武汉大学版无机化学课后习题答案 - - - 13氧族元素

第十三章 氧族元素

1. 试用分子轨道理论描述下列各物种中的键、键级和磁性（顺磁性、逆磁性）和相对稳定

性。

（1） O2+（二氧基阳离子） （2） O2

（3） O2-（超氧离子） （4） O22-（过氧离子） 解：见下表 物种 O2+ O2 O2- O22- 分子轨道 键级 2磁性 顺 顺 顺 逆 相对稳定性 依 次? 减 小 KK??*2s?22p?22p?22p?*12p22syzy 2.5 2 2*222211KK?2s?2s?2p?2p?2p?*2p?*2pyzy z*222221KK?22s?2s?2p?2p?2p?*2p?*2pyzyz1.5 1 *2KK?22s?2?22p?22p?22p?*2?*2s2p2pyzyz 2. 重水和重氧水有何差别？写出它们的分子式。它们有何用途？如何制备？

答：重水：D2O；重氧水：H218O；重水是核能工业常用的中子减速剂，重氧水是研究化

学反应特别是水解反应机理的示踪剂。

3. 解释为什么O2分子具有顺磁性，O3具有反磁性？ 答：(1)O2的分子轨道式为

2*222**KK?2S?2S?2p?2p?2p?2P?2P 可见O2分子中有2个单电子,因而具有顺磁

XYZYZ2114性。而O3为反磁性,因O3分子中无单电子，分之中存在?3的大?键。

4. 在实验室怎样制备O3？它有什么重要性？ 答：在实验室里制备臭氧主要靠紫外光(<185nm)照射氧或使氧通过静电放电装置而获得臭氧

与氧的混合物,含臭氧可达10%。臭氧发生器的示意图见图13-10。它是两根玻璃套管所组成的,中间玻璃管内壁镶有锡锚,外管外壁绕有铜线,当锡箔与铜线间接上高电压时,两管的管壁之间发生无声放电(没有火花的放电),02就部分转变成了03

5. 油画放置久后为什么会发暗、发黑？为什么可用H2O2来处理？写出反应方程式。 答：油画放置久后会变黑，发暗，原因是油画中的白色颜料中含PbSO4，遇到空气中的H2S

会生成PbS造成的。

PbSO4+H2S=PbS（黑）+H2SO4

用H2O2处理又重新变白，是因为发生以下反应

PbS+H2O2=PbSO4+H2O2

6. 比较氧族元素和卤族元素氢化物在酸性、还原性、热稳定性方面的递变性规律。 答：氧族元素的氢化物有H20,H2S,H2Se,H2Te

卤族元素的氢化物有HF,HCl,HBr,HI (1)酸性

H20

HF

卤族元素氢化物的酸性远强于同周期的氧族元素的氢化物。 (2)还原性

H2O

卤族元素氢化物的还原性弱于同周期氧族元素的氢化物。 （3）热稳定性

H2O>H2S>H2Se>H2Te HF>HCl>HBr>HI

卤族元素氢化物的热稳定性比同周期的氧族元素氢化物热稳定性高。可见，氧族元素的氢化物与卤族元素氢化物的性质递变规律相同。

7. 比较硫和氮的含氧酸在酸性、氧化性、热稳定性等方面的递变规律。 答：H2SO4没HClO4酸性强，H2SO4氧化性强，HClO4热稳定性强。

8. 为什么SOCl2既可做Lewis酸又可做Lewis碱？ 答：

MnO2?4H??2e?Mn2??H2O???1.23VH2O2?2H??2e?2H2O???1.776VO2(g)?4H??2e?H2O2

???0.6824V由标准电极电位可知，??(MnO2/Mn2?)???(H2O2/H2O)

?H2O2能将Mn2+氧化成MnO2，??(MnO2/Mn2?)???(O2/H2O2)

?MnO2又可被H2O2还原成Mn2+，H2O2被氧化得到O2，这样形成一个循环连续的反应过

程，所以Mn2+能加快H2O2的分解。 16. 完成并配平下列反应式：

（1）H2S+H2O2? （2）H2S+Br2? （3）H2S+I2? （4）H2S+O2?

+

（5）H2S+ClO?3+H?

（6）Na2S+Na2SO3+H+? （7）Na2S2O3+I2? （8）Na2S2O3+Cl2? （9）SO2+H2O+Cl2? （10）H2O2+KMnO4+H+? （11）Na2O2+CO2? （12）KO2+H2O? （13）Fe(OH)2+O2+OH-? （14）K2S2O8+Mn2++H++NO?3? （15）H2SeO3+H2O2?

答：（1）H2S+H2O2=S+2H2O

H2S+4H2O2（过量）=H2SO4+4H2O

（2）H2S+Br2=2HBr+S

H2S+4Br2（过量）+4H2O=8HBr+H2SO4 （1） H2S+I2=2I-+S+2H+ （2） 2H2S+O2=2S+2H2O （3） 3H2S+ClO3-=3S+Cl-+3H2O （4） 2S2-+SO32-+6H+=3S+3H2O （5） 2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI

（6） Na2S2O3+4Cl2+5H2O=Na2SO4+H2SO4+8HCl （7） SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl

（8） 5H2O2+2MnO4-+6H+=2Mn2++5O2+8H2O （9） 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 （10） 2KO2+2H2O=2KOH+O2+H2O2 （11） 4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3 （12） 5S2O82-+2Mn2++8H2O=10SO42-+2MnO4-+16H+ （13） H2SeO3+H2O2=H2SeO4+H2O

17．在标准状况下，50cm3含有O3的氧气，若其中所含O3完全分解后，体积增加到52

cm3。如将分解前的混合气体通入KI溶液中，能析出多少克碘？分解前的混合气体中O3的体积分数是多少？

解：5.68mg ,8.1%

18．每升含12.41克Na2S2O3·5 H2O的溶液35.00 cm3，恰好使50.00 cm3的I?3溶液退色，

求碘溶液的浓度？

解：I3-+2S2O32-=S4O62-+3I-

1.75×10-2mol/L

-1?19．下述反应在298K时的△Hm为284.5kJ·mol

3O22O3

??已知此反应平衡常数为10-54，试计算该反应的△Gm和△Sm。

解：307.97kJ /mol, -78.76k-1.J.mol-1

20．利用电极电势解释在H2O2中加入少量Mn2+，可以促进H2O2分解反应的原因。 答：?MnO?2/Mn2?= 1.23V

? H2O2作为氧化剂时?H=1.776V 2O2/H2O H2O2能氧化Mn2+ Mn2+ + 2H2O2 == MnO2 + 2H2O

? H2O2作为还原剂?O= 0.68V〈 1.23V 2/H2O2 H2O2能还原MnO2 MnO2 + 2H2O2 == Mn2+ + O2 + 2H2O 总反应式为 2H2O2 2 O2 ? + 2H2O

MnO

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