完整word北师大《无机化学》第四版习题答案下册Word下载.docx
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八面体
四方锥
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)XeF2(b)XeF6(c)XeO3
9、解:
13-10完成下列反应方程式:
(1)XeF2+H2O→
(2)XeF4+H2O→
(3)XeF6+H2O→
(4)XeF2+H2→
(5)XeF4+Hg→
(6)XeF4+Xe→
10、解:
第14章卤素
14—1电解制氟时,为何不用KF的水溶液?
液态氟化氢为什么不导电,而氟化钾的无水氟化氢溶液却能导电?
因为F2与水能发生剧烈的化学反应;
液态HF分子中,没有自由移动的离子,故而不能导电。
而在KF的无水HF溶液中,存在K+,HF2—;
14-2氟在本族元素中有哪些特殊性?
氟化氢和氢氟酸有哪些特性?
2、解:
(1)由于F的半径特别小,故F2的离解能特别小,F-的水合热比其他卤素离子多。
(2)HF分子间存在氢键,因而HF分子的熔沸点和汽化热特别高。
(3)AgF为易溶于水的化合物。
(4)F2与水反应产物复杂。
(5)HF是一弱酸,浓度增大,酸性增强.
(6)HF能与SiO2或硅酸盐反应,生成气态SiF4;
14—3
(1)根据电极电势比较KMnO4﹑K2Cr2O7和MnO2与盐酸(1mol.L-1)反应而生成Cl2的反应趋势。
(2)若用MnO2与盐酸反应,使能顺利地发生Cl2,盐酸的最低浓度是多少?
3、解:
(1)根据电极电势的关系,可知反应趋势:
KMnO4>
K2Cr2O7>
MnO2;
14-4根据电势图计算在298K时,Br2在碱性水溶液中歧化为Br—和BrO3—的反应平衡常数.
由公式:
—ZFE=-RTlnK
得:
K=exp(ZFE/RT)
=2.92×
1038
14—5三氟化氮NF3(沸点—129℃)不显Lewis碱性,而相对分子质量较低的化合物NH3(沸点-33℃)却是个人所共知的Lewis碱。
(a)说明它们挥发性差别如此之大的原因;
(b)说明它们碱性不同的原因。
5、解:
(1)NH3有较高的沸点,是因为它分子间存在氢键.
(2)NF3分子中,F原子半径较大,由于空间位阻作用,使它很难再配合Lewis酸。
另外,F原子的电负性较大,削弱了中心原子N的负电性.
14—6从盐卤中制取Br2可用氯气氧化法.不过从热力学观点看,Br—可被O2氧化为Br2,为什么不用O2来制取Br2?
14-7通Cl2于消石灰中,可得漂白粉,而在漂白粉溶液中加入盐酸可产生Cl2,试用电极电势说明这两个现象。
7、解:
因为Cl2通入消石灰是在碱性介质中作用的,又因为
,所以Cl2在碱性条件下易发生歧化反应.
而在漂白粉溶液中加入盐酸后,酸性条件中,
故而如下反应能够向右进行:
HClO+Cl-+H+=Cl2+H2O
14—8下列哪些氧化物是酸酐:
OF2﹑Cl2O7﹑ClO2﹑Cl2O﹑Br2O和I2O5?
若是酸酐,写出由相应的酸或其它方法得到酸酐的反应.
8、解:
Cl2O7是HClO4的酸酐。
Cl2O,Br2O分别是HClO,HBrO的酸酐
14-9如何鉴别KClO﹑KClO3和KClO4这三种盐?
分别取少量固体加入干燥的试管中,再做以下实验
加入稀盐酸即有Cl2气放出的是KClO;
KClO+2HCl=KCl+Cl2+H2O
加入浓盐酸有Cl2与放出且溶液变黄的是KClO3;
8KC1O3+24HCl(浓)=9Cl2↑+8KCl+60ClO2(黄)+12H2O
另一种则为KClO4
14—10以I2为原料写出制备HIO4﹑KIO3﹑I2O5和KIO4的反应方程式。
14—11
(1)I2在水中的溶解度很小,试从下列两个半反应计算在298K时,I2饱和溶液的浓度.
I2(s)+2e-≒2I—;
Φθ=0.535V
I2(aq)+2e—≒2I—;
Φθ=0。
621V
(2)将0。
100molI2溶解在1。
00L0。
100mol.L—1KI溶液中而得到I3-溶液。
I3—生成反应的Kc值为0。
752,求I3—溶液中I2的浓度。
14—11、
(1)I2(aq)=I2(s)
=812
K=1/[I2(aq)]
I2(aq)=1/812=0。
00123mol/L
(2)I2+I-=I3-;
KC=;
所以[I2]=
解得x=0。
0934mol/L.
14—12利用电极电势解释下列现象:
在淀粉碘化钾溶液中加入少量NaClO时,得到蓝色溶液A,加入过量NaClO时,得到无色溶液B,然后酸化之并加少量固体Na2SO3于B溶液,则A的蓝色复现,当Na2SO3过量时蓝色又褪去成为无色溶液C,再加入NaIO3溶液蓝色的A溶液又出现。
指出A﹑B﹑C各为何种物质,并写出各步的反应方程式。
12、解:
A:
I2;
B:
NaIO3;
C:
NaI
14—13写出碘酸和过量H2O2反应的方程式,如在该体系中加入淀粉,会看到什么现象?
13、解:
HIO3+3H2O2=3O2+HI+3H2O;
如果在该体系中加入淀粉,溶液慢慢变蓝,后又褪色。
14-14写出三个具有共价键的金属卤化物的分子式,并说明这种类型卤化物的共同特性。
14、解:
(AlCl3)2;
(AlBr3)2;
(AlI3)2;
分子中均含有配位键
14-15什么是多卤化物?
与I3—离子比较,形成Br3—﹑Cl3-离子的趋势怎样?
14-16什么是卤素互化物?
(a)写出ClF3﹑BrF3和IF3等卤素互化物中心原子杂化轨道,分子电子构型和分子构型。
(b)下列化合物与BrF3接触时存在爆炸危险吗?
说明原因.
SbF5;
CH3OH;
F2;
S2Cl2
(c)为什么卤素互化物常是反磁性共价型而且比卤素化学活性大?
14-17实验室有一卤化钙,易溶于水,试利用浓H2SO4确定此盐的性质和名称。
17、解:
利用卤化物与浓硫酸反应的不同现象,可以鉴别.
14-18请按下面的实例,将溴﹑碘单质﹑卤离子及各种含氧酸的相互转化和转化条件绘成相互关系图.
第15章氧族元素
15-1空气中O2与N2的体积比是21:
78,在273K和101。
3kPa下1L水能溶解O2:
49.10mL,N2:
23。
20mL。
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?
15—2在标准状况下,750mL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1L通入KI溶液中,能析出多少克I2?
由方程式:
2O3=3O2可知该混合气体中含有臭氧60ml;
由O3+2I—+H2O=O2+I2+2OH—;
可算出析出I2的质量;
(0。
06/22.4)×
2×
126。
9=0。
68g;
15-3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?
见课本P490
15-4比较O3和O2的氧化性﹑沸点﹑极性和磁性的相对大小。
4、解:
氧化性:
O3〉O2;
沸点:
O3>
O2;
极性:
磁性;
O3<
O2.
15-5少量Mn2+可以催化分解H2O2其反应机理届时如下:
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.
H2O2+Mn2+=MnO2+2H+;
MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2+2H2O
15-6写出H2O2与下列化合物的反应方程式,K2S2O8﹑Ag2O﹑O3﹑Cr(OH)3在NaOH中﹑Na2CO3(低温)。
6、解:
H2O2+K2S2O8=K2SO4+O2+H2SO4
HO2-+Ag2O=2Ag+OH-+O2
3H2O2+2Cr(OH)3+4OH—=2CrO42—+8H2O
15—7SO2与Cl2的漂白机理有什么不同?
SO2的漂白作用能和一些有机色素结合成为无色的化合物。
而Cl2的漂白作用是利用HClO的氧化性
15-8
(1)把H2S和SO2气体同时通入NaOH溶液中至溶液呈中型,有何结果?
(2)写出以S为原料制备以下各种化合物的反应方程式,H2S﹑H2S2﹑SF6﹑SO3﹑H2SO4﹑SO2Cl2﹑Na2S2O4。
(1)先有一些黄色沉淀,后沉淀溶解。
(2)S+H2=H2S
S+3F2
SF6
2SO2+O2=2SO3
SO3+H2O=H2SO4
SO3+SCl2=SOCl2
2NaHSO3+Zn=Na2S2O4+Zn(OH)2
15—9
(1)纯H2SO4是共价化合物,却有较高的沸点(657K),为什么?
(2)稀释浓H2SO4时一定要把H2SO4加入水中边加边搅拌而稀释浓HNO3与浓盐酸没有这么严格规定,为什么?
(1)100%的硫酸具有相当高的沸点,是因为它的自偶电离生成H3SO4-,HSO4-
(2)硫酸比水重,如果将水加入硫酸中,水会浮在液体上层,溶解过程所放出的大量热,使水沸腾,造成危险。
15—10将amolNa2SO4和bmolNa2S溶于水,用稀H2SO4酸化,若a:
b大于1/2,则反应产物是什么?
若小于1/2,则反应产物是什么?
若等于1/2,则反应产物又是什么?
大于1;
2,产物为S和Na2SO3
小于1:
2,产物为S和Na2S;
等于1:
2,产物为S
15—11完成下面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)→
15—11、
(1)Ag++S2O32—=Ag2S2O3(黑色)
2Ag2S2O3=2Ag2S(黑色)+2SO2+O2
(2)Ag++2S2O32-=Ag(S2O3)23—
15-12硫代硫酸钠在药剂中常用做解毒剂,可解卤素单质﹑重金属离子及氰化物中毒。
请说明能解毒的原因,写出有关的反应方程式.
12、解:
解毒卤素单质;
Cl2+S2O32—=Cl-+SO42—
I2+S2O32—=I—+S4O62-
解毒重金属离子;
Ag++2S2O32-=Ag(S2O3)23-
解毒氰化物:
15-13石灰硫磺合剂(又称石硫合剂)通常是以硫磺粉﹑石灰及水混合。
煮沸﹑摇匀而制得的橙色至樱桃色透明水溶液,可用做杀菌﹑杀螨剂。
请给予解释,写出有关的反应方程式。
13、解:
S+Ca(OH)2=CaS+CaSO3+H2O
15-14电解硫酸或硫酸氢氨制备过二硫酸时,虽然Φθ(O2/H2O)(1.23V)小于Φθ(S2O82—/SO4)(2.05V),为什么在阳极不是H2O放电,而是HSO4-或SO4—放电?
H2O在阳极放电放出O2的过电位较大.
15—15在酸性的KIO3溶液中加入Na2S2O3,有什么反应发生?
15、解:
8IO3—+5S2O32—+H2O=4I2+10SO42-+2H+
15—16写出下列各题的生成物并配平。
(1)Na2O2与过量冷水反应;
(2)在Na2O2固体上滴加几滴热水;
(3)在Na2CO3溶解中通入SO2至溶液的PH=5左右;
(4)H2S通入FeCl3溶液中;
(5)Cr2S3加水;
(6)用盐酸酸化多硫化铵溶液;
(7)Se和HNO3反应。
16、解:
(1)Na2O2+2H2O=H2O2+2NaOH
(2)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2
(3)Na2CO3+2SO2+H2O=2NaHSO3+CO2
(4)H2S+2FeCl3=S+2FeCl2+2HCl
(5)Cr2S3+H2O=Cr(OH)3+H2S
(6)(NH4)2Sx+2HCl=2NH4Cl+(x-1)S+H2S
(7)3Se+4HNO3+H2O=3H2SeO3+4NO
15-17列表比较S﹑Se﹑Te的+Ⅳ和+Ⅵ氧化态的含氧酸的状态﹑酸性和氧化还原性。
见课本P512
15—18按下表填写各种试剂与四种含硫化合物反应所产生的现象。
15-19画出SOF2﹑SOCl2﹑SOBr2的空间构型。
他们的O-S键键长相同吗?
请比较它们的O—S键键能和键长的大小。
19、解:
见武汉大学教材习题第13章11
15-20现将硫极其重要化合物间的转化关系列成下表,请试用硫的电势图解释表中某些化学反应的原因.例如在酸性介质中,硫化氢为何能将亚硫酸(或二氧化硫)还原为单质硫?
为何硫与氢氧化钠反应能生成硫化钠等。
20、解:
因为
.所以S能溶解在NaOH中.
第16章氮磷砷
16-1请回答下列有关氮元素性质的问题:
(1)为什么N-N键的键能(167kJ。
mol-1)比P—P键(201kJ.mol—1)的小?
而N≡N键的键能(942kJ。
mol—1)又比P≡P键(481kJ。
mol-1)的大?
(2)为什么氮不能形成五卤化物?
(3)为什么N2的第一电离能比N原子的小?
(1)N,由于其内层电子少,原子半径小,价电子层没有可用于成键的d轨道。
N-N单键的键能反常地比第三周期P—P键的小,N易于形成p—p
键(包括离域
键),所以,N=N和N
N多重键的键能比其他元素大。
(2)价电子层没有可用于成键的d轨道,N最多只能形成4个共价键,也即N的配位数最多不超过4。
(3)N原子由于价层电子的p轨道刚好处于半充满状态。
16-2请回答下列问题:
(1)如何出去N2中少量NH3和NH3中的水气?
(2)如何除去NO中微量的NO2和N2O中少量NO的?
(1)将气体通过稀HCl溶液;
通过碱石灰
(2)通过NaOH溶液;
16—3以NH3与H2O作用时质子传递的情况,讨论H2O﹑NH3和质子之间键能的强弱;
为什么醋酸在水中是一弱酸,而在液氨溶剂中却是强酸?
NH3+H2O=NH4++OH—;
因此,NH3和质子的键合能力强于H2O和质子的键合能力;
正因为如此,醋酸与水的结合能力弱于醋酸与氨的结合能力。
这就是大家所熟悉的溶剂拉平效应。
16-4将下列物质按碱性减弱顺序排序,并给予解释。
NH2OHNH3N2H4PH3AsH3
16-5请解释下列事实:
(1)为什么可用浓氨水检查氯气管道的漏气?
(2)过磷酸钙肥料为什么不能和石灰一起贮存?
(3)由砷酸钠制备As2S3,为什么需要在浓的强酸性溶液中?
(1)两者反应产生NH4Cl的微小颗粒,形成大量白烟.
(2)过磷酸钙中含有Ca(H2PO4)2会与碱作用,从而有损肥效。
(3)As2S3会与碱发生作用。
16—6请解释下列有关键长和键角的问题:
(1)在N3-离子中,两个N—N键由相等的键长,而在NH3中两个N-N键长却不相等;
(2)从NO+﹑NO到NO—的键长逐渐增大;
(3)NO2+﹑NO2﹑NO2-键角(∠ONO)依次为1800﹑134.3O﹑115。
4O。
(4)NH3﹑PH3﹑AsH3分子中的键角依次为107O﹑93.08O﹑91。
8O,逐渐减小。
(1)在N3—中存在2
离域键,2个N—N键是等效的,性质一样,键长相等。
在NH3分子中,没有离域键。
(2)按照分子轨道理论,三者键级分别为3,2。
5,2。
所以键长逐渐增大。
(3)NO2中的未成对电子易电离,失去一个电子形成阳离子NO2+,或获得一个电子形成NO2—,随着价电子由16增加到18,键角明显缩小。
(4)从N到As,电负性逐渐减小,孤电子对离核越来越远,对成键电子排斥作用越来越弱,故键角逐渐减小。
16—7已知F2﹑Cl2﹑N2的离解能(D)分别为192.5kJ.mol-1﹑242.6kJ。
mol—1﹑946kJ。
mol—1;
平均键能N-Cl﹑N-F分别为192.5kJ.mol-1﹑276kJ.mol-1。
试计算NF3(g)和NCl3(g)的标准生成焓,说明何者稳定?
指出在波恩-哈伯循环中哪几步的能量变化对稳定性影响较大?
(本题忽略NCl3(l)和NCl3(g)之间的相变热效应。
)
NF3=3×
156。
9+946—2×
276×
3=-239.3kJ/mol;
NCl3=3×
242.6+946—2×
192。
5×
3=518.8kJ/mol;
由此可知,NF3更加稳定。
16-8为了测定铵态氮肥中的含氮量,称取固体样品0。
2471g,加过量NaOH溶液并进行蒸馏,用50.00Ml0.1050mol。
L—1HCl吸收蒸出的氨气,然后用0.1022mol。
L—1NaOH溶液滴定吸收液中剩余的HCl,滴定中消耗了11.69mlNaOH溶液,试计算肥料中氮的百分含量。
该样品中含N的物质的量为:
50×
10-3
×
0。
1050—11.69×
10—3
0.1022=4.055×
10—3mol/L;
所以N的百分含量为4。
055×
14/0.2471=23%
16—9为什么PF3可以和许多过渡金属形成配合物,而NF3几乎不具有这种性质?
PH3和过渡金属形成配合物的能力为什么比NH3强?
P的电负性小于N,PH3比NH3容易给出孤对电子,形成配位键;
16-10红磷长时间放置在空气中逐渐潮解,与NaOH﹑CaCl2在空气中潮解,实质上有什么不同?
潮解的红磷为什么可以用水洗涤来进行处理?
白磷在潮湿空气中发生缓慢的氧化反应,而NaOH,CaCl2的潮解是吸收空气中的水分.
16-11在同素异形体中,菱形硫和单斜硫有相似的化学性质,而O2与O3,黄磷与红磷的化学性质却有很大差异,试加以解释。
11、解:
单斜硫和菱形硫都是由S8环状分子构成.而O2和O3,黄磷和白磷的构成分子不同,其性质当然不同。
16-12回答下列有关硝酸的问题:
(1)根据HNO3的分子结构,说明HNO3为什么不稳定?
(2)为什么久置的浓HNO3会变黄?
(3)欲将一定质量的Ag溶于最少量的硝酸,应使用何种浓度(浓或稀)的硝酸?
(1)HNO3分子中由于一个质子与NO3-相连,键长和键角也发生了变化,与H相连的N-O键较长,所以HNO3分子的对称性较低,不如NO3-离子稳定,氧化性较强。
(2)因为HNO3不稳定,容易分解成NO2,所以溶液呈黄色.
16-13若将0。
0001molH3PO4加到PH=7的1L缓冲溶液中(假定溶液的体积不变),计算在此溶液中H3PO4﹑H2PO4—﹑HPO42—和PO43-的浓度。
由公式
由上述公式即可求得各自的浓度。
16-14试从平衡移动的原理解释为什么在Na2HPO4或NaH2PO4溶液中加入AgNO3溶液,均析出黄色的Ag3PO4沉淀?
析出Ag3PO4沉淀后溶液的酸碱性有何变化?
写出相应的反应方程式.
因为在溶液中存在以下平衡;
。
;
当加入Ag+后,Ag+和PO43—结合生成Ag3PO4沉淀,使得上述平衡向右移动.
16-15试计算浓度都是0.1mol。
L-1的H3PO4﹑NaH2PO4﹑Na2HPO4和Na3PO4各溶液的PH.
一般情况下,弱酸碱均忽略第二。
三级的电离,所以均可用公式
求得。
16-16AsO33-能在碱性溶液中被I2氧化成AsO43-,而H3AsO4又能在酸性溶液中被I—还原成H3AsO3,二者是否矛盾?
为什么?
两种情况下,反应的介质不同,从而电极电势不同,两者均满足
所以反应都能进行,并不矛盾.
16-17试解释下列含氧酸的有关性质:
(1)H4P2O7和(HPO3)n的酸性比强.
(2)HNO3和H3AsO4均有氧化性,而H3PO4却不具有氧化性.
(3)H3PO4﹑H3PO3﹑H3PO2三种酸中,H3PO2的还原性最强.
16—18画出下列分子结构图:
P4O124—PF4+As4S4AsS43-PCl—
16—19画出结构图,表示P4O10和不同物质的量的H2O反应时P—O-P键断裂的情况,说明反应的产物。
见课本P541
16—20完成下列物质间的转化:
(1)NH4NO3NOHNO2NH4+
(2)Ca3(PO4)2P4PH3H3PO4
(3)As2O3Na3AsO4Na3AsS4
20、解:
(1)NH4NO3
N2+O2+H2O
N2+O2
2NO+O2=2NO2
NO+NO2+H2O=2HNO2
NO2+H2O=HNO3+NO
HNO3+Zn=NH4NO3+Zn(NO3)2+H2O
(2)2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C=6CaSiO3+P4+10CO
P4+3KOH+3H2O=PH3+3KH