武漢大學版無機化學課后習題答案(第三版)第17章 d區(qū)元素(1).doc

D區(qū)元素（1）1. 鈦的主要礦物是什么？簡述從鈦鐵礦制取鈦白得反應原理。解：鈦的主要礦物有鈦鐵礦FeTiO2反應原理： FeTiO3 + 2H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O TiOSO4 + 2H2O =TiO2H2O + H2SO4 TiO2H2O = TiO2 + H2O2. 解釋TiCl3和Ti(O2)OH(H2O)4+ 有色得原因。解：TiCl3顯色是因為產(chǎn)生了電核躍遷，Ti(O2)OH(H2O)4+有色是因為O22-離子變形性較強，dd躍遷所引起。3. 完成并配平下列反應方程式。（1） Ti + HF （2） TiO2 + H2SO4 （3） TiCl4 + H2O （4） FeTiO3 + H2SO4 （5） TiO2 + BaCO3 （6） TiO2 + C + Cl2 解：(1) Ti + 5HF = H2TiF6 + 2H2(2) TiO2 + H2SO4 = TiOSO4 + H2O(3) TiCl4 + 2H2O = TiO2 + 4HCl (4) FeTiO3 + 2H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O(5) TiO2+ BaCO3 = BaTiO3 + CO2(6) TiO2 + 2C + 2Cl2 = TiCl4 + 2CO4. 完成下列反應（1） TiI4在真空中強熱；（2） FeTiO3和碳得混合物在氯氣中加熱；（3） 向含有TiCl得水溶液加入過量得氨；（4） 向VCl3的水溶液加入過量的氨；（5） 將VCl2的固體加到HgCl2水溶液中。解：(1) TiI4 = Ti + 2I2 (2) 2FeTiO3 + 6C + 5Cl2 = 2FeCl3 + 2TiCl4 + 6CO (3) TiCl62- + NH3 = Ti(NH3)64+ + 6Cl- (4) VCl3 + Na2SO3 = (5) VCl2 + HgCl2=5. 根據(jù)下列實驗寫出有關(guān)的反應方程式：將一瓶TiCl4打開瓶塞時立即冒白煙。向瓶中加入濃HCl溶液和金屬鋅時生成紫色溶液，緩慢地加入NaOH溶液直至溶液呈堿性，于是出現(xiàn)紫色沉淀。沉淀過濾后，先用HNO3處理，然后用稀堿溶液處理，生成白色沉淀。解：TiCl4 + 3H2O = H2TiO3 + 4HCl2TiCl4 +Zn = 2TiCl3 + ZnCl2TiCl3 + 3NaOH = Ti(OH)3 + 3NaCl3Ti(OH)3 + 7HNO3 = 3TiO(NO3) + 2 NO + 8H2OTiO2+ + 2OH- + H2O = Ti(OH)46. 利用標準電極電勢數(shù)據(jù)判斷H2S，SO2，SnCl2和金屬Al能否把TiO2+離子還原成Ti3+離子？解：由查表得：因為EAl3+/AlETiO2+/Ti3+，故只有Al 才可以還原TiO2+離子成Ti3+離子7. 概述下列合成反應地步驟（1） 由MnSO4制備K5Mn(CN)6；（2） 由MnO2制備K3Mn(CN)6；（3） 由MnS制備KMnO4；（4） 由MnCO3制備K2MnO4；（5） 由BaMnO4制備金屬錳。解：(1) MnSO4 + 6KCN = K4Mn(CN)6 + K2SO4(2) 4MnO2+6H2SO4 = 2Mn2(SO4)3+6H2O+O2Mn2(SO4)3+12KCN=2K3Mn(CN)6+3K2SO4 (3) MnS + 2O2 = MnO2 + SO2 2MnO2 + 4KOH +O2 = 2K2MnO4 + 2H2O 2K2MnO4 + 2H2O = 2KMnO4 + 2KOH + H2(4) MnCO3 + 2HNO3 = Mn(NO3)2 + H2O + CO2Mn(NO3)2 = MnO2 + 2NO22MnO2 + 4KOH +O2 = 2K2MnO4 + 2H2O (5) BaMnO4+K2SO4 = K2MnO4+BaSO4 K2MnO4+CO2=KMnO4+MnO2+2K2CO3 KMnO4+SO32-+H2O=2MnO2+SO42-+2OH-(中性條件下) 3MnO2=Mn3O4+O2(加熱) Mn3O4+8Al = 4Al2O3+9Mn8向鉻酸鉀的水溶液通入CO2時，會發(fā)生什么變化？解：溶液由黃色變?yōu)槌壬?完成并配平下列反應方程式（1） V2O5 + NaOH（2） V2O5 + HCl（3） VO43- + H+(過量) （4） VO2+ + Fe2+ + H+（5） VO2+ + H2C2O4 + H+解：(1) V2O5 + 2NaOH = 2NaCO3 + H2O V2O5 + 6NaOH = 2Na3VO4 + 3H2O(2) V2O5 + 6HCl = 2VOCl2 + Cl2 + 3H2O(3) VO43- + 4H+(過量) = VO2+ + 2H2O(4) VO2+ + Fe2+ + 2H+ = VO2+ Fe3+ H2O(5) 2VO2+ + H2C2O4 + 2H+ = 2VO2+ + 2CO2 + 2H2O10釩酸根離子在水溶液中的組成取決于哪些因素？這些因素怎樣影響平衡 VOV2O (V3O, V10O等)。解：取決于(1) 溶液的pH值，隨著pH值的下降，聚合度增大，但若加入足夠量 的酸，溶液中存在穩(wěn)定的VO2+離子 。 (2)釩酸根濃度的大小，濃度低于10-4moldm-3時，溶液中存在的僅為單體釩酸根和酸式釩酸根離子，若濃度大于10-4moldm-3，則當酸度過高，pH值約為2時，會沉淀出紅棕色的五氧化二釩水合物。11 新生成的氫氧化物沉淀為什么會發(fā)生下列變化（1） Mn(OH)2幾乎是白色的，在空氣中變?yōu)榘岛稚?？?） 白色的Hg(OH)2立即變?yōu)辄S色？（3） 藍色的Cu(OH)2，加熱時為什么變黑？解：(1) 2Mn(OH)2 + O2 = 2MnO(OH)2 MnO(OH)2為暗褐色(2) Hg(OH)2 = HgO + H2O HgO為黃色(3) Cu(OH)2 = CuO + H2O CuO為黑色12根據(jù)下述各實驗現(xiàn)象，寫出相應的化學反應方程式（1） 往Cr2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液，先析出蔥綠色絮狀沉淀，后又溶解，此時加入溴水，溶 液就由綠色變?yōu)辄S色。用H2O2代替溴水，也得到同樣結(jié)果。（2） 當黃色BaCrO4沉淀溶解在濃HCl溶液中時得到一種綠色溶液。（3） 在酸性介質(zhì)中，用鋅還原Cr2O時，溶液顏色由橙色經(jīng)綠色而變成藍色。放置時又變回綠色。（4） 把H2S通入已用H2SO4酸化的K2Cr2O7溶液中時，溶液顏色由橙變綠，同時析出乳白色沉淀。解：(1) Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3Cr(OH)3 + OH- = Cr(OH)4-Cr(OH)4- +Br2 = Br- + CrO42- + H2O2 Cr(OH)4- + 3H2O2 + 2OH- = 2CrO42- + 8H2O(2) 2BaCrO4 + 2H+ = Cr2O72- + 2Ba2+ + H2O Cr2O72- + 6Cl- + 14H+ = 2Cr3+ + 3Cl2 + 7H2O(3) Cr2O72- + 3Zn + 14H+ = 2Cr3+ + 3Zn2+ + 7H2O 2Cr3+ + Zn = 2Cr2+ + Zn2+ 4Cr2+ + O2 + 4H+ = 4Cr3+ + 2H2O6H2S + Cr2O72- + 8H+ = 2Cr3+ + 6S + 7H2O13若Cr離子和Al共存時，怎樣分離它們？Zn離子也共存時，怎樣分離？解： Cr3+, Al3+, Zn2+ (1) H2O2,OH-(過量), (2) 調(diào)節(jié)pH=45，BaCl2 BaCrO4 Al3+,Zn2+ NH3.H2O Al(OH)3 Zn(NH3)42+14在含有Cl和CrO離子的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液，若Cl及CrO均為10moldm,那么誰先沉淀？兩者能否基本分離出來。解：KspAgCl = 1.810-10 KspAg2CrO4 =2.010-12 =Ag+Cl- = Ag+2CrO42- 故先得到 AgCl 沉淀 若使AgCl沉淀 Ag+ = 使Ag2CrO4沉淀Ag+ = 故當Ag2CrO4產(chǎn)生沉淀時 Cl- = 100% = 99.6% 故可基本分離15用H2S或硫化物設法將下列離子從它們的混合溶液中分離出來。 Hg，Al3+，Cu2+，Ag+，Cd2+，Ba2+，Zn2+，Pb2+，Cr3+解：Al(OH)3、Cr(OH)3(加鹽酸)Al3+、Cr3+、Zn2+Hg2S、 CuS 、Ag2S、 CdS、 PbS(加濃鹽酸) Cd2+、Pb2+ (加氨水) HgS+Hg、 CuS 、Ag2S(加硝酸)Ag+、Cu2+(Cl)Ba2+ 16指出下列化合物的顏色，并說明哪些是d-d躍遷，哪些是電荷躍遷引起的？ Cu(NH3)4SO4(深藍色)，Mn(CN)6(SO4)2(深紫色)， 順式-Co(NH3)4Cl2Cl(紫色)，反式-Co(NH3)4Cl2Cl(綠色)， K2MnBr4(黃綠色)，Mn(H2O)6(SO4)(淺紅色)， KFeFe(CN)6(深藍色)，Ag2CrO4(橙紅色) BaFeO4(深紅色)， Na2WS4(橙色) AuAuCl4(暗紅色)，CuCuCl3(棕褐色)解：(1)深藍色 (2)深紫色 (3)紫色 (4)綠色 (5)黃綠色 (6)淺紅色 (7)深藍色 (8)橙紅色 (9)洋紅色 (10)橙色 (11)暗紅色 (12)棕褐色(9)，(10)，(11)為電荷躍遷引起，其余皆為d-d躍遷所致。17根據(jù)2CrO+2H+Cr2O+H2O K=10試求在1 moldm鉻酸鉀溶液中，pH值是多少時（1） 鉻酸根離子褐重鉻酸根離子濃度相等；（2） 鉻酸根離子的濃度占99%；（3） 重鉻酸根離子的濃度占99%。解：(1) 解：設Cr2O72- 濃度為x moldm-3 2 CrO42- + 2H+ Cr2O72- +H2O 2x x2 1 CrO42- = Cr2O72- 則：1 - 2x = x x=1/3 moldm-3 得:pH= -lgH+ = 6.7618把重鉻酸鉀溶液褐硝酸銀溶液混合在一起時，析出什么沉淀？解：生成Ag2CrO4(磚紅色)沉淀Cr2O72- + 4Ag+ + H2O = 2 Ag2CrO4 + 2H+19為了從溶解有20g六水合氯化鉻()的水溶液重快速沉淀出氯，需要75ml 2 moldm 的硝酸銀溶液，請根據(jù)這些數(shù)據(jù)寫出六水合氯化鉻()的配位式(結(jié)構(gòu)式)。解：設結(jié)構(gòu)式為 Cr(H2O)6Cl(3-x)Clx 則1mol該物可電離出x mol的Cl- Cl- + Ag+ = AgCl 0.15mol 75210-3mol 1 1六水合氯化鉻的量為： 20g/266.45g/mol = 0.075mol 則： x/1 = 0.15/0.075 = 2即結(jié)構(gòu)式為： Cr(H2O)6ClCl2 20為什么堿金屬的重鉻酸鹽在水溶液重的pH ECr2O72-,Cr3+故反應向右進行24試求下列反應的平衡常數(shù)，并估計反應是否可逆 MnO+ 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O解： EMnO4-,Mn2+ = 1.51VEFe3+，F(xiàn)e2+ = 0.771VLgK =得 ： K = 4.241062 故 反應不可逆25 用二氧化錳作原料，怎樣制備：(1)硫酸錳；(2)錳酸鉀；(3)高錳酸鉀。解：MnO2 + H2SO4 + H2O2 = MnSO4 + O2 + 2H2O2MnO2 + 4KOH + O2 = 2K2MnO4 + 2H2O2K2MnO4 + Cl2 = 2KMnO4 + 2KCl26根據(jù)下列電勢圖 MnOMnO2Mn IOI2I 寫出當溶液的PH=0時，在下列條件下，高錳酸鉀和碘化鉀反應的方程式：（1） 碘化鉀過量；（2） 高錳酸鉀過量。解：(1) 2MnO4- + 10I- + 16H+ = 2Mn2+ + 5I2 + 8H2O (2) 6MnO4- + 5I- + 18H+ = 6Mn2+ + 5IO3- + 9H2O27什么是同多酸和雜多酸？寫出仲酸銨，12鎢磷酸鈉的分子式。繪圖表示仲鉬酸根，12鎢磷酸根的結(jié)構(gòu)。解：同多酸： 若干水分子和二個以上同類酸酐組成的酸雜多酸： 若干水分子和二個以上不同類酸酐組成的酸仲鉬酸銨 ： (NH4)6(Mo7O24)12-鎢磷酸鈉 Na3P(W12O40)28稱取10.00g含鉻和錳的剛樣，經(jīng)適當處理后，鉻和錳被氧化為Cr2O和MnO的溶液，共250.0cm3。精確量取上述溶液10.00cm3，加入BaCl2溶液溶液并調(diào)節(jié)酸度使鉻全部沉淀下來，得到0.0549gBaCrO4。另取一份上述溶液10.00cm3，在酸性介質(zhì)中用Fe2+溶液0.075moldm-3)滴定，用去15.95cm3。計算剛樣鉻和錳的質(zhì)量分數(shù)。解： Cr% = % Mn% = = 1.50%29. 某