无机化学第十六章氧族元素习题.docx
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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;
(5)
黄铁矿;(6)芒硝;
解:
(1)PbS
(2)HgS
(3)闪锌矿;(4)黄铜矿;
(7)海波;(8)保险粉
(6)
(8)Na?
S2O4•2H2O
Na^SO4TOH2O(7)N82S2O3•5H2O
16-2命名下列硫的含氧酸及盐
(1)K2S2O7;
(2)H2SO5;(3)K2S2O8;(4)N&S2O3•5H2O;
(5)N&S2O4;(6)Na2SO3;(7)Na2S4O6;(8)Na2SO4•1OH2O
解:
(1)
(3)过二硫酸钾
(5)连二亚硫酸钠
(8)十水合硫酸钠(俗称芒硝)
焦硫酸钾
(2)过一硫酸
(4)五水合硫代硫酸钠(俗称海波)
(6)亚硫酸钠(7)连四硫酸钠
16-3完成并配平下列反应方程式。
(1)H2S+CIO3-+H+——
(2)Na2S2O4+O2+NaOH——
(3)PbO2+H2O2
(4)PbS+HzO2
(5)S+NaOH(浓)——
(6)Cu+H2SO4(浓)——
(7)H+H2SO4(浓)——
(8)H2S+H2SO4(浓)——
(9)SO2CI2+H2O——
(10)HSO3CI+H2O——
解:
2+
(1)5H2S+8CIO3-===5SO4+2H+4Cb+4H2O
(2)Na2S2O4+O2+2NaOH===Na2SO3+Na2SO4+H2O
(3)PbO2+H2O2===PbO+H2O+O2T
(4)PbS+4H2O2===PbSO4+4出0
(5)3S+6NaOH(浓)===2Na2S+Na2SO3+3H2O
(6)Cu+2H2SO4(浓)===CuSO4+SO2T+2H2O
(7)S+2H2SO4(浓)===3SO2T+2H2O
(8)H2S+H2SO4(浓)===S;+SO2+2H2O
(9)SO2Cl2+2H2O===H2SO4+2HCI
(10)HSO3CI+H2O===H2SO4+HCI
16-4完成下列各反应的化学方程式。
(1)Na?
Q与过量冷水作用;
(2)几滴热水滴在Na2O2固体上;
(3)电解硫酸和硫酸铵的混合溶液;
(4)将难溶于水和酸的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SeC2溶于水,然后通SO2Q气体;
(7)用盐酸酸化硫化铵溶液;
(8)向硫代硫酸钠溶液中滴加少量硝酸银溶液;
(9)向硝酸银溶液中滴加少量硫代硫酸钠溶液;
(10)在中等酸度的钛(IV)盐溶液中加入H2O2。
解:
(1)Na2O2+2H2O===2NaOH+H2O2
(2)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2f
电解
16-5用方向反应方程式表明物质的转化:
2SO2(过量)+Na2CO3+H2O===2NaHSO3+CO2T
2NaHS6+Zn===Na2S2O4+Zn(0H)2
NaHSQ+NaOH===NazSOs+HzO
Na2SO3+S===Na2S2O3
16-6按如下要求,制备H2S,SO2和SO3,写出相关化学反应方程式。
(1)化合物中S的氧化数不变的反应;
(2)化合物中S的氧化数变化的反应。
解:
(1)S的氧化数不变的反应:
H2S用金属硫化物与非氧化性的稀酸反应,例如
FeS+2HCI(稀)===FeCb+H2ST
502用Na2SO3与稀盐酸反应:
Na2SO3+2HCI===2NaCI+SO2t+H2O
503用加热分解硫酸盐的方法:
CaSO4—CaO+SO31
(2)化合物中S的氧化数变化的反应:
H2S用Nal与浓H2SO4反应:
8NaI+9H2SO4(浓)===4l2+8NaHSO4+H2St+4HO
SO2①金属单质与浓硫酸反应:
Zn+2H2SO4(浓)===ZnSO4+SO21+2HO②单质S或硫化物矿在空气中燃烧:
S+O2===SO2
4Fe2S+11O2===Fe2O3+8SO2
SO3以V2O5为催化剂用SO2与O2:
V2O5
2SO2+O2===2SO3
16-7用化学反应方程式表示下列制备过程。
(1)以碳酸钠和硫磺为原料制备硫代硫酸钠;
(2)工业上以硫化钠、碳酸钠和二氧化硫为原料制备硫代硫酸钠;
(3)工业上以硫酸和硫酸铵为原料制备过二硫酸铵。
解:
(1)将部分硫黄在空气中燃烧制备SO2:
S+O2===SO2
将SO2通入Na2CO3溶液中,发生反应:
SO2+Na2CO3===Na2SO3+CO2
使硫黄粉和沸腾的N&SO3溶液反应,制备N&S2O3:
S+NaeSO3==Na2S2O3
(2)将NaeS和Na2CO3按摩尔比2:
1配成溶液,然后向其中通入SO2制备NaeS2O3,发生如下反应:
o
(2)Al3+,Zn2+,Fe3+,Cu2+。
0
2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3+CO2
(3)将硫酸和硫酸铵溶液混合,制备硫酸氢铵:
H2SO4+(NH4)2SO4===2NH4HSO4
以Pt为电极,电解NH4HSO4的饱和溶液,制备过二硫酸铵:
2NH4HSO4===(NH4)2S2O8+H2T
16-8将硫黄粉、石灰和水混合,经煮沸、摇匀制得石硫合剂。
试解释石硫合剂呈橙色至樱桃红色的原因,并写出相应的反应方程式。
解:
将硫黄粉、
石灰和水混合,煮沸制石硫合剂过程发生如下反应:
CaO+H2O===Ca(OH)2
3S+Ca(OH)2===CaS+CaSQ+3H2O
过量的S
粉与CaS进一步反应,生成多硫化物:
(X-1)S+CaS===CaSx(橙色)
CaS<为橙色,并随着x值升高显樱桃红色
此外,此过程还发生以下反应:
NaOH(过量)
Fe(OH)3
Al(OH)4-
图16-9-1离子分离方案示意图
NH3
2O
16-10CS2在过量02中燃烧,得到混合气体。
试设计方案分离出其中的S02。
解:
燃烧反应:
CS2+3O2===CO2+2SO2
因为02过量,故得到的混合气体为02,C02和S02。
将混合气体用液氨的冷阱冷却,02和C02气体通过冷阱,S02液化得以分离。
16-11有硫酸盐构成的矶通常有两种形式,试给出通式并各举一例。
解:
一类的组成符合通式:
M2W04•MnS04•6出0。
式中M1为NH4+,Na+,K+,Rb+,Cs+;M且为Fe2+,Co2+,Ni2+,Zn2+,Cu2+,Hg2+。
如著名的莫尔盐(NH4)2S04•FeSC4•6H2O,镁钾矶K2SO4•MgS04•6H2O。
另一类的组成符合通式:
M*S04•MJ(S04)3•24H20。
式中M”为V3+,Cr3+,Fe3+,Co3+,Al3+,Ga3+等。
如明矶K2SO4•Al2(SO4)3•24出0,铬矶
K2SO4•C「2(SO4)3•24H2Oo
16-12为什么不宜采用高温浓缩的办法获得NaHS03晶体?
解:
NaHS03受热,分子间脱水得焦亚硫酸钠:
0
0
1
:
:
II
—0—S-
-0
—iHH—0
—S
—0—
0
0
1
II
0—S—0-
-S-
-0—+H20
△1
2NaHSO3=
Na2S2O5+H2O
缩水时不变价,
Na2S2O5中的S仍为
IV价o
由于NaHS03受热易缩水,故
不能用加热浓缩的方法制备亚硫酸氢钠
16-13为什么硫酸盐的热稳定性比碳酸盐高,而硅酸盐的热稳定性更高?
解:
对于相同金属离子的硫酸盐和碳酸盐来说,金属离子的极化能力相同,含氧
酸根(SO42-,CO32-)电荷相同,且半径都较大。
因此,两者热稳定性差异主要是含氧酸根的中心原子氧化数的不同。
一般情况下,中心原子氧化数越大,抵抗金属离子的极化能力越强,含氧酸盐越稳定。
因此,中心原子氧化数为+6的硫酸盐的稳定性比中心原子氧化数为+4的碳酸盐高
硅酸盐热稳定性更高的原因与前两种盐不同,前两种盐分解均产生气体如SO2,C02,是熵驱动反应。
而硅酸盐分解反应无气体产生,除金属氧化物外,就是SiO2,反应的熵增很少。
这就是硅酸盐热稳定性高的原因。
16-14SnS能溶于(NH4)2S溶液中,你认为可能的原因是什么?
如何证明你的判断是正确的?
解:
可能是((NH4)2S溶液放置时间太长了,发生如下反应:
2-1,-
S2+—02+H20===SJ+20H
2
S2-+S===S22-
2-2-
SnS+S2===SnS3
把溶解了的SnS溶液进行酸化,溶液出现浑浊,且放出刺激性气味的H2S气
体:
2-+,
SnS3+2H===SnS2J+H2S
可以证明你的判断是正确的
16-15比较组成为M2S2OX的三种盐,它们各自符合下列所属的某些性质:
(1)阴离子以一0—0—键为特征;|
(2)阴离子以S—S键为特征;
(3)阴离子以S—0—S键为特征;
(4)它是由酸式硫酸盐缩合而成;
(5)它是由酸式硫酸盐阳极氧化形成;
(6)它是由亚硫酸盐水溶液与硫反应形成;
(7)它的水溶液使溴化银溶液;
(8)它的水溶液与氢氧化物(M0H)反应生成硫酸盐;
(9)在水溶液中能把Mn2+氧化成Mn04-。
试将x的正确数值填入下表中角标括号内,并将上述各性质以序号相应盐的横栏内:
M2S2O()
M2S2O()
M2S2O()
16-16试用价层电子对互斥理论判断S0F2和S0CI2的空间构型。
说明在0原
子和S原子之间的d—pn配键是怎么形成的。
试比较两者d—pn配键的强弱。
解:
根据价层电子对互斥理论:
S0F2和S0CI2中|
中心S原子:
4对电子,电子对构型:
正四面体,配体数:
3
所以,S0F2和S0CI2的空间构型为:
三角锥形
S0F2和S0CI2分子中,中心S原子采取sp3不等性杂化,如图16-16-1.
图16-16-1S0F2和S0CI2分子中S的杂化方式
2)它使酸化的KMnO4溶液褪色而产生无色溶液,该溶液与BaCb溶液作用生成不溶于稀HNO3的白色沉淀;
3)加入硫粉,并加热,硫溶解生成无色溶液,此溶液酸化时产生乳白色或浅黄色沉淀;此溶液也能使KI3溶液褪色,也能溶解AgCI或AgBr沉淀。
写出这一白色固体的分子式,并完成各步反应方程式。
解:
该白色固体的化学方程式为Na2SO3
各步反应方程式如下:
2--+2-2+
5SO32+2MnO4+6H=5SO42+2Mn2+3H2O
SO42-+Ba2+=BaSC4J
Na2SO3+S=Na2S2O3
Na2S2O3+2HCI=2NaCI+SJ+SO2T+H2O
2Na2SO3+l2=Na2S2O4+2NaI
AgBr+2Na2S2O3=Na3[Ag(S2O3)2]+NaBr
16-19一种盐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溶液褪色。
若通Cl2于A溶液,Cl2即消失并得到溶液D,D与钡盐作用,即产生白色沉淀E。
试写出A,B,C,D和E所代表的物资的化学式,并用化学反应方程式表示各过程。
解:
A—Na2S2O3;B—SO2;C—S;D—Na2SO4,H2SO4;E—BaSO4。
各步反应方程式如下:
Na2S2O3+2HCl=2NaCl+SJ+SO2T+H2O
5SO2+2MnO4+2H2O=5SO42+2Mn2+4H
Na2S2O3+4CI2+5H2O=Na2SO4+H2SO4+8HCI
SO42-+Ba2+=BaSO4J
16-20将无色钠盐溶于水得无色溶液A,用pH试纸检验知A显酸性。
向A中滴加KMnO4溶液,则紫红色褪去,说明A被氧化为B,向B中加入BaCb溶液得不溶于强酸的白色沉淀C。
向A中加入稀盐酸有无色气体D放出,将D通入KMnO4溶液则又得到无色的B。
向含有淀粉的KIO3溶液中滴加少许A则溶液立即变蓝,说明有E生成,A过量时蓝色消失得无色溶液。
试写出A,B,C,D和E所代表的物资的化学式,并用化学反应方程式表示各过程。
解:
2-
A—NaHSO3;B—SO4;C—BaSO4;D—SO2;E—12。
各步反应方程式如下:
-+2-
HSO3===H+SO3
--+2-2+
5HSO3+2MnO4+H===5SO4+2Mn+3H2O
SO4+Ba===BaSO4J
HSO3-+H+===SO2T+H2O
-2-2++
5SO2+4MnO4+4H2O===5SO4+2Mn+4H
2103+5HSO3===12+5SO42+H2O+3H
16-21将无色钠盐固体A溶于水,滴加稀硫酸有无色气体B生成。
B通入碘水溶液,则碘水褪色,说明B转化为C。
晶体A在600C以上加热至恒重后生成混合物D。
用pH试纸检验发现D的水溶液的碱性大大高于A的水溶液。
向D的水溶液中加CuCl2溶液,有不溶于盐酸的黑色沉淀E产生。
若用BaCl2溶液替换CuCl2溶液,则有白色沉淀F生成,F不溶于硝酸、氢氧化钠溶液及氨水。
试写出字母A,B,C,D,E和F所代表的物质的化学式,并用化学反应方程式表示各过程。
解:
2-
A—Na2SO3;B—SO2;C—SO4;D—Na2SO4+Na2S;E—CuS;F—BaSO4。
各步反应方程式如下:
Na2S2O3+2H+===2Na++SO2T+H2O
SO2+12+2H2O===SO42+2I+4H
A
4Na2SO33Na2SO4+Na2S
2++
Na2S+Cu===2Na+CuSj
SO42-+Ba2+===BaSO4J
其中含有单电子的杂化轨道分别与两个卤素原子形成c键。
]
端基配体中0原子的电子发生重排,有2pX2py*12pz1变成2pX2py22pz°,即空出一条2p轨道,接受中心Ssp3杂化轨道中的孤对电子,形成c配键。
同时中心S原子具有空的3d轨道,可以接受端基0原子的p轨道中的孤对电子,形成反馈n键。
这个反馈键,就对称性而言属于n键,且是d轨道和p轨道的重叠,就电子对的来源属于配位键,故称为d—pn配键。
在S0F2和S0CI2分子中,F原子的电负性比CI原子大,吸电子的能力强,使得中心S原子更易于接受端基0原子中对电子的配入。
故S0F2分子中的d—
pn键比S0CI2分子中的强16-17某溶液中可能含CI-,S2-,S032-,S2032-,S042离子,进行下列实验并产生如下的实验现象:
(1)向一份未知液中加入过量AgN03溶液产生白色沉淀;
(2)向另一份未知液中加入BaCb溶液也产生白色沉淀;
(3)取第三份未知液,用H2S04酸化后加入溴水,溴水不褪色。
试判断哪几种离子存在?
哪几种离子不存在?
哪几种离子可能存在?
解:
由实验
(1)可知:
溶液中不含S2-,S2O32-,因为:
Ag2S为黑色沉淀,Ag2S2O3虽为白色沉淀,但其不稳定会分解,由白色转变为黑色的Ag2S。
由实验
(2)可知:
溶液中应含有SO42-。
由实验(3)酸化的溴水不褪色,说明溶液中不含有S2-,S2O32-及SO32-具有还原性的离子。
由此可得出结论:
SO42肯定存在,S2-,S2O32-,SO32-肯定不存在,CI-可能存在。
16-18有一种能溶于水的白色固体,其水溶液进行下列实验而产生如下的实验现象:
(1)用铂丝沾少量液体在火焰上灼烧,产生黄色火焰;
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