北師大無機學四版習題答案11章鹵素

1、第11章鹵素11.l電解制氟時，為何不用KF的水溶液？液態(tài)氟化氫為什么不導電，而氟化鉀的無水氟化氫溶液卻能導電？解：由于氟的高還原電位(E乍2巾_=2.87V)，氟遇水時會同水發(fā)生反應(yīng)。因此，制備單質(zhì)F2不能用KF的水溶液。電解制氟的反應(yīng)方程式是：電解2KHF2=2KFf+H2+F2f液態(tài)氟化氫不導電，但氟化鉀的無水氟化氫溶液能導電，是因為液態(tài)氟化氫可同無水氟化鉀作用形成khf2，該物質(zhì)可發(fā)生強的電離作用，產(chǎn)生正負離子，從而導電。KHF2=K+HF2-本質(zhì)上，無水氟化氫是溶劑，氟化鉀是溶解于氟化氫的溶質(zhì)，該體系是非水HF溶劑(也是類水溶劑)的電解質(zhì)溶液。氟在本族元素中有哪些特殊性？氟化氫和氫氟

2、酸有哪些特性？解：同同族其它元素相比，氟元素的特殊性主要有：(l)除單質(zhì)外，氟的氧化態(tài)呈一1價，不呈正氧化態(tài)(其它鹵素有多種氧化態(tài))；氟有特別強的氧化性；(2)氟的電子親合能比氯小(從氯到碘又逐漸減小)。(3)F2的鍵能因孤對電子的影響而小于Cl2。(4)同其它的HX在室溫時是雙原子氣體相比，氟化氫是一種由氫鍵引起的聚合多原子氣體(HF)x。與同族其它元素的氫化物相比，由于氟化氫分子間存在強的氫鍵，其熔點、沸點、汽化熱和熱力學穩(wěn)定性都特別高。HF的高介電常數(shù)、低黏度和寬的液態(tài)范圍，使它是各種類型化合物的一種極好溶劑。許多Mi、Mii和Min的離子性化合物在HF中溶解后由于易離解而得到高效導電的

3、溶液(XeF2，HSO3F，SF6及MF6(M：Mo、W、U、Re、Os)在HF中可溶解但不離解)(5)氟化氫的水溶液即氫氟酸。同其它氫鹵酸是強酸相比，氫氟酸的酸性較弱：HF+H2=H3O+F-K；2.44.7x10-4HF+F-=HF-K；=525與其它弱酸相似，HF濃度越稀，其電離常數(shù)越大。但是，隨著HF濃度的增加，體系的酸度增大。當濃度5mo1.dm-3時，氫氟酸便是一種相當強的酸。(6)無論HF(g)，還是氫氟酸，都可同SiO2作用，其它HX無此性質(zhì)。(7)HOF跟HOCi，HOBr，HOi不同，不是酸。(8)氟化物的溶解度與其他鹵化物明顯不同，如NaF溶解度較小，而其他NaX易溶，又

4、如，CaF2難溶，而其他CaX2易溶。(1)根據(jù)電極電勢比較KMnO4、K2Cr2O7和MnO2與鹽酸(1moldm-3)反應(yīng)而生成的反應(yīng)趨勢。(2)若用MnO2與鹽酸反應(yīng)，使能順利地發(fā)生C12，鹽酸的最低濃度是多少？解:(1)查酸表：E帥C1-F358VEMnO-/Mn2+=；.491VE&207-/Cr3+=1.33VEMnO2/Mn2+=1.228V所以KMnO4能氧化Cl-得到Cl2，而K2Cr2O7、MnO2在鹽酸濃度為lmoldm_3時不能反應(yīng)，只能氧化濃鹽酸中的Cl。(2)求鹽酸的最低濃度】H+MnO2+4H+2e-fMn2+2H2OEe=1.228VCl2+2e-2C1-Ee=

5、1.358V/MnO-Mn2+.O59/2lgH+4/皿2+他心-+O.O59/2lg(pc加)/ci-2Mn2+lmoldm-3,pl在HCl中，H+Cl-,故0.059/2佻H+4gl/H+2We/MnO/Mn2+24則0.059/2lgH+61.3581.2880.13lgH+0.734H+5.42(moldm-3)11.4根據(jù)電勢圖計算在298K時，Br2在堿性水溶液中歧化為Br-和BrO3-的反應(yīng)平衡常數(shù)。0.1591.065解：BrO3-BrBr-3Br2+6OH-5Br-+BrO3-+3H2OlgKenEe0.0595x(1.0650.519)/0.05946.27/Ke1.87

6、x104611.5三氟化氮NF3(沸點一129C)不顯Lewis堿性，而相對分子質(zhì)量最低的化合物NH3(沸點33C)卻是個人所共知的Lewis堿.(a)說明它們揮發(fā)性差別如此之大的原因；(b)說明它們堿性不同的原因。解：(a)NF3的揮發(fā)性較NH3低，主要是由于氨氣中NH3分子間存在較強的氫鍵，使其不易揮發(fā)，因而沸點較nf3高。(b)NH3的堿性強于NF3。從結(jié)構(gòu)式來看，它們均為三角錐形，表觀上N均有一孤對電子,但NF3分子中，由于F的強吸電子能力，使得N上的電子密度減弱，同質(zhì)子等Lewis酸結(jié)合的能力減??；NH3中N周圍的電子密度較NF3的N要大很多，故堿性強。11.6鹵鹽中制取Br2可用氯

7、氣氧化法。不過從熱力學觀點看Br-可被O2氧化為Br2，為什么不用O2來制取Br2?解：Br-用C12氧化C12(g)+2Br-(aq)-2CI-(aq)+Br2(g)Ee1.351.070.26V得到的揮發(fā)性Br2以蒸汽空氣混合物形式離開體系，從熱力學角度Br-在酸性溶液中可被O2所氧化：O2(g)+4Br-(aq)+4H+(aq)-2H2O(l)+2Br2(l)Ee1.231.070.16V但該反應(yīng)在Ph7的溶液中不能進行(E=0.15V)。盡管在堿性溶液中反應(yīng)在力學上是有利的，但反應(yīng)速率是否足夠大則值得懷疑，這是因為O2的反應(yīng)將涉及到0.6V的過電位。即使在酸性溶液中反應(yīng)速率也較大的話，

8、但由于需要將大量的鹽鹵酸化，然后又要將廢液中和(環(huán)保要求)，在經(jīng)濟上顯然沒有吸引力。11.7通C12于消石灰中，可得漂白粉，而在漂白粉溶液中加入鹽酸可產(chǎn)生C12，試用電極電勢說明這兩個現(xiàn)象。解：1.56V1.36VE令C12C1-A20.40V1.36VE令C12C1-B2當C12通入消石灰溶液中時是堿性介質(zhì)，E0Cl2/Cl-E0ClO-/Cl2,C12可發(fā)生歧化反應(yīng)：2C12+2Ca(OH/Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O得到的產(chǎn)物是漂白粉。加鹽酸到漂白粉溶液中，使體系酸化，此時，E亂心_E/，所以I-被ClO-氧化為12（藍色），當NaClO過量時，由于E&O_/ci_EIO討I2

9、，所以I2繼續(xù)被氧化為IOf（無色），酸化并加入Na2SO3后,由于EO_/12E治一/So2_，所以IO亍被SO2-還原為12,又顯藍色。當Na2SO3過量時，由于E/E治-/so2-，所以SO3-能將生成的I2還原為I-。再加入NaIO3后，由于E務(wù)-/I2eg/l-，所以IO-能將I-氧化成I2,本身也被還原成I2，各步反應(yīng)方程式如下：（1）ClO-+2I-+H2O=I2+Cl-+2OH-（藍色A）（2）5C1O-+I2+2OH-=5Cl-+2IO-+H2O（無色B）（3）2IO-+5SO2-+H2O=I2+5SO#-+H2O（藍色又復現(xiàn)）（4）I2+SO2-+H2O=2I-+SO4-+

10、2H+（無色C）（5）5I-+IO-+6H+=3I2+3H2O（藍色A復現(xiàn)）11.13寫出碘酸和過量H2O2反應(yīng)的方程式，如在該體系中加入淀粉，會看到什么現(xiàn)象？解：過氧化氫可還原碘酸為游離碘，碘遇淀粉變藍色。5H2O2+2HIO35O2t+I2+6H2O但一段時間后藍色又會消失。I2+5H2O22HIO3+4H2O寫出三個具有共價鍵的金屬鹵化物的分子式，并說明這種類型鹵化物的共同特性。解：AlC13，SnCl4，TiCl4這些鹵化物的共同特點：熔、沸點一般較低，易揮發(fā)，能溶于非極性溶劑，在水中強烈水解。什么叫多鹵化物？與I-離子比較，形成Br-、Cl-離子的趨勢怎樣？解：鹵化物與鹵素單質(zhì)或鹵素

11、互化物加合所生成的化合物稱為多鹵化物。與I3-離子比較，形成Br-、Cl-趨勢逐漸減弱.什么是鹵素互化物？（a）寫出ClF3、BrF3和IF7等鹵素互化物中心原子雜化軌道，分子電子構(gòu)型和分子構(gòu)型。(b)下列化合物與BrF3，接觸時存在爆炸危險嗎？說明原因。SbF5；CH3OH；F2；S2Cl2，(c)為什么鹵素互化物常是反磁性共價型而且比鹵素化學活性大？解：(a)不同鹵素原子之間以共價鍵結(jié)合形成的化合物稱為鹵素互化物。C1F3中心原子Cl提供sp3d2雜化軌道間F成鍵，分子的電子空間構(gòu)型是三角雙錐，分子構(gòu)型是T型；XeF6：不規(guī)則八面體構(gòu)型；XeO3：三角錐構(gòu)型；(b)BrF3是強氧化劑，如遇

12、還原劑可能會發(fā)生反應(yīng)而爆炸。SbF5遇BrF3時不會反應(yīng)。CH3OH遇BrF3時存在爆炸危險。F2遇BrF3時不存在爆炸危險。S2Cl2遇BrF3時存在爆炸危險.IF7：I以sp3d3雜化軌道同F(xiàn)成鍵，形成五角雙錐空間構(gòu)型。(c)光電子能譜表明鹵素互化物，例如混合型二鹵素分子XX中的分子軌道能級順序3OVInV2n，這一順序與同核雙原子鹵素分子的順序相同，因而其電子填充情形與、相似，在XX中沒有未成對電子，故顯反磁性。11.17實驗室有一鹵化鈣，易溶于水，試利用濃H2SO4確定此鹽的性質(zhì)和名稱。解：因CaF2難溶于水，故該鹵化鈣不是CaF2。加濃H2SO4于固體CaX2中，若制得的HX中因含有碘蒸汽而顯紫色并有臭雞蛋味時，則是CaI2。CaI2+H2SO4=CaSO4+2Hlf8HI+H2SO4（濃）=4I2+H2Sf+4H2O若制得的HX中含有紅棕色液滴和刺激性紅棕色氣體溴以及SO2氣體時，則是CaBr2。CaBr2+H2SO4=CaSO4+2HBrf2HBr+H2SO4（濃）=