化学奥赛无机元素化学习题--氧-族-元-素(含答案).docx

【高中化学奥林匹克竞赛辅导】 无机元素化学习题第十三章 氧 族 元 素 1. 写出臭氧与下列物质发生反应的化学方程式： (1) 在酸性溶液中I- 到I2。 (2) S到硫酸(在水存在下) (3) Fe(CN)64- 到Fe(CN)63- (在碱性介质中) 2. O + 2e O2- 的过程是一个吸热过程，但为什么许多化合物中存在O2- 离子？ 3. 试解释：O2、O3和H2O2中OO键长分别为1.21、1.28和1.48，为什么会有这种增加趋势？ 4. 试用分子轨道理论说明：许多过氧化物有颜色。 5. 用乙基蒽醌法生产H2O2有什么好处？ 6. 从标准电极电位看 H2O2/H2O(+1.776V) MnO4/Mn2+(+1.491V) Cl2/Cl(+1.358V)但为什么H2O2遇KMnO4和Cl2时都起还原剂的作用？写出相应的离子方程式。 7. 完成下列各反应，写出化学方程式并注明反应条件(可写离子方程式)： (1) FeS2 SO2 K2SO4 K2S2O8 H2O2 (2) SO2 NaHSO3 Na2S2O3 Na2S4O6 S Na2SO3 SO2 SO42 S2O42 8. 写出硫(S)与H2、C、Fe、O2、Cl2和HNO3反应的化学方程式。 9. 写出H2S与Fe3+、MnO4、Br2和Cr2O72反应的离子方程式(在酸性条件下) 10. 写出硫作为氧化剂的三个化学方程式，又作为还原剂的三个化学方程式。 11. 用化学方程式表示以下各反应 (1) 过氧化氢在酸性介质中与高锰酸钾溶液的反应 (2) CaS5与盐酸反应 (3) SO2(OH)Cl与水反应 (4) PCl5和SO2反应 (5) 二氯氧化硫（VI）慢慢地加入硫氢化钾(KHS)的水溶液内 (6) 硫代硫酸钠溶液与碘反应 (7) 亚硫酸钠溶液与碘的反应 (8) 以过量的硫代硫酸盐处理酸化的碘酸钾溶液 12. 在自然界中发现的硫是以硫化物(如Cu2S)和硫酸盐(如CaSO42H2O)存在，但不存在亚硫酸盐，试解释其原因？ 13. SF6非常稳定，不易与其他试剂反应，也不易分解，故能作为高压电机的绝缘气体。试解释SF6的惰性性质。 14. 试解释： (1) S2Cl2与H2O2的结构式相似 (2) SO2有偶极距，但SO3没有偶极距 (3) 亚稳态的紫色的S2具有顺磁性 15. 硫代硫酸钠为何可用作卤素、重金属离子，氰化物中毒的解毒剂？硫代硫酸钠溶液在保存时，为何加入微量的Na2CO3，以保持溶液偏碱性？ 16. 实验室中需要较大浓度的S2，是用饱和H2S水溶液好，还是用Na2S水溶液好？为什么？如若只有饱和的H2S水，你有甚么办法使它的S2离子浓度增大。 17. 实验室中制备H2S气体，为何用FeS与盐酸反应？而不用CuS与盐酸反应？也不用FeS与硝酸反应？H2S在空气中长期放置为什么变浑浊？ 18. 解答下列问题，并说明理由。 (1) 亚硫酸是良好的还原剂，浓H2SO4是良好的氧化剂，但两者混合，却看不到氧化还原反应的现象发生，为什么？ (2) 为使H2S气体干燥和纯化，用浓H2SO4来吸水，行吗？ (3) 如何鉴别Na2SO3与Na2S2O3溶液？如何鉴别BaSO3沉淀和BaSO4沉淀？ (4) 为什么碲和碘都可以形成高配位的含氧酸，而同一族的其他元素却不能。 19. 试解释：硫化氢在常温下是气态，但水的分子量比硫化氢小，却是液态。 20. 为什么亚硫酸盐溶液中常含硫酸根离子？ 21. 一种盐A溶于水，在水溶液中加入稀盐酸，有一种刺激性气体B生成，同时有黄色沉淀C析出，该气体B能使KMnO4溶液退色。若通Cl2于A溶液中，Cl2即消失，并有D产生，在作用后的溶液中加入钡盐，即产生沉淀E，问A、B、C、D、E各为何物质？试写出相应的反应方程式。 22. 有四种固体试剂：Na2SO4、Na2SO3、Na2S2O3和Na2S，其标签已脱落。试设计一简便方法，把它们逐一鉴别出来。 23. 某元素X，在空气中燃烧，生成XO2，XO2与PCl5反应，生成XOCl2。在室温下XO2与O2反应生成XO3很难，但是在有催化剂存在下，此反应进行得很快。XO2溶解在碱性溶液中，得到XO32，在有过量的XO2存在下的XO32溶液可以还原到X2O42，但X2O42静止后就分解成X2O32和HXO3。当0.1741gX2O42的钠盐与过量的硝酸银的氨溶液反应，得到0.2158g银的沉淀，计算X的原子量，写出上述各反应的方程式。 24. 连二硫酸可以由H2SO4的电解来得到。2H2SO4H2S2O8+2H+2e，氢气和氧气是副产品，在这个电解过程中，产生了9.72dm3H2和2.35dm3O2(已换算成标准状况下的体积)。问： (1) 有多少摩尔H2S2O8产生？ (2) 必须用于1.00A电流流过多长时间才能得到这一结果？ 25. 现有40g锌，能生成多少克七水硫酸锌？分别用浓H2SO4和稀H2SO4溶解，两种情况消耗的硫酸量是否相同？各有多少克硫酸是真正用在锌的氧化上？分别是哪种元素氧化了锌？生产上采用何种硫酸成本合算？ 26. 含铜的某合金3.00g溶解后制得250cm3的中性溶液，取该溶液25cm3，加入过量的KI，再与22.5cm3、0.0500moldm3Na2S2O3溶液完全作用，求合金中铜的含量？ 27. 用化学方程式表示以下各物质发生的作用 (1) 通二氧化硫于二氧化硒的稀硝酸溶液中 (2) 用盐酸酸化多硫化铵 (3) 三硫化二铬溶于水 (4) 通H2S于三氯化铁溶液中 (5) 金溶于浓热的硒酸中 28. 在酸性溶液中：H2S与氧气反应，生成S和H2O，但H2S与硒(Se)及碲(Te)无此反应，H2Se与S反应，生成H2S及Se，但不与Te反应。试将周期表中第VIA类的氢化物：H2O，H2S，H2Se及H2Te，以其失去电子生成单质O2，S8，Se8，Te8的能力大小依次排列。 29. 为什么SOCl2既是Lewis酸又是Lewis碱？ 30. 画出下列各阴离子的结构式：S2O32-，S2O42-，S2O62-，S2O82- 31. 为什么氧的单质分子是O2，而硫的单质分子是S8？ 32. 下述反应在25时的DH 为284.2kJ.mol1: 3O2=2O3, 并已知其平衡常数为1054。试计算该反应的D rGm 和D rSm 。 33. 在(Cl5Ru)2O中，RuORu = 180，画出该分子的结构式，给出Ru、O原子的杂化类型，并用价键理论解释之。 34. 为什么SOCl2既可以作Lewis酸，又可以作Lewis碱？在SeOCl2Py2中Se原子采取什么杂化类型，说明Se与每个配位原子的成键类型，并画出该分子所有可能的几何构型。（） 35. 已知酸性条件下，Latimer图为 试计算超氧化氢歧化为O2和H2O2的1Gm 值，并将所得结果与H2O2歧化成O2和H2O的1Gm 作比较。答案1. (1) O3 + 2H+ + 2I-I2 + H2O + O2 (2) 3O3 + S + H2OH2SO4 + 3O2 (3) 6Fe(CN)64- + O3 + 3H2OFe(CN)63- + 6OH2. 虽然O + 2e- O2-过程是吸热的，但O2-离子与金属离子形成离子晶体所放出的热量足以补偿前面的吸热过程。3. O2分子中，除了有一个单键外，还存在两个三电子键，键级为2；O3分子中除了键外，还有的离域键，键级小于2，大于1；H2O2分子中，OO间只存在单键，键级为1；根据键级越大，键长越短，从O2、O3到H2O2，OO间的键长越来越长。4. 许多过氧化物之所以有颜色，是因为过氧化物吸收可见光后，会发生()4(*)2()3(*)3的电子跃迁，过氧化物显示出吸收光的互补色。5. 用乙基蒽醌法生产H2O2的好处是原料可以循环使用。6. 1.776 V，0.6824 V，MnO4只能作氧化剂，且 0.8086 V0，Cl2作氧化剂时，0.6756 V0，H2O2遇到强氧化剂KMnO4、Cl2等，显还原性：2MnO4 + 5H2O2 + 6H+5O2 + 2Mn2+ + 8H2OCl2 + H2O22Cl + O2 + 2H+7. (1) 4FeS2 + 11O22Fe2O3 + 8SO2O2 + SO22SO3 SO3 + 2KOHK2SO4 + H2OK2SO4 + H2SO4K2S2O8 + H2 K2S2O8 + 2H2OK2SO4 + H2SO4 + H2O2 (2) SO2NaHSO3Na2S2O3Na2S4O6 (IV) (I) SO2 + NaOHNaHSO3 + H2O S Na2SO3 SO2 (II) NaHSO3 + NaOHNa2SO3 + H2O (VII) (VIII) Na2SO3 + SNa2S2O3 SO42 S2O42 (III) 2Na2S2O3 + I22NaI + Na2S4O6(IV) NaHSO3 + NaOH Na2SO3 + H2O (V) Na2SO3 + 2HCl2NaCl + H2O + SO2(VI) Na2SO3 + 2Na2S + 6HCl6NaCl + 3S + 3H2O(VII) 5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO45Na2SO4 + K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O(VIII) Na2SO3 + SO2 + H2O2NaHSO3 2NaHSO3 + ZnNa2S2O4 + Zn(OH)28. S + H2 H2S 2S +CCS2 S +FeFeS S +O2SO2 2S +Cl2S2Cl2 S +Cl2(过量)SCl2S + 2HNO3H2SO4 + 2NO9. H2S + 2Fe3+S + 2Fe2+ + 2H+ 5H2S + 2MnO4+ 6H+2Mn2+ + 5S + 8H2OH2S + 4Br2 + 4H2OH2SO4 + 8HBr 3H2S + Cr2O72+ 8H+3S + 2Cr3+ 7H2O10.硫作氧化剂：S + H2H2S S +FeFeS 2S +CCS2硫作还原剂：S + O2SO2 S +Cl2(过量)SCl2(l) S + 2HNO3H2SO4 + 2NO11. (1) 5H2O2 + 2KMnO4 + 6H+5O2 + 2Mn2+ + 8H2O (2) CaS5 + 2HClCaCl2 + H2S5 H2S5H2S + 4S (3) SO2(OH)Cl + H2OSO42 + Cl + 3H+ (4) PCl5 + SO2SOCl2 + POCl3 (5) S2O2Cl2 + 4KHS + 2H2OK2SO4 + 4H2S + 2KCl (6) 2Na2S2O3 + I22NaI + Na2S4O6 (7) Na2SO3 + I2 + H2O2HI + Na2SO4 (8) 3S2O32(过量) + 4IO3 + 3H2O6SO42 + 4I + 6H+12. 因为亚硫酸盐可以被空气氧化为硫酸盐，SO32遇到H+离子时会放出SO2，亚硫酸盐不稳定，不能在自然界中以矿物存在。而Cu2S的Ksp很小，稳定，CaSO42H2O不会再被氧化，也能稳定存在，它们可以矿物形式存在。13. SF6分子中，S原子采取sp3d2杂化，SF6几何构型为正八面体，偶极矩为零（虽然SF有极性），SF6是非极性分子，SF6非常稳定，具有惰性性质。14. (1) S2Cl2与H2O2的结构式相似是因为S和O的价电子数相同，而Cl和H都可以看作具有一个单电子的VIIA族元素，它们是广义的等电子体。 (2) SO2中S原子采取sp2杂化，S原子上还有一对孤电子对，分子构型为V型，因此SO2有偶极距，而在SO3分子中，S原子采取sp2杂化，分子构型为平面三角型，分子是对称的，因此虽然SO键有极性，但SO3分子无极性。 (3) S2和O2有相似的分子轨道能级图，S2分子中也存在二个叁电子键，即有两个单电子，S2是顺磁性的。15. 因为S2O32离子与X2(Cl2、Br2、I2)发生OxRed反应而解毒：S2O32 + X2(Cl2、Br2) + 5H2O2SO42 + 8X + 10H+S2O32 + I2S4O62 + 2I因为S2O32与重金属离子形成配离子而解毒：2S2O32 + Ag+Ag(S2O3)23因为S2O32与CN反应形成SCN离子而解毒：S2O32 + CNSO32 + SCN由于S2O32在OH介质中稳定，要加入微量的Na2CO3以保持溶液碱性。16. 在实验室中需要较大浓度的S2应选择Na2S水溶液，因为H2S（饱和）是弱电解质，电离出的S2浓度很小，而Na2S是强电解质，虽然S2有部分水解，溶液中的S2总是大于H2S溶液中的S2浓度；如若用饱和H2S水溶液，可以加入少量碱或Na2CO3等溶液。17. Ksp,CuS非常小，CuS不溶于盐酸中，而Ksp,FeS较大，可以溶于稀HCl中，实验室中用盐酸与Fe S反应制备H2S。若用硝酸代替HCl，由于硝酸是氧化性酸，它与H2S发生氧化还原反应而得不到H2S：4HNO3 + FeSFe(NO3)3 + S + NO + 2H2O。不能用硝酸与FeS反应来制备H2S气体。H2S水溶液在空气中长期放置变浑浊是由于空气中的O2氧化H2S而析出S单质：2H2S + O22S + 2H2O。18. (1) 虽然亚硫酸是良好的还原剂，浓H2SO4是良好的氧化剂，但由于S(IV)与S(VI)氧化态之间不存在S(V)氧化态，故它们之间不能发生氧化还原反应。(2) 不能用浓H2SO4干燥H2S，会发生反应：H2SO4(浓) + H2SS + SO2 + 2H2O(3) 用H+酸化鉴别SO32与S2O32，只放出气体者为Na2SO3，既有气体放出又有沉淀产生的是Na2S2O3：SO32 + 2H+SO2 + H2O，S2O32+ 2H+SO2 + S + H2O。BaSO3和BaSO4可以用盐酸鉴别，加入盐酸后沉淀能溶解的为BaSO3。(4) 碲和碘在各自族中原子半径最大，形成高配位数含氧酸不会引起空间位阻作用。19. 这是由于H2O分子中存在着很强的氢键作用，使常温下的H2O呈现液态，而H2S分子中不存在氢键，通常温度下是气态。20. 空气中的O2氧化亚硫酸盐，使得SO32变为SO42：2SO32 + O22SO4221. AS2O32、BSO2、CS、DSO42、EBaSO4。S2O32 + 2H+S + SO2 + H2O2KMnO4 + 5SO2 + 2H2O2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4S2O32 + 4Cl2 + 5H2O2SO42+ 10H+ + 8Cl SO42+ Ba2+BaSO422. 取四种固体少量，分装四支试管中，分别加入少量蒸馏水配成溶液，然后再加入盐酸，有臭鸡蛋气味的是H2S，其盐为Na2S，有刺激性气味的是SO2，其盐为Na2SO3，既有沉淀又有刺激性气味的是S和SO2，其盐为Na2S2O3，无现象的应为Na2SO4。23. X的原子量为32。S + O2SO2 SO2 + PCl5SOCl2 + POCl32SO2 + O22SO3 SO2 + 2OHSO32+ H2OSO2 + SO32 + Zn + 2H+Zn2+ + H2O + S2O42 2S2O42+ H2O S2O32 +