无机化学第四版第11章思考题与习题答案

第十一章卤素和氧族思考题解析1．解释下列现象：在卤素化合物中，Cl、Br、I可呈现多种氧化数。解：因为Cl、Br、I原子的价层电子排布为ns2np5，当参加反应时，未成对的电子可参与成键外，成对的电子也可拆开参与成键，故可呈现多种氧化数。(2)KI溶液中通入氯气是，开始溶液呈现红棕色，继续通入氯气，颜色褪去。解：开始I-被CI2氧化成I2,使溶液呈现红棕色；继续通入氯气，I2被Cl2氧化成无色的103-，反应式如下：21—+Cl2>I2+2C1—I2+5Cl2+6H2O►2IO3—+10Cl—+12H+2．在氯水中分别加入下列物质，对氯水的可逆反应有何影响？(1)稀硫酸(2)苛性钠(3)氯化钠解：氯水中存在如下平衡：Cl2+H2OHClO+HCl加入稀硫酸，平衡向左移动，Cl2从溶液中逸出；加入苛性钠，平衡向右移动，有利于Cl2的歧化反应;加入氯化钠，平衡向左移动，不利于Cl2的歧化反应。3．怎样除去工业溴中少量Cl2？解：蒸馏工业溴时，加入少量KBr，使其发生下列反应：Cl2+2KBr一兀+2KCl4•将Cl2通入熟石灰中得到漂白粉，而向漂白粉中加入盐酸却产生Cl2,试解释之。解：因为上述过程发生了如下相应反应：3Ca(OH)2+2Cl240C以下Ca(ClO)2+CaC—CaCOH)：H2O+H2OCa(ClO)2+4HCl——2Cl2+CaCl2+2H2O5．试用三种简便的方法鉴别NaCl、NaBr、NaI。解：(1)AgNO3(A)Cl-+Ag+fAgClI白色(B)Br-+Ag+fAgBrI淡黄色(C)I-+Ag+fAglI黄色(2)Cl2水+CCl4(A)2NaBr+Clf2NaCl+Br42在CCl4中呈桔黄色(B)2NaI+Clf2NaCl+I42在CCl4中呈紫红色(3)浓HAO”24(A)NaCl+HSO"fNaHSO”+HClfTOC\o"1-5"\h\z244(B)NaBr+HSOfNaHSO+HBrf2442HBr+HSOfBr+2HO+SOf24222使品红试纸褪色(C)NaI+HSOfNaHSO+HIf2448HI+HSOf4I+4HO+HSf24222使Pb(OAc)2试纸变黑6．下列两个反应在酸性介质中均能发生，如何解释？1)Br+2I-f22Br-+I22)2BrO-+I32f2IO3-+Br2解：(1)E0(Br2/Br-)=1.O65V〉E0(I2/I-)=0.5355V,反应能进行。(2)E0(BrO3-/Br2)=1.5V〉E0(IO3-/I)=1.195V，反应能进行。7．解释下列现象：(1)I2在水中的溶解度较小，而KI在溶液中的溶解度大。从而使12的溶解度增大。解：因12在KI溶液中能形成13—，即I2+IP^I3—，从而使12的溶解度增大。(2)I-可被Fe3+氧化，但加入F-后就不被Fe3+氧化。解：加入F-,因F-与Fe3+能形成[FeF6]3-，使c(Fe3+)降低，致使玖Fe3+/Fe2+)<E(I2/I-),这样就不被氧化。(3)漂白粉在潮湿空气中逐渐失效。解：因漂白粉可与潮湿空气中的水和CO2作用生成HClO,HClO不稳定立即分解，结果漂白粉失效。其反应式如下：Ca(ClO)2+H2O+CO_■CaCO3J+2HC1O2HC1O►2HC1+O2f8．根据元素电势图判断下列歧化反应能否发生？(1)Cl+OH-—Cl-+C1O-+HO22(2)I+HO—IO-+I-+H+223(3)HIO—IO-+I-+HO32解：(1)E0(C12/C1-)=1.3583V〉E0(C1O-/C12)=0.890V，反应能进行。E0(I2/I-)=O.5355V<E0(IO3-/I2)=1.195V，反应不能进行。E0(HIO/I-)=O.985V<E0(IO3-/HIO)=1.14V，反应不能进行。9•有两种白色晶体A和B，均为钠盐且溶于水。A的水溶液呈中性，B的水溶液呈碱性。A溶液与FeC13溶液作用呈红棕色，与AgNO3溶液作用出现黄色沉淀。晶体B与弄盐酸反应产生黄绿色气体，该气体与冷NaOH液作用得到含B的溶液。向A溶液中开始滴加B溶液时，溶液呈红棕色，若继续滴加过量B溶液,则溶液的红棕色消失。问A和B各为何物？写出上述有关的反应式。解：A为NaI，B为NaClO。有关反应式如下：2Fe3++2I-—2Fe2++I2T+I-T-23I-+Ag+—AgII黄色NaOC1+2HC1—NaC1+H2O+C12f黄绿色C12+2NaOH（冷）—NaOC1+NaC1+H2O2I-+C1O-+HO—I+C1-+2OH-22+5C1O-+HO—C1-+2IO-+2H+2310•从卤化物制取各种HX(X=F、Cl、Br、I),反应采用什么酸，为什么？解：氟化物-HF,用浓H2SO4；氯化物-HCl，用浓H2SO4；溴化物一HBr,用浓H3PO4；碘化物-HI,用浓H3PO4。因为HBr、HI还原性较强，浓H2SO4有氧化性，所以它们之间会发生氧化还原反应，得不到HBr、HI。有关反应式如下：NaBr+HSO-NaHSO+HBrTOC\o"1-5"\h\z442HBr+HSO-Br+SOf+2HO4222Nal+H2SO4-NaH®+HI8HI+H°SO”一4T+HSf+4HQ24222H3PO4为非氧化性酸，可与溴化物、碘化物发生复分解反应，制得HBr、HI。11•设法除去(1)KCl中的KI杂质；(2)CaCl2中的Ca(ClO)2杂质；(3)FeCl3中的FeCl2杂质。解：(1)加入氯水，发生Cl2+KI-I2+2KC1反应；再加入CCl4萃取I2。加入HCl，发生如下反应：Ca(ClO)2+4HC1△*CaCl2+2Cl2+2生0通入Cl2气，发生2FeCl2+Cl2-2FeCl3反应。12•若误将少量KCN排入下水道，应立即采取什么措施以消除污染。解：(1)CN-具有还原性，可立即撒些漂白粉，有化学氧化法消除污染。4KCN+5Ca(ClO)2+2H2O-4CO2f+2N2f+5CaCl2+4KOH也可用其它的氧化剂，如碱性条件下通Cl2气。2CN－＋8OH－＋5Cl2一2CO2f＋N2f＋10Cl－＋4H2O(2)CN-具有孤对电子，可立即洒些FeSO4和硝石灰，使其生成难溶物。6CN－＋Fe2＋一[Fe(CN)6]4－[Fe(CN)6]4-+2Ca2+-Ca2[Fe(CN)6]I[Fe(CN)6]4-+2Fe2+-Fe2[Fe(CN)6]I13•实验室中制备H2S气体为什么不用HNO3或H2SO4而用HCl与FeS作用？解：实验室常用硫化亚铁与稀盐酸作用制备硫化氢气体：FeS+2H+-Fe2++H2Sf不用HNO3或H2SO4与FeS作用，是因为HNO3有氧化性，与FeS发生如下反应：FeS+4HNO3-Fe(NO3)3+SJ+NOf+2电0而H2SO4与FeS作用的产物FeSO4，易结晶为FeSO4・7H2O，堵塞管道。14.H2S气体通入MnSO4溶液中不产生MnS沉淀。若MnSO4溶液中含有一定量的氨水，再通入H2S时即有MnS沉淀产生。为什么？解：因为K：p较大，而H2S溶液中c(S2-)很小，因而得不到MnS沉淀。若有一定量氨水存在时,NH3H2O与H2S反应生成的(NH4)2S为强电解质，提供的c(S2-)较大，因此足以产生沉淀。15.下列各组物质能否共存？为什么？H2S与H2O2MnQ与H2O2HSO与HOPbS与HO232222解：(1)H2S与H2O2不能共存，因为E0(H2O2/H2O)=1.763V〉E0(S/H2S)=O.144V，H2S与电02发生反应：H2S+H2O2-SJ+2H2O(2)H2S与H2O2不能共存，因为H2S对H2O2分解起催化作用：MnO22H2O2—2-2H2O+。21H2SO3与H2O2不能共存，因为压佗2-/H2SO3)=O.158V<E0(H2O2/Hf)=1.763V，它们之间发生如下反应：H2SO3+H2O2-H2SO4+H2OPbS与H2O2不能共存，因为PbS可被H2O2氧化：PbS+4H2O2-PbSO4+4H2O16•全球工业生产每年向大气排放约1.46亿吨单个SO2，请提出几种可能的化学方法以消除SO2对大气的污染。解：SO2为酸性氧化物，可采用氨水、氢氧化钠、碳酸钠或石灰乳Ca(OH)2等碱性物质作为吸收剂以除去。17.硫酸能干燥下列何种气体？H2SNH3H2Cl2CO2解：弄硫酸能干燥H2、Cl2、CO2。

18.AgNO3溶液中加入少量Na2S2O3，与Na2S2O3溶液中加入少量AgNO3，反应有何不同？解：AgNO3溶液中加入少量NaS2O3，发生沉淀反应：2Ag++S2O32-一Ag2S2O3JAg2S2O3+H2O一Ag2S)+H2SO4NaS2O3溶液中加入少量AgNO3，发生配合反应：2S2O32-+Ag+一[Ag(S2O3)2]3-19.试在下列关联图的箭头上填写适当的试剂和条件，以实现物资之间的转变。解：(1)KMnS04(H2S04)〜NaOH(室温)△、ClO3-Cl一.42ci■CIO1ClO3-彳KI2HCl(浓)KI(H2SO4)习题解析1.工业上是如何从海水中制备Cl2和Br2的？写出有关的反应方程式。解：(1)制备ci2：2NaCl+2NaCl+2H2O电解-2NaOH+2H2T+Ci2T(2(2)制备Br2:首先把氯气通入晒盐后留下的苦卤(富含Br-)中，以置换出Br22Br-+2Br-+Cl£pH=3.5iBr2+2Cl-然后用空气把Br2然后用空气把Br2吹出，再用Na2CO3溶液吸收，即得较浓的NaBr和NaBrO3溶液:3Br+3CO/--5Br-+BrO-+3COf2332最后，用硫酸将溶液酸化，Br2从溶液中游离出来：5Br－+BrO－+6H+-3Br+3HO3222.用反应式表示下列反应：(1)氯水逐滴加入KBr溶液中。解：2Br－+Cl2-2Cl－+Br2(2)氯气通入热的石灰乳中。解：6Ca(OH)2(热)+6Cl2-Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O(3)用HClO3处理I2。解：I2+2HClO3-Cl2+2HIO3(4)氯酸钾在无催化剂存在时加热分解。解：4KC1O3-^3KClO4+KCl3．出下列制备过程的有关反应方程式：(1)以食盐为基本原料制备NaClO、Ca(ClO)2、HClO3、HClO4。解：2NaCl+2H2O电解・2NaOH+2丐+阳Cl2+2NaOH(冷)NaClO+NaCl+H2O2Cl2+2Ca(OH)2(冷)Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O3C1+6KOH(热)KClO+5KCl+3HO2△32

4KClO3・3KClO4+KClKClO+HSO(浓)减压烝馏.KHSO+KClO,424、丿44(2)以萤石(CaF2)为基本原料制备F2。解：CaF2+H2SO4(浓)一CaSO4+2HF?KOH+2HF►KHF+HO由解222KHF2七性■2KF+可+F2?(3)以KI为基本原料制备KIO3。解：2KI+Cl2-I2+KCl3I2+6KOH-KIO3+5KI+呵4．完成下列反应方程式：解：(1)Cl2+2KOH(冷)一KClO+KCl+H2O3Cl2+6KOH(热)一KClO3+5KCl+3H2OKClO3+6KCl-KCl+3Cl2f+3H2O(4)2KClO3MnO2A>2KCl+3O2(5)I2＋5H2O2一2HIO3＋4H2O(6)KClO3＋6KI＋3H2SO4一KCl＋3I2＋3K2SO4＋3H2O5．下列各对物质在酸性溶液中能否共存？为什么？FeCl3与Br2水。解：FeCl3与Br2水能共存。因为E^(BrO3~/Br2)=1.5V>E^(Fe3+/Fe2+)=0.771V,所以FeCl3与Br2不发生氧化还原反应，也不发生其它反应，故能共存。FeCl3与KI溶液。解:FeCl3与KI溶液不能共存。

因E0(Fe3+/Fe2+)=O.771V〉E0(I2/1-)=0.5355V，故发生反应:2Fe3++21-—2Fe2++I2(3)NaBr与NaBrO3溶液。解：NaBr与NaBrO3在酸性溶液中不能共存。因E0(BrO3-/Br2)=1.5V>E^(Br2/Br-)=1.065V，故发生反应:BrO－+5Br－+6H+—3Br+3HO22(4)KI与KIO3溶液。解:KI与KIO3在酸性溶液中不能共存。因E0(IO3-/I2)=1.195V>E0(I2/1-)=0.5355V，故发生反应:IO-+5I-+6H+—3I+3HO226．根据多重平衡规则，利用下列数据:Cl2+H2O=^C1-+H++HC1OE]°=3x10-5HC1O+CIO-E°=2.9x10-8aHOH++OH-E严=1.0x10-i42W计算(4)C12+2OH-=^CIO-+Cl-+H2O反应的平衡的常数EJ解：经观察可知，(4)式=⑴式+⑵式一2x⑶式，根据多重平衡规则:呼=ELEa°—3x10-5x2.9x10-8=9x10157．(Ew^)2(l.OxlO-14)27．解：根据有关物质的厶fHm.,计算下列反应的标准焓变。并估计增加总压力、升高温度对平衡常数的影响。解：2C12(g)+2H2O(1)^^4HC1(g)+O2(g)2C12(g)+2H2O(1)^^4HC1(g)+O2(g)fHm^/(kJ.mo1-1)0-285.83-92.3070fHm^=[4x(-92.307)-2x(-285.83)]kJ.mo1-1=202.4kJ・mo1-1压力升高，平衡向左移动，K©不变；温度升高，平衡向右移动，K。变大。8．试根据卤素在酸性溶液中的电势图，判断能否用下列反应来制备高氯酸盐，并计算该反应的标准平衡常数。4叫=3C1O4-+C1-

解：Ea°/vCIO。-acq-3c「解：EA珥右)〉EA珥左)，4C1O3_A3C1O4—+Cl—能向右进行。lgK0=z'lgK0=z'E珥氧化剂）一E珥还原剂）］0.0592V6x(1.45-1.201)0.0592=25.2K°=1.6x10259•有9.43g的NaCl、CaCl2、KI混合物，将其溶于水后，通入氯气使之反应。反应后将溶液蒸干，灼烧所得残留物重6.22g。再将残留物溶于水，加入足量Na2CO3溶液，所得沉淀过滤、烘干后重1.22g。计算原混合物中个物质的质量。解：（1）混合物溶液中通入氯气，发生反应：Cl2+2KI-12+2KClo反应后蒸干溶液，KI转化为KCl，I2除去，混合物质量减少（9.43g—6.22g）=3.21gKI-KCl减少量Mr166.074.5166.0—74.5=91.5m/gx3.21x={(166.0X3.21)/91.5}=5.82即混合物中含5.82GkIo残留物溶于水，加入足量Na2CO3溶液，发生反应：CaCl+NaCO-2NaCl+CaCOI2233(NaCl、KCl溶于水，随滤液除去)Mr110.98100.09m/gy1.22y={(110.98X1.22)/100.09}=1.35即混合物中1.35gCaCl2o原混合物中NaCl的质量为(9.43—5.82—1.35)g=2.26g10•已知下列热化学反应方程式及标准焓变值，求298.15K时液态过氧化氢的标准生成焓。1(1)H2(g)+-O2(g)H2O(g)△H0(1)=—241.818kJ•mol-1rm(2)2H(g)＋O(g)-H2O(g)△H0(2)=—926.92kJ・mol—1rm3)2H(g)＋O(g)-H2O(g)△H0(3)=—1070.6kJ•mol-irm20(g)-O2(g)△rHm0(4)=—498.34kJ・mol—iH2O2(l)-H2O2(g)△rHm0(5)=—51.46kJ・mol-1解：由(1)式—(2)式—(4)式/2＋(3)式—(5)式得：H2(g)＋02(g)-H20(g)该反应的厶H—△H0(1)—△H0(2)—△H0(4)/2+△H心一△H0(5)rmrmrmrmrmrm={(—241.82)—(—926.92)—(—498.34)/2+(—1070.6)—51.6}kJ・mol-111．某物质A的水溶液，既有氧化性又有还原性：(1)向此溶液加入碱时生成盐；将(1)所得的溶液酸化，加入适量KMnO4，可使KMnO4褪色；在(2)所得溶液中加入BaCl2得白色沉淀。判断A为何物。解：A为SO2水溶液。有关反应式如下：(1)S0＋H0＋20H—-S02—＋2H022325S032—＋2Mn04—＋6H＋-2Mn2＋＋5S042—＋3H20Ba2＋＋S02—-BaS044—种无色透明的盐A溶于水，在水溶液中加入稀HCl有刺激性气体产生，同时有淡黄色沉淀C析出。若通Cl2于A溶液中，并加入可溶性钡盐，则产生白色沉淀D。问A，B，C，D各为何物？并写出有关反应方程式。解：A为Na2S203，B为S02，C为S，D为BaS04。有关反应方程式如下：SO2-+2H+-SOf+SJ+HQ2322(A)(B)(C)SO2—+4Cl+5HO-2SO2—+8Cl—+10H+23224Ba2++SO.2--BaSOI44(D)有一白色固体A，加入油状无色液体B，可得紫黑色固体C；C微溶于水，加入A后，C的溶解度增大，得以棕色溶液D。将D分成两份，一份中加入无色液体E，另一份通入气体F，都褪成无色透明溶液；E遇酸则有淡黄色沉淀产生；将气体F通入溶液E，在所得溶液中加入BaCl2溶液有白色沉淀，后者难溶于HNO3。问A，B，C，D，E，F各代表何物？并写出有关反应方程式。22解：A为易溶碘化物（如KI）；B为浓H2SO4；C为I2；D为13-;E为S2O32-;F为Cl2。有关反应方程式如下：8KI+9H2SO4(浓)-4I2+8KHSO4+H2Sf+4电0A）（B）（C）I2+III2+ID）2S2O32－＋I2-S4O64－＋2I－E）5Cl25Cl2＋I2＋6H2O-10Cl－＋2IO3－＋12H＋FF）S2S2O32－＋2H＋-SO2f+sj+h2o黄色SO2－＋4Cl＋5HO-2SO2－＋8Cl－＋10H＋23224Ba2++S0.2--BaSOI4414．用一简便方法，将下列五种固体加以鉴别，并写出有关反应式。NaSNaSNaSONaSONaSO2222324223解：可用稀HCl加以鉴别。五种固体各取少许分装于试管中，并加入水配成溶液，再分别滴入HC1。其中：有臭气放出，该气体使湿润的Pb（OAc）2试纸变黑者为Na2S；有同上臭气放出且有黄色沉淀生成者为Na2S2；有使品红试纸褪色的气体产生者为Na2SO3；有使品红试纸褪色的气体产生且有黄色沉淀生成者为Na2S2O3；无明显现象者为Na2SO4。1