大学无机化学第十五章试题及答案

第十二章第十二章 氧族元素氧族元素 总体目标：总体目标： 1.了解氧化物的分类 2. 握氧、臭氧、过氧化氢的结构、性质和用途 3.掌握硫的多种氧化态所形成的重要化合物的结构、性质、用途以及它们之间的 相互转化关系。 各节目标：各节目标： 第一节 氧及其化合物 1.掌握氧、臭氧的结构、性质、制备和用途；氧的成键特征 2.了解氧化物的分类；掌握主要氧化物的结构、制备和性质（与水的作用、酸碱 性） 3.掌握过氧化氢的结构、实验室和工业制法、性质和用途 第二节 硫及其化合物 1.了解硫的同素异形体、制备、性质和用途 2.掌握硫化氢的制备、结构和性质；了解金属硫化物的主要性质 3.掌握 SO2、SO3、H2SO3、H2SO4和它们相应的盐、硫代硫酸及其盐、过二硫酸及其 盐的结构、性质、制备和用途以及它们之间的相互转化关系 第三节 硒、碲及其化合物 了解硒、碲及其化合物的结构和性质 习题 一 选择题 1.H2O2熔、沸点较高（分别为 273K 和 423K） ，其主要原因是（ ） A .H2O2相对分子质量大 B. H2O2分子极性大 C. H2O2分子间氢键很强，在固液时均有存在缔和现象 D. H2O2分子内键能大 2.气态 SO3分子的几何构型是（ ） A.线性 B.平面三角形 C.弯曲形 D.三角锥 3.在 293K，101.3KPa 压力下，1 体积水可溶解 H2S 气体 2.6 体积即饱和， 此 H2S 饱和溶液 pH 值约为（ ） A.2.5 B.3.8 C.3.5 D.4.0 4.在分别含有 0.1mol/L 的 Hg2+,Cu2+,Cr3+,Zn2+,Fe2+的溶液中，在酸度为 0.3mol/L 条 件下，通 H2S 至饱和都能生成硫化物沉淀的是（ ）(吴成鉴无机化学学习指导) A.Cu2+,Hg2+ B.Fe2+,Cr3+ C.Cr3+,Hg2+ D.Zn2+,Fe2+ 5.既能溶于 Na2S 又能溶于 Na2S2的硫化物是（ ） (吉林大学无机化学例题与习题 ) A.ZnS B.As2S3 C. HgS D.CuS 6.在空气中长期放置后，会产生多硫物的是（ ） A.H2S B.Na2S C.Na2SO3 D.Na2S2O4 7.热分解硫酸亚铁的最终产物是（ ） A.FeO+SO3 B.FeO+SO2+1/2O2 C.Fe2O3+SO2 D.Fe2O3+SO3+SO2 8.用于制备 K2S2O8的方法是（ ） A.在过量硫酸存在下，用 KMnO4使 K2SO4氧化 B.在 K+离子存在下，往发烟 H2SO4中通入空气 C.在 K+离子存在下，电解使 H2SO4反发生阳极氧化反应 D.用 Cl2氧化 K2S2O3 9.下列含氧酸中酸性最弱的是（ ） A.HClO3 B.HBrO3 C.H2SeO4 D.H6TeO6 10.硫的含氧酸酸性递变规律是（ ） A.H2SO4H2SO3H2S2O7H2S2O4 B.H2SO4H2S2O7H2SO3H2S2O4 C.H2S2O7H2SO4H2SO3H2S2O4 D.H2S2O7H2SO4H2S2O4H2SO3 11.下列四种硫的含氧酸盐中，氧化能力最强的是（ ） ；还原能力最强的是（ ） A.Na2SO4 B.Na2S2O3 C.Na2S4O6 D. K2S2O8 12.下列各种硫的含氧酸，可以是同多酸的是（ ） A.H2S3O6 B.H2S2O7 C.H2S3O10 D.H2S6O6 13.下列叙述中错误的是（ ） (吉林大学无机化学例题与习题) A.自然界中只存在单质氧而没有单质硫 B.氧既有正氧化态的化合物，又有负氧化态的化合物 C.由 H 和 18O 组成的水叫做重氧水 D. O2和 O3为同素异形体 14.常温下最稳定的晶体硫的分子式为（ ） (吉林大学无机化学例题与习题) A.S2 B.S4 C.S6 D.S8 15.为使已变暗的古油画恢复原来的白色，使用的方法为（ ） A.用 SO2气体漂白 B.用稀 H2O2溶液擦洗 C.用氯水擦洗 D.用 O3漂白 16.干燥 H2S 气体，可选用的干燥剂是（ ） A.浓 H2SO4 B.KOH C.P2O5 D.CuSO4 17.关于 O3的下列叙述中正确的是（ ） A.O3比 O2稳定 B.O3是非极性分子 C.O3是顺磁性物质 D.O3比 O2的氧化性强 18.不溶于 Na2S2的硫化物是（ ） (吉林大学无机化学例题与习题) A.ZnS B.As2S3 C.Sb2S3 D.SnS 19.下列说法中错误的是（ ） (吉林大学无机化学例题与习题) A.SO2分子为极性分子 B.SO2溶于水可制取纯 H2SO3 C. H2SO3可使品红褪色 D. H2SO3既有氧化性又有还原性 20.工业上生产 SO2的方法主要是（ ） A.焙烧 FeS2 B.单质硫在空气中燃烧 C.亚硫酸盐与酸反应 D.浓硫酸与铜反应 21.下列各对物质中，能发生反应的是（ ） (吉林大学无机化学例题与习题) A.CuS 和 HCl B.Ag 和 HCl C.AlCl3和 H2S D.Na2SO3和 I2 22.对多硫化物的性质不正确的叙述是（ ）(吴成鉴无机化学学习指导) A.H2S2的酸性比 H2S 要强一些 B 多硫化物的颜色比相应硫化物要深一些 C 多硫化物中硫的氧化数为负一，因此多硫化物具有同等的氧化性及还原性 D 多硫化物遇酸分解有 H2S 气体及 S 析出 23.硫酸盐具有的共性是（ ）黑龙江 A.硫酸盐都是可溶性盐 B.从溶液中析出的硫酸盐都含有结晶水 C.具有高的热稳定性，且金属价态越高，硫酸盐越稳定 D.硫酸盐有形成复盐的特性 二 填空题 1.臭氧分子的结构为 ，OO 之间的键级为 ，所以它的化 学性质比氧分子 . 2.多硫酸的立体结构式为 ；连多硫酸的立体结构式为 . 3.长期放置的 Na2S 或（NH4）2S，颜色会变浑，原因是 . 4.氧族元素价电子层构型是 ；随着电离势降低，它们的 减弱； 硫、硒、碲常见氧化数为 ；在焦硫酸分子中硫的氧化数为 ；在硫代硫酸钠分子中硫的氧化数为 ；在连四硫酸钠分子中硫的氧化数 为 。 5.在硫的含氧酸盐“过二硫酸盐、硫代硫酸盐、连多硫酸盐和硫酸盐”中氧化能力 最强的是 ；而还原能力最强的是 . 6.H2S、H2Se、H2Te、H2SO4、H2SeO3中最弱的酸是 . 7.硫的两种主要的同素异形体是 和 。其中稳定态的单质是 ，它受 热到 95是，转变为 ，两者的分子都是 ，具有 状结构，其中硫 原子的杂化方式是 。 8.高空大气层中臭氧对生物界的保护作用是因为 . 9.写出下列物质的化学式： (吉林大学无机化学例题与习题) 胆矾 ；石膏 ；绿矾 ；芒硝 ； 皓矾 ；泻盐 ；摩尔盐 ；明矾 。 10.染料工业上大量使用的保险粉的分子式是 ，它具有强 性。 (吉林大学无机化学例题与习题) 11.氧的化学性质与同族其他元素比较有较大差别，其主要原因是 。黑龙 江 12.硫酸铜受热分解为 ；硫酸银受热分解为 ；亚硝酸钠受热 分解为 . （川师大无机化学学习指导 ） 三、计算题 1.少量 Mn2+可以催化分解 H2O2，其反应机理解释如下：H2O2能氧化 Mn2+为 MnO2，后者又能使 H2O2氧化，试以电极电势说明上述解释是否合理，并写出离 子反应方程式。 （已知：）VMnMnOVOHOVOHOH23 . 1 /,68 . 0 /,77 . 1 / 2 2 0 222 0 222 0 2.为什么在 FeSO4溶液（0.1molL-1）中，通入 H2S 得不到 FeS 沉淀？若要得到 FeS 沉淀，溶液中 H+离子浓度应小于若干？（已知 Ksp（FeS）=3.710-19，H+2S2- =1.110-24） 3.在 0.3molL-1盐酸溶液中含有 0.03molL-1ZnS 和 0.02molL-1CdSO4于室温下通 H2S 达饱和时，是否生成 ZnS 和 CdS 沉淀？沉淀完全后溶液中 H+离子和其 它残留离子的浓度各是多少？ （已知：H2S:K1=5.710-8, K2=1.210-15; Ksp(ZnS)=1.210-23, Ksp(CdS)=3.610-29） 4.（1）往Cu2+=0.10moldm-3溶液中通 H2S 气体达饱和，CuS 沉淀是否完全？ （2）通 H2S 气体达饱和，使溶液中 Zn2+成 ZnS 完全沉淀，溶液 pH 值应是多少？ （3）通 H2S 气体达饱和，使溶液中 Fe2+成 FeS 完全沉淀，溶液 pH 值应是多少？ （4）某溶液中含有 Fe2+，Zn2+及 Cu2+，它们的起始浓度都是 0.10 moldm-3。若向 溶液中通入 H2S 气体以分离这三种离子，如何控制溶液的酸度？ 5.对于反应 3O2=2O3，25的H0=284KJ，平衡常数为 10-54，计算此反应的 G0和S0。 参考答案 一 选择题 1.C 2.B 3.D 4.A 5.B 6.B 7.D 8.C 9.D 10.D 11.D;B 12.B 13.A 14.D 15.B 16.C 17.D 18.A 9.B 20.A 21.D 22.C 23.D 二 填空题 1. ；1.5；活泼 O O O 2. ； OS O O OS O O O OS O O S O O O (S)x (x=04) 3.在空气中，S2-氧化成 S，S 溶解在 Na2S 或（NH4）2S 中生成（多硫离子）多 2 n S 硫离子中含有 S 数可高达 6、甚至 9，颜色为黄或红棕色。 4.ns2np4;非金属性；-2, +4, +6; +6; -2; +5/2 5.过二硫酸盐；硫代硫酸盐 6.H2S 7.斜方硫，单斜硫。斜方硫，单斜硫，S8，环，sp3 8.吸收紫外线 9.CuSO45H2O， CaSO42H2O， FeSO47H2O， Na2SO410H2O， ZnSO47H2O， MgSO47H2O， （NH4）2SO4FeSO46H2O， K2SO4Al2（SO4） 324H2O 10.Na2S2O4，还原 11.氧的原子半径与同族相比要小的多，而电负性却很大 12.CuO 和 SO3 Ag 、SO3 和 O2 Na2SO4 和 Na2S 四计算题 1.解：因为所以 H2O2作 054.023.177.1/ 0 / 2 2222 0 MnMnOOHOH 氧化剂可把 Mn2+氧化为 MnO2。 同时055 . 0 68 . 0 23 . 1 / 222 02 2 0 OHOMnMnO 所以，在此反应中 H2O2又作还原剂，本身被 MnO2氧化为 O2。H2O2+Mn2+ MnO2+2H+(H2O2作氧化剂) MnO2+H2O2+2H+O2+Mn2+2H2O(H2O2作还原剂) 由此可见上述解释是合理的。 2.解：Fe2+H2SFeS+2H+ 推导：Ksp=Fe2+S2-S2-=Ksp/Fe2+ 又H2S2H+S2-,K总=K1K2=1.110-23 S2-= 2 2 H SHK总 H2S= 2 2 FeK HKsp 总 K= 6 19 23 22 22 2 2 2 1097 . 2 107 . 3 101 . 1 Ksp K HKspFe FeKH SHFe H 总 总 式中 K=2.9710-6，反应不能正向进行，所以不产生 FeS 沉淀。若要 FeS 沉淀产生，必须Fe2+S2-Ksp=3.710-19 则S2-3.710-19/0.1=3.710-18 又H+2S2-=1.110-24 H+=5.4510-4mol/L 101.1 2 24 S 18 24 107 . 3 101 . 1 H+浓度应小于 5.4510-4mol/L，才能使 FeS 沉淀。 3.解：在 0.3mol/L HCl 溶液中H+=0.3mol/L， 饱和 H2S 的水溶液中H2S=0.1mol/L H+2S2-=K1K2H2S=6.810-24 S2-=7.610-23mol/L 2 24 3 . 0 108 . 6 Cd2+S2-=0.027.610-23=1.510-24 KspCdS=3.610-29 有 CdS Zn2+S2-=0.037.610-23=2.310-24 KspZnS=1.210-23 无 ZnS Cd2+H2S=CdS+2H+ Cd2+完全沉淀时，产生H+=20.02=0.04molL-1 溶液中H+=0.3+0.04=0.34molL-1 S2-= 123 2 24 109 . 5 34 . 0 108 . 6 Lmol Cd2+= 17 23 29 2 101 . 6 109 . 5 106 . 3 Lmol S KspCdS Zn2+=0.03molL-1 Cl-=0.3molL-1 12 4 05 . 0 02 . 0 03 . 0 LmolSO 4.解：（1）Cu2+（aq）+H2S（aq）=CuS（s）+2H+（aq） K=（K1K2）/Ksp=（9.110-81.110-12）/1.2710-36=7.91016 因为 K 值很大，可假定 CuS 沉淀完全。H+=0.20 moldm-3， H2S 饱和水溶液H2S=0.10 moldm-3。 设平衡时Cu2+=x，则 Cu2+（aq）+H2S（aq）=CuS（s）+2H+（aq） x 0.10 0.20 （0.20）2/（0.10 x）=7.91016 Cu2+=x=0.040/（0.107.91016）=5.110-18（moldm-3） Cu2+很低，可见 CuS 在此条件下已沉淀完全。 （2）当溶液中Zn2+10-6moldm-3时，可以认为 Zn2+已沉淀完全。 H2S 饱和水溶液H2S=0.10 moldm-3。若要 Zn2+沉淀完全，可设平衡时 H+ 的浓度为 x。 Zn2+=10-6moldm-3，H2S=0.10 moldm-3，H+=x Zn2+（aq）+H2S（aq）=ZnS（s）+2H+（aq） 10-6 0.10 x K=（K1K2）/Ksp=（9.110-81.110-12）/2.010-22=5.0102 x2/（0.1010-6）=5.0102 H+=x=（5.01020.1010-6）1/2=7.110-3（moldm-3） pH=-lg H+=2.15 （3）Fe2+（aq）+H2S（aq）=FeS（s）+2H+（aq） 10-6 0.10 x K=（K1K2）/Ksp=（9.110-81.110-12）/1.5910-19=0.63 x2/（0.1010-6）=0.63 H+=x=（0.630.1010-6）1/2=2.510-4（moldm-3） pH=-lg H+=3.60 （4）设当Zn2+=0.1moldm-3，H2S=0.10 moldm-3时，H+=x Zn2+（aq）+H2S（aq）=ZnS（s）+2H+（aq） 0.1 0.10 x x2/（0.100.10）=5.0102 H+=x=（5.01020.100.10）1/2=2.2（moldm-3） 即当溶液的H+=2.2moldm-3时，Zn2+不沉淀。而在此条件下，Cu2+=x Cu2+（aq）+