大学无机化学第十五章试题及答案.docx

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大学无机化学第十五章试题及答案

第十二章氧族元素

总体目标：

1.了解氧化物的分类

2.握氧、臭氧、过氧化氢的结构、性质和用途

3.掌握硫的多种氧化态所形成的重要化合物的结构、性质、用途以及它们之间的相互转化关系。

各节目标：

第一节氧及其化合物

1.掌握氧、臭氧的结构、性质、制备和用途；氧的成键特征

2.了解氧化物的分类；掌握主要氧化物的结构、制备和性质（与水的作用、酸碱性）

3.掌握过氧化氢的结构、实验室和工业制法、性质和用途

第二节硫及其化合物

1.了解硫的同素异形体、制备、性质和用途

2.掌握硫化氢的制备、结构和性质；了解金属硫化物的主要性质

3.掌握SO2、SO3、H2SO3、H2SO4和它们相应的盐、硫代硫酸及其盐、过二硫酸及其盐

的结构、性质、制备和用途以及它们之间的相互转化关系

第三节硒、碲及其化合物

了解硒、碲及其化合物的结构和性质

习题

一选择题

1.H2O2熔、沸点较高（分别为273K和423K），其主要原因是（）

A.H2O2相对分子质量大B.H2O2分子极性大

C.H2O2分子间氢键很强，在固液时均有存在缔和现象D.H2O2分子内键能大

2.气态SO3分子的几何构型是（）

A.线性B.平面三角形C.弯曲形D.三角锥

3.在293K，101.3KPa压力下，1体积水可溶解H2S气体2.6体积即饱和，

此H2S饱和溶液pH值约为（）

4.在分别含有0.1mol/L的Hg2+,Cu2+,Cr3+,Zn2+,Fe2+的溶液中，在酸度为0.3mol/L条件

下，通H2S至饱和都能生成硫化物沉淀的是（）（吴成鉴《无机化学学习指导》）

2+2+2+3+3+2+2+2+

A.Cu2+,Hg2+B.Fe2+,Cr3+C.Cr3+,Hg2+D.Zn2+,Fe2+

5.既能溶于Na2S又能溶于Na2S2的硫化物是（）（吉林大学《无机化学例题与习题》）

A.ZnSB.As2S3C.HgSD.CuS

6.在空气中长期放置后，会产生多硫物的是（）

A.

C.Na2SO3D.Na2S2O4

B.FeO+SO2+1/2O2

D.Fe2O3+SO3+SO2

H2SB.Na2S

7.热分解硫酸亚铁的最终产物是（）

A.FeO+SO3

C.Fe2O3+SO2

8.用于制备K2S2O8的方法是（）

A.在过量硫酸存在下，用KMnO4使K2SO4氧化

B.在K+离子存在下，往发烟H2SO4中通入空气

C.在K+离子存在下，电解使H2SO4反发生阳极氧化反应

D.用Cl2氧化K2S2O3

9.下列含氧酸中酸性最弱的是（）

D.H6TeO6

A.HClO3B.HBrO3C.H2SeO4

10.

硫的含氧酸酸性递变规律是（）

C.H2S2O7>H2SO4>H2SO3>H2S2O4

D.H2S2O7>H2SO4>H2S2O4>H2SO3

11.下列四种硫的含氧酸盐中，氧化能力最强的是（）；还原能力最强的是（）

A.Na2SO4B.Na2S2O3C.Na2S4O6D.K2S2O8

12.下列各种硫的含氧酸，可以是同多酸的是（）

A.H2S3O6B.H2S2O7C.H2S3O10D.H2S6O6

13.下列叙述中错误的是（）（吉林大学《无机化学例题与习题》）

A.自然界中只存在单质氧而没有单质硫

B.氧既有正氧化态的化合物，又有负氧化态的化合物

C.由H和18O组成的水叫做重氧水

D.O2和O3为同素异形体

A.用SO2气体漂白

C.用氯水擦洗

16.干燥H2S气体，可选用的干燥剂是A.浓H2SO4B.KOH

17.关于O3的下列叙述中正确的是（

A.O3比O2稳定

C.O3是顺磁性物质

18.不溶于Na2S2的硫化物是（

A.ZnSB.As2S3

19.下列说法中错误的是（）

A.SO2分子为极性分子

C.H2SO3可使品红褪色20.工业上生产SO2的方法主要是（

A.焙烧FeS2

C.亚硫酸盐与酸反应

21.下列各对物质中，能发生反应的是A.CuS和HCl

C.AlCl3和H2S

15.为使已变暗的古油画恢复原来的白色，使用的方法为（）

B.用稀H2O2溶液擦洗

D.用O3漂白

）

C.P2O5D.CuSO4

）

B.O3是非极性分子

D.O3比O2的氧化性强

）（吉林大学《无机化学例题与习题》）

C.Sb2S3D.SnS

（吉林大学《无机化学例题与习题》）

B.SO2溶于水可制取纯H2SO3

D.H2SO3既有氧化性又有还原性）

B.单质硫在空气中燃烧

D.浓硫酸与铜反应

）（吉林大学《无机化学例题与习题》）

B.Ag和HCl

D.Na2SO3和I2

22.对多硫化物的性质不正确的叙述是（）（吴成鉴《无机化学学习指导》）

A.H2S2的酸性比H2S要强一些

B多硫化物的颜色比相应硫化物要深一些

C多硫化物中硫的氧化数为负一，因此多硫化物具有同等的氧化性及还原性

D多硫化物遇酸分解有H2S气体及S析出23.硫酸盐具有的共性是（）黑龙江

A.硫酸盐都是可溶性盐

B.从溶液中析出的硫酸盐都含有结晶水

C.具有高的热稳定性，且金属价态越高，硫酸盐越稳定

D.硫酸盐有形成复盐的特性

二填空题

1.臭氧分子的结构为，O—O之间的键级为，所以它的化

学性质比氧分子.

2.多硫酸的立体结构式为；连多硫酸的立体结构式为.

3.长期放置的Na2S或（NH4）2S，颜色会变浑，原因是.

4.氧族元素价电子层构型是；随着电离势降低，它们的减弱；

硫、硒、碲常见氧化数为；在焦硫酸分子中硫的氧化数为；在硫代硫酸钠分子中硫的氧化数为；在连四硫酸钠分子中硫的氧化数为。

5.在硫的含氧酸盐“过二硫酸盐、硫代硫酸盐、连多硫酸盐和硫酸盐”中氧化能力最强的是；而还原能力最强的是.

6.H2S、H2Se、H2Te、H2SO4、H2SeO3中最弱的酸是.

7.硫的两种主要的同素异形体是和。

其中稳定态的单质是，它受热

到95℃是，转变为，两者的分子都是，具有状结构，其中硫原子

的杂化方式是。

8.高空大气层中臭氧对生物界的保护作用是因为.

9.写出下列物质的化学式：

（吉林大学《无机化学例题与习题》）

胆矾；石膏；绿矾；芒硝；

皓矾；泻盐；摩尔盐；明矾。

10.染料工业上大量使用的保险粉的分子式是，它具有强性。

（吉林大学《无机化学例题与习题》）

11.氧的化学性质与同族其他元素比较有较大差别，其主要原因是。

黑龙

江

12.硫酸铜受热分解为；硫酸银受热分解为；亚硝酸钠受热分

解为.（川师大《无机化学学习指导》）

三、计算题

1.少量Mn2+可以催化分解H2O2，其反应机理解释如下：

H2O2能氧化Mn2+为MnO2，后者又能使H2O2氧化，试以电极电势说明上述解释是否合理，并写出离子反应方程式。

（已知：

0H2O2/H2O1.77V,0O2/H2O20.68V,0MnO2/Mn21.23V）

2.为什么在FeSO4溶液（0.1mol?

L-1）中，通入H2S得不到FeS沉淀？

若要得到FeS沉淀，溶液中H+离子浓度应小于若干？

（已知Ksp（FeS））=3.7×10-19，[H+]2[S2-]=1.1-24

×10-24）

-1-1-1

3.在0.3mol?

L-1盐酸溶液中含有0.03mol?

L-1ZnS和0.02mol?

L-1CdSO4于室温下通H2S达饱和时，⑴是否生成ZnS和CdS沉淀？

⑵沉淀完全后溶液中H+离子和其它残留离子的浓度各是多少？

（已知：

H2S:

K1=5.7×10-8,K2=1.2×10-15;

-23-29

Ksp（ZnS）=1.2×10-23,Ksp（CdS）=3.6×10-29）

4.

（1）往[Cu2+]=0.10mol?

dm-3溶液中通H2S气体达饱和，CuS沉淀是否完全？

（2）通H2S气体达饱和，使溶液中Zn2+成ZnS完全沉淀，溶液pH值应是多少？

（3）通H2S气体达饱和，使溶液中Fe2+成FeS完全沉淀，溶液pH值应是多少？

（4）某溶液中含有Fe2+，Zn2+及Cu2+，它们的起始浓度都是0.10mol?

dm-3。

若向溶液中通入H2S气体以分离这三种离子，如何控制溶液的酸度？

5.对于反应3O2=2O3，25℃的△H0=284KJ，平衡常数为10-54，计算此反应的△G0和S0。

参考答案

一选择题

1.C2.B

3.D

4.A

5.B

6.B

7.D

8.C

9.D

10.D

11.D;B12.B

13.A

14.D

15.B

16.C

17.D

18.A

9.B

20.A

21.D22.C23.D

填空题

（x=0~4）

3.在空气中，S2-氧化成S，S溶解在Na2S或（NH4）2S中生成Sn2（多硫离子）多硫离子中含有S数可高达6、甚至9，颜色为黄或红棕色

24

4.ns2np4;非金属性；-2,+4,+6;+6;-2;+5/2

5.

6.H2S

8.吸收紫外线

过二硫酸盐；硫代硫酸盐

7.斜方硫，单斜硫。

斜方硫，单斜硫，S8，环，sp3

ZnSO4?

7H2O，MgSO4?

7H2O，（NH4）2SO4?

FeSO4?

6H2O，K2SO4?

Al2（SO4）3?

24H2O

10.Na2S2O4，还原11.氧的原子半径与同族相比要小的多，而电负性却很大

12.CuO和SO3Ag、SO3和O2Na2SO4和Na2S四计算题

1.解：

因为0H2O2/H2O0MnO2/Mn21.771.230.540所以H2O2作氧化剂可把Mn2+氧化为MnO2。

同时0MnO2/Mn20O2/H2O21.230.680.550

所以，在此反应中H2O2又作还原剂，本身被MnO2氧化为O2。

2++

H2O2+Mn2+MnO2↓+2H+（H2O2作氧化剂）

+2+

MnO2+H2O2+2H+O2+Mn2++2H2O（H2O2作还原剂）

由此可见上述解释是合理的。

2++

2.解：

Fe2++H2SFeS+2H+⋯⋯①

推导：

Ksp=[Fe2+][S2-]∴[S2-]=Ksp/[Fe2+]

+2--23

又∵H2S

2H++S2-,K总=K1K2=1.1×10-23

∴[S]=

K总[H2S]

[H]2

∴[H2S]=

Ksp[H]2

K总[Fe2]

[H]2

2

[Fe2][H2S]

[H]2K总[Fe2]

22

[Fe2]Ksp[H]2

K总

Ksp

1.11023

3.710

19

2.97106

①式中K=2.97×10-6，反应不能正向进行，所以不产生

FeS沉淀。

FeS

沉淀产生，必须[Fe2+][S2-]≥Ksp=3.7×10-19

则[S2-]≥3.7×10-19/0.1=3.7×10-18

又∵[H+]2[S2-]=1.1×10-24

=1.11024

=3.71018

-4

=5.45×10-4mol/L

∴[H+]浓度应小于5.45×10-4mol/L，才能使FeS沉淀。

3.解：

⑴在0.3mol/LHCl溶液中[H+]=0.3mol/L，饱和H2S的水溶液中[H2S]=0.1mol/L+22--24

[H+]2[S2-]=K1K2[H2S]=6.8×10-24

[S2-]=6.8102=7.6×10-23mol/L

0.32

2+2--23-24-29∴[Cd2+][S2-]=0.02×7.6×10-23=1.5×10-24>KspCdS=3.6×10-29∴有CdS↓

2+2--23-24-23∴[Zn2+][S2-]=0.03×7.6×10-23=2.3×10-24

2++

⑵Cd2++H2S=CdS↓+2H+

Cd2+完全沉淀时，产生[H+]=2×0.02=0.04mol?

L-1

+-1

∴溶液中[H+]=0.3+0.04=0.34mol?

L-1

KspCdS3.61029

[S2]5.91023

2+-1

[Zn2+]=0.03mol?

L-1

[Cl-]=0.3mol?

L-1[SO420.030.020.05molL1

4.解：

（1）Cu2+（aq）+H2S（aq）===CuS（s）+2H+（aq）K=（K1K2）/Ksp=（9.1×10-8×1.1×10-12）/1.27×10-36=7.9×1016因为K值很大，可假定CuS沉淀完全。

[H+]=0.20mol?

dm-3，H2S饱和水溶液[H2S]=0.10mol?

dm-3。

设平衡时[Cu2+]=x，则

2++

Cu2+（aq）+H2S（aq）===CuS（s）+2H+（aq）

x0.100.20

216（0.20）2/（0.10x）=7.9×1016

[Cu2+]=x=0.040/（0.10×7.9×1016）=5.1×10-18（mol?

dm-3）[Cu2+]很低，可见CuS在此条件下已沉淀完全。

（2）当溶液中[Zn2+]<10-6mol?

dm-3时，可以认为Zn2+已沉淀完全。

H2S饱和水溶液[H2S]=0.10mol?

dm-3。

若要Zn2+沉淀完全，可设平衡时H+的浓度为x。

2+-6-3-3+

[Zn2+]=10-6mol?

dm-3，[H2S]=0.10mol?

dm-3，[H+]=x

2++

Zn2+（aq）+H2S（aq）===ZnS（s）+2H+（aq）-6

10-60.10x

K=（K1K2）/Ksp=（9.1×10-8×1.1×10-12）/2.0×10-22=5.0×102x2/（0.10×10-6）=5.0×102[H+]=x=（5.0×102×0.10×10-6）1/2=7.1×10-3（mol?

dm-3）pH=-lg[H+]=2.152++

（3）Fe2+（aq）+H2S（aq）===FeS（s）+2H+（aq）

-6

10-60.10x

-8-12-19K=（K1K2）/Ksp=（9.1×10-8×1.1×10-12）/1.59×10-19=0.63x2/（0.10×10-6）=0.63

+-61/2-4-3[H+]=x=（0.63×0.10×10-6）1/2=2.5×10-4（mol?

dm-3）pH=-lg[H+]=3.60

（4）设当[Zn2+]=0.1mol?

dm-3，[H2S]=0.10mol?

dm-3时，[H+]=x

2++

Zn2+（aq）+H2S（aq）===ZnS（s）+2H+（aq）

0.10.10x

22

x2/（0.10×0.10）=5.0×102

+21/2-3

[H+]=x=（5.0×102×0.10×0.10）1/2=2.2（mol?

dm-3）

即当溶液的[H+]=2.2mol?

dm-3时，Zn2+不沉淀。

而在此条件下，[Cu2+]=x

2++

Cu2+（aq）+H2S（aq）===CuS（s）+2H+（aq）

x0.102.2

216

（2.2）2/（0.10x）=7.9×1016

[Cu2+]=x=（2.2）2/（0.10×7.9×1016）=6.1×10-16（mol?

dm-3），已沉淀完全。

设当[Fe2+]=0.1mol?

dm-3，[H2S]=0.10mol?

dm-3时，[H+]=x

2++

Fe2+（aq）+H2S（aq）===FeS（s）+2H+（aq）

-6

10-60.10x

2

x2/（0.10×0.10）=0.63

+1/2-2-3

[H+]=x=（0.63×0.10×0.10）1/2=7.9×10-2（mol?

dm-3）

pH=-lg[H+]=1.10

即当溶液的pH=1.10时，Fe2+不沉淀。

而在此条件下，[Zn2+]=x

2++

Zn2+（aq）+H2S（aq）===ZnS（s）+2H+（aq）

-2

x0.107.9×10-2

-222

（7.9×10-2）2/（0.10x）=5.0×102

[Zn2+]=x=1.2×10-4（mol?

dm-3）根据以上计算，对于含有起始浓度都是0.10mol?

dm-3的Fe2+，Zn2+及Cu2+溶液，可加6mol?

dm-3HCl使溶液显酸性，[H+]=2mol?

dm-3，通H2S至饱和，CuS沉淀，而Zn2+和Fe2+不沉淀；用NH4Ac调节pH=1.1，ZnS基本沉淀，而FeS不沉淀；分离后再用NH3?

H2O调节pH=3.6，FeS沉淀。

0-1

5.解：

△G0=（-2.30RT）lgK=（-2.30）×8.31×298×（-54）=308KJ?

mol-1△G0=△H0-TS0

S0=（△H0-△G0）/T=[（284-308）×103]/298=-80.5J?

mol-1?

K-1