無(wú)機(jī)化學(xué)氧族元素習(xí)題

1、第16章 氧族元素 16-1 寫出下列物質(zhì)的化學(xué)式。 （1）方鉛礦； （2）朱砂； （3）閃鋅礦； （4）黃銅礦； （5）黃鐵礦； （6）芒硝； （7）海波； （8）保險(xiǎn)粉 解： （1）PbS （2）HgS （3）ZnS （4）CuFeS2 （5）FeS2 （6）Na2SO410H2O （7）Na2S2O35H2O （8）Na2S2O42H2O 16-2 命名下列硫的含氧酸及鹽。 （1）K2S2O7； （2）H2SO5； （3）K2S2O8； （4）Na2S2O35H2O； （5）Na2S2O4； （6）Na2SO3； （7）Na2S4O6； （8）Na2SO410H2O 解： （1）焦硫酸鉀

2、 （2）過(guò)一硫酸 （3）過(guò)二硫酸鉀 （4）五水合硫代硫酸鈉（俗稱海波） （5）連二亞硫酸鈉 （6）亞硫酸鈉 （7）連四硫酸鈉 （8）十水合硫酸鈉（俗稱芒硝） 16-3 完成并配平下列反應(yīng)方程式。 （1）H2S+ClO3-+H+ - （2）Na2S2O4+O2+NaOH- （3）PbO2+H2O2 - （4）PbS+H2O2 - （5）S+NaOH(濃)- （6）Cu+H2SO4(濃)- （7）H+H2SO4(濃)- （8）H2S+H2SO4(濃)- （9）SO2Cl2+H2O- （10）HSO3Cl+H2O- 解： （1）5H2S + 8ClO3- = 5SO42- + 2H+ + 4Cl2

3、+4H2O （2）Na2S2O4 + O2 +2NaOH = Na2SO3 + Na2SO4 + H2O （3）PbO2+H2O2 = PbO + H2O + O2 （4）PbS+4H2O2 = PbSO4 + 4H2O （5）3S + 6NaOH(濃) = 2 Na2S + Na2SO3 + 3H2O （6）Cu +2H2SO4(濃) = CuSO4 + SO2+ 2H2O （7）S + 2H2SO4(濃) = 3SO2+2 H2O （8）H2S + H2SO4(濃) = S+ SO2+ 2H2O （9）SO2Cl2+2H2O = H2SO4+2HCl （10）HSO3Cl+H2O = H2

4、SO4+HCl 16-4 完成下列各反應(yīng)的化學(xué)方程式。 （1）Na2O2與過(guò)量冷水作用； （2）幾滴熱水滴在 Na2O2固體上； （3）電解硫酸和硫酸銨的混合溶液； （4）將難溶于水和酸的 Al2O3變成可溶于水的硫酸鹽； （5）無(wú)氧條件下 Zn 粉還原酸式亞硫酸鈉溶液； （6）將 SeO2溶于水，然后通 SO2Q 氣體； （7）用鹽酸酸化硫化銨溶液； （8）向硫代硫酸鈉溶液中滴加少量 硝酸銀溶液； （9）向硝酸銀溶液中滴加少量硫代硫酸鈉溶液； （10）在中等酸度的鈦（IV）鹽溶液中加入 H2O2。 解： （1）Na2O2+2H2O = 2NaOH+H2O2 （2）2Na2O2+2H2O =

5、4NaOH+O2 （3）2HSO4- 電解 S2O82-+H2 （4）Al2O3+3K2S2O7 共熔 Al2(SO4)3+3K2SO4 （5）NaHSO3+Zn = Na2S2O4+Zn(OH)2 （6）2SO2+H2SeO3+H2O = 2H2SO4+Se （7）2HCl+(NH4)2SX = H2S+(X-1)S+2NH4Cl （8）Ag+2S2O32- = Ag(S2O3)23- （9）2Ag+S2O32- = Ag2S2O3 (白) Ag2S2O3+H2O =Ag2S(黑)+2H+SO42- （10）TiO2+H2O2 = Ti(O2)2+H2O 16-5 用方向反應(yīng)方程式表明物質(zhì)的

6、轉(zhuǎn)化： K2SO4 K2S2O8 H2O2 FeS2 SO2 Na2S2O4 NaHSO3 Na2S2O3 解：4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2 2SO2(g)+O2(g) 52723OVK 2SO3 2KOH+SO3 =K2SO4+H2O K2SO4+H2SO = 2KHSO4 2KHSO4 電解 K2S2O8+H2 K2S2O8+2H2O 42SOH 2KHSO4+H2O2 2SO2(過(guò)量)+Na2CO3+H2O = 2NaHSO3+CO2 2NaHSO3+Zn = Na2S2O4+Zn(OH)2 NaHSO3+NaOH = Na2SO3+H2O Na2SO3+S = Na2S

7、2O3 16-6 按如下要求，制備 H2S，SO2和 SO3，寫出相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式。 （1）化合物中 S 的氧化數(shù)不變的反應(yīng)； （2）化合物中 S 的氧化數(shù)變化的反應(yīng)。 解： （1）S 的氧化數(shù)不變的反應(yīng)： H2S 用金屬硫化物與非氧化性的稀酸反應(yīng)，例如 FeS+2HCl（?。? FeCl2 + H2S SO2 用 Na2SO3 與稀鹽酸反應(yīng)： Na2SO3+2HCl = 2NaCl + SO2+ H2O SO3 用加熱分解硫酸鹽的方法： CaSO4CaO+ SO3 （2）化合物中 S 的氧化數(shù)變化的反應(yīng)： H2S 用 NaI 與濃 H2SO4反應(yīng)： 8NaI + 9H2SO4(濃) = 4

8、I2+8NaHSO4 + H2S+ 4H2O SO2 金屬單質(zhì)與濃硫酸反應(yīng)： Zn + 2H2SO4(濃) = ZnSO4+ SO2+ 2H2O 單質(zhì) S 或硫化物礦在空氣中燃燒： S+O2=SO2 4Fe2S+11O2=Fe2O3+8SO2 SO3 以 V2O5為催化劑用 SO2與 O2： 2SO2+O252OV2SO3 16-7 用化學(xué)反應(yīng)方程式表示下列制備過(guò)程。 （1）以碳酸鈉和硫磺為原料制備硫代硫酸鈉； （2）工業(yè)上以硫化鈉、碳酸鈉和二氧化硫?yàn)樵现苽淞虼蛩徕c； （3）工業(yè)上以硫酸和硫酸銨為原料制備過(guò)二硫酸銨。 解： （1）將部分硫黃在空氣中燃燒制備 SO2： S+O2=SO2 將

9、SO2通入 Na2CO3溶液中，發(fā)生反應(yīng)： SO2+Na2CO3 = Na2SO3+CO2 使硫黃粉和沸騰的 Na2SO3溶液反應(yīng)，制備 Na2S2O3 ： S+Na2SO3=Na2S2O3 （2）將 Na2S 和 Na2CO3按摩爾比 2:1 配成溶液，然后向其中通入 SO2制備Na2S2O3，發(fā)生如下反應(yīng)： 2Na2S+Na2CO3+4SO2 = 3Na2S2O3+CO2 （3）將硫酸和硫酸銨溶液混合，制備硫酸氫銨： H2SO4+(NH4)2SO4 = 2NH4HSO4 以 Pt 為電極，電解 NH4HSO4的飽和溶液，制備過(guò)二硫酸銨： 2NH4HSO4 = (NH4)2S2O8+H2 1

10、6-8 將硫黃粉、石灰和水混合，經(jīng)煮沸、搖勻制得石硫合劑。試解釋石硫合劑呈橙色至櫻桃紅色的原因，并寫出相應(yīng)的反應(yīng)方程式。 解： 將硫黃粉、石灰和水混合，煮沸制石硫合劑過(guò)程發(fā)生如下反應(yīng)： CaO+H2O =Ca(OH)2 3S+Ca(OH)2 = CaS+CaSO3+3H2O 過(guò)量的 S 粉與 CaS 進(jìn)一步反應(yīng)，生成多硫化物： (X-1)S+CaS = CaSX （橙色） CaSX為橙色，并隨著 x 值升高顯櫻桃紅色 此外，此過(guò)程還發(fā)生以下反應(yīng)： S+CaSO3 = CaS2O3 16-9 試設(shè)計(jì)方案分離下列各組例子。 （1）Ag+，Pb2+，F(xiàn)e2+； （2）Al3+，Zn2+，F(xiàn)e3+，C

11、u2+。 解：（1）離子分離方案見圖 16-9-1（a）或（b）。 （2）離子分離方案見圖 16-9-1（c） Ag+，Pb2+，F(xiàn)e2+ Ag+，Pb2+，F(xiàn)e2+ 0.3moldm-3鹽酸，通 H2S NaOH Ag2S，PbS Fe2+ Ag2O，F(xiàn)e(OH)2 PbO22+ 濃鹽酸 鹽酸 Ag2S PbCl42- AgCl Fe2+ (a) (b) Al3+，Zn2+，F(xiàn)e3+，Cu2+ KI(過(guò)量) CuI Al3+，Zn2+，F(xiàn)e3+ NH3H2O Al(OH)3，F(xiàn)e(OH)3 Zn(NH3)42+ NaOH(過(guò)量) Fe(OH)3 Al(OH)4- 圖 16-9-1 離子分離方

12、案示意圖 16-10 CS2在過(guò)量 O2中燃燒，得到混合氣體。試設(shè)計(jì)方案分離出其中的 SO2。 解： 燃燒反應(yīng)： CS2+3O2 = CO2+2SO2 因?yàn)?O2過(guò)量，故得到的混合氣體為 O2 ，CO2和 SO2。將混合氣體用液氨的冷阱冷卻，O2 和 CO2氣體 通過(guò)冷阱，SO2液化得以分離。 16-11 有硫酸鹽構(gòu)成的礬通常有兩種形式，試給出通式并各舉一例。 解： 一類的組成符合通式：M2ISO4MSO46H2O。式中 MI為 NH4+，Na+，K+，Rb+，Cs+；M為 Fe2+，Co2+，Ni2+，Zn2+，Cu2+，Hg2+。如著名的莫爾鹽(NH4)2SO4FeSO46H2O，鎂鉀礬

13、K2SO4MgSO46H2O。 另一類的組成符合通式：M2ISO4M2III（SO4）324H2O。式中 MIII為 V3+，Cr3+，F(xiàn)e3+，Co3+，Al3+，Ga3+等。如明礬 K2SO4Al2(SO4)324H2O，鉻礬K2SO4Cr2(SO4)324H2O。 16-12 為什么不宜采用高溫濃縮的辦法獲得 NaHSO3晶體？ 解： NaHSO3受熱，分子間脫水得焦亞硫酸鈉： O O OHOS OSOH = O O OSOSO + H2O 2NaHSO3 Na2S2O5+H2O 縮水時(shí)不變價(jià)，Na2S2O5中的 S 仍為 IV 價(jià)。由于 NaHSO3受熱易縮水，故不能用加熱濃縮的方法制

14、備亞硫酸氫鈉。 16-13 為什么硫酸鹽的熱穩(wěn)定性比碳酸鹽高，而硅酸鹽的熱穩(wěn)定性更高？ 解： 對(duì)于相同金屬離子的硫酸鹽和碳酸鹽來(lái)說(shuō)，金屬離子的極化能力相同，含氧酸根（SO42- ，CO32-）電荷相同，且半徑都較大。因此，兩者熱穩(wěn)定性差異主要是含氧酸根的中心原子氧化數(shù)的不同。一般情況下，中心原子氧化數(shù)越大，抵抗金屬離子的極化能力越強(qiáng)，含氧酸鹽越穩(wěn)定。因此，中心原子氧化數(shù)為+6 的硫酸鹽的穩(wěn)定性比中心原子氧化數(shù)為+4 的碳酸鹽高。 硅酸鹽熱穩(wěn)定性更高的原因與前兩種鹽不同，前兩種鹽分解均產(chǎn)生氣體如SO2，CO2，是熵驅(qū)動(dòng)反應(yīng)。而硅酸鹽分解反應(yīng)無(wú)氣體產(chǎn)生，除金屬氧化物外，就是 SiO2，反應(yīng)的熵增很

15、少。這就是硅酸鹽熱穩(wěn)定性高的原因。 16-14 SnS 能溶于(NH4)2S 溶液中，你認(rèn)為可能的原因是什么？如何證明你的判斷是正確的? 解： 可能是（(NH4)2S 溶液放置時(shí)間太長(zhǎng)了，發(fā)生如下反應(yīng)： S2-+ 21O2+ H2O = S + 2OH- S2- + S = S22- SnS + S22-= SnS32- 把溶解了的 SnS 溶液進(jìn)行酸化，溶液出現(xiàn)渾濁，且放出刺激性氣味的 H2S 氣體： SnS32-+ 2H+ = SnS2+ H2S 可以證明你的判斷是正確的 16-15 比較組成為 M2S2OX的三種鹽，它們各自符合下列所屬的某些性質(zhì)： （1）陰離子以O(shè)O鍵為特征； （2）陰

16、離子以 SS 鍵為特征； （3）陰離子以 SOS 鍵為特征； （4）它是由酸式硫酸鹽縮合而成； （5）它是由酸式硫酸鹽陽(yáng)極氧化形成； （6）它是由亞硫酸鹽水溶液與硫反應(yīng)形成； （7）它的水溶液使溴化銀溶液； （8）它的水溶液與氫氧化物(MOH)反應(yīng)生成硫酸鹽； （9）在水溶液中能把 Mn2+氧化成 MnO4-。 試將 x 的正確數(shù)值填入下表中角標(biāo)括號(hào)內(nèi)，并將上述各性質(zhì)以序號(hào)相應(yīng)鹽的橫欄內(nèi)： M2S2O( ) M2S2O( ) M2S2O( ) 解： 結(jié)果見表 16-15-1。 表表 16-15-1 角標(biāo)括號(hào)及性質(zhì)序號(hào)的填充結(jié)果角標(biāo)括號(hào)及性質(zhì)序號(hào)的填充結(jié)果 M2S2O( 8 ) （1） （5）

17、（9） M2S2O( 3 ) （2） （6） （7） M2S2O(7 ) （3） （4） （8） 16-16 試用價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷 SOF2和 SOCl2的空間構(gòu)型。說(shuō)明在 O 原子和 S 原子之間的 dp配鍵是怎么形成的。試比較兩者 dp配鍵的強(qiáng)弱。 解： 根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論：SOF2和 SOCl2中 中心 S 原子：4 對(duì)電子，電子對(duì)構(gòu)型：正四面體，配體數(shù)：3 所以，SOF2和 SOCl2的空間構(gòu)型為：三角錐形 SOF2和 SOCl2分子中，中心 S 原子采取 sp3不等性雜化，如圖 16-16-1. sp3 不等性雜化 圖 16-16-1 SOF2和 SOCl2分子中 S 的雜

18、化方式 其中含有單電子的雜化軌道分別與兩個(gè)鹵素原子形成 鍵。 端基配體中 O 原子的電子發(fā)生重排，有 2p22py12pz1變成 2p22py22pz0，即空出一條 2p 軌道，接受中心 S sp3雜化軌道中的孤對(duì)電子，形成 配鍵。同時(shí)中心S 原子具有空的 3d 軌道，可以接受端基 O 原子的 p 軌道中的孤對(duì)電子，形成反饋 鍵。這個(gè)反饋鍵，就對(duì)稱性而言屬于 鍵，且是 d 軌道和 p 軌道的重疊，就電子對(duì)的來(lái)源屬于配位鍵，故稱為 dp 配鍵。 在 SOF2和 SOCl2分子中，F(xiàn) 原子的電負(fù)性比 Cl 原子大，吸電子的能力強(qiáng)，使得中心 S 原子更易于接受端基 O 原子中對(duì)電子的配入。故 SOF

19、2分子中的 dp 鍵比 SOCl2分子中的強(qiáng)。 16-17 某溶液中可能含 Cl-，S2-，SO32-，S2O32-，SO42-離子，進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)并產(chǎn)生如下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： （1）向一份未知液中加入過(guò)量 AgNO3溶液產(chǎn)生白色沉淀； （2）向另一份未知液中加入 BaCl2溶液也產(chǎn)生白色沉淀； （3）取第三份未知液，用 H2SO4酸化后加入溴水，溴水不褪色。試判斷哪幾種離子存在？哪幾種離子不存在？哪幾種離子可能存在？ 解： 由實(shí)驗(yàn) （1） 可知： 溶液中不含 S2-， S2O32-， 因?yàn)椋?Ag2S 為黑色沉淀， Ag2 S2O3雖為白色沉淀，但其不穩(wěn)定會(huì)分解，由白色轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏?Ag2S。 由實(shí)

20、驗(yàn)（2）可知：溶液中應(yīng)含有 SO42-。 由實(shí)驗(yàn)（3）酸化的溴水不褪色，說(shuō)明溶液中不含有 S2-，S2O32-及 SO32-具有還原性的離子。 由此可得出結(jié)論：SO42-肯定存在，S2-，S2O32-，SO32-肯定不存在，Cl-可能存在。 16-18 有一種能溶于水的白色固體，其水溶液進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)而產(chǎn)生如下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： （1）用鉑絲沾少量液體在火焰上灼燒，產(chǎn)生黃色火焰； （2）它使酸化的 KMnO4溶液褪色而產(chǎn)生無(wú)色溶液， 該溶液與 BaCl2溶液作用生成不溶于稀 HNO3的白色沉淀； （3）加入硫粉，并加熱，硫溶解生成無(wú)色溶液，此溶液酸化時(shí)產(chǎn)生乳白色或淺黃色沉淀；此溶液也能使 KI3溶液褪

21、色，也能溶解 AgCl 或 AgBr 沉淀。 寫出這一白色固體的分子式，并完成各步反應(yīng)方程式。 解： 該白色固體的化學(xué)方程式為 Na2SO3 各步反應(yīng)方程式如下： 5SO32-+2MnO4-+6H+=5SO42-+2Mn2+3H2O SO42-+Ba2+=BaSO4 Na2SO3+S=Na2S2O3 Na2S2O3+2HCl=2NaCl+S+SO2+H2O 2Na2SO3+I2=Na2S2O4+2NaI AgBr+2Na2S2O3=Na3Ag(S2O3)2+ NaBr 16-19 一種鹽 A 溶于水后，加入稀 HCl，有刺激性氣體 B 產(chǎn)生。同時(shí)有黃色沉淀 C 析出，氣體 B 能使 KMnO4

22、溶液褪色。若通 Cl2于 A 溶液，Cl2即消失并得到溶液 D，D 與鋇鹽作用，即產(chǎn)生白色沉淀 E。 試寫出 A，B，C，D 和 E 所代表的物資的化學(xué)式，并用化學(xué)反應(yīng)方程式表示各過(guò)程。 解： ANa2S2O3； BSO2； CS； DNa2SO4，H2SO4； EBaSO4。 各步反應(yīng)方程式如下： Na2S2O3+2HCl=2NaCl+S+SO2+H2O 5SO2 + 2MnO4- + 2H2O = 5SO42-+2Mn2+ 4H+ Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O = Na2SO4 + H2SO4+8HCl SO42-+Ba2+=BaSO4 16-20 將無(wú)色鈉鹽溶于水得無(wú)色溶液 A，用 pH 試紙檢驗(yàn)知 A 顯酸性。向 A 中滴加 KMnO4溶液，則紫紅色褪去，說(shuō)明 A 被氧化為 B，向 B 中加入 BaCl2溶液得不溶于強(qiáng)酸的白色沉淀 C。向 A 中加入稀鹽酸有無(wú)色氣體 D 放出，將 D 通入KMnO4溶液則又得到無(wú)色的 B。 向含有淀粉的 KIO3溶液中滴加少許 A 則溶液立即變藍(lán)，說(shuō)