無機(jī)化學(xué)第四版第11章思考題與習(xí)題答案

第十一章鹵素和氧族思考題解析1．解釋下列現(xiàn)象：在鹵素化合物中，Cl、Br、I可呈現(xiàn)多種氧化數(shù)。解：因?yàn)镃l、Br、I原子的價(jià)層電子排布為ns2np5，當(dāng)參加反應(yīng)時(shí)，未成對的電子可參與成鍵外，成對的電子也可拆開參與成鍵，故可呈現(xiàn)多種氧化數(shù)。(2)KI溶液中通入氯氣是，開始溶液呈現(xiàn)紅棕色，繼續(xù)通入氯氣，顏色褪去。解：開始I-被CI2氧化成I2,使溶液呈現(xiàn)紅棕色；繼續(xù)通入氯氣，I2被Cl2氧化成無色的103-，反應(yīng)式如下：21—+Cl2>I2+2C1—I2+5Cl2+6H2O?2IO3—+10Cl—+12H+2．在氯水中分別加入下列物質(zhì)，對氯水的可逆反應(yīng)有何影響？(1)稀硫酸(2)苛性鈉(3)氯化鈉解：氯水中存在如下平衡：Cl2+H2OHClO+HCl加入稀硫酸，平衡向左移動(dòng)，Cl2從溶液中逸出；加入苛性鈉，平衡向右移動(dòng)，有利于Cl2的歧化反應(yīng);加入氯化鈉，平衡向左移動(dòng)，不利于Cl2的歧化反應(yīng)。3．怎樣除去工業(yè)溴中少量Cl2？解：蒸餾工業(yè)溴時(shí)，加入少量KBr，使其發(fā)生下列反應(yīng)：Cl2+2KBr一兀+2KCl4?將Cl2通入熟石灰中得到漂白粉，而向漂白粉中加入鹽酸卻產(chǎn)生Cl2,試解釋之。解：因?yàn)樯鲜鲞^程發(fā)生了如下相應(yīng)反應(yīng)：3Ca(OH)2+2Cl240C以下Ca(ClO)2+CaC—CaCOH)：H2O+H2OCa(ClO)2+4HCl——2Cl2+CaCl2+2H2O5．試用三種簡便的方法鑒別NaCl、NaBr、NaI。解：(1)AgNO3(A)Cl-+Ag+fAgClI白色(B)Br-+Ag+fAgBrI淡黃色(C)I-+Ag+fAglI黃色(2)Cl2水+CCl4(A)2NaBr+Clf2NaCl+Br42在CCl4中呈桔黃色(B)2NaI+Clf2NaCl+I42在CCl4中呈紫紅色(3)濃HAO”24(A)NaCl+HSO"fNaHSO”+HClfTOC\o"1-5"\h\z244(B)NaBr+HSOfNaHSO+HBrf2442HBr+HSOfBr+2HO+SOf24222使品紅試紙褪色(C)NaI+HSOfNaHSO+HIf2448HI+HSOf4I+4HO+HSf24222使Pb(OAc)2試紙變黑6．下列兩個(gè)反應(yīng)在酸性介質(zhì)中均能發(fā)生，如何解釋？1)Br+2I-f22Br-+I22)2BrO-+I32f2IO3-+Br2解：(1)E0(Br2/Br-)=1.O65V〉E0(I2/I-)=0.5355V,反應(yīng)能進(jìn)行。(2)E0(BrO3-/Br2)=1.5V〉E0(IO3-/I)=1.195V，反應(yīng)能進(jìn)行。7．解釋下列現(xiàn)象：(1)I2在水中的溶解度較小，而KI在溶液中的溶解度大。從而使12的溶解度增大。解：因12在KI溶液中能形成13—，即I2+IP^I3—，從而使12的溶解度增大。(2)I-可被Fe3+氧化，但加入F-后就不被Fe3+氧化。解：加入F-,因F-與Fe3+能形成[FeF6]3-，使c(Fe3+)降低，致使玖Fe3+/Fe2+)<E(I2/I-),這樣就不被氧化。(3)漂白粉在潮濕空氣中逐漸失效。解：因漂白粉可與潮濕空氣中的水和CO2作用生成HClO,HClO不穩(wěn)定立即分解，結(jié)果漂白粉失效。其反應(yīng)式如下：Ca(ClO)2+H2O+CO_■CaCO3J+2HC1O2HC1O?2HC1+O2f8．根據(jù)元素電勢圖判斷下列歧化反應(yīng)能否發(fā)生？(1)Cl+OH-—Cl-+C1O-+HO22(2)I+HO—IO-+I-+H+223(3)HIO—IO-+I-+HO32解：(1)E0(C12/C1-)=1.3583V〉E0(C1O-/C12)=0.890V，反應(yīng)能進(jìn)行。E0(I2/I-)=O.5355V<E0(IO3-/I2)=1.195V，反應(yīng)不能進(jìn)行。E0(HIO/I-)=O.985V<E0(IO3-/HIO)=1.14V，反應(yīng)不能進(jìn)行。9?有兩種白色晶體A和B，均為鈉鹽且溶于水。A的水溶液呈中性，B的水溶液呈堿性。A溶液與FeC13溶液作用呈紅棕色，與AgNO3溶液作用出現(xiàn)黃色沉淀。晶體B與弄鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生黃綠色氣體，該氣體與冷NaOH液作用得到含B的溶液。向A溶液中開始滴加B溶液時(shí)，溶液呈紅棕色，若繼續(xù)滴加過量B溶液,則溶液的紅棕色消失。問A和B各為何物？寫出上述有關(guān)的反應(yīng)式。解：A為NaI，B為NaClO。有關(guān)反應(yīng)式如下：2Fe3++2I-—2Fe2++I2T+I-T-23I-+Ag+—AgII黃色NaOC1+2HC1—NaC1+H2O+C12f黃綠色C12+2NaOH（冷）—NaOC1+NaC1+H2O2I-+C1O-+HO—I+C1-+2OH-22+5C1O-+HO—C1-+2IO-+2H+2310?從鹵化物制取各種HX(X=F、Cl、Br、I),反應(yīng)采用什么酸，為什么？解：氟化物-HF,用濃H2SO4；氯化物-HCl，用濃H2SO4；溴化物一HBr,用濃H3PO4；碘化物-HI,用濃H3PO4。因?yàn)镠Br、HI還原性較強(qiáng)，濃H2SO4有氧化性，所以它們之間會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，得不到HBr、HI。有關(guān)反應(yīng)式如下：NaBr+HSO-NaHSO+HBrTOC\o"1-5"\h\z442HBr+HSO-Br+SOf+2HO4222Nal+H2SO4-NaH?+HI8HI+H°SO”一4T+HSf+4HQ24222H3PO4為非氧化性酸，可與溴化物、碘化物發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，制得HBr、HI。11?設(shè)法除去(1)KCl中的KI雜質(zhì)；(2)CaCl2中的Ca(ClO)2雜質(zhì)；(3)FeCl3中的FeCl2雜質(zhì)。解：(1)加入氯水，發(fā)生Cl2+KI-I2+2KC1反應(yīng)；再加入CCl4萃取I2。加入HCl，發(fā)生如下反應(yīng)：Ca(ClO)2+4HC1△*CaCl2+2Cl2+2生0通入Cl2氣，發(fā)生2FeCl2+Cl2-2FeCl3反應(yīng)。12?若誤將少量KCN排入下水道，應(yīng)立即采取什么措施以消除污染。解：(1)CN-具有還原性，可立即撒些漂白粉，有化學(xué)氧化法消除污染。4KCN+5Ca(ClO)2+2H2O-4CO2f+2N2f+5CaCl2+4KOH也可用其它的氧化劑，如堿性條件下通Cl2氣。2CN－＋8OH－＋5Cl2一2CO2f＋N2f＋10Cl－＋4H2O(2)CN-具有孤對電子，可立即灑些FeSO4和硝石灰，使其生成難溶物。6CN－＋Fe2＋一[Fe(CN)6]4－[Fe(CN)6]4-+2Ca2+-Ca2[Fe(CN)6]I[Fe(CN)6]4-+2Fe2+-Fe2[Fe(CN)6]I13?實(shí)驗(yàn)室中制備H2S氣體為什么不用HNO3或H2SO4而用HCl與FeS作用？解：實(shí)驗(yàn)室常用硫化亞鐵與稀鹽酸作用制備硫化氫氣體：FeS+2H+-Fe2++H2Sf不用HNO3或H2SO4與FeS作用，是因?yàn)镠NO3有氧化性，與FeS發(fā)生如下反應(yīng)：FeS+4HNO3-Fe(NO3)3+SJ+NOf+2電0而H2SO4與FeS作用的產(chǎn)物FeSO4，易結(jié)晶為FeSO4?7H2O，堵塞管道。14.H2S氣體通入MnSO4溶液中不產(chǎn)生MnS沉淀。若MnSO4溶液中含有一定量的氨水，再通入H2S時(shí)即有MnS沉淀產(chǎn)生。為什么？解：因?yàn)镵：p較大，而H2S溶液中c(S2-)很小，因而得不到MnS沉淀。若有一定量氨水存在時(shí),NH3H2O與H2S反應(yīng)生成的(NH4)2S為強(qiáng)電解質(zhì)，提供的c(S2-)較大，因此足以產(chǎn)生沉淀。15.下列各組物質(zhì)能否共存？為什么？H2S與H2O2MnQ與H2O2HSO與HOPbS與HO232222解：(1)H2S與H2O2不能共存，因?yàn)镋0(H2O2/H2O)=1.763V〉E0(S/H2S)=O.144V，H2S與電02發(fā)生反應(yīng)：H2S+H2O2-SJ+2H2O(2)H2S與H2O2不能共存，因?yàn)镠2S對H2O2分解起催化作用：MnO22H2O2—2-2H2O+。21H2SO3與H2O2不能共存，因?yàn)閴嘿?-/H2SO3)=O.158V<E0(H2O2/Hf)=1.763V，它們之間發(fā)生如下反應(yīng)：H2SO3+H2O2-H2SO4+H2OPbS與H2O2不能共存，因?yàn)镻bS可被H2O2氧化：PbS+4H2O2-PbSO4+4H2O16?全球工業(yè)生產(chǎn)每年向大氣排放約1.46億噸單個(gè)SO2，請?zhí)岢鰩追N可能的化學(xué)方法以消除SO2對大氣的污染。解：SO2為酸性氧化物，可采用氨水、氫氧化鈉、碳酸鈉或石灰乳Ca(OH)2等堿性物質(zhì)作為吸收劑以除去。17.硫酸能干燥下列何種氣體？H2SNH3H2Cl2CO2解：弄硫酸能干燥H2、Cl2、CO2。

18.AgNO3溶液中加入少量Na2S2O3，與Na2S2O3溶液中加入少量AgNO3，反應(yīng)有何不同？解：AgNO3溶液中加入少量NaS2O3，發(fā)生沉淀反應(yīng)：2Ag++S2O32-一Ag2S2O3JAg2S2O3+H2O一Ag2S)+H2SO4NaS2O3溶液中加入少量AgNO3，發(fā)生配合反應(yīng)：2S2O32-+Ag+一[Ag(S2O3)2]3-19.試在下列關(guān)聯(lián)圖的箭頭上填寫適當(dāng)?shù)脑噭┖蜅l件，以實(shí)現(xiàn)物資之間的轉(zhuǎn)變。解：(1)KMnS04(H2S04)?NaOH(室溫)△、ClO3-Cl一.42ci■CIO1ClO3-彳KI2HCl(濃)KI(H2SO4)習(xí)題解析1.工業(yè)上是如何從海水中制備Cl2和Br2的？寫出有關(guān)的反應(yīng)方程式。解：(1)制備ci2：2NaCl+2NaCl+2H2O電解-2NaOH+2H2T+Ci2T(2(2)制備Br2:首先把氯氣通入曬鹽后留下的苦鹵(富含Br-)中，以置換出Br22Br-+2Br-+Cl￡pH=3.5iBr2+2Cl-然后用空氣把Br2然后用空氣把Br2吹出，再用Na2CO3溶液吸收，即得較濃的NaBr和NaBrO3溶液:3Br+3CO/--5Br-+BrO-+3COf2332最后，用硫酸將溶液酸化，Br2從溶液中游離出來：5Br－+BrO－+6H+-3Br+3HO3222.用反應(yīng)式表示下列反應(yīng)：(1)氯水逐滴加入KBr溶液中。解：2Br－+Cl2-2Cl－+Br2(2)氯氣通入熱的石灰乳中。解：6Ca(OH)2(熱)+6Cl2-Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O(3)用HClO3處理I2。解：I2+2HClO3-Cl2+2HIO3(4)氯酸鉀在無催化劑存在時(shí)加熱分解。解：4KC1O3-^3KClO4+KCl3．出下列制備過程的有關(guān)反應(yīng)方程式：(1)以食鹽為基本原料制備NaClO、Ca(ClO)2、HClO3、HClO4。解：2NaCl+2H2O電解?2NaOH+2丐+陽Cl2+2NaOH(冷)NaClO+NaCl+H2O2Cl2+2Ca(OH)2(冷)Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O3C1+6KOH(熱)KClO+5KCl+3HO2△32

4KClO3?3KClO4+KClKClO+HSO(濃)減壓烝餾.KHSO+KClO,424、丿44(2)以螢石(CaF2)為基本原料制備F2。解：CaF2+H2SO4(濃)一CaSO4+2HF?KOH+2HF?KHF+HO由解222KHF2七性■2KF+可+F2?(3)以KI為基本原料制備KIO3。解：2KI+Cl2-I2+KCl3I2+6KOH-KIO3+5KI+呵4．完成下列反應(yīng)方程式：解：(1)Cl2+2KOH(冷)一KClO+KCl+H2O3Cl2+6KOH(熱)一KClO3+5KCl+3H2OKClO3+6KCl-KCl+3Cl2f+3H2O(4)2KClO3MnO2A>2KCl+3O2(5)I2＋5H2O2一2HIO3＋4H2O(6)KClO3＋6KI＋3H2SO4一KCl＋3I2＋3K2SO4＋3H2O5．下列各對物質(zhì)在酸性溶液中能否共存？為什么？FeCl3與Br2水。解：FeCl3與Br2水能共存。因?yàn)镋^(BrO3~/Br2)=1.5V>E^(Fe3+/Fe2+)=0.771V,所以FeCl3與Br2不發(fā)生氧化還原反應(yīng)，也不發(fā)生其它反應(yīng)，故能共存。FeCl3與KI溶液。解:FeCl3與KI溶液不能共存。

因E0(Fe3+/Fe2+)=O.771V〉E0(I2/1-)=0.5355V，故發(fā)生反應(yīng):2Fe3++21-—2Fe2++I2(3)NaBr與NaBrO3溶液。解：NaBr與NaBrO3在酸性溶液中不能共存。因E0(BrO3-/Br2)=1.5V>E^(Br2/Br-)=1.065V，故發(fā)生反應(yīng):BrO－+5Br－+6H+—3Br+3HO22(4)KI與KIO3溶液。解:KI與KIO3在酸性溶液中不能共存。因E0(IO3-/I2)=1.195V>E0(I2/1-)=0.5355V，故發(fā)生反應(yīng):IO-+5I-+6H+—3I+3HO226．根據(jù)多重平衡規(guī)則，利用下列數(shù)據(jù):Cl2+H2O=^C1-+H++HC1OE]°=3x10-5HC1O+CIO-E°=2.9x10-8aHOH++OH-E嚴(yán)=1.0x10-i42W計(jì)算(4)C12+2OH-=^CIO-+Cl-+H2O反應(yīng)的平衡的常數(shù)EJ解：經(jīng)觀察可知，(4)式=⑴式+⑵式一2x⑶式，根據(jù)多重平衡規(guī)則:呼=ELEa°—3x10-5x2.9x10-8=9x10157．(Ew^)2(l.OxlO-14)27．解：根據(jù)有關(guān)物質(zhì)的厶fHm.,計(jì)算下列反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)焓變。并估計(jì)增加總壓力、升高溫度對平衡常數(shù)的影響。解：2C12(g)+2H2O(1)^^4HC1(g)+O2(g)2C12(g)+2H2O(1)^^4HC1(g)+O2(g)fHm^/(kJ.mo1-1)0-285.83-92.3070fHm^=[4x(-92.307)-2x(-285.83)]kJ.mo1-1=202.4kJ?mo1-1壓力升高，平衡向左移動(dòng)，K?不變；溫度升高，平衡向右移動(dòng)，K。變大。8．試根據(jù)鹵素在酸性溶液中的電勢圖，判斷能否用下列反應(yīng)來制備高氯酸鹽，并計(jì)算該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。4叫=3C1O4-+C1-

解：Ea°/vCIO。-acq-3c「解：EA珥右)〉EA珥左)，4C1O3_A3C1O4—+Cl—能向右進(jìn)行。lgK0=z'lgK0=z'E珥氧化劑）一E珥還原劑）］0.0592V6x(1.45-1.201)0.0592=25.2K°=1.6x10259?有9.43g的NaCl、CaCl2、KI混合物，將其溶于水后，通入氯氣使之反應(yīng)。反應(yīng)后將溶液蒸干，灼燒所得殘留物重6.22g。再將殘留物溶于水，加入足量Na2CO3溶液，所得沉淀過濾、烘干后重1.22g。計(jì)算原混合物中個(gè)物質(zhì)的質(zhì)量。解：（1）混合物溶液中通入氯氣，發(fā)生反應(yīng)：Cl2+2KI-12+2KClo反應(yīng)后蒸干溶液，KI轉(zhuǎn)化為KCl，I2除去，混合物質(zhì)量減少（9.43g—6.22g）=3.21gKI-KCl減少量Mr166.074.5166.0—74.5=91.5m/gx3.21x={(166.0X3.21)/91.5}=5.82即混合物中含5.82GkIo殘留物溶于水，加入足量Na2CO3溶液，發(fā)生反應(yīng)：CaCl+NaCO-2NaCl+CaCOI2233(NaCl、KCl溶于水，隨濾液除去)Mr110.98100.09m/gy1.22y={(110.98X1.22)/100.09}=1.35即混合物中1.35gCaCl2o原混合物中NaCl的質(zhì)量為(9.43—5.82—1.35)g=2.26g10?已知下列熱化學(xué)反應(yīng)方程式及標(biāo)準(zhǔn)焓變值，求298.15K時(shí)液態(tài)過氧化氫的標(biāo)準(zhǔn)生成焓。1(1)H2(g)+-O2(g)H2O(g)△H0(1)=—241.818kJ?mol-1rm(2)2H(g)＋O(g)-H2O(g)△H0(2)=—926.92kJ?mol—1rm3)2H(g)＋O(g)-H2O(g)△H0(3)=—1070.6kJ?mol-irm20(g)-O2(g)△rHm0(4)=—498.34kJ?mol—iH2O2(l)-H2O2(g)△rHm0(5)=—51.46kJ?mol-1解：由(1)式—(2)式—(4)式/2＋(3)式—(5)式得：H2(g)＋02(g)-H20(g)該反應(yīng)的厶H—△H0(1)—△H0(2)—△H0(4)/2+△H心一△H0(5)rmrmrmrmrmrm={(—241.82)—(—926.92)—(—498.34)/2+(—1070.6)—51.6}kJ?mol-111．某物質(zhì)A的水溶液，既有氧化性又有還原性：(1)向此溶液加入堿時(shí)生成鹽；將(1)所得的溶液酸化，加入適量KMnO4，可使KMnO4褪色；在(2)所得溶液中加入BaCl2得白色沉淀。判斷A為何物。解：A為SO2水溶液。有關(guān)反應(yīng)式如下：(1)S0＋H0＋20H—-S02—＋2H022325S032—＋2Mn04—＋6H＋-2Mn2＋＋5S042—＋3H20Ba2＋＋S02—-BaS044—種無色透明的鹽A溶于水，在水溶液中加入稀HCl有刺激性氣體產(chǎn)生，同時(shí)有淡黃色沉淀C析出。若通Cl2于A溶液中，并加入可溶性鋇鹽，則產(chǎn)生白色沉淀D。問A，B，C，D各為何物？并寫出有關(guān)反應(yīng)方程式。解：A為Na2S203，B為S02，C為S，D為BaS04。有關(guān)反應(yīng)方程式如下：SO2-+2H+-SOf+SJ+HQ2322(A)(B)(C)SO2—+4Cl+5HO-2SO2—+8Cl—+10H+23224Ba2++SO.2--BaSOI44(D)有一白色固體A，加入油狀無色液體B，可得紫黑色固體C；C微溶于水，加入A后，C的溶解度增大，得以棕色溶液D。將D分成兩份，一份中加入無色液體E，另一份通入氣體F，都褪成無色透明溶液；E遇酸則有淡黃色沉淀產(chǎn)生；將氣體F通入溶液E，在所得溶液中加入BaCl2溶液有白色沉淀，后者難溶于HNO3。問A，B，C，D，E，F(xiàn)各代表何物？并寫出有關(guān)反應(yīng)方程式。22解：A為易溶碘化物（如KI）；B為濃H2SO4；C為I2；D為13-;E為S2O32-;F為Cl2。有關(guān)反應(yīng)方程式如下：8KI+9H2SO4(濃)-4I2+8KHSO4+H2Sf+4電0A）（B）（C）I2+III2+ID）2S2O32－＋I(xiàn)2-S4O64－＋2I－E）5Cl25Cl2＋I(xiàn)2＋6H2O-10Cl－＋2IO3－＋12H＋FF）S2S2O32－＋2H＋-SO2f+sj+h2o黃色SO2－＋4Cl＋5HO-2SO2－＋8Cl－＋10H＋23224Ba2++S0.2--BaSOI4414．用一簡便方法，將下列五種固體加以鑒別，并寫出有關(guān)反應(yīng)式。NaSNaSNaSONaSONaSO2222324223解：可用稀HCl加以鑒別。五種固體各取少許分裝于試管中，并加入水配成溶液，再分別滴入HC1。其中：有臭氣放出，該氣體使?jié)駶櫟腜b（OAc）2試紙變黑者為Na2S；有同上臭氣放出且有黃色沉淀生成者為Na2S2；有使品紅試紙褪色的氣體產(chǎn)生者為Na2SO3；有使品紅試紙褪色的氣體產(chǎn)生且有黃色沉淀生成者為Na2S2O3；無明顯現(xiàn)象者為Na2SO4。1