北师大《无机化学》第四版习题问题详解——下册

word第13章 氢和稀有气体13-1 氢作为能源，其优点是什么？目前开发中的困难是什么？1、解：氢作为能源，具有以下特点：（1） 原料来源于地球上储量丰富的水，因而资源不受限制；（2） 氢气燃烧时放出的热量很大；（3） 作为燃料的最大优点是燃烧后的产物为水，不会污染环境；（4） 有可能实现能量的储存，也有可能实现经济高效的输送。开展氢能源需要解决三个方面的问题：氢气的发生，氢气的储藏和氢气的利用13-2按室温和常压下的状态气态 液态 固态将如下化合物分类，哪一种固体可能是电的良导体？ BaH2;SiH4;NH3;AsH3;PdH;HI13-3试述从空气中别离稀有气体和从混合气体中别离各组分的根据和方法。3、解：从空气中别离稀有气体和从混合稀有气体中别离各组分，主要是利用它们不同的物理性质如：原子间不同的作用力、熔点沸点的上下以与被吸附的难易等差异达到别离的目的。13-4试说明稀有气体的熔点 、沸点、密度等性质的变化趋势和原因？4、解：氦、氖、氩、氪、氙，这几种稀有气体熔点、沸点、密度逐渐增大。这主要是由于惰性气体都是单原子分子，分子间相互作用力主要决定于分子量。分子量越大，分子间相互作用力越大，熔点沸点越来越高。密度逐渐增大是由于其原子量逐渐增大，而单位体积中原子个数一样。13-5你会选择哪种稀有气体作为：a温度最低的液体冷冻剂；b电离能最低 安全的放电光源；c最廉价的惰性气氛。13-6用价键理论和分子轨道理论解释HeH、HeH+、He2+ 粒子存在的可能性。为什么氦没有双原子分子存在？13-7 给出与如下物种具有一样结构的稀有气体化合物的化学式并指出其空间构型：(a) ICl4- (b)IBr2- (c)BrO3- (d)ClF7、 解： 平面四边形 直线形 三角锥 直线形13-8用 VSEPR理论判断XeF2 、XeF4、XeF6、XeOF4与ClF3的空间构型。8、解： 直线形 平面四边形 八面体 四方锥 三角锥13-9用化学方程式表达如下化合物的合成方法包括反响条件：(a) XeF2 (b) XeF6 (c) XeO39、解： 13-10 完成如下反响方程式：(1) XeF2 + H2O (2) XeF4 + H2O (3) XeF6 + H2O (4) XeF2 + H2(5) XeF4 + Hg(6) XeF4 + Xe10、解：第14章卤素14-1 电解制氟时，为何不用 KF 的水溶液？液态氟化氢为什么不导电，而氟化钾的无水氟化氢溶液却能导电？1、解：因为F2与水能发生剧烈的化学反响；液态HF分子中，没有自由移动的离子，故而不能导电。而在KF的无水HF溶液中，存在K+，HF2-；14-2氟在本族元素中有哪些特殊性？氟化氢和氢氟酸有哪些特性？2、解：1由于F的半径特别小，故F2的离解能特别小，F-的水合热比其他卤素离子多。 2HF分子间存在氢键，因而HF分子的熔沸点和汽化热特别高。 3AgF为易溶于水的化合物。 4F2与水反响产物复杂。 5HF是一弱酸，浓度增大，酸性增强。 6HF能与SiO2或硅酸盐反响，生成气态SiF4；14-31根据电极电势比拟KMnO4K2Cr2O7 和 MnO2-1)反响而生成Cl2 的反响趋势。2假如用MnO2与盐酸反响，使能顺利地发生Cl2 ，盐酸的最低浓度是多少？3、解：(1)根据电极电势的关系，可知反响趋势： KMnO4K2Cr2O7MnO2;14-4根据电势图计算在298K时，Br2 在碱性水溶液中歧化为Br- 和BrO3- 的反响平衡常数。4、解：由公式：-ZFE=-RTlnK 得：K=expZFE/RT103814-5 三氟化氮NF3沸点-129不显Lewis 碱性，而相对分子质量较低的化合物NH3 沸点-33却是个人所共知的Lewis 碱。a说明它们挥发性差异如此之大的原因；b说明它们碱性不同的原因。5、解：1NH3有较高的沸点，是因为它分子间存在氢键。 2NF3分子中，F原子半径较大，由于空间位阻作用，使它很难再配合Lewis酸。 另外，F原子的电负性较大，削弱了中心原子N的负电性。14-6 从盐卤中制取Br2 可用氯气氧化法。不过从热力学观点看，Br- 可被O2 氧化为Br2 ，为什么不用O2 来制取Br2 ？14-7通Cl2于消石灰中，可得漂白粉，而在漂白粉溶液中参加盐酸可产生Cl2 ，试用电极电势说明这两个现象。7、解：因为Cl2通入消石灰是在碱性介质中作用的，又因为，所以Cl2在碱性条件下易发生歧化反响。而在漂白粉溶液中参加盐酸后，酸性条件中,，故而如下反响能够向右进展: HClO + Cl- + H+= Cl2 + H2O14-8 如下哪些氧化物是酸酐：OF2Cl2O7ClO2Cl2OBr2O 和 I2O5 ？假如是酸酐，写出由相应的酸或其它方法得到酸酐的反响。8、解：Cl2O7是HClO4的酸酐。Cl2O，Br2O分别是HClO，HBrO 的酸酐14-9 如何鉴别KClOKClO3和 KClO4 这三种盐？9、解：分别取少量固体参加枯燥的试管中，再做以下实验参加稀盐酸即有Cl2气放出的是KClO;KClO+2HCl=KCl+Cl2+H2O参加浓盐酸有Cl2与放出且溶液变黄的是KClO3;8KC1O3+24HCl(浓)=9Cl2+8KCl+60ClO2(黄)+12H2O另一种如此为KClO414-10 以 I2 为原料写出制备HIO4KIO3I2O5 和KIO4 的反响方程式。14-111I2 在水中的溶解度很小，试从如下两个半反响计算在298K 时 ，I2饱和溶液的浓度。 I2(s) + 2e- 2I-； I2(aq) + 2e- 2I-； 2将0.100mol I2-1 KI 溶液中而得到I3- 溶液 。I3-生成反响的 Kc 值为0.752，求 I3- 溶液中I2 的浓度。14-11、(1)I2aq=I2sK=expZFE/RT =812K=1/I2aq I2(2) I2+I-=I3-;KC=;所以I2=解得x=0 .0934mol/L。14-12利用电极电势解释如下现象：在淀粉碘化钾溶液中参加少量NaClO 时 ，得到蓝色溶液A，参加过量NaClO 时 ，得到无色溶液 B ，然后酸化之并加少量固体 Na2SO3 于B 溶液，如此A的蓝色复现，当Na2SO3 过量时蓝色又褪去成为无色溶液C ，再参加NaIO3 溶液蓝色的A 溶液又出现。指出ABC各为何种物质，并写出各步的反响方程式。12、解：A：I2 ； B：NaIO3 ；C：NaI14-13写出碘酸和过量 H2O2 反响的方程式，如在该体系中参加淀粉，会看到什么现象？13、解：HIO3+3H2O2=3O2+HI+3H2O；如果在该体系中参加淀粉，溶液慢慢变蓝，后又褪色。14-14写出三个具有共价键的金属卤化物的分子式，并说明这种类型卤化物的共同特性。14、解：AlCl32；AlBr32；AlI32；分子中均含有配位键14-15什么是多卤化物？与I3- 离子比拟，形成Br3-Cl3- 离子的趋势怎样？14-16什么是卤素互化物？a写出ClF3BrF3 和 IF3 等卤素互化物中心原子杂化轨道，分子电子构型和分子构型。b如下化合物与BrF3 接触时存在爆炸危险吗？说明原因。SbF5 ; CH3OH ; F2 ; S2Cl2c为什么卤素互化物常是反磁性共价型而且比卤素化学活性大？14-17 实验室有一卤化钙，易溶于水，试利用浓H2SO4 确定此盐的性质和名称。17、解：利用卤化物与浓硫酸反响的不同现象，可以鉴别。14-18 请按下面的实例，将溴碘单质卤离子与各种含氧酸的相互转化和转化条件绘成相互关系图。第15章氧族元素15-1空气中O2 与N2 的体积比是21:78 ，在273K 和101.3kPa下1L水能溶解 O2: 49.10 mL ,N2:23.20mL。问在该温度下溶解于水的空气所含的氧与氮的体积比是多少？15-2在标准状况下， 750mL含有O3 的氧气，当其中所含O3 完全分解后体积变为780mL ，假如将此含有 O3的氧气1L通入KI 溶液中，能析出多少克I2 ？2、解：由方程式： 2 O3=3O2可知该混合气体中含有臭氧60ml； 由O3+2I-+H2O=O2+I2+2OH-；可算出析出I2的质量；(0.06/22.4)2126.9=0.68g;15-3 大气层中臭氧是怎样形成的？哪些污染物引起臭氧层的破坏？如何鉴别 O3 ，它有什么特征反响？3、解：见课本P49015-4 比拟O3 和O2 的氧化性沸点极性和磁性的相对大小。4、解：氧化性：O3O2; 沸点：O3O2; 极性：O3O2; 磁性；O3BeCO3; (2)NaHCO3Na2CO3 (3)MgCO3BaCO3(4)PbCO3CaSO4CaCO3Ca(HCO3)2H2CO3(2)K3PO4KClO3KNO3AgNO3HNO318-12用BaCO3CaCO3 以与它们的组成氧化物的标准生成焓计算BaCO3和CaCO3 的分解焓，并从结构上解释为什么BaCO3 比CaCO3 稳定？12、 解：由标准生成焓数据表，经计算得由于值相差很小，故值主要取决于值，所以 没有稳定。18-13用表18-18中各元素最高氧化态含氧酸包括氧化物的 为纵坐标，各元素的原子序数为横坐标，作出p区各族元素含氧酸的氧化性强度曲线，并从曲线图形分析各周期与各族非金属元素最高氧化态含氧酸氧化性的变化规律。18-14试解释如下各组含氧酸盐氧化性的强弱：1H2SeO4H2SO4 (稀)(2)HNO2HNO3(稀)3浓H2SO4稀H2SO44HClOHBrOHIO 5HClO3(aq) KClO3(aq)14、解：见课本P62618-15何谓次极周期性？为什么它在p区第二 第四第六周期中表现出来？为什么它主要表现在最高氧化态化合物的性质稳定性和氧化性上？15、解：见课本18-5 P区元素的次级周期性18-16试解释如下现象：1硅没有类似于石墨的同素异性体。2氮没有五卤化氮NX5 ，却有+ 氧化态的 N2O5HNO3 与其盐，这二者是否矛盾？3砷的所有三卤化物均已制得，而五卤化物只制得AsF5 和 AsCl5 ，而且后者极不稳定。4硫可形成n=26 的多硫链，而氧只能形成n=2 的过氧链。第19章金属通论19-1举例说明哪些金属能从1冷水，2热水，3水蒸气，4酸，5碱中置换出氢气，写出有关的反响式并说明反响条件。1、解：2Na + 2H2O = 2NaOH+ H2 Mg+ 2H2O= Mg(OH)2 + H2 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 2Al + 2OH- + 6H2O = 2Al(OH)4-19-2 在 973K 时， 2CO + O2 = 2CO2 ; rG -1 2Ni + O2 = 2NiO; rG -1试计算该温度下CO + NiO = Ni +CO2 的rG值，并对照图19-1说明在该温度下能否用CO复原NiO制取Ni 。2、解： 2CO + O2 = 2CO (1) 2Ni + O2 = 2NiO (2) CO + NiO = Ni + CO2 (3) (3) = rG = = -42kJmol-1 CO的自由能比NiO的低，rG 0 故可以使用CO复原NiO 制取Ni 19-3如下图是几种金属硫化物的埃林汉姆图。1请解释图中各条线形状变化的意义；2据图，假如从硫化物中提取金属，适宜的复原剂和温度条件各如何？(1)1/2C + S = 1/2 CS2(2)Hg + S = HgS(3)2/3 Bi +S = 1/3 Bi2S3(4)H2 +S = H2S(5)Pb +S = PbS3、解： 线1中，随着温度的升高，刚开始时吉布斯自由能呈上升趋势，但当温度达到一定值后，随着温度的升高，吉布斯自由能反呈下降趋势。斜率发生了变化，是因为温度升高，发生了相变，出现了熵增，因而rG下降。线2线3相似，起始随温度的升高，rG增加，达到一定温度后，随着温度的增加，rG增加的速度更快，斜率 加大，出现了熵增。线4随温度升高，rG直线上升，反响过程中无相变。线5rG开始时随温度的升高逐渐增大，达到一定的温度又逐渐减小温度继续上升，又出现下降，再上升又出现增大，有两个拐点。这说明在反响的过程中，随着温度的上升，伴随有相变产生。由图可以 看出：HgS 和 Bi2S3可以用