无机化学第四版第11章思考题与习题答案

第十一章卤素和氧族思考题解析1．解释下列现象：（1）在卤素化合物中，Cl、Br、I可呈现多种氧化数。解：因为Cl、Br、I原子的价层电子排布为ns2np5，当参加反应时，未成对的电子可参与成键外，成对的电子也可拆开参与成键，故可呈现多种氧化数。（2）KI溶液中通入氯气是，开始溶液呈现红棕色，继续通入氯气，颜色褪去。解：开始I－被CI2氧化成I2,使溶液呈现红棕色；继续通入氯气，I2被Cl2氧化成无色的IO3－，反应式如下：2I－+Cl2I2+2Cl－I2+5Cl2+6H2O2IO3－+10Cl－+12H+2．在氯水中分别加入下列物质，对氯水的可逆反应有何影响？（1）稀硫酸（2）苛性钠（3）氯化钠解：氯水中存在如下平衡：Cl2+H2OHClO+HCl（1）加入稀硫酸，平衡向左移动，Cl2从溶液中逸出；（2）加入苛性钠，平衡向右移动，有利于Cl2的歧化反应；（3）加入氯化钠，平衡向左移动，不利于Cl2的歧化反应。3．怎样除去工业溴中少量Cl2？解：蒸馏工业溴时，加入少量KBr，使其发生下列反应：Cl2＋2KBr→Br2＋2KCl4．将Cl2通入熟石灰中得到漂白粉，而向漂白粉中加入盐酸却产生Cl2，试解释之。解：因为上述过程发生了如下相应反应：3Ca(OH)2+2Cl2Ca(ClO)2+CaCl2Ca(OH)2H2O+H2OCa(ClO)2+4HCl2Cl2+CaCl2+2H2O40℃以下··5．试用三种简便的方法鉴别NaCl、NaBr、NaI。解：（1）AgNO3（A）Cl－＋Ag＋→AgCl↓白色（B）Br－＋Ag＋→AgBr↓淡黄色（C）I－＋Ag＋→AgI↓黄色（2）Cl2水＋CCl4（A）2NaBr＋Cl4→2NaCl＋Br2在CCl4中呈桔黄色（B）2NaI＋Cl4→2NaCl＋I2在CCl4中呈紫红色（3）浓H2SO4（A）NaCl＋H2SO4→NaHSO4＋HCl↑（B）NaBr＋H2SO4→NaHSO4＋HBr↑2HBr＋H2SO4→Br2＋2H2O＋SO2↑使品红试纸褪色（C）NaI＋H2SO4→NaHSO4＋HI↑8HI＋H2SO4→4I2＋4H2O＋H2S↑使Pb(OAc)2试纸变黑6．下列两个反应在酸性介质中均能发生，如何解释？（1）Br2＋2I－→2Br－＋I2（2）2BrO3－＋I2→2IO3－＋Br2解：（1）E¢（Br2/Br－）＝1.065V＞E¢（I2/I－）＝0.5355V，反应能进行。（2）E¢（BrO3－/Br2）＝1.5V＞E¢（IO3－/I）＝1.195V，反应能进行。7．解释下列现象：（1）I2在水中的溶解度较小，而KI在溶液中的溶解度大。解：因I2在KI溶液中能形成I3－，即I2+I－I3－，从而使I2的溶解度增大。（2）I－可被Fe3＋氧化，但加入F－后就不被Fe3＋氧化。解：加入F－，因F－与Fe3＋能形成[FeF6]3－，使c(Fe3＋)降低，致使E(Fe3＋/Fe2＋)＜E(I2/I－),这样就不被氧化。（3）漂白粉在潮湿空气中逐渐失效。解：因漂白粉可与潮湿空气中的水和CO2作用生成HClO，HClO不稳定立即分解，结果漂白粉失效。其反应式如下：↑Ca(ClO)2+H2O+CO2CaCO3+2HClO2HClO2HCl+O2↓8．根据元素电势图判断下列歧化反应能否发生？（1）Cl2＋OH－→Cl－＋ClO－＋H2O（2）I2＋H2O→IO3－＋I－＋H＋（3）HIO→IO3－＋I－＋H2O解：（1）E¢（Cl2/Cl－）＝1.3583V＞E¢（ClO－/Cl2）＝0.890V，反应能进行。（2）E¢（I2/I－）＝0.5355V＜E¢（IO3－/I2）＝1.195V，反应不能进行。（3）E¢（HIO/I－）＝0.985V＜E¢（IO3－/HIO）＝1.14V，反应不能进行。9．有两种白色晶体A和B，均为钠盐且溶于水。A的水溶液呈中性，B的水溶液呈碱性。A溶液与FeCl3溶液作用呈红棕色，与AgNO3溶液作用出现黄色沉淀。晶体B与弄盐酸反应产生黄绿色气体，该气体与冷NaOH液作用得到含B的溶液。向A溶液中开始滴加B溶液时，溶液呈红棕色，若继续滴加过量B溶液，则溶液的红棕色消失。问A和B各为何物？写出上述有关的反应式。解：A为NaI，B为NaClO。有关反应式如下：2Fe3＋＋2I－→2Fe2＋＋I2I2+I－I3－I－＋Ag＋→AgI↓黄色NaOCl＋2HCl→NaCl＋H2O＋Cl2↑黄绿色Cl2＋2NaOH(冷)→NaOCl＋NaCl＋H2O2I－＋ClO－＋H2O→I2＋Cl－＋2OH－I2＋5ClO－＋H2O→Cl－＋2IO3－＋2H＋10．从卤化物制取各种HX（X＝F、Cl、Br、I），反应采用什么酸，为什么？解：氟化物→HF，用浓H2SO4；氯化物→HCl，用浓H2SO4；溴化物→HBr，用浓H3PO4；碘化物→HI，用浓H3PO4。因为HBr、HI还原性较强，浓H2SO4有氧化性，所以它们之间会发生氧化还原反应，得不到HBr、HI。有关反应式如下：NaBr＋H2SO4→NaHSO4＋HBr2HBr＋H2SO4→Br2＋SO2↑＋2H2ONaI＋H2SO4→NaHSO4＋HI8HI＋H2SO4→4I2＋H2S↑＋4H2OH3PO4为非氧化性酸，可与溴化物、碘化物发生复分解反应，制得HBr、HI。11．设法除去（1）KCl中的KI杂质；（2）CaCl2中的Ca(ClO)2杂质；（3）FeCl3中的FeCl2杂质。解：（1）加入氯水，发生Cl2＋KI→I2＋2KCl反应；再加入CCl4萃取I2。（2）加入HCl，发生如下反应：△Ca(ClO)2+4HClCaCl2+2Cl2+2H2O（3）通入Cl2气，发生2FeCl2＋Cl2→2FeCl3反应。12．若误将少量KCN排入下水道，应立即采取什么措施以消除污染。解：（1）CN－具有还原性，可立即撒些漂白粉，有化学氧化法消除污染。4KCN＋5Ca(ClO)2＋2H2O→4CO2↑＋2N2↑＋5CaCl2＋4KOH也可用其它的氧化剂，如碱性条件下通Cl2气。2CN－＋8OH－＋5Cl2→2CO2↑＋N2↑＋10Cl－＋4H2O（2）CN－具有孤对电子，可立即洒些FeSO4和硝石灰，使其生成难溶物。6CN－＋Fe2＋→[Fe(CN)6]4－[Fe(CN)6]4－＋2Ca2＋→Ca2[Fe(CN)6]↓[Fe(CN)6]4－＋2Fe2＋→Fe2[Fe(CN)6]↓13．实验室中制备H2S气体为什么不用HNO3或H2SO4而用HCl与FeS作用？解：实验室常用硫化亚铁与稀盐酸作用制备硫化氢气体：FeS＋2H＋→Fe2＋＋H2S↑不用HNO3或H2SO4与FeS作用，是因为HNO3有氧化性，与FeS发生如下反应：FeS＋4HNO3→Fe(NO3)3＋S↓＋NO↑＋2H2O而H2SO4与FeS作用的产物FeSO4，易结晶为FeSO4·7H2O，堵塞管道。14．H2S气体通入MnSO4溶液中不产生MnS沉淀。若MnSO4溶液中含有一定量的氨水，再通入H2S时即有MnS沉淀产生。为什么？解：因为K¢sp较大，而H2S溶液中c(S2－)很小，因而得不到MnS沉淀。若有一定量氨水存在时，NH3·H2O与H2S反应生成的(NH4)2S为强电解质，提供的c(S2－)较大，因此足以产生沉淀。15．下列各组物质能否共存？为什么？H2S与H2O2MnO2与H2O2H2SO3与H2O2PbS与H2O2解：（1）H2S与H2O2不能共存，因为E¢(H2O2/H2O)＝1.763V＞E¢（S/H2S）＝0.144V，H2S与H2O2发生反应：H2S＋H2O2→S↓＋2H2O（2）H2S与H2O2不能共存，因为H2S对H2O2分解起催化作用：↑2H2O22H2O+O2MnO2（3）H2SO3与H2O2不能共存，因为E¢(SO42－/H2SO3)＝0.158V＜E¢（H2O2/H2O）＝1.763V，它们之间发生如下反应：H2SO3＋H2O2→H2SO4＋H2O（4）PbS与H2O2不能共存，因为PbS可被H2O2氧化：PbS＋4H2O2→PbSO4＋4H2O16．全球工业生产每年向大气排放约1.46亿吨单个SO2，请提出几种可能的化学方法以消除SO2对大气的污染。解：SO2为酸性氧化物，可采用氨水、氢氧化钠、碳酸钠或石灰乳Ca(OH)2等碱性物质作为吸收剂以除去。17．硫酸能干燥下列何种气体？H2SNH3H2Cl2CO2解：弄硫酸能干燥H2、Cl2、CO2。18．AgNO3溶液中加入少量Na2S2O3，与Na2S2O3溶液中加入少量AgNO3，反应有何不同？解：AgNO3溶液中加入少量NaS2O3，发生沉淀反应：2Ag＋＋S2O32－→Ag2S2O3↓Ag2S2O3＋H2O→Ag2S↓＋H2SO4NaS2O3溶液中加入少量AgNO3，发生配合反应：2S2O32－＋Ag＋→[Ag(S2O3)2]3－19．试在下列关联图的箭头上填写适当的试剂和条件，以实现物资之间的转变。△Cl－Cl2ClO－ClO3－NaOH(室温)（H2SO4）KMnSO4解：(1)KI（H2SO4）KIHCl(浓)习题解析1．工业上是如何从海水中制备Cl2和Br2的？写出有关的反应方程式。解：（1）制备Cl2：↑↑2NaCl+2H2O2NaOH+2H2+Cl2电解（2）制备Br2：首先把氯气通入晒盐后留下的苦卤（富含Br－）中，以置换出Br2：2Br－+Cl2Br2+2Cl－pH=3.5然后用空气把Br2吹出，再用Na2CO3溶液吸收，即得较浓的NaBr和NaBrO3溶液：3Br2＋3CO32－→5Br－＋BrO3－＋3CO2↑最后，用硫酸将溶液酸化，Br2从溶液中游离出来：5Br－＋BrO3－＋6H＋→3Br2＋3H2O2．用反应式表示下列反应：（1）氯水逐滴加入KBr溶液中。解：2Br－＋Cl2→2Cl－＋Br2（2）氯气通入热的石灰乳中。解：6Ca(OH)2(热)＋6Cl2→Ca(ClO3)2＋5CaCl2＋6H2O（3）用HClO3处理I2。解：I2＋2HClO3→Cl2＋2HIO3（4）氯酸钾在无催化剂存在时加热分解。△解：4KClO33KClO4+KCl3．出下列制备过程的有关反应方程式：（1）以食盐为基本原料制备NaClO、Ca(ClO)2、HClO3、HClO4。△解：2NaCl+2H2O2NaOH+2H2+Cl2Cl2+2NaOH(冷)NaClO+NaCl+H2O2Cl2+2Ca(OH)2(冷)Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O3Cl2+6KOH(热)KClO3+5KCl+3H2O4KClO33KClO4+KCl减压蒸馏电解KClO4+H2SO4(浓)KHSO4+KClO4↑↑（2）以萤石(CaF2)为基本原料制备F2。△电解↑↑解：CaF2+H2SO4(浓)CaSO4+2HFKOH+2HFKHF2+H2O2KHF22KF+H2+F2↑（3）以KI为基本原料制备KIO3。解：2KI＋Cl2→I2＋KCl3I2＋6KOH→KIO3＋5KI＋3H2O4．完成下列反应方程式：解：（1）Cl2＋2KOH（冷）→KClO＋KCl＋H2O（2）3Cl2＋6KOH（热）→KClO3＋5KCl＋3H2O（3）KClO3＋6KCl→KCl＋3Cl2↑＋3H2O△（4）2KClO32KCl+3O2MnO2（5）I2＋5H2O2→2HIO3＋4H2O（6）KClO3＋6KI＋3H2SO4→KCl＋3I2＋3K2SO4＋3H2O5．下列各对物质在酸性溶液中能否共存？为什么？（1）FeCl3与Br2水。解：FeCl3与Br2水能共存。因为E¢(BrO3－/Br2)＝1.5V＞E¢（Fe3＋/Fe2＋）＝0.771V，所以FeCl3与Br2不发生氧化还原反应，也不发生其它反应，故能共存。（2）FeCl3与KI溶液。解：FeCl3与KI溶液不能共存。因E¢（Fe3＋/Fe2＋）＝0.771V＞E¢(I2/I－)＝0.5355V，故发生反应：2Fe3＋＋2I－→2Fe2＋＋I2（3）