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1、无机化学第15章 氮族元素习题演示教学第15章 氮族元素15-1 给出下列物质的化学式。（1）雄黄； （2）雌黄； （3）辉锑矿； （4）锑硫镍矿；（5）辉铋矿； （6）砷华； （7）锑华； （8）铋华解：（1）As4S4； （2）As2S3； （3）Sb2S3； （4）NiSbS；（5）Bi2S3； （6）As2O3； （7）Sb2O3； （8）Bi2O315-2 在稀硫酸介质中完成并配平下列反应的方程式。（1）I-+NO2- -（2）NH4+NO2- -（3）MnO4-+NO2- -（4）MnO4-+As2O3-（5）NaBiO3+Mn2+ -（6）H3PO3+NO2- -（7）I-+As

2、O43- -（8）N2H4+NO2- -（9）N2H4+AgCl-（10）As2O3+Zn-解：（1）2I-+2NO2-+4H+ = I2+2NO+2H2O（2）NH4+NO2- N2+2H2O（3）4MnO4-+5NO2-+6H+ = 2Mn2+5NO3-+5H2O（4）4MnO4-+5As2O3+9H2O+2H+ =4 Mn2+10H2AsO4-（5）5NaBiO3+2Mn2+14H+ = 5Bi3+2MnO4-+5Na+7H2O（6）H3PO3+NO2-+2H+ = H3PO4+2NO+H2O（7）2I-+AsO43-+2H+ = I2+AsO33-+H2O（8）N2H4+NO2-+H+

3、 = HN3+2H2O（9）N2H4+4AgCl = 4Ag+N2+4HCl（10）As2O3+6Zn+12H+ = 2AsH3+6Zn2+H2O15-3 完成并配平下列NaOH溶液参与的反应。（1）NaOH+P4-（2）NaOH(过量)+H3PO2-（3）NaOH+As2S3-（4）NaOH+Sb(OH)3-（5）NaOH+NCl3-（6）NaOH+NO2-（7）NaOH(过量)+As2O3-（8）NaOH(过量)+H3PO3-解：（1）3NaOH+P4+3H2O = 3NaH2PO2+PH3（2）NaOH(过量)+H3PO2= NaH2PO2+H2O （3）6NaOH+As2S3 = Na

4、3AsO3+Na3As3+3H2O （4）3NaOH+Sb(OH)3 = Na3SbO3+3H2O （5）3NaOH+NCl3 = NH3+3NaClO（6）2NaOH+2NO2 = NaNO2+NaNO3+H2O（7）6NaOH(过量)+As2O3 = 2Na3AsO3+3H2O （8）2NaOH(过量)+H3PO3 = Na2HPO3+2H2O 15-4 完成并配平下列浓硝酸参与的反应。（1）HNO3(浓)+As-（2）HNO3(浓)+Bi-（3）HNO3(浓)+Sb2O3-（4）HNO3(浓)+NaNO2-（5）HNO3(浓)+ Bi2S3- 解：（1）5HNO3(浓)+As = H3A

5、sO4+5NO2+H2O（2）6HNO3(浓)+Bi = Bi(NO3)3+3NO2+3H2O（3）4HNO3(浓)+Sb2O3+H2O = 2H3SbO4+4NO2（4）2HNO3(浓)+NaNO2 = 2NO2+NaNO3+H2O（5）30HNO3(浓)+ Bi2S3 = 2Bi(NO3)3+3H2SO4+24NO2+12H2O 15-5 给出下列物质受热分解的反应方程式。（1）LiNO3； （2）KNO3； （3）AgNO3；（4）Bi(NO3)3； （5）Pb(NO3)2； （6）Fe(NO3)2；（7）NH4NO3； （8）(NH4)2CO3； （9）(NH4)2Cr2O7；（10）

6、NH4Cl； （11）NaNH2； （12）Pb(N3)2；（13）NaNO2； （14）AgNO2；解：（1）4LiNO3 =2 Li2O+4NO2+O2（2）2KNO3 = 2KNO2+O2（3）2AgNO3 = 2Ag+2NO2+O2（4）4Bi(NO3)3 = 2Bi2O3+12NO2+3O2（5）2Pb(NO3)2 = 2PbO+4NO2+O2（6）4Fe(NO3)2 = Fe2O3+8NO2+O2（7）NH4NO3 N2O+H2O 2NH4NO3 2N2+O2+4H2O（8）(NH4)2CO3 = 2NH3+CO2+H2O（9）(NH4)2Cr2O7 = Cr2O3+N2+4H2O

7、（10）NH4Cl = NH3+HCl（11）2NaNH2 = 2Na+N2+2H2（12）Pb(N3)2 = Pb+3N2（13）2NaNO2 = Na2O+NO2+NO（14）AgNO2 = Ag+NO215-6 给出下列物质的水解反应方程式，并说明NCl3水解产物与其他化合物的水解产物有何本质区别？为什么？（1）NCl3；（2）PCl3；（3）AsCl3；（4）SbCl3；（5）BiCl3；（6）POCl3；解：（1）NCl3+3H2O = NH3+3HClO（2）PCl3+3H2O = H3PO3+3HCl（3）AsCl3+3H2O = H3AsO3+3HCl（4）SbCl3+H2O

8、= SbOCl+2HCl（5）BiCl3+H2O = BiOCl+2HCl（6）POCl3+3H2O = H3PO4+3HCl NCl3水解产物既有酸HClO，又有碱NH3，而同族AsCl3和PCl3水解产物为两种酸。 P和As的电负性都小于Cl，AsCl3和PCl3水解时呈正电性的P3+和As3+与水解离出的OH结合，呈负电性的Cl与水解离出的H+结合，生成两种酸。 周期数较高的Sb和Bi金属性较强，Sb3+和Bi3+与OH-的结合较弱，故SbCl3和BiCl3水解不彻底，分别生成SbOCl，BiOCl沉淀和HCl。N和Cl的电负性相近，NCl3中半径小的N的孤电子对向H2O中的H配位，N与

9、H成键并脱去Cl，最终生成NH3；NCl3中半径大的Cl和由水释放出的OH结合，生成HClO。15-7 用反应方程式表示下列制备过程。（1）由NaNO3制备HNO2溶液；（2）由BiCl3制备NaBiO3；（3）由SbCl3制备较纯净的Sb2S5。解： （1）将NaNO3制备加热分解，得到NaNO2固体。2NaNO3 2NaNO2+O2 将NaNO2配制成饱和溶液，冰浴冷却至近0，加入在冰浴中冷却至近0的稀硫酸：NO2-+H+ = HNO2 （2）向BiCl3溶液中加入过量NaOH溶液，滴加氯水或NaClO溶液，水浴加热，有土黄色NaBiO3沉淀生成：BiCl3+3NaOH = Bi(OH)3

10、+3NaClBi(OH)3+Cl2+3NaOH = NaBiO3+3H2O+2NaCl (3)向SbCl3溶液中加入适量NaOH溶液和氯水，生成Sb(OH)5沉淀生成：SbCl3+Cl2+5NaOH = Sb(OH)5+5NaCl 过滤洗涤Sb(OH)5沉淀。加入过量Na2S溶液，生成Na3SbS4溶液：Sb(OH)5+4Na2S = Na3SbS4+5NaOH 向溶液中小心滴加稀盐酸，析出Sb2S5沉淀：2Na3SbS4+6HCl = Sb2S5+3H2S+6NaCl15-8 如何配制SbCl3和Bi(NO3)3溶液？解： SbCl3和Bi(NO3)3都易水解生成沉淀：SbCl3+H2O =

11、 SbOCl+2HClBi(NO3)3+H2O = BiONO3+2HNO3 为避免水解，在配制溶液时先将一定量的盐溶于酸中，再稀释到所需体积即可。配制SbCl3溶液时，先将SbCl3水合晶体溶于1:1盐酸中；配制Bi(NO3)3溶液时，先将Bi(NO3)3水合晶体溶于1:1硝酸中。15-9 分别用三种方法鉴定下列各对物质。（1）NaNO2和NaNO3； （2）NH4NO3和NH4Cl； （3）SbCl3和BiCl3；（4）NaNO3和NaPO3； （5）Na3PO4和Na2SO4； （6）KNO3和KIO3解： （1）向两种盐的溶液中分别加入酸性KMnO4溶液，能使KMnO4溶液褪色的是Na

12、NO2，另一种盐是NaNO3：2MnO4-+5NO2-+6H+ = 2Mn2+5NO3-+3H2O 将两种盐的溶液分别用HAc酸化，再加入KI，颜色变黄、有I2生成的是NaNO2，无明显变化的是NaNO3：2HNO2+2I-+6H+ = I2+2NO+2H2O 向两种盐的溶液中加入AgCl溶液，有黄色沉淀生成的是NaNO2，另一种盐是NaNO3：Ag+NO2- = AgNO2 （2）向两种盐的溶液中加入AgNO3溶液，有黄色沉淀生成的是NH4NO3，另一种盐是NH4Cl：Ag+Cl- = AgCl 向两种盐的溶液中分别加入酸性KMnO4溶液，能使KMnO4溶液褪色的是NH4NO3，另一种盐是N

13、H4Cl：10Cl-+2MnO4-+16H+ = 2Mn2+5Cl2+8H2O 取少量两种盐晶体分别装入两支试管中，加入FeSO4，加水溶解后沿着试管壁加浓硫酸，在浓硫酸与上层溶液的界面处有棕色环生成的是NH4NO3，另一种盐是NH4Cl：NO3-+3Fe2+4H+ = NO+3Fe3+2H2ONO+Fe2+ = Fe(NO)2+ (棕色) （3）将两种盐溶于水，分别滴加NaOH溶液至过量，先有白色沉淀生成而后沉淀又溶解的是SbCl3，加NaOH溶液生成的白色沉淀不溶于过量NaOH溶液的是BiCl3：Sb3+3OH- = Sb(OH)3Sb(OH)3+3OH- = SbO33-+3H2OBi3

14、+3OH- = Bi(OH)3 将两种盐溶于稀盐酸，分别加入溴水，能使溴水褪色的是SbCl3，另一种盐是BiCl3：Sb3+Br2 = Sb5+2Br- 向两种盐溶液中加入NaOH和NaClO溶液，微热，有土黄色沉淀生成的是BiCl3，另一种盐是SbCl3：Bi3+ClO-+4OH-+Na+ = NaBiO3+2H2O+Cl- （4）向两种盐溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成的是NaPO3，另一种盐是NaNO3：Ag+PO3- = AgPO3 分别将两种盐酸化后煮沸，这时偏磷酸盐PO3-将转化为正磷酸盐PO43-。再分别加入过量的(NH4)2MoO4，有特征的黄色沉淀磷钼酸铵生成的是偏磷

15、酸钠，无此特征现象的是硝酸钠：PO43-+12MoO42-+24H+3NH4+ = (NH4)3PMo12O406H2O+6H2O 分别将两种盐晶体加入HNO3溶液,有棕色NO2气体生成的是NaNO3，另一种盐是NaPO3：NO3- +NO2- +2H+ = 2NO2+H2O （5）向两种盐溶液中加入AgNO3溶液，有黄色沉淀生成的是Na3PO4，有白色沉淀生成的是Na2SO4：3Ag+PO43- = Ag3PO4 (黄色)2Ag+SO42- = Ag2SO4 (白色) 向两种盐溶液中加入BaCl2溶液后生成的白色沉淀不溶于硝酸的是Na2SO4，生成的白色沉淀溶于硝酸的是Na3PO4：Ba2+

16、 +SO42- = BaSO4 3Ba2+ +2PO43- = Ba3(PO4)2 Ba3(PO4)2+4H+ = Ba2+ + 2H2PO4- 向两种盐溶液中加入碘水溶液，能使碘水褪色的是Na3PO4，不能使碘水褪色的是Na2SO4。因为Na3PO4溶液碱性较强，碘水发生歧化反应：3I2+6PO43-+3H2O = 5I-+IO3-+6HPO42- （6）将两种盐溶液酸化后滴加Na2SO3溶液，颜色变黄、有I2生成的是KIO3，另一种盐是KNO3：2IO3-+5SO32-+2H+ = I2+5SO42-+H2O 将两种盐分别与NaNO2晶体混合后滴加浓硫酸，有气态NO2放出的是KNO3，另一

17、种盐是K IO3：NO3- +NO2- +2H+ = 2NO2+H2O2IO3-+5NO2-+2H+ = I2+5NO3-+H2O 向两种盐溶液中分别加入BaCl2溶液，生成白色沉淀者为KIO3，另一种则为KNO3：2KIO3+BaCl2 = Ba(IO3)2 +2KCl15-10 提纯下列物质。（1）除去N2气体中的少量O2和H2O；（2）除去NO中的少量NO2；（3）除去NaNO3溶液中的少量NaNO2；解：（1）将N2气通过赤热的铜粉，除去少量O2：O2+2Cu = 2CuO 再用P2O5干燥N2，除去少量H2O。（2）将气体通过水或NaOH溶液后除去NO2，再用P2O5干燥：3NO2+

18、H2O = HNO3+NO2NaOH+2NO2 = NaNO2+NaNO3+H2O（3）向溶液中加入少量HNO3溶液后加热，可除去溶液中NO2-：2NO2- +2H+ = NO2+NO+H2O 或向溶液中加入少量NH4NO3溶液后加热，可除去溶液中NO2-：NH4+NO2- = N2+2H2O15-11 试分离下列各对离子。（1）Sb3+和Bi3+；（2）PO43+和NO3-；（3）PO43-和SO42-；（4）PO43-和Cl-解：（1）向溶液中加入过量NaOH溶液，Sb3+生成可溶性的SbO33-而Bi3+生成Bi(OH)3沉淀：Sb3+6OH- = SbO33-+3H2OBi3+3OH-

19、 =Bi(OH)3（2）向溶液中加入AgNO3溶液，PO43-与Ag+生成Ag3 PO4沉淀而NO3-留在溶液中。（3）将溶液用硝酸酸化后加入BaCl2溶液，SO42-转化为BaSO4沉淀而PO43-转化为H2PO4-留在溶液中。（4）将溶液用硝酸酸化后加入AgNO3溶液，Cl-转化为AgCl沉淀而PO43-转化为H2PO4-留在溶液中。15-12 现在下列六种磷的含氧酸盐固体，试加以鉴定。Na4P207，NaPO3，Na2HPO4，NaH2PO4，NaH2PO2，NaH2PO3解： 向六种盐的水溶液中分别加入AgNO3溶液生成白色沉淀的是Na4P207和NaPO3：P2074-+4Ag+ =

20、Ag4P207 （白）PO3-+Ag+ =AgP03 （白） 生成黄色沉淀的是Na2HPO4，NaH2PO4：HPO42-+3Ag+ = Ag3P04(黄)+H+H2PO4-+3Ag+ =Ag3P04(黄)+2H+ 生成黑色沉淀的是NaH2PO2，NaH2PO3：H2PO2-+4Ag+2H2O = 4 Ag(黑)+H3PO4+3H+H2PO3-+2Ag+H2O = 2 Ag(黑)+H3PO4+H+15-13 解释下列实验现象。（1）向含有Bi3+和Sn2+的澄清溶液中加入NaOH溶液会有黑色沉淀生成。（2）向Na3PO4溶液中滴加AgNO3溶液时生成黄色沉淀，但向NaPO3溶液中滴加AgNO3

21、溶液时却生成白色沉淀。（3）向AgNO3溶液中通入NH3气体，先有棕褐色沉淀生成，而后沉淀溶解得到无色溶液，但向AgNO3溶液中通入SbH3气体，生成的沉淀在SbH3过量时也不溶解。（4）在煤气灯上加热KNO3晶体时没有棕色气体生成，但KNO3晶体混有CuSO4时有棕色气体生成。（5）分别向NaH2PO4，Na2HPO4和Na3PO4溶液中加入AgNO3溶液时，均得到黄色的Ag3PO4沉淀。（6）向Na2HPO4溶液中加入CaCl2溶液有白色沉淀生成，但向NaH2PO4溶液中 加入CaCl2溶液没有沉淀生成。解：（1）在碱性条件下Sn2+将Bi3+还原为单质Bi，生成的粉末产物为黑色：3Sn2

22、+ + 2Bi3+ + 18OH- = 2Bi + 3Sn(OH)62-（2）Na3PO4溶液中滴加AgNO3溶液时生成黄色Ag3 PO4沉淀，向NaPO3溶液中滴加AgNO3溶液时生成的是Ag PO3沉淀，它显白色。 Ag+离子的极化能力较强，其半径也较大，因而Ag3PO4中Ag+与负电荷多的PO43-之间的附加极化作用较强，很容易发生电荷跃迁，吸收可见光显颜色。而AgPO3中Ag+与负电荷少的PO3-之间的附加极化作用较弱，很难发生电荷跃迁，即可见光照射后不发生电荷跃迁，因而显白色。（3）向AgNO3溶液中通入NH3气体，先生成棕褐色Ag2O沉淀，NH3过量则Ag2O与NH3生成配合物而溶

23、解：2Ag+2NH3+H2O = Ag2O+2NH4+Ag2O+2NH4+2NH3=2Ag(NH3)2+H2O向AgNO3溶液中通入SbH3气体,发生氧化还原反应，生成的沉淀为Ag和Sb2O3，过量的SbH3不能溶解Ag和Sb2O3：12Ag+2SbH3+3H2O = 12 Ag+Sb2O3+12H+（4）K+极化能力弱，在煤气灯上加热KNO3晶体时生成KNO2和O2，不生成棕色NO2：2KNO3 = 2KNO2+O2 在KNO3晶体混有CuSO4，混合物受热时，NO3-接触极化能力较强的Cu2+使NO3-分解成棕色NO2气体：4KNO3+2CuSO4 = 4NO2+O2+2CuO+2K2SO

24、4（5）AgH2PO4和Ag2HPO4比Ag3PO4溶解度大得多，因此向NaH2PO4，Na2HPO4和Na3PO4溶液中加入AgNO3溶液时，都生成黄色的Ag3PO4沉淀。（6）CaHPO4不溶于水，Ca(H2PO4)2溶于水。所以向Na2HPO4溶液中加入CaCl2溶液有白色沉淀生成，向NaH2PO4溶液中加入CaCl2溶液没有沉淀生成。15-14 比较下列磷的含氧酸的酸性强弱。H3PO2，H3PO3，H3PO4，H4P207解： 酸性 H4P207H3PO2H3PO3H3PO4 H3PO2 Ka=5.8910-2 H3PO3 K1=3.7210-2 H3PO4 K1=7.1110-3 H

25、4P207 K1=1.2310-115-15 完成下列所示物质转化的反应方程式并给出反应条件。P4O6P4O10P4H3PO3H3PO4 PH3PCl3PCl5解： 白磷在不充分的空气中燃烧，生成的氧化物为P4O6：P4+3O2 =P4O6 白磷缓慢与H2O2作用，产物中含有H3PO3：P4+6H2O2 = 4H3PO3 白磷与不足量的干燥氯气反应，生成PCl3：P4+6Cl2 = 4PCl3 白磷在碱中歧化，生成PH3。加热有利于歧化反应进行（NaH2PO2进一步歧化为Na3PO4）：P4+3NaOH+3H2O = PH3+3NaH2PO2 PH3与不足量的干燥氯气反应，生成PCl3：2PH

26、3+3Cl2 = 2PCl3+6HCl P4O6与过量氧作用，生成P4O10：P4O6+2O2 = P4O10 P4O6缓慢溶于冷水，生成H3PO3：P4O6+6H2O = 4H3PO3 PCl3水解生成H3PO3：PCl3+3H2O = H3PO3+3HCl PCl3与过量的干燥氯气反应，生成PCl5：PCl3+Cl2 = PCl5 P4O10与过量水作用，生成H3PO4：P4O10+6H2O = 4H3PO4 将H3PO3氧化，生成H3PO4：H3PO3+H2O2 = H3PO4+H2O PCl5彻底水解，生成H3PO4：PCl5+6H2O = H3PO4+5HCl15-16 简要回答下列

27、问题。（1）为什么NH3溶液显碱性而HN3溶液显酸性？（2）在H3PO2，H3PO3和H3PO4分子中含有3个H，为什么H3PO2为一元酸，H3PO3为二元酸，而H3PO4为三元酸？（3）为什么与过渡金属的配位能力NH3PH3，NF3PH3？（4）有人提出，可以由NO2的磁性测定数据分析NO2分子中的离域键是 还是。你认为是否可行？为什么？解： （1）化合物在水溶液中的酸碱性，一般是由其在水中的解离情况决定的。 NH3是一种稳定的分子，在水中解离出H+离子的能力很弱。而NH3中N的孤对电子对有较强的配位能力，可以与H2O解离出的H+结合，使体系中OH-过剩，因此NH3的水溶液显碱性：NH3+H

28、2O = NH3H2O NH4+OH- Kb =1.810-5 HN3的结构远不如N3-的结构稳定，故HN3在水溶液中将解离出H+，生成稳定的N3-。因此显酸性：HN3 H+N3- Ka =2.510-5 （2）磷的含氧酸中，只有OH基团的H能解离出H+，而与P成键的H不能解离出H+。因此，磷的含氧酸是几元酸，是由分子中H形成几个OH基团决定的。 磷的含氧酸的结构如图15-16-1所示，（a）表示的H3PO2分子中有1OH个基团，为一元酸；（b）表示的H3PO3分子中有2OH个基团，为二元酸；（c）表示的H3PO4分子中有3OH个基团，为三元酸。 O O O P P P H H OH HO H

29、 OH HO OH OH (a) (b) (c) （3）NH3和NF3利用N的孤对电子对向过渡金属配位形成配位键；PH3和PF3除利用P的孤电子对向过渡金属配位形成配位键外，而其中心原子P有空的d轨道，可以接受过渡金属d轨道电子的配位，形成d-d配键，使PH3和PF3与过渡金属生成的配合物更稳定。即与过渡金属的配位能力NH3PH3，NF3PH3。 （4）种方法是不可行的。 测定NO2的磁性应是NO2处在液态或固态下，而随着温度的降低，NO2发生聚合反应：2NO2 N2O4 实验结果表明，在N2O4沸点温度时，液体中含有1%的NO2，气体中含有15.9% NO2的；在N2O4熔点温度的液体中只含有0.01% NO2的，在低于N2O4的熔点温度时，固体中全部是N2O4。