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SO
2、SO
3
、H
2
SO
3
、H
2
SO
4
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（）
A.2.5
B.3.8
C.3.5
D.4.0
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》)
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.ZnS
B.As2S3
C. HgS
D.CuS
6.在空气中长期放置后，会产生多硫物的是（）
A.H2S
B.Na2S
C.Na2SO3
D.Na2S2O4
7.热分解硫酸亚铁的最终产物是（）
A.FeO+SO3
B.FeO+SO2+1/2O2
C.Fe2O3+SO2
D.Fe2O3+SO3+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（）
A.HClO3
B.HBrO3
C.H2SeO4
D.H6TeO6
10.硫的含氧酸酸性递变规律是（）
A.H2SO4>H2SO3>H2S2O7>H2S2O4
B.H2SO4>H2S2O7>H2SO3>H2S2O4
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.Na2SO4
B.Na2S2O3
C.Na2S4O6
D. K2S2O8
12.下列各种硫的含氧酸，可以是同多酸的是（）
A.H2S3O6
B.H2S2O7
C.H2S3O10
D.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
14.常温下最稳定的晶体硫的分子式为（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)
A.S2
B.S4
C.S6
D.S8
15.为使已变暗的古油画恢复原来的白色，使用的方法为（）
A.用SO2气体漂白
B.用稀H2O2溶液擦洗
C.用氯水擦洗
D.用O3漂白
16.干燥H2S气体，可选用的干燥剂是（）
A.浓H2SO4
B.KOH
C.P2O5
D.CuSO4
17.关于O3的下列叙述中正确的是（）
A.O3比O2稳定
B.O3是非极性分子
C.O3是顺磁性物质
D.O3比O2的氧化性强
18.不溶于Na2S2的硫化物是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)
A.ZnS
B.As2S3
C.Sb2S3
D.SnS
19.下列说法中错误的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)
A.SO2分子为极性分子
B.SO2溶于水可制取纯H2SO3
C. H2SO3可使品红褪色
D. H2SO3既有氧化性又有还原性
20.工业上生产SO2的方法主要是（）
A.焙烧FeS2
B.单质硫在空气中燃烧
C.亚硫酸盐与酸反应
D.浓硫酸与铜反应
21.下列各对物质中，能发生反应的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)
A.CuS 和HCl
B.Ag 和HCl
C.AlCl3和H2S
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，后者又能使H 2O 2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：V Mn MnO V O H O V O H O H 23.1/,68.0/,77.1/22022202220===+ϕϕϕ）
2.为什么在FeSO 4溶液（0.1mol?L -1）中，通入H 2S 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[S 2-]=1.1×10-24）
3.在0.3mol?L -1盐酸溶液中含有0.03mol?L -1ZnS 和0.02mol?L -1CdSO 4于室温下通H 2S 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：H 2S:K 1=5.7×10-8, K 2=1.2×10-15;
Ksp(ZnS)=1.2×10-23, Ksp(CdS)=3.6×10-29）
4.（1）往[Cu 2+]=0.10mol?dm -3溶液中通H 2S 气体达饱和，CuS 沉淀是否完全？
（2）通H 2S 气体达饱和，使溶液中Zn 2+成ZnS 完全沉淀，溶液pH 值应是多少？
（3）通H 2S 气体达饱和，使溶液中Fe 2+成FeS 完全沉淀，溶液pH 值应是多少？
（4）某溶液中含有Fe 2+，Zn 2+及Cu 2+，它们的起始浓度都是0.10 mol?dm -3。

若向溶液中通入H 2S 气体以分离这三种离子，如何控制溶液的酸度？
5.对于反应3O 2=2O 3，25℃的△H 0=284KJ ，平衡常数为10-54，计算此反应的 △G 0和S 0。

参考答案
一 选择题
1.C
2.B
3.D
4.A
5.B
6.B
7.D
8.C
9.D 10.D
11.D;B 12.B 13.A 14.D 15.B 16.C 17.D 18.A 9.B 20.A
21.D 22.C 23.D
二 填空题 1. O ；1.5；活泼
2. O S
O O
O S O O O ；O S O O S O O O (S)x (x=0~4)
3.在空气中，S 2-氧化成S ，S 溶解在Na 2S 或（NH 4）2S 中生成-2n S （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。

4.ns 2np 4;非金属性；-2, +4, +6; +6; -2; +5/2
5.过二硫酸盐；硫代硫酸盐
6.H 2S
7.斜方硫，单斜硫。

斜方硫，单斜硫，S 8，环，sp 3 8.吸收紫外线
9.CuSO 4?5H 2O ， CaSO 4?2H 2O ， FeSO 4?7H 2O ， Na 2SO 4?10H 2O ， ZnSO 4?7H 2O ， MgSO 4?7H 2O ，（NH 4）2SO 4?FeSO 4?6H 2O ， K 2SO 4?Al 2（SO 4）3?24H 2O
10.Na 2S 2O 4，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SO 3 Ag 、SO 3 和O 2 Na 2SO 4 和 Na 2S
四计算题
1.解：因为054.023.177.1/0/222220>=-=+-Mn MnO O H O H ϕϕ所以H 2O 2作
氧化剂可把Mn 2+氧化为MnO 2。

同时055.068.023.1//2220220>=-=-+O H O Mn MnO ϕϕ
所以，在此反应中H 2O 2又作还原剂，本身被MnO 2氧化为O 2。

H 2O 2+Mn
2↓+2H +(H 2O 2作氧化剂) MnO 2+H 2O 2+2H
2+Mn 2++2H 2O(H 2O 2作还原剂)
由此可见上述解释是合理的。

2.解：Fe 2++H 2
+……①
推导：Ksp=[Fe 2+][S 2-]∴[S 2-]=Ksp/[Fe 2+]
又∵H 2
++S 2-,K 总=K 1K 2=1.1×10-23 ∴[S 2-]=22][]
[+H S H K 总
∴[H 2S]=]
[][22
++Fe K H Ksp 总 K=619232222222
1097.2107.3101.1]
[][][][]][[][---++++++⨯=⨯⨯===Ksp K H Ksp Fe Fe K H S H Fe H 总总 ①式中K=2.97×10-6，反应不能正向进行，所以不产生FeS 沉淀。

若要FeS 沉淀产生，必须[Fe 2+][S 2-]≥Ksp=3.7×10-19
则[S 2-]≥3.7×10-19/0.1=3.7×10-18
又∵[H +]2[S 2-]=1.1×10-24
∴[H +]≤][101.1224--⨯S =182410
7.3101.1--⨯⨯=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/L HCl 溶液中[H +]=0.3mol/L ，
饱和H 2S 的水溶液中[H 2S]=0.1mol/L
[H +]2[S 2-]=K 1K 2[H 2S]=6.8×10-24
[S 2-]=224
3.0108.6-⨯=7.6×10-23mol/L
∴[Cd 2+][S 2-]=0.02×7.6×10-23=1.5×10-24> KspCdS=3.6×10-29
∴有CdS ↓
∴[Zn 2+][S 2-]=0.03×7.6×10-23=2.3×10-24< KspZnS=1.2×10-23
∴无ZnS ↓
⑵Cd 2++H 2S=CdS ↓+2H +
Cd 2+完全沉淀时，产生[H +]=2×0.02=0.04mol?L -1
∴溶液中[H +]=0.3+0.04=0.34mol?L -1
[S 2-]=123224
109.534.0108.6---⋅⨯=⨯L mol [Cd 2+]=172329
2101.6109.5106.3][-----⋅⨯=⨯⨯=L mol S KspCdS [Zn 2+]=0.03mol?L -1
[Cl -]=0.3mol?L -1[
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+]=0.20 mol?dm-3，
H2S饱和水溶液[H2S]=0.10 mol?dm-3。

设平衡时[Cu2+]=x，则
Cu2+（aq）+H2S（aq）===CuS（s）+2H+（aq）
x 0.10 0.20
（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]=0.10 mol?dm-3。

若要Zn2+沉淀完全，可设平衡时H+的浓度为x。

[Zn2+]=10-6mol?dm-3，[H2S]=0.10 mol?dm-3，[H+]=x
Zn2+（aq）+H2S（aq）===ZnS（s）+2H+（aq）
10-6 0.10 x
K=（K1K2）/Ksp=（9.1×10-8×1.1×10-12）/2.0×10-22=5.0×102
x2/（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+]=2.15
（3）Fe2+（aq）+H2S（aq）===FeS（s）+2H+（aq）
10-6 0.10 x
K=（K1K2）/Ksp=（9.1×10-8×1.1×10-12）/1.59×10-19=0.63
x2/（0.10×10-6）=0.63
[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]=0.10 mol?dm-3时，[H+]=x
Zn2+（aq）+H2S（aq）===ZnS（s）+2H+（aq）
0.10.10 x
x2/（0.10×0.10）=5.0×102
[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 Cu2+（aq）+H2S（aq）===CuS（s）+2H+（aq）
x 0.10 2.2
（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]=0.10 mol?dm-3时，[H+]=x
Fe2+（aq）+H2S（aq）===FeS（s）+2H+（aq）
10-6 0.10 x
x2/（0.10×0.10）=0.63
[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
Zn2+（aq）+H2S（aq）===ZnS（s）+2H+（aq）
x0.10 7.9×10-2
（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0.10 mol?dm-3的Fe2+，Zn2+及Cu2+溶液，可加
6 mol?dm-3HCl使溶液显酸性，[H+]=2mol?dm-3，通H
2
S至饱和，CuS沉淀，而Zn2+和
Fe2+不沉淀；用NH
4
Ac调节pH=1.1，ZnS基本沉淀，而FeS不沉淀；分离后再用
NH
3?H
2
O调节pH=3.6，FeS沉淀。

5.解：△G0=（-2.30RT）lgK=（-2.30）×8.31×298×（-54）=308KJ?mol-1
△G0=△H0-T S0
S0=（△H0-△G0）/T=[（284-308）×103]/298=-80.5J?mol-1?K-1。