山东大学无机化学试题

无机化学试题一．写出有关的化学反应方程式并配平（20分）。1.用氢碘酸处理CuO；2.朱砂溶于王水；3.向磷与溴的混合物中滴加水；4.五硫化二锑溶于烧碱溶液；5.光气与氨气反应；6.单质磷溶于热烧碱溶液；7.氯气通入含有氢氧化铋的烧碱溶液；8.砷化氢通入硝酸银溶液；9.向磷酸二氢钠溶液中滴加硝酸银溶液；10.用烧热的铅除去酒中含有的醋酸。二．述下列制备路线，并写出有关的反应方程式（30分）。1．目前工业上主要采用什么方法生产氢氟酸、盐酸和氢溴酸？如果用H2和Br2直接燃烧法生产HBr而又不降低HBr的产率，实际生产中应采取什么措施？2．以硼镁矿为主要原料制备乙硼烷。3．以铬铁矿为主要原料制备铬黄。三．回答下列问题（40分）。1．向Hg2＋溶液中加入KI溶液时生成红色HgI2沉淀，继续加入过量的KI溶液，HgI2沉淀溶解得无色的HgI42－配离子溶液。请说明HgI2有色而HgI42－无色的原因。2．什么是自旋－禁阻跃迁？为什么Mn(H2O)62＋配离子几乎是无色的？3．一些顺式铂的配合物可以作为活性抗癌药剂，如cis-PtCl4(NH3)2、cis-PtCl2(NH3)2、cis-PtCl2(en)等。实验测得它们都是反磁性物质，试用杂化轨道理论说明它们的成键情况，指出它们是内轨型配合物还是外轨型配合物。4．KClO3固态受热，在360℃时出现一吸热过程，500℃时出现一放热过程，580℃时再次放热并显著失重，770℃时又发生一吸热过程。请加以解释。5．常见的金属硫化物中，哪些易溶于水？哪些可溶于稀盐酸？哪些可溶于浓盐酸？哪些可溶于硝酸溶液？哪些可溶于王水？试用6种试剂，将下列6种固体从混合物中逐一溶解，每种试剂只能溶解一种物质，并说明溶解次序。BaCO3，AgCl，KNO3，SnS2，CuS，PbSO4。6．写出下列物质主要成分的化学式：毒重石，孔雀石，绿柱石，萤石，天青石。7．分析说明NH3、N2H4、NH2OH、N3H的酸碱性变化规律。8．设计实验方案分离下列离子：Al3＋、Cr3＋、Fe3＋、Zn2＋、Hg2＋。四．计算题（10分）。向0.010mol·dm－3ZnCl2溶液通H2S至饱和，当溶液的pH＝1.0时刚好有ZnS沉淀产生。若在此ZnCl2溶液中事先加入1.0mol·dm－3KCN，再通入H2S至饱和，求在多大pH时会有ZnS沉淀产生？已知K稳[Zn(CN)42－]＝5.0×1016；H2S的电离常数：Ka1＝1.0×10－8，Ka2＝1.0×10－15；HCN电离常数：Ka＝6.0×10－10。2003－2004第二学期无机化学试题1答案及评分细则一．写出有关的化学反应方程式并配平（20分）。每题2分，仅仅写出反应物及产物的化学式而未配平，则得1分；化学式写错不得分。11.用氢碘酸处理CuO；2HI+CuO＝CuI+H2O12.朱砂溶于王水；3HgS+2HNO3+12HCl＝3H2[HgCl]4+2NO+4H2O+3S13.向磷与溴的混合物中滴加水；2P+3Br2+6H2O2H3PO3+6HBr↑14.五硫化二锑溶于烧碱溶液；Sb2S5＋8NaOH=Na3SbO4＋Na3SbS4＋4H2O＋Na2S15.光气与氨气反应；4NH3＋COCl2=CO(NH2)2＋2NH4Cl16.单质磷溶于热烧碱溶液；P4＋3NaOH＋3H2O=PH3＋3NaH2PO217.氯气通入含有氢氧化铋的烧碱溶液；Cl2+Bi(OH)3+3NaOH＝NaBiO3+2NaCl+3H2O18.砷化氢通入硝酸银溶液；2AsH3＋12AgNO3＋3H2O=As2O3＋12HNO3＋12Ag↓19.向磷酸二氢钠溶液中滴加硝酸银溶液；H2PO4－＋3Ag＋=Ag3PO4↓＋2H＋20.用烧热的铅除去酒中含有的醋酸。Pb+2HAc＝Pb(Ac)2+H2二．简下列制备路线，并写出有关的反应方程式（30分），每题10分。1．目前工业上主要采用什么方法生产氢氟酸、盐酸和氢溴酸？如果用H2和Br2直接燃烧法生产HBr而又不降低HBr的产率，实际生产中应采取什么措施？答：氢氟酸主要是通过氟化钙与浓硫酸反应制得：CaF2+H2SO4＝2HF+CaSO42分盐酸主要是通过氢气和氯气在光照下反应生成HCl，然后用水吸收：Cl2+H2光照2HCl2分氢溴酸主要是通过单质溴和白磷在加热条件下加入水生成HBr，在用水吸收得到：2P+3Br2+6H2O2H3PO3+6HBr↑2分直接燃烧法由氢气和溴蒸气合成HBr，主要存在的问题是HBr在高温下容易分解，产率较低，而降低温度虽然能提高HBr的产率，但是反应速率太低，无法实现实际上生产。解决这一矛盾的关键就是寻找、合成专用的催化剂，催化剂的作用就是在较低温度下提高氢气和溴蒸气的反应速率，目前，用于该反应的专用催化剂已经投入实际生产。4分2．以硼镁矿为主要原料制备乙硼烷。①用烧碱溶液浸取硼镁矿Mg2B2O5H2O+2NaOH＝2NaBO2+2Mg(OH)22分②过滤除去Mg(OH)2和其他难溶杂质，然后向滤液中通入CO2调节溶液pH使AlO2－、CrO2－等沉淀为氢氧化物：4NaBO2+CO2+10H2O＝Na2B4O710H2O+Na2CO32分③过滤并将滤液浓缩重结晶得到硼砂，后用H2SO4处理使硼砂转化为难溶于水的硼酸：Na2B4O7+H2SO4+5H2O＝4H3BO3+Na2SO42分④过滤、洗涤、晾干硼酸晶体，加热分解得到B2O32H3BO3B2O3+3H2O2分⑤在高压及三氯化铝催化下，用铝和氢气还原B2O3制得乙硼烷B2O3+2Al+3H232ClAlB2H6+Al2O32分3．以铬铁矿为主要原料制备铬黄。(1)高温煅烧4Fe(CrO2)2+8Na2CO3+7O2==8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO23分加入纯碱和白云石使SiO2变为CaSiO3、Al2O3变为NaAlO2。2分(2)水浸、过滤、除渣，滤液用酸调PH=7～8Al(OH)4－+H+＝A(OH)32分(3)过滤除区Al(OH)3，滤液中加入PbCl2溶液，反应得到铬黄Na2CrO4+PbCl2＝PbCrO4↓+2NaCl2分过滤、洗涤、干燥、研磨即可得到黄色颜料铬黄。1分三．回答下列问题（40分），每题5分。1．向Hg2＋溶液中加入KI溶液时生成红色HgI2沉淀，继续加入过量的KI溶液，HgI2沉淀溶解得无色的HgI42－配离子溶液。请说明HgI2有色而HgI42－无色的原因。答：HgI2产生颜色的原因是Hg2＋离子半径较大，具有较强的极化作用和变形性，I－离子同样半径较大变形性较大，因此HgI2中正负离子的相互极化作用很强，导致化学键由离子键向共价键转化，电荷迁移明显，吸收的能量处在可见光范围，当可见光照射时，吸收红色光的互补光，从而显红色。3分在HgI42－中中心离子Hg2＋的价层电子构型为d10，属于全充满构型，因此中心离子不存在电子的d－d跃迁，基本上不吸收可见光，所以为HgI42－无色。2分2．什么是自旋－禁阻跃迁？为什么Mn(H2O)62＋配离子几乎是无色的？答：对于d5构型的中心离子来讲，当中心离子与弱场配体形成配合物时，5个价层d电子均匀地分布在每一个d轨道中，自选方向相同，这种状态是一种非常稳定的状态（类似于基态原子d轨道的半充满状态），假如处于低能态轨道的d电子吸收可见光跃迁至高能态轨道，就不可避免地克服电子间的排斥作用在同一轨道中配对，而且电子的自选方向要发生翻转，从理论上讲这种跃迁是自选禁阻的，发生的几率非常低，因此d5构型的中心离子形成的弱场配合物几乎都是无色的。例如Mn2＋与H2O、Cl－等弱场配体形成的配合物基本都是无色的。这种现象就称之为自旋禁阻。5分3．一些顺式铂的配合物可以作为活性抗癌药剂，如cis-PtCl4(NH3)2、cis-PtCl2(NH3)2、cis-PtCl2(en)等。实验测得它们都是反磁性物质，试用杂化轨道理论说明它们的成键情况，指出它们是内轨型配合物还是外轨型配合物。答：既然它们都是反磁性物质，说明在其原子中均不存在成单电子，Pt2＋离子的价层电子构型为d8，Pt4＋离子的价层电子构型为d6，既然各自的配合物均显示反磁性，证明它们都是内轨型配合物。1分在cis-PtCl4(NH3)2中中心离子采取d2sp3杂化，Pt4＋的6个杂化轨道分别与4个Cl－离子3p轨道和2个NH3分子的sp3杂化轨道重叠形成6个σ键，分子构型为八面体。2分在cis-PtCl2(NH3)2、cis-PtCl2(en)中中心离子都是采取dsp2杂化，Pt2＋的4个杂化轨道分别与2个Cl－离子3p轨道和2个N原子的sp3杂化轨道重叠形成4个σ键，分子构型为平面四边形。2分4．KClO3固态受热，在360℃时出现一吸热过程，500℃时出现一放热过程，580℃时再次放热并显著失重，770℃时又发生一吸热过程。请加以解释。在360℃时KClO3熔化吸收热量，表现出吸热过程；1分500℃时KClO3分解转分化成KCl和KClO4，由于KCl和KClO4键能大、稳定性高，因此表现出放热现象；2分580℃时KClO4分解生成KCl和O2，再次放热并显著失重；1分770℃时KCl熔化表现出吸热现象。1分5．常见的金属硫化物中，哪些易溶于水？哪些可溶于稀盐酸？哪些可溶于浓盐酸？哪些可溶于硝酸溶液？哪些可溶于王水？答：3分。常见硫化物中，易溶于水的有：Na2S、K2S、(NH4)2S、BaS等；难溶于水，但可溶于稀盐酸的有：FeS、ZnS、MnS等；难溶于稀盐酸，但可溶于浓盐酸的有：SnS、CdS、CoS、NiS、PbS等；难溶于盐酸，但可溶于硝酸的有：Ag2S、CuS、AS2S5、Sb2S5等；难溶于硝酸，但可溶于王水的有：HgS。试用6种试剂，将下列6种固体从混合物中逐一溶解，每种试剂只能溶解一种物质，并说明溶解次序。BaCO3，AgCl，KNO3，SnS2，CuS，PbSO4。答：2分。水溶解KNO3；氨水溶解AgCl：盐酸溶解BaCO3：醋酸溶解PbSO4：硫化钠溶解SnS2；硝酸溶解CuS。6．写出下列物质主要成分的化学式：毒重石，孔雀石，绿柱石，萤石，天青石。答：每个1分共5分。毒重石BaCO3；孔雀石CuCO3Cu(OH)2；绿柱石3BeO·Al2O3·6H2O；萤石CaF2；天青石SrSO4。7．分析说明NH3、N2H4、NH2OH、N3H的酸碱性变化规律。答：由NH3→N2H4→NH2OH→N3H，氨分子NH3中的氢原子逐渐被吸电子作用更强的―NH2、―OH、―N2基团取代，原NH3中N原子上孤电子对的电子云密度逐渐减小，因此碱性逐渐降低，到叠氮酸N3H已经表现出明显的酸性。8．设计实验方案分离下列离子：Al3＋、Cr3＋、Fe3＋、Zn2＋、Hg2＋。答：每个离子1分。Al3＋、Cr3＋、Fe3＋、Zn2＋、Hg2＋↓NaOH（过量）P：S：Fe(OH)3＋HgO↓Al(OH)4－、Cr(OH)63－、Zn(OH)42－↓HCl+H2S↓HClAl(OH)3、Cr(OH)3、Zn(OH)2P：S：↓NH3·H2OHgS+SFe2＋Al(OH)3、Cr(OH)3Zn(NH3)42＋↓NaOH+Cl2Al(OH)3↓CrO42－四．计算题（10分）。向0.010mol·dm－3ZnCl2溶液通H2S至饱和，当溶液的pH＝1.0时刚好有ZnS沉淀产生。若在此ZnCl2溶液中事先加入1.0mol·dm－3KCN，再通入H2S至饱和，求在多大pH时会有ZnS沉淀产生？已知K稳[Zn(CN)42－]＝5.0×1016；H2S的电离常数：Ka1＝1.0×10－8，Ka2＝1.0×10－15；HCN电离常数：Ka＝6.0×10－10。答：pH=1.0，[H+]=0.10mol·dm-3，[Zn2+]=0.010mol·dm-3S]H[]H[]SH[01.0]][SZn[)ZnS(221222122KKKKKsp加入KCN后，设[Zn2+]=xmol·dm-3则Zn2