无机化学12章氧族元素答案

第12章氧族元素

12.1 空气中O2与N2的体积比是21：78 ，在273K和101.3kPa 下lL 水能溶解O2：49.10mL ，

N2：49.10mL。问在该温度下溶解于水的空气所含的氧与氮的体积比是多少？

解：己知空气中氧、氮分压比为21：78。在273K、10 1.3 kPa 下lL 水能溶解O2为49.10mL，N2为23.20 mL。溶解于水的空气中氧的体积分数为

49.10×0.21

＝0.36

(49.10×0.21)+(23.20×0.78)

氮的体积分数为：1－0.36＝0.64

因此溶解于水的空气所含的氧与氮的体积比是1：1. 8 。

12.2 在标准状况下，750 mL 含有O3的氧气，当其中所含O3完全分解后体积变为780mL ，若

将此含有O3的氧气lL 通入KI溶液中，能析出多少克I2 ?

解：设750mL 氧气中有x mL O3：

则有： 2 O3 → 3 O2 增加的体积

2 3 1

x30

所以2/x＝1/30 x＝60mL

即此氧气中O3百分比为60/750＝8 % ，lL 氧气中含80mL O3 .

设能析出I2y g ，已知M (I2)＝254

2I－+ 2H+ + O3 → I2 + O 2+ H2O

1mol 254g

(0.08/22.4)mol y

所以

1/(0.08/22.4)＝254/y y＝254×0.08/22.4＝0.91(g)

12.3 大气层中臭氧是怎样形成的？哪些污染物引起臭氧层的破坏？如何鉴别O3，它有什么特征

反应？

解：( 1 )O2+hv →O +O (λ<242nm )

O + O2 → O3

( 2 )氟氯烃：CFCl3，CF2Cl2等，以及氮氧化物：NO2、NO 等可引起臭氧层的破坏。如NO2、CF2Cl2对臭氧层的破坏反应

CF2Cl2+hv→CF2C l·+C l·(λ<221nm)

C l·+O3→Cl O·+O2

Cl O·+O→C l·+O2

即O3+O→O2+O2

NO2+h v→NO+O (λ<426nm)

NO+ O3→ NO2+O2

NO2+O→NO+O2

即O3+O→O2＋O2

所以Cl原子或NO2分子能消耗大量O3

( 3 )鉴别O 3时，只需将气体通入淀粉碘化钾的酸性溶液中或用湿淀粉碘化钾试纸检查，

若有蓝色，即证明有O 3，其反应式为

2I － + 2H + + O 3 → I 2 + O 2+ H 2O

或2KI + H 2O + O 3 → I 2 + O 2+ 2KOH

12.4 比较O 3和O 2氧化性、沸点、极性和磁性的相对大小。 解： 氧化性：O 3＞O 2

沸点：O 3＞O 2

极性：O 3＞O 2

磁性：O 2显顺磁性，O 3是抗磁性物质。

12.5 少量Mn 2+可以催化分解H 2O 2，其反应机理解释如下：H 2O 2能氧化Mn 2+为MnO 2，后者能

使H 2O 2氧化，试从电极电势说明上述解释是否合理，并写出离子反应方程式。 解： H 2O 2+ 2H ++ 2e － → 2H 2O 1.77V

MnO 2+ 4H ++ 2e －→ Mn 2++2H 2O 1.23V O 2+ 2H ++ 2e － → H 2O 2 0.68V

按E

H 2O 2/ H 2O > E

MnO 2/Mn 2+ (1.77V>1.23V)， 下面反应可以进行。 H 2O 2+ Mn 2+ → MnO 2+ 2H +

按E

MnO 2/Mn 2+>E

O 2/ H 2O 2 (1.23V>0.68V)， 下面反应可以进行 H 2O 2+ MnO 2+ 2H + → Mn 2++2H 2O+ O 2

所以 2H 2

O 2

2H 2

O+ O

2

12.6 写出H 2O 2与下列化合物的反应方程式，K 2S 2O 8，Ag 2O ， O 3，Cr(OH)3在NaOH 中，Na 2CO 3(低

温)。

解： H 2O 2既可做氧化剂，也可做还原剂：

( l ) S 2O 82－

+ H 2O 2→2SO 42－+ O 2↑+2H +

( 2 ) Ag 2O+3H 2O 2 →Ag+ 3H 2O+ 2O 2↑

或Ag 2O+3H 2O 2→ H 4Ag 2O 6＋H 2O

H 4Ag 2O 6 → 2H 2O+2O 2↑+2Ag

( 3 )O 3+ H 2O 2→ H 2O+2O 2↑

( 4 ) Cr(OH)3+ OH － → CrO 2－+ 2H 2O

2CrO 2－+3H 2O 2+ 2OH － → 2CrO 42－+ 4H 2O

( 5 )2 Na 2CO 3+3H 2O 2 2Na 2CO 3·3H 2O 2

12.7 SO 2与Cl 2的漂白机理有什么不同？

解： SO 2的漂白作用是由于SO 2能和一些有机色素结合成为无色的加合物；而Cl 2的漂白作用

是由于Cl 2可与水反应生成HClO ，HClO 是一种强氧化剂，它分解出的原子氧能氧化有机色素，使其生成无色产物，属于氧化还原作用。

12.8 (1)把H 2S 和SO 2气体同时通入NaOH 溶液中至溶液呈中性，有何结果？

低温 Mn 2+