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1、武汉大学无机化学课后习题答案第15章 p区元素bP区元素 1. 试用分子轨道理论描述下列各物种中的键、键级和磁性和相对稳定性。 O2+ O2 O2- O22- 解:见下表 物种 O2+ KK22*分子轨道 键 键级 磁性 相对稳定性 一个键 42.5 顺 依次减小 (2p) *1*02一个二电子键，一个三电子键 2 顺 (2py)1( 2pz) O2 KK2一个键 22 (2p) 4 二个三电子键 (2py*)1 ( 2pz*)1 O2- KK2一个键 21.5 顺 2 (2p) 4 一个三电子键 (2py*)1 ( 2pz*)1 O22- KK2一个键 21 逆 2 (2p) 4 (2py*
2、)1 ( 2pz*)2 2. 重水和重氧水有何差别？写出它们的分子式。它们有何用途？如何制备？ 答:重水:D2O；重氧水: ；重水是核能工业常用的中子减速剂，重氧水是研究化学反应特别是水解反应机理的示踪剂。 3. 解释为什么O2分子具有顺磁性，O3具有反磁性？ 答： 根据O2分子的分子轨道式KK222 (2p) 4 (2py*)1 ( 2pz*)1 分子中两个2p 反键轨道各有一单电子，因此它具有顺磁性。 在O3分子中，每个氧原子各用一个P轨道组成一个成键轨道，一个反键轨道，一个非键轨道，其中4各P电子，两个进入成键轨道，两个进入非键轨道，键键级为一，分子没有成单电子，所以分子具有反磁性。 4
3、. 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),02就部分转变成了03 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:油画放置久后会变黑，发暗，原因是油画中的白色颜料中含PbSO4，遇到空气中的H2S会生成PbS造成的。PbSO4+H2S=PbS+H2SO4 用H2O2
4、处理又重新变白，是因为发生以下反应 H2O2=PbSO4+H2O2 6. 比较氧族元素和卤族元素氢化物在酸性、还原性、热稳定性方面的递变性规律。 答:氧族元素的氢化物有H20,H2S,H2Se,H2Te 卤族元素的氢化物有HF,HCl,HBr,HI (1)酸性 H20H2SH2SeH2Te HFHClHBrHI 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。 (2)还原性 H2OH2SH2SeH2Te HFHClHBrH2SH2SeH2Te HFHClHBrHI 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。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.
5、 比较硫和氮的含氧酸在酸性、氧化性、热稳定性等方面的递变规律。 答:H2SO4没HClO4酸性强，H2SO4氧化性强，HClO4热稳定性强。 为什么SOCl2既可做Lewis酸又可做Lewis碱？ 答:SOCl2 中的S原子有一对孤对电子，因此可以做Lewis碱，SOCl2 中的S原子有3d空轨道，发生水解时是它接受电子对表现出Lewis酸性质，并迅速分解为SO2和HCl 9. 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溶于水即得硫酸: 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
6、。即硫酸中含有过量的SO3，则为发烟硫酸。 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环状或链状俩种结构形式存在。 10. 写出下面阴离子的名称和结构:S2O32-，S2O42-，S2O62-和S2O82-。 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:分子中SO键强度:SOF2SOCl2SOBr2 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。 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
7、价成分越大，键越短，故S-O键越强。 S-O间存在d-p反馈 键，S周围电子密度小，吸引电子能力强，S-O间键越强。元素电负性FClBr,分子中S周围电子密度SOF2SOCl2SOBr2 12. 以Na2CO3和硫磺为原料，怎样制取Na2S2O3，写出有关反应方程式。 答:S + O2 =SO2 Na2CO3+ SO2 =CO2+Na2SO3 Na2S + SO2 + H2O = Na2SO3 + H2S 2H2S + SO2 =3S + 2H2O Na2SO3 + S =Na2S2O3 13. 有四种试剂:Na2SO4，Na2SO3，Na2S2O3，Na2S2O6其标签已脱落，设计一简便方法
8、鉴别它们。 答:取少量试剂分别与稀盐酸作用 无任何反应现象的是Na2SO4 有刺激性气体放出，但无沉淀的是Na2SO3或Na2S2O6 再滴加BaCl2有白色沉淀生成的是Na2SO3，另一个则是Na2S2O6 有刺激性气体放出，同时有沉淀析出的是Na2S2O3 14. 由H2S的制备过程来分析它的某些性质。 答:制备H2S一般采用FeS或Na2S与稀H2SO4或浓H3PO4反应，在通风橱中收集H2S气体。由此可判断H2S有以下性质: 易挥发性和溶解度小，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 强还原性；在制H2S时不能用浓硫酸，因浓H2SO4可将H2S氧化 毒性:H
9、2S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。 15. 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Cl2于A溶液中，Cl2即消失并得到溶液D，D于钡盐作用，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 S2O32- +2H+=SO2+S+H2O 16. 完成并配平下列反应式: H2S+H2O2 H2S+Br2 H2S+I2 H2S+O2 H2S+ClO +H
10、+ Na2S+Na2SO3+H+ Na2S2O3+I2 Na2S2O3+Cl2 SO2+H2O+Cl2 H2O2+KMnO4+H+ Na2O2+CO2 KO2+H2O Fe(OH)2+O2+OH- K2S2O8+Mn2+H+NO H2SeO3+H2O2 答:H2S+H2O2=S+2H2O H2S+4H2O2=H2SO4+4H2O H2S+Br2=2HBr+S H2S+4Br2+4H2O=8HBr+H2SO4 H2S+I2=2I-+S+2H+ 2H2S+O2=2S+2H2O 3H2S+ClO3-=3S+Cl-+3H2O 2S2-+S2O3+6H+=3S+3H2O 2Na2S2O3+I2=Na2S
11、4O6+2NaI Na2S2O3+4Cl2+5H2O=Na2SO4+H2SO4+8HCl SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl 5H2O2+2MnO4-+6H+=2Mn2+5O2+8H2O 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 2KO2+2H2O=2KOH+O2+H2O2 4Fe2+O2+2H2O=4Fe3 5S2O82-+Mn2+8H2O=10SO42-+2MnO4-+16H+ H2SeO3+H2O2=H2SeO4+H2O 17.在标准状况下，50cm3含有O3的氧气，若其中所含O3完全分解后，体积增加到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
12、前的混合气体中O3的体积分数是多少？ 解:5.68mg ,8.1% 18.每升含12.41克Na2S2O35 H2O的溶液35.00 cm3，恰好使50.00 cm3的I 2溶液退色，求碘溶液的浓度？ 解:I3-+2S2O32-=S4O62-+3I- 1.7510-2mol/L 19.下述反应在298K时的H 为284.5kJmol-1 3O2 2O3 已知此反应平衡常数为10-54，试计算该反应的G 和S 。 解:307.97kJ /mol, -78.76k-1.J.mol-1 20.利用电极电势解释在H2O2中加入少量Mn2+，可以促进H2O2分解反应的原因。 答: = 1.23V H2O2作为氧化剂时 =1.776V H2O2能氧化Mn2+ Mn2+ + 2 H2O2 = MnO2 + 2H2O H2O2作为还原剂 = 0.68V 1.23V H2O2能还原MnO2 MnO2 + 2 H2O2 = Mn2+ + O2 + 2H2O 总反应式为 2 H2O2 O2 +2H2O
