无机化学氧族元素习题

1、第16章 氧族元素 16-1 写出下列物质的化学式。 （1）方铅矿； （2）朱砂； （3）闪锌矿； （4）黄铜矿； （5）黄铁矿； （6）芒硝； （7）海波； （8）保险粉 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盐。 （1）K2S2O7； （2）H2SO5； （3）K2S2O8； （4）Na2S2O35H2O； （5）Na2S2O4； （6）Na2SO3； （7）Na2S4O6； （8）Na2SO410H2O 解： （1）焦硫酸钾

2、 （2）过一硫酸 （3）过二硫酸钾 （4）五水合硫代硫酸钠（俗称海波） （5）连二亚硫酸钠 （6）亚硫酸钠 （7）连四硫酸钠 （8）十水合硫酸钠（俗称芒硝） 16-3 完成并配平下列反应方程式。 （1）H2S+ClO3-+H+ - （2）Na2S2O4+O2+NaOH- （3）PbO2+H2O2 - （4）PbS+H2O2 - （5）S+NaOH(浓)- （6）Cu+H2SO4(浓)- （7）H+H2SO4(浓)- （8）H2S+H2SO4(浓)- （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(浓) = 2 Na2S + Na2SO3 + 3H2O （6）Cu +2H2SO4(浓) = CuSO4 + SO2+ 2H2O （7）S + 2H2SO4(浓) = 3SO2+2 H2O （8）H2S + H2SO4(浓) = S+ SO2+ 2H2O （9）SO2Cl2+2H2O = H2SO4+2HCl （10）HSO3Cl+H2O = H2

4、SO4+HCl 16-4 完成下列各反应的化学方程式。 （1）Na2O2与过量冷水作用； （2）几滴热水滴在 Na2O2固体上； （3）电解硫酸和硫酸铵的混合溶液； （4）将难溶于水和酸的 Al2O3变成可溶于水的硫酸盐； （5）无氧条件下 Zn 粉还原酸式亚硫酸钠溶液； （6）将 SeO2溶于水，然后通 SO2Q 气体； （7）用盐酸酸化硫化铵溶液； （8）向硫代硫酸钠溶液中滴加少量 硝酸银溶液； （9）向硝酸银溶液中滴加少量硫代硫酸钠溶液； （10）在中等酸度的钛（IV）盐溶液中加入 H2O2。 解： （1）Na2O2+2H2O = 2NaOH+H2O2 （2）2Na2O2+2H2O =

5、4NaOH+O2 （3）2HSO4- 电解 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 用方向反应方程式表明物质的

6、转化： 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 电解 K2S2O8+H2 K2S2O8+2H2O 42SOH 2KHSO4+H2O2 2SO2(过量)+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，制备 H2S，SO2和 SO3，写出相关化学反应方程式。 （1）化合物中 S 的氧化数不变的反应； （2）化合物中 S 的氧化数变化的反应。 解： （1）S 的氧化数不变的反应： H2S 用金属硫化物与非氧化性的稀酸反应，例如 FeS+2HCl（稀）= FeCl2 + H2S SO2 用 Na2SO3 与稀盐酸反应： Na2SO3+2HCl = 2NaCl + SO2+ H2O SO3 用加热分解硫酸盐的方法： CaSO4CaO+ SO3 （2）化合物中 S 的氧化数变化的反应： H2S 用 NaI 与浓 H2SO4反应： 8NaI + 9H2SO4(浓) = 4

8、I2+8NaHSO4 + H2S+ 4H2O SO2 金属单质与浓硫酸反应： Zn + 2H2SO4(浓) = ZnSO4+ SO2+ 2H2O 单质 S 或硫化物矿在空气中燃烧： S+O2=SO2 4Fe2S+11O2=Fe2O3+8SO2 SO3 以 V2O5为催化剂用 SO2与 O2： 2SO2+O252OV2SO3 16-7 用化学反应方程式表示下列制备过程。 （1）以碳酸钠和硫磺为原料制备硫代硫酸钠； （2）工业上以硫化钠、碳酸钠和二氧化硫为原料制备硫代硫酸钠； （3）工业上以硫酸和硫酸铵为原料制备过二硫酸铵。 解： （1）将部分硫黄在空气中燃烧制备 SO2： S+O2=SO2 将

9、SO2通入 Na2CO3溶液中，发生反应： SO2+Na2CO3 = Na2SO3+CO2 使硫黄粉和沸腾的 Na2SO3溶液反应，制备 Na2S2O3 ： S+Na2SO3=Na2S2O3 （2）将 Na2S 和 Na2CO3按摩尔比 2:1 配成溶液，然后向其中通入 SO2制备Na2S2O3，发生如下反应： 2Na2S+Na2CO3+4SO2 = 3Na2S2O3+CO2 （3）将硫酸和硫酸铵溶液混合，制备硫酸氢铵： H2SO4+(NH4)2SO4 = 2NH4HSO4 以 Pt 为电极，电解 NH4HSO4的饱和溶液，制备过二硫酸铵： 2NH4HSO4 = (NH4)2S2O8+H2 1

10、6-8 将硫黄粉、石灰和水混合，经煮沸、摇匀制得石硫合剂。试解释石硫合剂呈橙色至樱桃红色的原因，并写出相应的反应方程式。 解： 将硫黄粉、石灰和水混合，煮沸制石硫合剂过程发生如下反应： CaO+H2O =Ca(OH)2 3S+Ca(OH)2 = CaS+CaSO3+3H2O 过量的 S 粉与 CaS 进一步反应，生成多硫化物： (X-1)S+CaS = CaSX （橙色） CaSX为橙色，并随着 x 值升高显樱桃红色 此外，此过程还发生以下反应： S+CaSO3 = CaS2O3 16-9 试设计方案分离下列各组例子。 （1）Ag+，Pb2+，Fe2+； （2）Al3+，Zn2+，Fe3+，C

11、u2+。 解：（1）离子分离方案见图 16-9-1（a）或（b）。 （2）离子分离方案见图 16-9-1（c） Ag+，Pb2+，Fe2+ Ag+，Pb2+，Fe2+ 0.3moldm-3盐酸，通 H2S NaOH Ag2S，PbS Fe2+ Ag2O，Fe(OH)2 PbO22+ 浓盐酸 盐酸 Ag2S PbCl42- AgCl Fe2+ (a) (b) Al3+，Zn2+，Fe3+，Cu2+ KI(过量) CuI Al3+，Zn2+，Fe3+ NH3H2O Al(OH)3，Fe(OH)3 Zn(NH3)42+ NaOH(过量) Fe(OH)3 Al(OH)4- 图 16-9-1 离子分离方

12、案示意图 16-10 CS2在过量 O2中燃烧，得到混合气体。试设计方案分离出其中的 SO2。 解： 燃烧反应： CS2+3O2 = CO2+2SO2 因为 O2过量，故得到的混合气体为 O2 ，CO2和 SO2。将混合气体用液氨的冷阱冷却，O2 和 CO2气体 通过冷阱，SO2液化得以分离。 16-11 有硫酸盐构成的矾通常有两种形式，试给出通式并各举一例。 解： 一类的组成符合通式：M2ISO4MSO46H2O。式中 MI为 NH4+，Na+，K+，Rb+，Cs+；M为 Fe2+，Co2+，Ni2+，Zn2+，Cu2+，Hg2+。如著名的莫尔盐(NH4)2SO4FeSO46H2O，镁钾矾

13、K2SO4MgSO46H2O。 另一类的组成符合通式：M2ISO4M2III（SO4）324H2O。式中 MIII为 V3+，Cr3+，Fe3+，Co3+，Al3+，Ga3+等。如明矾 K2SO4Al2(SO4)324H2O，铬矾K2SO4Cr2(SO4)324H2O。 16-12 为什么不宜采用高温浓缩的办法获得 NaHSO3晶体？ 解： NaHSO3受热，分子间脱水得焦亚硫酸钠： O O OHOS OSOH = O O OSOSO + H2O 2NaHSO3 Na2S2O5+H2O 缩水时不变价，Na2S2O5中的 S 仍为 IV 价。由于 NaHSO3受热易缩水，故不能用加热浓缩的方法制

14、备亚硫酸氢钠。 16-13 为什么硫酸盐的热稳定性比碳酸盐高，而硅酸盐的热稳定性更高？ 解： 对于相同金属离子的硫酸盐和碳酸盐来说，金属离子的极化能力相同，含氧酸根（SO42- ，CO32-）电荷相同，且半径都较大。因此，两者热稳定性差异主要是含氧酸根的中心原子氧化数的不同。一般情况下，中心原子氧化数越大，抵抗金属离子的极化能力越强，含氧酸盐越稳定。因此，中心原子氧化数为+6 的硫酸盐的稳定性比中心原子氧化数为+4 的碳酸盐高。 硅酸盐热稳定性更高的原因与前两种盐不同，前两种盐分解均产生气体如SO2，CO2，是熵驱动反应。而硅酸盐分解反应无气体产生，除金属氧化物外，就是 SiO2，反应的熵增很

15、少。这就是硅酸盐热稳定性高的原因。 16-14 SnS 能溶于(NH4)2S 溶液中，你认为可能的原因是什么？如何证明你的判断是正确的? 解： 可能是（(NH4)2S 溶液放置时间太长了，发生如下反应： S2-+ 21O2+ H2O = S + 2OH- S2- + S = S22- SnS + S22-= SnS32- 把溶解了的 SnS 溶液进行酸化，溶液出现浑浊，且放出刺激性气味的 H2S 气体： SnS32-+ 2H+ = SnS2+ H2S 可以证明你的判断是正确的 16-15 比较组成为 M2S2OX的三种盐，它们各自符合下列所属的某些性质： （1）阴离子以OO键为特征； （2）阴

16、离子以 SS 键为特征； （3）阴离子以 SOS 键为特征； （4）它是由酸式硫酸盐缩合而成； （5）它是由酸式硫酸盐阳极氧化形成； （6）它是由亚硫酸盐水溶液与硫反应形成； （7）它的水溶液使溴化银溶液； （8）它的水溶液与氢氧化物(MOH)反应生成硫酸盐； （9）在水溶液中能把 Mn2+氧化成 MnO4-。 试将 x 的正确数值填入下表中角标括号内，并将上述各性质以序号相应盐的横栏内： M2S2O( ) M2S2O( ) M2S2O( ) 解： 结果见表 16-15-1。 表表 16-15-1 角标括号及性质序号的填充结果角标括号及性质序号的填充结果 M2S2O( 8 ) （1） （5）

17、（9） M2S2O( 3 ) （2） （6） （7） M2S2O(7 ) （3） （4） （8） 16-16 试用价层电子对互斥理论判断 SOF2和 SOCl2的空间构型。说明在 O 原子和 S 原子之间的 dp配键是怎么形成的。试比较两者 dp配键的强弱。 解： 根据价层电子对互斥理论：SOF2和 SOCl2中 中心 S 原子：4 对电子，电子对构型：正四面体，配体数：3 所以，SOF2和 SOCl2的空间构型为：三角锥形 SOF2和 SOCl2分子中，中心 S 原子采取 sp3不等性杂化，如图 16-16-1. sp3 不等性杂化 图 16-16-1 SOF2和 SOCl2分子中 S 的杂

18、化方式 其中含有单电子的杂化轨道分别与两个卤素原子形成 键。 端基配体中 O 原子的电子发生重排，有 2p22py12pz1变成 2p22py22pz0，即空出一条 2p 轨道，接受中心 S sp3杂化轨道中的孤对电子，形成 配键。同时中心S 原子具有空的 3d 轨道，可以接受端基 O 原子的 p 轨道中的孤对电子，形成反馈 键。这个反馈键，就对称性而言属于 键，且是 d 轨道和 p 轨道的重叠，就电子对的来源属于配位键，故称为 dp 配键。 在 SOF2和 SOCl2分子中，F 原子的电负性比 Cl 原子大，吸电子的能力强，使得中心 S 原子更易于接受端基 O 原子中对电子的配入。故 SOF

19、2分子中的 dp 键比 SOCl2分子中的强。 16-17 某溶液中可能含 Cl-，S2-，SO32-，S2O32-，SO42-离子，进行下列实验并产生如下的实验现象： （1）向一份未知液中加入过量 AgNO3溶液产生白色沉淀； （2）向另一份未知液中加入 BaCl2溶液也产生白色沉淀； （3）取第三份未知液，用 H2SO4酸化后加入溴水，溴水不褪色。试判断哪几种离子存在？哪几种离子不存在？哪几种离子可能存在？ 解： 由实验 （1） 可知： 溶液中不含 S2-， S2O32-， 因为： Ag2S 为黑色沉淀， Ag2 S2O3虽为白色沉淀，但其不稳定会分解，由白色转变为黑色的 Ag2S。 由实

20、验（2）可知：溶液中应含有 SO42-。 由实验（3）酸化的溴水不褪色，说明溶液中不含有 S2-，S2O32-及 SO32-具有还原性的离子。 由此可得出结论：SO42-肯定存在，S2-，S2O32-，SO32-肯定不存在，Cl-可能存在。 16-18 有一种能溶于水的白色固体，其水溶液进行下列实验而产生如下的实验现象： （1）用铂丝沾少量液体在火焰上灼烧，产生黄色火焰； （2）它使酸化的 KMnO4溶液褪色而产生无色溶液， 该溶液与 BaCl2溶液作用生成不溶于稀 HNO3的白色沉淀； （3）加入硫粉，并加热，硫溶解生成无色溶液，此溶液酸化时产生乳白色或浅黄色沉淀；此溶液也能使 KI3溶液褪

21、色，也能溶解 AgCl 或 AgBr 沉淀。 写出这一白色固体的分子式，并完成各步反应方程式。 解： 该白色固体的化学方程式为 Na2SO3 各步反应方程式如下： 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 一种盐 A 溶于水后，加入稀 HCl，有刺激性气体 B 产生。同时有黄色沉淀 C 析出，气体 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 与钡盐作用，即产生白色沉淀 E。 试写出 A，B，C，D 和 E 所代表的物资的化学式，并用化学反应方程式表示各过程。 解： ANa2S2O3； BSO2； CS； DNa2SO4，H2SO4； EBaSO4。 各步反应方程式如下： Na2S2O3+2HCl=2NaCl+S+SO2+H2O 5SO2 + 2MnO4- + 2H2O = 5SO42-+2Mn2+ 4H+ Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O = Na2SO4 + H2SO4+8HCl SO42-+Ba2+=BaSO4 16-20 将无色钠盐溶于水得无色溶液 A，用 pH 试纸检验知 A 显酸性。向 A 中滴加 KMnO4溶液，则紫红色褪去，说明 A 被氧化为 B，向 B 中加入 BaCl2溶液得不溶于强酸的白色沉淀 C。向 A 中加入稀盐酸有无色气体 D 放出，将 D 通入KMnO4溶液则又得到无色的 B。 向含有淀粉的 KIO3溶液中滴加少许 A 则溶液立即变蓝，说