武汉大学版无机化学课后习题答案第三版第17章d区元素1.docx

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武汉大学版无机化学课后习题答案第三版第17章d区元素1

D区元素

(1)

1.钛的主要矿物是什么?

简述从钛铁矿制取钛白得反应原理。

解:

钛的主要矿物有钛铁矿FeTiO2

反应原理:

FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O

TiOSO4+2H2O=

TiO2•H2O↓+H2SO4

TiO2•H2O=TiO2+H2O

2.解释TiCl3和[Ti(O2)OH(H2O)4]+

有色得原因。

解:

TiCl3显色是因为产生了电核跃迁,[Ti(O2)OH(H2O)4]+有色是因为O22-离子变形性较强,d—d跃迁所引起。

3.完成并配平下列反应方程式。

(1)Ti+HF

(2)TiO2+H2SO4

(3)TiCl4+H2O

(4)FeTiO3+H2SO4

(5)TiO2+BaCO3

(6)TiO2+C+Cl2

解:

(1)Ti+5HF=H2TiF6+2H2↑

(2)TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O

(3)TiCl4+2H2O=TiO2+4HCl

(4)FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O

(5)TiO2+BaCO3=BaTiO3+CO2↑

(6)TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO↑

4.完成下列反应

(1)TiI4在真空中强热;

(2)FeTiO3和碳得混合物在氯气中加热;

(3)向含有TiCl

得水溶液加入过量得氨;

(4)向VCl3的水溶液加入过量的氨;

(5)将VCl2的固体加到HgCl2水溶液中。

解:

(1)TiI4=Ti+2I2

(2)2FeTiO3+6C+5Cl2=2FeCl3+2TiCl4+6CO

(3)TiCl62-+NH3=[Ti(NH3)6]4++6Cl-

(4)VCl3+Na2SO3=

(5)VCl2+HgCl2=

5.根据下列实验写出有关的反应方程式:

将一瓶TiCl4打开瓶塞时立即冒白烟。

向瓶中加入浓HCl溶液和金属锌时生成紫色溶液,缓慢地加入NaOH溶液直至溶液呈碱性,于是出现紫色沉淀。

沉淀过滤后,先用HNO3处理,然后用稀碱溶液处理,生成白色沉淀。

解:

TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl↑

2TiCl4+Zn=2TiCl3↓+ZnCl2

TiCl3+3NaOH=Ti(OH)3+3NaCl

3Ti(OH)3+7HNO3=3TiO(NO3)+2NO↑+8H2O

TiO2++2OH-+H2O=Ti(OH)4↓

6.利用标准电极电势数据判断H2S,SO2,SnCl2和金属Al能否把TiO2+离子还原成Ti3+离子?

解:

由查表得:

因为EθAl3+/Al

7.概述下列合成反应地步骤

(1)由MnSO4制备K5Mn(CN)6;

(2)由MnO2制备K3Mn(CN)6;

(3)由MnS制备KMnO4;

(4)由MnCO3制备K2MnO4;

(5)由BaMnO4制备金属锰。

解:

(1)MnSO4+6KCN=K4[Mn(CN)6]+K2SO4

(2)4MnO2+6H2SO4=2Mn2(SO4)3+6H2O+O2

Mn2(SO4)3+12KCN=2K3Mn(CN)6+3K2SO4

(3)MnS+2O2=MnO2+SO2

2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O

2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2

(4)MnCO3+2HNO3=Mn(NO3)2+H2O+CO2

Mn(NO3)2=MnO2+2NO2

2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O

(5)BaMnO4+K2SO4=K2MnO4+BaSO4

K2MnO4+CO2=KMnO4+MnO2+2K2CO3

KMnO4+SO32-+H2O=2MnO2+SO42-+2OH-(中性条件下)

3MnO2=Mn3O4+O2(加热)

Mn3O4+8Al=4Al2O3+9Mn

8.向铬酸钾的水溶液通入CO2时,会发生什么变化?

解:

溶液由黄色变为橙色

9.完成并配平下列反应方程式

(1)V2O5+NaOH

(2)V2O5+HCl

(3)VO43-+H+(过量)

(4)VO2++Fe2++H+

(5)VO2++H2C2O4+H+

解:

(1)V2O5+2NaOH=2NaCO3+H2O

V2O5+6NaOH=2Na3VO4+3H2O

(2)V2O5+6HCl=2VOCl2+Cl2+3H2O

(3)VO43-+4H+(过量)=VO2++2H2O

(4)VO2++Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O

(5)2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O

10.钒酸根离子在水溶液中的组成取决于哪些因素?

这些因素怎样影响平衡VO

V2O

(V3O

V10O

等)。

解:

取决于

(1)溶液的pH值,随着pH值的下降,聚合度增大,但若加入足够量的酸,溶液中存在稳定的VO2+离子。

(2)钒酸根浓度的大小,浓度低于10-4mol•dm-3时,溶液中存在的仅为单体钒酸根和酸式钒酸根离子,若浓度大于10-4mol•dm-3,则当酸度过高,pH值约为2时,会沉淀出红棕色的五氧化二钒水合物。

11.新生成的氢氧化物沉淀为什么会发生下列变化

(1)Mn(OH)2几乎是白色的,在空气中变为暗褐色?

(2)白色的Hg(OH)2立即变为黄色?

(3)蓝色的Cu(OH)2,加热时为什么变黑?

解:

(1)2Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2MnO(OH)2为暗褐色

(2)Hg(OH)2=HgO+H2OHgO为黄色

(3)Cu(OH)2=CuO+H2OCuO为黑色

12.根据下述各实验现象,写出相应的化学反应方程式

(1)往Cr2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液,先析出葱绿色絮状沉淀,后又溶解,此时加入溴水,溶液就由绿色变为黄色。

用H2O2代替溴水,也得到同样结果。

(2)当黄色BaCrO4沉淀溶解在浓HCl溶液中时得到一种绿色溶液。

(3)在酸性介质中,用锌还原Cr2O

时,溶液颜色由橙色经绿色而变成蓝色。

放置时又变回绿色。

(4)把H2S通入已用H2SO4酸化的K2Cr2O7溶液中时,溶液颜色由橙变绿,同时析出乳白色沉淀。

解:

(1)Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓

Cr(OH)3+OH-=Cr(OH)4-

Cr(OH)4-+Br2=Br-+CrO42-+H2O

2Cr(OH)4-+3H2O2+2OH-=2CrO42-+8H2O

(2)2BaCrO4+2H+=Cr2O72-+2Ba2++H2O

Cr2O72-+6Cl-+14H+=2Cr3++3Cl2↑+7H2O

(3)Cr2O72-+3Zn+14H+=2Cr3++3Zn2++7H2O

2Cr3++Zn=2Cr2++Zn2+

4Cr2++O2+4H+=4Cr3++2H2O

6H2S+Cr2O72-+8H+=2Cr3++6S↓+7H2O

13.若Cr

离子和Al

共存时,怎样分离它们?

Zn

离子也共存时,怎样分离?

解:

Cr3+,Al3+,Zn2+

(1)H2O2,OH-(过量),∆

(2)调节pH=4—5,BaCl2

BaCrO4Al3+,Zn2+

NH3.H2O

Al(OH)3Zn(NH3)42+

14.在含有Cl

和CrO

离子的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液,若[Cl

]及[CrO

]均为10

mol·dm

那么谁先沉淀?

两者能否基本分离出来。

解:

KspAgCl=1.8×10-10KspAg2CrO4=2.0×10-12

=[Ag+][Cl-]=[Ag+]2[CrO42-]

故先得到AgCl沉淀

若使AgCl沉淀[Ag+]=

使Ag2CrO4沉淀[Ag+]=

故当Ag2CrO4产生沉淀时

[Cl-]=

100%=99.6%

故可基本分离

15.用H2S或硫化物设法将下列离子从它们的混合溶液中分离出来。

Hg

,Al3+,Cu2+,Ag+,Cd2+,Ba2+,Zn2+,Pb2+,Cr3+

解:

Al(OH)3、Cr(OH)3

(加盐酸)Al3+、Cr3+、Zn2+

Hg2S、CuS、Ag2S、CdS、PbS

(加浓盐酸)

Cd2+、Pb2+

(加氨水)

HgS+Hg、CuS、Ag2S

(加硝酸)Ag+、Cu2+

(Cl

Ba2+

16.指出下列化合物的颜色,并说明哪些是d-d跃迁,哪些是电荷跃迁引起的?

Cu(NH3)4SO4(深蓝色),[Mn(CN)6](SO4)2(深紫色),

顺式-[Co(NH3)4Cl2]Cl(紫色),反式-[Co(NH3)4Cl2]Cl(绿色),

K2[MnBr4](黄绿色),Mn(H2O)6(SO4)(浅红色),

KFe[Fe(CN)6](深蓝色),Ag2CrO4(橙红色)

BaFeO4(深红色),Na2WS4(橙色)

Au[AuCl4](暗红色),Cu[CuCl3](棕褐色)

解:

(1)深蓝色

(2)深紫色(3)紫色(4)绿色

(5)黄绿色(6)浅红色(7)深蓝色(8)橙红色

(9)洋红色(10)橙色(11)暗红色(12)棕褐色

(9),(10),(11)为电荷跃迁引起,其余皆为d-d跃迁所致。

17.根据2CrO

+2H+

Cr2O

+H2OK=10

试求在1mol·dm

铬酸钾溶液中,pH值是多少时

(1)铬酸根离子褐重铬酸根离子浓度相等;

(2)铬酸根离子的浓度占99%;

(3)重铬酸根离子的浓度占99%。

解:

(1)解:

设Cr2O72-浓度为xmol•dm-3

2CrO42-+2H+

Cr2O72-+H2O

2xx

21

[CrO42-]=[Cr2O72-]则:

1-2x=xx=1/3mol•dm-3

得:

pH=-lg[H+]=6.76

18.把重铬酸钾溶液褐硝酸银溶液混合在一起时,析出什么沉淀?

解:

生成Ag2CrO4(砖红色)沉淀

Cr2O72-+4Ag++H2O=2Ag2CrO4↓+2H+

19.为了从溶解有20g六水合氯化铬(Ⅲ)的水溶液重快速沉淀出氯,需要75ml2mol·dm

的硝酸银溶液,请根据这些数据写出六水合氯化铬(Ⅲ)的配位式(结构式)。

解:

设结构式为[Cr(H2O)6Cl(3-x)]Clx则1mol该物可电离出xmol的Cl-

Cl-+Ag+=AgCl

0.15mol75×2×10-3mol

11

六水合氯化铬的量为:

20g/266.45g/mol=0.075mol

则:

x/1=0.15/0.075=2

即结构式为:

[Cr(H2O)6Cl]Cl2

20.为什么碱金属的重铬酸盐在水溶液重的pH<7?

解:

因为在溶液中存在2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O所以碱金属的重铬酸盐显酸性。

21.溶液的pH值怎样影响铬酸根离子、钼酸根离子和钨酸根离子的组成?

在什么介质中能够存在CO,MO,MO离子?

解:

pH降至弱酸性时CrO42-、MoO42-、WO42-会逐渐聚合成多酸根离子。

在酸性介质中。

22.根据记忆,写出从钨锰铁矿制备金属钨粉的整个反应过程。

解:

6MnWO4+6Na2CO3+O2=2Mn3O4+6Na2WO4+6CO2

Na2WO4+2HCl=H2WO4+2NaCl

H2WO4+2NH3•H2O=(NH4)2WO4+2H2O

(NH4)2WO4=2NH3↑+WO3+H2O

WO3+3H2=W+3H2O

23.利用标准电极电势,判断下列反应的方向:

6MNO

+10Cr

+11H2O

5Cr2O

+6Mn2++22H+

解:

EθMnO4-,Mn2+=1.51V

EθCr2O72-,Cr3+=1.33V

EθMnO4-,Mn2+>EθCr2O72-,Cr3+

故反应向右进行

24.试求下列反应的平衡常数,并估计反应是否可逆

MnO

+5Fe2++8H+

Mn2++5Fe3++4H2O

解:

EθMnO4-,Mn2+=1.51V

EθFe3+,Fe2+=0.771V

LgK=

得:

K=4.24×1062故反应不可逆

25.用二氧化锰作原料,怎样制备:

(1)硫酸锰;

(2)锰酸钾;(3)高锰酸钾。

解:

MnO2+H2SO4+H2O2=MnSO4+O2↑+2H2O

2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O

2K2MnO4+Cl2=2KMnO4+2KCl

26.根据下列电势图

MnO

MnO2

Mn

IO

I2

I

写出当溶液的PH=0时,在下列条件下,高锰酸钾和碘化钾反应的方程式:

(1)碘化钾过量;

(2)高锰酸钾过量。

解:

(1)2MnO4-+10I-+16H+=2Mn2++5I2+8H2O

(2)6MnO4-+5I-+18H+=6Mn2++5IO3-+9H2O

27.什么是同多酸和杂多酸?

写出仲酸铵,12—钨磷酸钠的分子式。

绘图表示仲钼酸根,12—钨磷酸根的结构。

解:

同多酸:

若干水分子和二个以上同类酸酐组成的酸

杂多酸:

若干水分子和二个以上不同类酸酐组成的酸

仲钼酸铵:

(NH4)6(Mo7O24)

12-钨磷酸钠Na3[P(W12O40)]

28.称取10.00g含铬和锰的刚样,经适当处理后,铬和锰被氧化为Cr2O

和MnO

的溶液,共250.0cm3。

精确量取上述溶液10.00cm3,加入BaCl2溶液溶液并调节酸度使铬全部沉淀下来,得到0.0549gBaCrO4。

另取一份上述溶液10.00cm3,在酸性介质中用Fe2+溶液0.075mol·dm-3)滴定,用去15.95cm3。

计算刚样铬和锰的质量分数。

解:

Cr%=

%

Mn%=

=1.50%

29.某溶液1dm3,其中含有KHC2O4·H2C2O4·2H2O50.00g。

有一KMnO4溶液40.00cm3可氧化若干体积的该溶液,而同样这些体积的溶液刚好30.00cm3的0.5mol·dm-3NaOH溶液。

试求:

(1)该溶液的C2O

离子和H+的浓度;

(2)KMnO4溶液的浓度(mol·dm-3)。

解:

(1)nH+=nOH

=0.5×0.03=0.015mol

[H+]=0.015mol/L

(2)被30Ml0.5NNaOH溶液中和的KHC2O4•2H2O质量为:

W=n×M=30×0.5×10-3×254.2/3

=1.271g

被40mLxmol•dm-3KMnO4溶液氧化的KHC2O4•2H2O的质量为:

W=40•x•254.2/4×10-3=2.542xg

两者相等:

1.271g=2.542xg

得:

[MnO4-]=0.50mol•dm-3

30.根据物质的标准生成热,求算下列反应的热效应

(NH4)2Cr2O7(s)

N2

(g)+C2O3(g)+H2O

(g)

已知:

△H

=-1807.49K·moi-1

△H

=-1129.68K·moi-1

△H

=-97.49K·moi-1

解:

∆H=-∆H(NH4)2Cr2O7+4∆HH2O+∆HCr2O3

=-(-1807.49)+4×(-97.49)+(-1129.68)

=287.85KJ•mol-1

 

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