ds区元素 习题

ds区元素

1、试从原子结构方面说明铜族元素和碱金属元素在化学性质上的差异。

解：铜族元素价电子层结构为（n－1）d10ns1，与碱金属元素相比，最外层电子数相同，都

是ns1，而次外层电子数目不同，铜族元素次外层为18电子，而碱金属次外层8个电子，18电子的屏蔽比8电子要小得多，铜族的有效核电荷多，最外层s电子受核的引力强，不易失去，相应的电离势高，原子半径小。故与碱金属元素在化学性质上有很大的差异。铜族为不活泼的重金属，碱金属为活泼的轻金属。其性质差异如下： 性质 铜族元素 +1、+2、+3（有变价） 高 碱金属元素 +1（几乎无变价） 低 ① 氧化态 ② 第一电离势I1 ③ 标准电极电势?? ④ 金属活泼性顺序 ⑤ 化学键性质 ⑥ 配合物 很正 从Cu→Au减弱 多数共价键 易形成配合物 很负 从Li→Cs增强 多数离子型 难形成配合物 2、简述：（1）怎样从闪锌矿冶炼金属锌？

（2）怎样从辰砂制金属汞？

解：（1）闪锌矿通过浮选法得到含有ZnS 40—60%的精矿后，加以焙烧使它转化为氧化锌再

把氧化锌和焦碳混合，在鼓风机中加热至1473—1573K，使锌蒸馏出来，主要反应为：

2ZnS + 3O2 == 2ZnO + 2SO2 2C + O2 == 2CO

ZnO + CO == Zn(g) + CO2

（2）辰砂在空气中焙烧与铁或氧化钙共热都可以得到汞：

HgS + O2

Hg + SO2↑

HgS + Fe == FeS + Hg

4HgS + 4CaO == 4Hg + 3CaS + CaSO4

4、利用金属的电极电势值，说明铜、银、金在碱性氰化物水溶液中被溶解的原因，空气中

－

的氧对溶解过程有何影响，CN离子在溶解液中的作用是什么？ 答：

??Cu2?= 0.3402V /Cu－

??Cu?/Cu?= 0.522V ?Ag?/Ag = 0.799V

－

??Au?/Au=1.68V

O2 + 4H+(107mol·L1) + 4e == 2H2O

－

??O2/H2O= 0.814V

当溶解液中存在NaCN时，CN能与Cu+、Ag+、Au+形成稳定的配离子，Cu+、Ag+、Au+浓度大大降低，使它们的电势也降低很多，它们的还原能力大为提高，这时空气中的氧就能将它们氧化为配离子而溶解：

[Cu(CN)2] + e == Cu+ + 2CN

－－

－

E?= －0.43V

?[Ag(CN)2] + e == Ag + 2CN E= －0.31V

－

[Au(CN)2] + e == Au + 2CN

－

－

E?= －0.6V E?= 0.401V

O2 + 2H2O + 4e == 4OH

－

1

溶液中[H+]应根据CN水解计算，当[CN]=1mol·L1时，水解得到溶液中的

－－

[H+]=1012 mol·L1，故下面的溶解反应能进行。

2Cu + 4NaOH + H2O == 2Na[Cu(CN)2] + 2NaOH + H2↑ 4Ag + 8NaCN + 2H2O + O2 == 4Na[Ag(CN)2] + 4NaOH 4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 == 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH

－

空气中氧气起氧化剂作用，CN起配位体作用。 6、将黑色的CuO粉末加热到一定温度以后，就转变为红色Cu2O，加热到更高温度时，Cu2O又转变为金属铜，试用热力学观点解释这种实验现象，并估计这些变化发生时的温度。 解：

－

－

－

2CuO(s) == Cu2O(s) + Cu2O(s) == 2Cu(s) +

???1212O2(g) (1)

O2(g) (2)

?－1

（1）?rH??fHCu2O?1= －169 + 0－2(－157) = 145kJ·mol2?fHO2?2?fHCuO(s)1 ?rG??fGCu2O?1= －146 + 0－2(－130) = 114 kJ·mol ?G?2?GfOfCuO22－

??? ?rS?(SCu2O?1 = 93.3 +1×205.3－2×42.7 = 110.55J·K1·mol1 22SO2)?2SCuO－

－

???? T??rH??rS??1450.115512?1311.6K

O2(g)

?－

（2） Cu2O(s) == 2Cu(s) +

??? ?rH?2?fHCu?1= 2×0 +1×0－(－169)= 169 kJ·mol1 22?fHO2(g)??fHCu2O ?rG?2?fGCu?1= 2×0 +1×0－（－146）= 146 kJ·mol1 22?fGO2(g)??fGCu2O－

????111 ?rS?2SCu?1= 2×33 +×205.03－93.3 = 75.35 J·K·mol S?SCu2O22O2－

－

???? T? (1) (2) ?rH??rS??16975.35?10?3?2242.9K

?1 ?rSkJ·moL?1 T(K) J·K?1·moL?rH??1 ?rG?kJ·moL145 169 114 146 110.55 75.35 1311.6 2242.9 从上表数据可知，（1）、（2）式反应的ΔH和ΔS都是正值，说明反应要在高温下才能自发进行，第一个反应的ΔH值比（1）式更正，ΔS值更小，可见（2）式反应要在更高的温度下进行。

7、铁能使Cu2+还原，铜能使Fe3+还原，这两件事实有无矛盾，并说明理由。 解： Fe2+ + 2e == Fe Fe3+ + e == Fe2+

2

??= －0.409V

??= 0.77V

Cu2+ +2e == Cu ??= 0.337V

??①?E???Cu???0.337?(?0.409)?0 2?/CuFe2?/Fe ∴反应能进行：铁能使Cu2+还原， Fe + Cu2+ == Fe2+ + Cu

??②?E???Fe?0.77?0.337?0 3?2???/FeCu2?/Cu ∴反应能进行：铜能使Fe3+还原， Cu + 2Fe3+ == Cu2+ + 2Fe2+

通过电极电势可以看出，铁使Cu2+还原，本身被氧化为Fe2+，铜使Fe3+还原，本身被氧化为Cu2+，Fe3+被还原为Fe2+反应可以自发进行，所以无矛盾。 8、以硫酸铜、硝酸银为原料如何制取下列物质： （1） CuSO4·5H2O ???CuSO4 + 5H2O

?386K?531K 兰色晶体 白色粉末

（2） 2CuSO4 + 6KCN == 2K[Cu(CN)2] + (CN)2↑+ 2K2SO4

－

（3） CuSO4 + 4NH3 == [Cu(NH3)4]2+ + SO42

（4） 波耳多液：CuSO4·5H2O、CuO、H2O按1∶1∶100比例混合。 （5） CuSO4 + 2NaOH(适量) == Cu(OH)2↓+ Na2SO4 （6） Cu(OH)2

CuO(黑色) + H2O

以AgNO3制取下列物质：

－

① AgNO3 + KCl == AgCl↓+ KNO3 AgCl + 2NH3 == [Ag(NH3)2]+ + Cl

－－－

② AgNO3 + KBr == AgBr↓ + KNO3 AgBr + 2S2O32 == [Ag(S2O3)2]3 + Br

－－－

③ AgNO3 + KI == AgI↓+ KNO3 AgI + 2CN == [Ag(CN)2] + I

9、用银和硝酸反应制取AgNO3为了充分利用硝酸，问采用浓硝酸还是稀硝酸有利？ 答： Ag + 2HNO3(浓) == AgNO3 + NO2↑+ H2O

3Ag + 4HNO3(稀) == 3AgNO3 + NO↑+ 2H2O

从反应式可见：3molAg与4mol稀硝酸反应可制得3molAgNO3；3molAg与6mol浓硝酸反应才可制得3molAgNO3。要制得等量的硝酸银，如用浓硝酸就要多消耗硝酸，为了充分利用硝酸，用稀硝酸更有利。

－－

10、当含有Cu2+离子的溶液与含有CN离子的溶液相混合时，将发生什么变化，若CN离

子过量时，又出现什么现象，为什么，写出有关反应方程式。

－

解：Cu2+不能和CN形成稳定的配离子，Cu2+盐溶液中加入NaCN溶液时，先生成CuCN白

色沉淀和氰气放出。

－

2Cu2+ + 4CN == 2CuCN↓+ (CN)2↑ －－

过量的CN，CuCN溶解，形成无色的[Cu(CN)4]3配离子，

－－

CuCN + 3CN == [Cu(CN)4]3

－

11、以AgNO3滴定氰离子，当加入28.72ml 0.0100 mol·L1的AgNO3溶液时刚刚出现沉淀， 此沉淀是什么物质？产生沉淀以前溶液中的银呈什么状态？问原样品中含NaCN多少克？

－

解：此沉淀是AgCN白色沉淀，沉淀以前溶液中的银以[Ag(CN)2]形式存在，因为用AgNO3

－－

滴定CN时，CN是过量的，形成的是配合物。

－－

Ag+ + 2CN == [Ag(CN)2]

－

反应中，1molAg+与2molCN相反应，求两者摩尔数关系

nNaCN= 2×28.72×0.01×10－3 = 5.744×10－4mol

3

wNaCN?nw= 5.744×10－4×49.01 = 0.0281g

滴定过程中，滴定剂的摩尔数与被测定物质的摩尔数相等。 12、试扼要列出照相术中的化学反应。

解：照相时，底片上AgBr感光，AgBr胶体粒子被光分解成“银核”

AgBr ???Ag + Br

显影：将感光后的底片用有机还原剂（如对苯二酚）处理，使含有“银核”的AgBr还

原为金属银而显黑色，即底片变黑。

2AgBr+

+2OH－==2Ag+2H2O+2Br－+

h?定影：未曝光部分的AgBr未被还原而保持无色，然后把底片放入Na2S2O3溶液中，使

－

AgBr溶解形成[Ag(S2O3)2]3，剩下的银不再变化

AgBr + 2Na2S2O3 == Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr

13、为什么当硝酸与[Ag(NH3)2]Cl反应时，会析出沉淀，说明所发生反应的本质。 解：在酸性环境中，进行着下面反应：

[Ag(NH3)2]+ + 2H+ == Ag+ + 2NH4+

－

由于生成NH4+，使配离子[Ag(NH3)2]+离解，使溶液中Ag+与Cl作用形成AgCl沉淀，总反应为：

－

[Ag(NH3)2]+ + Cl + 2H+ == AgCl↓+ 2NH4+

14、CuCl、AgCl、Hg2Cl2都是难溶于水的白色粉末。试区别这几种金属氯化物。 解：（1）用NH3·H2O区别

① 白色沉淀先溶解，生成无色溶液，随之即变兰者，原物质为CuCl

－

CuCl + 2NH3 == [Cu(NH3)2]+(无色) + Cl

2[Cu(NH3)2]+ + 4NH3 + H2O +1O2 == 2[Cu(NH3)4]2+(兰色) + 2OH 2－

② 白色沉淀溶解变为无色透明溶液者，原物质为AgCl

－

AgCl + 2NH3 == [Ag(NH3)2]+ + Cl

③ 有灰黑色沉淀产生原物质为Hg2Cl2

Hg2Cl2 + 2NH3·H2O == HgNH2Cl↓+ Hg + NH4Cl

（2）用KI溶液区别：

① 仍有白色沉淀的为CuCl：

CuCl + KI == CuI↓(白)+ KCl

② 有黄色沉淀的为AgCl：

AgCl + KI == AgCl↓+ KCl

③ 绿色沉淀的为Hg2Cl2：

Hg2Cl2 + 2KI == Hg2I2↓(绿) + 2KCl

15、（1）为什么Cu+不稳定，易歧化，而Hg22+则较稳定。试用电极电势的数据和化学平衡

的观点加以阐述。

解：铜在酸性溶液中的电势图如下：

Cu2+

0.158Cu+

?0.522Cu0

?+

因为E?，所以在溶解中Cu是不稳定的，会发生歧化反应： ?E右左 4

2Cu+ == Cu2+ + Cu K?[Cu2?][Cu?]2?1.0?106

平衡常数K很大，说明在平衡时Cu+几乎完全转化成Cu2+和Cu。 Hg22+和Hg2+存在如下平衡：Hg2+ + Hg == Hg22+ 汞的电势图为： Hg2+

0.905Hg22+

0.7986Hg

2??2+

E?右?E左，Hg2不易歧化，此反应的平衡常数K?[Hg2](Hg2?)?69.4

表明在平衡时，Hg与Hg2+基本上都转变成Hg22+离子。 （2）在什么情况下可使Cu2+转化为Cu+，试各举一个例子。

解：若要使Cu2+转化为Cu+，可采取在还原剂存在下，设法降低Cu+的浓度，使Cu+形成难

溶化合物或配合物，才有利于Cu2+转化为Cu+。

如：把CuSO4溶液、NaCl和铜屑共热，可得到CuCl沉淀： Cu2+ + Cu + 2Cl2CuCl↓(白色)

－

又如：铜与氯化铜在热浓HCl中形成[CuCl2]的配离子：

－－

CuCl2 + Cu + 2Cl == 2[CuCl2]

或Cu + CuCl2 == 2CuCl HCl + CuCl == H[CuCl2]

就是说Cu+只有形成配离子或形成难溶化合物才是稳定的。

（3）在什么条件下可使Hg(Ⅱ)转化为Hg(Ⅰ)，Hg(Ⅰ)转化Hg(Ⅱ)，试各举三个反应方程式说明之。

解：Hg(Ⅱ)转化为Hg(Ⅰ)，例如在Hg(NO3)2溶液和Hg共同振荡，则生成Hg2(NO3)2

－

Hg(NO3)2 + Hg ???Hg2(NO3)2

要使Hg(Ⅰ)转化Hg(Ⅱ)应设法降低Hg2+浓度，如在Hg22+离子的溶液中加入Hg2+的沉淀剂或配位剂等：

－

Hg22+ + 2OH == HgO↓+ Hg↓+ H2O

－－

Hg22+ + 4I == HgI42 + Hg↓

17、试选用配位剂分别将下列各种沉淀物溶解并写出反应方程式 解： CuCl + HCl == H[CuCl2]

－－－

2CuS + 10CN == 2[Cu(CN)4]3 + (CN)2↑+ 2S2

－－－

HgC2O4 + 4CN == [Hg(CN)4]2 + C2O42

－－－

HgC2O4 + 4Cl == [HgCl4]2 + C2O42

－

3HgS + 12HCl + 2HNO3 == 3[HgCl4]2 + 3S + 2NO + 6H+ + 4H2O

HgS + Na2S == Na[HgS2]

－

Cu(OH)2 + 4NH3 == [Cu(NH3)4]2+ + 2OH

－－－

AgBr + 2S2O32 == [Ag(S2O3)2]3 + Br

－

Zn(OH)2 + 4NH3 == [Zn(NH3)4]2+ + 2OH

－－

HgI2 + 2I == [HgI4]2

18、（1）用一种方法区别锌盐和铝盐。

解：分别加入适量的氨水，均有白色胶状沉淀产生，滴入过量氨水后沉淀溶解的为锌盐，不

溶的为铝盐，

振荡 5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/de3d.html