第1516章氮族和氧族习题.docx

1、第1516章氮族和氧族习题比较氢化物在酸性、还原性、热稳定性方面的递变规律。物质熔沸点与热稳定性的关系？ 物质的熔沸点高低是指晶体内各质点间的结合力的大小。 热稳定性是指晶体内各原子间化学键的牢固程度。 二者既有联系又有区别。 原子晶体和离子晶体，它们的热稳定性与熔沸点的高低是一致的。 共价键所形成的分子晶体，热稳定性是指分子内部各原子间化学键的强弱，而熔沸点的高低，是指分子间的作用力大小。破坏前者比破坏后者消耗的能量要高些。离子型化合物的溶解度如何判断？溶解度既与离子化合物的晶格能有关，又与离子的水合能有关。一般规律是：(1) 阴阳离子半径相差大的比相差小的易溶。这是因为当阴阳离子大小相差悬

2、殊 (即r- r+)时,离子的水合作用在溶解中居优势，因此，在性质相似的盐系列中，阳离子的半径越小，该盐越容易溶解。例如 MgSO4 CaSO4 BaSO4 NaClO4 KClO4 RbClO4(2) 若阴阳离子相差不多，则晶格能的大小在溶解过程中有较大的影响。离子电荷高，半径小，也就是离子势(Z/r)大的离子所组成的盐较难溶解； 例如：溶解度 NaHCO3 Ca(HCO3)2溶解度： CaF2 BaF2 NaF 103) n=2, 为强酸 ( Ka1= 10-1 - 103) n=1, 为中强酸 ( Ka1= 10-4 10-2) n=0, 为弱酸 ( Ka1= 10-11 10-5) (

3、3)在(OH)mROn中，除了n值影响酸性外，R也影响含氧酸的酸性。R的氧化态越高、半径越小、电负性越大，则羟基中的H+ 离子越容易释放，故化合物的酸性越强。影响含氧酸（盐）氧化能力的因素1、中心原子结合电子的能力 若中心原子的原子半径小、电负性大，获得电子的能力强，其含氧酸（盐）氧化性也就强。 同一周期的元素，从左至右，电负性增大，原子半径减小，所以它们最高氧化态的含氧酸的氧化性依次增强。 同一主族的元素，从上至下，电负性减小，原子半径增大，所以，低氧化态含氧酸（盐）的氧化性依次递减。至于高氧化态含氧酸氧化性的锯齿形变化，则是由于次级中期性引起的。2、含氧酸分子的稳定性 一般分子越不稳定，其

4、氧化性越强。 含氧酸稳定性与分子中R-O键的强度和数目有关。键的数目越多，键强度越大，要断裂这些键，使高氧化态的还原为低氧化态甚至单质，就越困难。R-O键的强度和数目与R的电子构型、氧化态、原子半径、成键情况以及分子中带正电性的氢原子对R的反极化作用等因素有关。举例：比较硫和氯的含氧酸在酸性、氧化性和热稳定性方面的递变规律（1）酸性随中心原子氧化数的增大而增强：H2SO3H2SO4 HClOHClO2HClO3H2SO4 HClOHClO3HClO4 （3）热稳定性随中心原子氧化数的增大而增强：H2SO3H2SO4 HClOHClO3200) 2NH4NO3 = 2N2 + O2+ 4H2O

5、（300）（8）(NH4)2CO3 = 2NH3+ CO2+ H2O（9）(NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 + 4H2O（10）NH4Cl = NH3+ HCl（11）2NaNH2 = 2Na + N2 + 2H2（12）Pb(N3)2 = Pb + 3 N2 （13）2NaNO2 = Na2O + NO2+ NO（14）AgNO2 = Ag + NO215-6 给出下列物质的水解反应方程式，并说明NCl3水解产物与其他化合物的水解产物有何本质的区别？为什么？解： NCl3水解产物既有酸HClO，又有碱NH3，而同族AsCl3和PCl3水解产物为两种酸。N（3.04）和Cl（3

6、.16）的电负性相近，NCl3中半径小的N的孤电子对向H2O中的H配位，N与H成键并脱去Cl，最终生成NH3；NCl3中半径大的Cl和由水释放出的OH结合，生成HClO。P和As的电负性都小于Cl，AsCl3和PCl3水解时呈正电性的P3+和As3+与水解离出的OH结合，呈负电性的Cl与水解离出的H+结合，生成两种酸。周期数较高的Sb和Bi金属性较强，Sb3+和Bi3+与OH-的结合较弱，故SbCl3和BiCl3水解不彻底，分别生成SbOCl，BiOCl沉淀和HCl。15-8 如何配置SbCl3和Bi(NO3)3溶液。解：SbCl3和Bi(NO3)3都易水解生成沉淀：为避免水解，在配制溶液时先

7、将一定量的盐溶于酸中，再稀释到所需体积即可。配置SbCl3溶液时，先将SbCl3水合晶体溶于1:1盐酸中；配置Bi(NO3)3溶液时，先将Bi(NO3)3水合晶体溶于1:1硝酸中。15-9 分别用三种方法鉴定下列各对物质。（1）NaNO2 和 NaNO3向两种盐的溶液中分别加入酸性KMnO4溶液，能使KMnO4溶液褪色的是NaNO2，另一种盐是NaNO3。将两种无机盐的水溶液分别用HAc酸化，再加入KI，颜色变黄、有I2生成的是NaNO2，无明显变化的是NaNO3。向两种盐的溶液中分别加入AgNO3溶液，有黄色沉淀生成的是NaNO2，另一种盐是NaNO3。NO2-的鉴定：在溶液中加入强酸（如浓

8、硝酸）。反应式为：2HNO2=N2O3+H2O=NO+NO2+2H2O 兰色 红棕色(2) NH4NO3 和 NH4Cl向两种盐的溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成的是NH4Cl，另一种盐是NH4NO3。向两种盐的溶液中分别加入酸性KMnO4溶液，能使其褪色的是NH4Cl，另一种是NH4NO3。NO3-的鉴定：取少量两种盐晶体分别装入两支试管中，加入FeSO4，加水溶解后沿着试管壁加浓硫酸，在浓硫酸与上层溶液的界面处有棕色环生成的是NH4NO3，另一种盐是NH4Cl。（3）SbCl3 和 BiCl3将两种盐溶于水，分别滴加NaOH溶液至过量，先有白色沉淀生成而后沉淀又溶解的是SbCl3，

9、加NaOH溶液生成的白色沉淀不溶于过量NaOH溶液的是BiCl3。将两种盐溶于稀盐酸，分别加入溴水，能使溴水褪色的是SbCl3，另一种盐是BiCl3。向两种盐溶液中加入NaOH和NaClO溶液，微热，有土黄色沉淀生成的是BiCl3，另一种盐是SbCl3。(4) NaNO3 和 NaPO3向两种盐溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成的是NaPO3，另一种盐是NaNO3：分别将两种盐酸化后煮沸，这时偏磷酸盐PO3将转化为正磷酸盐PO43。再分别加入过量的(NH4)2MoO4，有特征的黄色沉淀磷钼酸铵生成的是偏磷酸钠，无此特征现象的是硝酸钠：NO3-的鉴定：取少量两种盐晶体分别装入两支试管中，加

10、入FeSO4，加水溶解后沿着试管壁加浓硫酸，在浓硫酸与上层溶液的界面处有棕色环生成的是NH4NO3，（5）Na3PO4 和Na2SO4向两种盐溶液中加入AgNO3溶液，有黄色沉淀生成的是Na3PO4，有白色沉淀生成的是Na2SO4：向两种盐溶液中加入BaCl2溶液后生成的白色沉淀不溶于硝酸的是Na2SO4，生成的白色沉淀溶于硝酸的是Na3PO4：Ba2+ +SO42-=BaSO4（白色）3Ba2+ +2PO43-=Ba3(PO4)2 （白色）Ba3(PO4)2+4H+= Ba2+ + 2H2PO4-向两种盐溶液中加入碘水溶液，能使碘水褪色的是Na3PO4，不能使碘水褪色的是Na2SO4。因为N

11、a3PO4溶液碱性较强，碘水发生歧化反应：（6）KNO3 和K IO3将两种盐溶液酸化后滴加NaSO3溶液，颜色变黄、有I2生成的是KIO3，另一种盐是KNO3：2IO3-+5SO32-+2H+=I2+5SO42-+H2O将两种盐分别与NaNO2晶体混合后滴加浓硫酸，有气态NO2放出的是KNO3，另一种盐是K IO3：向两种盐溶液中分别加入BaCl2溶液，生成白色沉淀者为KIO3，另一种则为KNO3：15-10 提纯下列物质。（1）除去N2气体中的少量O2和H2O将N2气通过赤热的铜粉，除去少量O2：再用P2O5干燥N2，除去少量H2O。(2) 除去NO中的少量NO2将气体通过水或NaOH溶液

12、后除去NO2，再用P2O5干燥：（3）除去NaNO3溶液中的少量NaNO2向溶液中加入少量HNO3溶液后加热，可除去溶液中NO2：或向溶液中加入少量NH4NO3溶液后加热，可除去溶液中NO2：15-11 试分离下列各对离子。（实验中固液分离，液液分离，分离方法，器皿）（1）Sb3+ 和 Bi3+向溶液中加入过量NaOH溶液，Sb3+生成可溶性的SbO33而Bi3+生成Bi(OH)3沉淀：（2）PO43 和NO3向溶液中加入AgNO3溶液，PO43与Ag+生成Ag3 PO4沉淀而NO3留在溶液中。（3）PO43 和 SO42将溶液用硝酸酸化后加入BaCl2溶液，SO42转化为BaSO4沉淀而PO

13、43转化为H2PO4留在溶液中。（4）PO43 和 Cl将溶液用硝酸酸化后加入AgNO3溶液，Cl转化为AgCl沉淀而PO43转化为H2PO4留在溶液中。15-13 解释下列实验现象。（1）向含有Bi3+和Sn2+的澄清溶液中加入NaOH溶液会有黑色沉淀生成。在碱性条件下Sn2+将Bi3+还原为单质Bi，生成的粉末产物为黑色：（2）向Na3PO4溶液中滴加AgNO3溶液时生成黄色沉淀，但向NaPO3溶液中滴加AgNO3溶液时却生成白色沉淀。Na3PO4溶液中滴加AgNO3溶液时生成黄色Ag3 PO4沉淀，向NaPO3溶液中滴加AgNO3溶液时生成的是Ag PO3沉淀，它显白色。Ag+离子的极化

14、能力较强，其半径也较大，因而Ag3PO4中Ag+与负电荷多的PO43之间的附加极化作用较强，很容易发生电荷跃迁，吸收可见光显颜色。而AgPO3中Ag+与负电荷少的PO3之间的附加极化作用较弱，很难发生电荷跃迁，即可见光照射后不发生电荷跃迁，因而显白色。（3）向AgNO3溶液中通入NH3气体，先有棕褐色沉淀生成，而后沉淀溶解得到无色溶液；但向AgNO3溶液中通入SbH3气体，生成的沉淀在SbH3过量时也不溶解。向AgNO3溶液中通入NH3气体，先生成棕褐色Ag2O沉淀，NH3过量则Ag2O与NH3生成配合物而溶解：向AgNO3溶液中通入SbH3气体，发生氧化还原反应，生成的沉淀为单质Ag和Sb2

15、O3，过量SbH3不能溶解Ag和Sb2O3。（4）在煤气灯上加热KNO3晶体时没有棕色气体生成，但KNO3晶体混有CuSO4时有棕色气体生成。K+极化能力弱，在煤气灯上加热KNO3晶体时生成KNO2和O2,不生成棕色NO2：在KNO3晶体混有CuSO4，混合物受热时，NO3接触极化能力较强的Cu2+使NO3分解成棕色NO2气体：（5）分别向NaH2PO4，Na2HPO4和Na3PO4溶液中加入AgNO3溶液时，均得到黄色的Ag3PO4沉淀。AgH2PO4和Ag2HPO4比Ag3PO4溶解度大得多，因此向NaH2PO4，Na2HPO4和Na3PO4溶液中加入AgNO3溶液时，都生成黄色的Ag3P

16、O4沉淀。（6）向Na2HPO4溶液中加入CaCl2溶液有白色沉淀生成，但向NaH2PO4溶液中加入CaCl2溶液没有沉淀生成。CaHPO4不溶于水，Ca(H2PO4)2溶于水。所以向Na2HPO4溶液中加入CaCl2溶液有白色沉淀生成，向NaH2PO4溶液中加入CaCl2溶液没有沉淀生成。15-16 简要回答下列问题。（1）为什么NH3溶液显碱性而HN3溶液显酸性。化合物在水溶液中的酸碱性，一般是由其在水中的解离情况决定的。NH3是一种稳定的分子，在水中解离出H+离子的能力很弱。而中N的孤对电子对有较强的配位能力，可以与H2O解离出的H+结合，使体系中OH过剩，因此NH3的水溶液显碱性：HN

17、3的结构远不如N3的结构稳定，故HN3在水溶液中将解离出H+，生成稳定的N3。因此显酸性：（2）在H3PO2，H3PO3和H3PO4分子中都含有3个H，为什么H3PO2为一元酸，H3PO3为二元酸，而H3PO4为三元酸？磷的含氧酸中，只有OH基团的H能解离出H+，而与P成键的H不能解离出H+。因此，磷的含氧酸是几元酸，是由分子中H形成几个OH基团决定的。磷的含氧酸的结构如图15-16-1所示，（a）表示的H3PO2分子中有1OH个基团，为一元酸；（b）表示的H3PO3分子中有2OH个基团，为二元酸；（c）表示的H3PO4分子中有3OH个基团，为三元酸。（3）为什么与过渡金属的配位能力NH3PH

18、3，NF3PH3。NH3和NF3利用N的孤对电子对向过渡金属配位形成配位键；PH3和PF3除利用P的孤电子对向过渡金属配位形成配位键外，而其中心原子P有空的d轨道，可以接受过渡金属d轨道电子的配位，形成d-d配键，使PH3和PF3与过渡金属生成的配合物更稳定。即与过渡金属的配位能力NH3PH3，NF3PH3。（4）有人提出，可以由NO2的磁性测定数据分析NO2分子中的离域键是34还是33。你认为是否可行？为什么？这种方法是不可行的。测定NO2的磁性应是NO2处在液态或固态下，而随着温度的降低，NO2发生聚合反应：实验结果表明，在N2O4沸点温度时，液体中含有1%的NO2，气体中含有15.9%

19、NO2的；在N2O4熔点温度的液体中只含有0.01% NO2的，在低于N2O4的熔点温度时，固体中全部是N2O4。可见，液态或固态时NO2几乎全部转化为N2O4，无法测定液态或固态时NO2的磁性。在NO2分子中，键角ONO是134o, 大于120 o，由此可以证明该分子有单电子，NO2分子中的离域键是34而不是33，具有顺磁性。15-17用水处理黄色化合物A得到白色沉淀B和无色气体C。B溶于硝酸后经浓缩析出D的水合晶体。D受热分解得到白色固体E和棕色气体F，将F通过NaOH溶液后得到气体G，且体积变为原来F的20%，组成气体G的元素约占E的质量组成的40%。将C通入CuSO4溶液先有浅蓝色沉淀

20、生成，C过量后沉淀溶解得深蓝色溶液H。试写出字母A，B，C，D，E，F，G和H所代表的物质的化学式，并用化学反应方程式表示各过程。 解：AMg3N2 BMg(OH)2 CNH3 DMg(NO3)2 EMgO FNO2+O2 GO2 HCu(NH3)4SO4各步反应方程式如下：15-18 无色钠盐晶体A溶于水后加入AgNO3由浅黄色沉淀B生成。用NaOH溶液处理B，得到棕黑色沉淀C。B溶于硝酸并放出棕色气体D。D通入NaOH溶液后经蒸发、浓缩析出晶体E。E受热分解得无色气体F和A的粉末。试写出字母A，B，C，D，E和F所代表的物质的化学式，并用化学反应方程式表示各过程。ANaNO2 BAgNO2

21、 CAg2O DNO2 ENaNO2+NaNO3 FO2各步反应方程式如下：15-19 无色晶体A受热得到无色气体B，将B在更高的温度下加热后再恢复到原来的温度，发现气体体积增加了50%。晶体A与等物质的量的NaOH固体共热得无色气体C和白色固体D。将C通入AgNO3溶液先有棕黑色沉淀E生成，C过量时则E消失得到无色溶液。将A溶于浓盐酸后加入KI则溶液变黄。试写出字母A，B，C，D和E所代表的物质的化学式，并用化学反应方程式表示各过程。ANH4NO3 BN2O CNH3 DNaNO3 EAg2O各步反应方程式如下：第16章 氧族元素根据无机含氧酸的组成及结构的不同可分为“焦”、 “代”、 “过

22、” 、 “连”酸等类型。“焦酸”是指两个含氧酸分子失去一分子水所得的产物。“代酸”是指氧原子被其它原子取代的含氧酸，如硫代硫酸就是硫酸中的一个氧原子被硫原子取代。“过酸”是指含有过氧基的含氧酸。“连酸”是指中心原子相互连在一起的含氧酸。名称化学式氧化数结构式存在形式次硫酸H2SO2+II(HO)-S-(OH) 盐连二亚硫酸H2S2O4+III(HO)OS-SO (OH) 盐亚硫酸H2SO3+IV(HO)SO(OH)盐硫酸H2SO4+VI(HO)OSO(OH)酸,盐焦硫酸H2S2O7+VI(HO) O2SOSO2 (OH) 酸,盐硫代硫酸H2S2O3+II(HO) OSS(OH) 盐过一硫酸H2

23、SO5+VIII(HO)O2S(O-OH)酸,盐过二硫酸H2S2O8+VII(HO)O2SO-OSO2(OH)酸,盐连多硫酸H2SxO6X=2-6+5,+3.3,+2.5,+2,+1.7(HO)O2S-S-SO2(OH)盐硫化物，大多数难溶于水，具有特征颜色溶于稀盐酸(0.3molL-1)难溶于稀盐酸溶于浓盐酸难溶于浓盐酸溶于浓硝酸溶于王水MnS CoS(肉) (黑) SnS Sb2S3(褐) (橙) CuS As2S3 (黑) (浅黄)HgS(黑)ZnS NiS(白) (黑)SnS2 Sb2S5(黄) (橙) Cu2S As2S5 (黑) (浅黄)Hg2S(黑)FeS(黑)PbS CdS(黑

24、) (黄) Ag2S(黑) Bi2S3(暗棕)16-2 命名下列硫的含氧酸及盐。（1）K2S2O7 焦硫酸钾 （2）H2SO5 过一硫酸 （3）K2S2O8 过二硫酸钾（4）Na2S2O35H2O 五水合硫代硫酸钠（俗称海波） （5）Na2S2O4 连二亚硫酸钠（6）Na2SO3 亚硫酸钠 （7）Na2S4O6 连四硫酸钠 （8）Na2SO410H2O 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

25、）Cu +H2SO4(浓) = （7）S + H2SO4(浓) =（8）H2S + H2SO4(浓) =（9）SO2Cl2 + H2O =（10）HSO3Cl + H2O =解: （1）5H2S + 8ClO3 =5SO42 + 2H+ + 4Cl2 +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+ 2H2O（8）H2S + H2SO4(浓) = S+ SO2+ 2H2O（9）SO2Cl2 + 2H2O = H2SO4+2HCl（10）HSO3Cl + H2O = H2SO4+HCl16-6 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 Fe2S+2HCl（稀）= FeCl2 + H2SSO2 用Na2SO3与稀盐酸反应： Na2SO