弱，卤族元素氢化物的热稳定性比同周期的氧族元素氢化物热稳定性高。 X半径小，电负性差大。可见，氧族元素的氢化物与卤族元素氢化物的性质递变规律相同。7.比较硫和氯的含氧酸在酸性、氧化性、热稳定性的方面的递变规律。答：H2SO4没HClO4酸性强，H2SO4氧化性强，HClO4热稳定性强。8.为什么SOCl2既可做Lewis酸又可做lewis碱？答：SOCl2的结构： SOCl2分子中S有孤电子对，可作Lewis碱,如它与O结合形成SO2Cl2。SOCl2分子中S有空的3d轨道，可接受电子对，故又可做Lewis酸。如发生水解时它接受电子对表现出Lewis酸性质，并迅速分解出SO2和HCl：SOCl2+H2O=SO2+2HCl9.叙述SO3，H2SO4和发烟硫酸的相互关系，写出固态、气态SO3的结构式。答：SO3为H2SO4的酸酐，SO3溶于水即得H2SO4： SO3+H2O=H2SO4 发烟硫酸是指浓硫酸吸收SO3后，硫酸中有颜色，而且上部有烟雾。即硫酸中含有过量的SO3，则为发烟硫酸，如20，40。发烟硫酸中易挥发出SO3气体，使发烟硫酸浓度降低。气态的SO3分子呈平面三角形结构，S为sp2杂化，分子中有一个键。固态SO3为多聚体，主要以SO4四面体共用两个顶点氧形成，有三种变体：型：由3个SO3聚合在一起，呈环状，不稳定，结构中有3个SO4四面体靠顶氧结合（可转变为型）。 型：由3个SO3聚合在一起，呈环状，稳定。也有3个SO4四面体靠顶氧结合。 型：无限长链（教材P611）由多个SO4四面体靠顶氧结合。10.写出下面阴离子的名称和结构：答： 硫代硫酸根 连二亚硫酸根 连二硫酸根 过二硫酸根 11.简述OSF2，OSCl2和OSBr2分子中SO键强度的变化规律，并解释原因。答：SO键强度： SOF2>SOCl2>SOBr2 其中，硫以sp3杂化，X=CI、Br、I。三个化合物的结构均为三角锥形，S为中心原子，且有一孤对电子。(1) X电负性越大，吸引电子能力越强，则S原子周围的电子密度越低，硫的正电性越高，S对O极化作用越强，SO键共价成分越大，键越短，故S-O键越强。（电负性F>Cl>Br）(2) SO间存在dp反馈键，因S的周围电子密度小，吸引氧的反馈p电子能力强，SO键强。电负性：F>Cl>Br分子中S原子周围电子密度：SOF2<SOCl2<SOBr2因为电负性大，提供反馈p电子能力差，S的正电性强，键强。12.以Na2CO3和硫磺为原料，怎样制取Na2S2O3，写出有关反应方程式。答：Na2S + SO2 + H2O = Na2SO3 + H2S2H2S + SO2 =3S + 2H2O13.有四种试剂：Na2SO4，Na2SO3，Na2S2O3，Na2S2O6，其标签已脱落，设计一种简便方法鉴别它们。答： 分別取固体少许于试管中加水溶解，逐一滴加稀盐酸：（1）无任何反应者为Na2SO4；（2）有刺激气味且溶液出现乳白色浑浊者为Na2S2O3： ；（3）有刺激性气味但无沉淀产生者为Na2S2O6或Na2SO3： 滴加BaCl2试剂有白色沉淀者为Na2S2O6。14.由H2S的制备过程来分析它的某些性质。答：制备H2S：用FeS或Na2S与稀H2SO4或浓H3PO4反应，在通风橱中收集H2S气体。反应方程式： FeS + H2SO4(稀) = FeSO4 + H2S S2- + 2H+ = H2S由此可判断H2S有以下性质：(1) 毒性；H2S有毒，制备H2S必须在通风橱内进行，并对逸出的尾气进行吸收。 (2) H2S易挥发，溶解度小；H2S在水中溶解度较小，且易挥发，因而用稀硫酸就可以放出H2S气体 (3) 强还原性，不用浓H2SO4制备，因H2SO4能氧化H2S H2SO4(浓) + H2S = S+ SO2+ 2H2O(4) H2S溶于水的溶液，久置出现浑浊，部分变质： 2H2S + O2 = 2S+ 2H2O15.一种盐A溶于水后，加入稀HCl，有刺激性气体B产生。同时有黄色沉淀C析出，气体B能使KMnO4溶液退色。若通入Cl2于A溶液中，Cl2即消失并得到溶液D，D与钡盐作用，即产生不溶于稀硝酸的白色沉淀E。试确定A，B，C，D，E各为何物？写出各步反应方程式。答：A:Na2S2O3; B:SO2 C:S; D:H2SO4 或SO42-; E:BaSO4各步反应方程式为 16.完成并配平下列反应式： (1) H2S + H2O2 (2) H2S + Br2 (3) H2S + I2 (4) H2S + O2 (5) H2S + ClO3- + H+ (6) Na2S + Na2SO3 + H+ (7) Na2S2O3 + I2 (8) Na2S2O3 + Cl2 (9) SO2 + H2O + Cl2 (10) H2O2 + KMnO4 + H(11) Na2O2 + CO2 (12) KO2 + H2O (13) Fe(OH)2 + O2 + OH (14) K2S2O8 + Mn2+ H + NO3 (15) H2SeO3 + H2O2 答：(1) H2S + H2O2 = S+ 2H2O H2S + 4H2O2(过量) = H2SO4 + 4H2O (2) H2S + 4Br2 + 4H2O = H2SO4 + 8HBr (3) H2S + I2 = 2HI + S (4) 2H2S + O2 = 2S+ 2H2O (空气中) (5) () (6) (7) 2Na2S2O3 + I2 = 2NaI + Na2S4O6 (8) Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O = Na2SO4 + H2SO4 + 8HCl (9) SO2 + 2H2O + 4Cl2 = H2SO4 + 2HCl (10) 5H2O2 + 2MnO4+ 6H+ = 2Mn2+ + 5O2+ 8H2O (11) 2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2 (12) 2KO2 + 2H2O = 2KOH + H2O2 + O2 (13) 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3(棕色) (14) 另外有如下反应： (15) H2SeO3 + H2O2 = H2SeO4 + H2O17.在标准状况下50 cm3含有O3的氧气，若其中所含O3完全分解后，体积增到52 cm3。如将分解前的混合气体通入KI溶液中，能析出多少克碘？分解前的混合气体中O3的体积分数是多少？解：设50 cm3氧气中含有x cm3 O3则：2 O3 3 O2 V（体积差） 2 3 1 2 ：x =1 ：2 , x = 4 cm3此氧气中含O3百分比设能析出I2为y克，已知Mr(I2)=254 2I + 2H + O3 = O2 + H2O +I2 1mol 254g yy = 45.36 g18.每升含有12.41克Na2S2O3·5H2O的溶液35.00cm3，恰好使50.00cm3的I3溶液退色，求碘溶液的浓度？解： 19.下述反应在298K时的为284.5 kJ·mol-1 已知此反应的平衡常数为10-54，试计算该反应的。解： J·K-1·mol-120.利用电极电势解释在H2O2中加入Mn2，可以促进H2O2分解反应的原因。答： ； MnO2 Mn2+由标准电极电位可知，H2O2作为氧化剂时能将Mn2+氧化成MnO2： Mn2+ + 2H2O2 = MnO2 + 2H2O；H2O2作为还原剂，H2O2能还原MnO2成Mn2+，H2O2被氧化得到O2： MnO2 +2H2O2= Mn2+ +O2+ 2H2O样形成一个循环连续的反应过程，所以Mn2+能加快H2O2的分解。MnO2 总反应式为 2H2O2 O2 + 2H2O7 / 77 / 7