《现代基础化学》第三版 (朱裕贞)化学工业出版社 第十三章 答案
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13-4
(3) Al 3+ ，Cr 3+ ，Fe 3+ 。
解：(1)
Cr3+
( 过量） OH →
−
CrO2
―
Mn2+
Mn(OH)2 ↓
(2)
Ag+ Pb
2+
∆ →
AgCl↓ Pb2+ Mg2+
浓) OH ( →
−
Pb(OH) 4
2−
Mg2+
HCl
Mg(OH) 2↓
(3)(2)
∆ ∆ ∆
13、从二氧化锰制备下列化合物： (1) 硫酸锰；(2) 锰酸钾；(3) 高锰酸钾；(4) 二氯化锰。 解： (1)
→ 2Mn SO4 + O2↑+ 2H2O 2MnO2 + 2H2SO4(浓)
∆
∆
(2) 2MnO2 + 4KOH + O2 → 2K2MnO4 + 2H2O (3) 2K2MnO4 + Cl2 → 2KMnO4 + 2KCl (4) MnO2 + 4HCl(浓) → MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O
− + (4) MnO 2 4 ，H ; − (2) Sn 2+ ，SnO 2 2 ; − (5) Cr 3+ ，CrO 2 。 − (3) MnO 4 ，Mn 2+ ;
→ Sn 4+ + 2Fe 2+ 解：(1) 不能共存，Sn 2+ + 2Fe 3+
(2) 不能共存，Sn 2+ 存在于酸性介质中，而 SnO22 存在于碱性介质中；
→ Sn(OH)Cl↓+ HCl 解：SnCl2 + H2O
Sn(OH)Cl + HCl → SnCl2 + H2O
13-3
SnCl2 + 2NaOH(适量) → Sn(OH)2↓+ 2NaCl Sn(OH)2 + 2NaOH(过量) → Na2[Sn(OH)4] 3Na2[Sn(OH)4] +2BiCl3 + 6NaOH → 2Bi↓+3Na2[Sn(OH)6] + 6NaCl SnCl2 + Na2S → SnS↓+ 2NaCl SnS + Na2S2 → Na2SnS3 Na2SnS3 + 2HCl → SnS2↓+ H2S + 2NaCl
∆ ∆
BaCO3 + 2HNO3 → Ba(NO3)2 + CO2 + H2O
5、某一白色氯化物固体，溶于水产生白色混浊，加入盐酸后溶液澄清。将此澄清溶液 分为两份：一份溶液中加入适量 NaOH 溶液，生成白色沉淀，继续加入 NaOH 溶液后，沉 淀消失。在此溶液中，滴加 BiCl3 溶液，生成黑色沉淀；另一份溶液中加入 Na2S 溶液，生 成棕色沉淀，该沉淀不溶于稀酸中，但能溶于 Na2S2 中，在此溶液中滴加盐酸，可生成黄色 沉淀，并产生具有腐蛋臭味的气体。试确定该白色氯化物固体是什么。并写出上述过程的各 步化学反应方程式。
(4) SnCl4 + 6NaOH(过量) → Na2SnO3 + 4NaCl +3H2O (5) Sb2O3 + 6NaOH → 2Na3SbO3 + 3H2O (6) HgCl2 + SnCl2(过量) → Hg + SnCl4 (7) 5PbO2 + 2Mn(NO3)2 + 4HNO3 → Pb(MnO4)2 + 4Pb(NO3)2 + 2H2O
Ο 1073 K 时， ∆ r G m =
1 [¡Ð 413¡Ð (¡Ð 486)] = 36.5 kJ.mol −1 2
Ο 1273 K 时， ∆ r G m =
1 [¡Ð 449¡Ð (¡Ð 398)] =¡Ð 25.5 kJ.mol −1 2
RT ln K Ο
(2)
Ο 1073K 时， ∆ r G m (1073) =¡Ð
(8) 2BiCl3 + 3SnCl2 +18NaOH → 3Na2SnO3 + 2Bi + 12NaCl + 9H2O
13-2
(9) SnS + (NH4)2S2 → (NH4)2SnS3 (10) 3PbS + 8HNO3 → 3Pb(NO3)2 + 2NO + 3S + 4H2O (11) Sb2S3 + 6NaOH → Na2SbO3 + Na3SbS3 + 3H2O (12) SnCl2 + 2FeCl3 → SnCl4 + 2FeCl2
∆
14、解释下列现象，并用化学方程式表示： (1) 新沉淀的 Mn(OH)2 是白色，但在空气中放置慢慢变成棕色； (2) 用 Na2BiO3(加 HNO3)来鉴定 Mn 2+ 离子时，若 Mn 2+ 加得少，则溶液出现清晰的
Ο −1
1273 K
∆ r G m =－398 kJ⋅mol ∆ r G m =－449 kJ⋅mol
Ο Ο −1
−1
−1
对于反应 ZnO(s) + C(s) (1)
Zn(g) + CO(g)，试求：
Ο 1073 K 和 1273 K 时 ∆ r G m 值是多少？
(2) 欲进行上述反应，试从反应速率和化学平衡的角度讨论反应温度升高有利，还是降低 有利？并联系艾林汉姆图进行讨论。 解：(1)
4、以重晶石(BaSO4)为原料制取 (1) BaCl2；(2) BaCO3；(3) BaO2；(4) Ba(NO3)2，并以 反应方程式表示之。
→ BaS + 4CO 解： BaSO4 + 4C
锻烧
以水浸取 BaS
BaS + CaCl2 → BaCl2 + CaS BaCl2 + Na2CO3 → BaCO3 +2NaCl BaCO3 → BaO + CO2 BaO + O2 → BaO2
3、完成下列各反应方程式： (1) TiCl4 + Na → (2) BaO + O2 → (3) CaH2 + H2O → (4) SnCl4 + NaOH(过量) → (5) Sb2O3 + NaOH → (6) HgCl2 + SnCl2(过量) → (7) PbO2 + Mn(NO3)2 + HNO3 → (8) BiCl3 + SnCl2 + NaOH → (9) SnS + (NH4)2S2 → (10) PbS + HNO3 → (11) Sb2S3 + NaOH → (12) SnCl2 + FeCl3 → 解： (1) TiCl4 +4 Na → Ti +4 NaCl (2) BaO + O2 → BaO2 (3) CaH2 + H2O → Ca(OH)2 + H2
Ο 3 K sp [Cr(OH) 3 ] 6.3 × 10 −31 3 − = 3.98 × 10 −9 mol⋅L −1 解： [OH ] = = 3+ −5 [Cr ] 10 1
1
pH = 5.6 Cr(OH)3 + OH −
Ο
[Cr(OH)4] −
Al3+ Cr3+ Fe3+
AlO2
-
OH →
−
→
H 2O 2
-
AlO2Alຫໍສະໝຸດ Baidu 2 CrO4
2-
-
→
稀H 2SO 4
Al(OH)3↓ Cr2O7
2-
CrO2
Fe(OH)3 ↓
9. 在 0.10 mol⋅L −1 Cr 3+ 溶液中，逐滴加入 NaOH 溶液，当 Cr(OH)3 完全沉淀时，问溶 液中的 pH 值是多少？分离出的 Cr(OH)3 用 1L 0.20 mol⋅L −1 NaOH 处理， 能否使沉淀完全溶 解？ (假定 Cr(OH)3 溶解后只生成一种配离子[Cr(OH)4] −1 )。
6、实验室如何配制 SnCl2 溶液，并说明原因。 解： SnCl2 + H2O Sn(OH)Cl ↓ + HCl ,
E (Sn
Ο
4+
/Sn 2+ ) = 0.14 V
用稀盐酸溶液配制 SnCl2 溶液， 如果 SnCl2 溶液需使用一段时间， 则在瓶内应放置一些锡粒， 以防 SnCl2 被氧化。
7、下列各组离子能否共存于溶液中： (1) Sn 2+ ，Fe 3+ ;
∆ ∆
K2Cr2O7 + 3H2O2 +4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3O2↑+ K2SO4 + 7H2O
12、根据下列现象，在箭头上方添加适当的试剂和条件，写出反应方程式(ABCDEF 均 为铬的化合物)。 黄色溶液 A 橙色溶液 B 绿色溶液 C，并产生能使淀粉-KI 试纸变蓝
2、试根据元素周期系，从电子构型、原子参数、电极反应的标准电势值等方面讨论碱 金属元素的基本性质及其递变规律。 解： 碱金属均具有 ns1 电子构型，随主量子数的增大，最外 s 轨道上的电子容易失去，
13-1
碱金属的第一电离能逐渐减小，活泼性渐增，与同周期的元素相比，碱金属具有较小的电离 能和电负性，而且标准电势值也较低(负值较大)。
ln K Ο =
Ο
− 36.5 × 10 3 8.314 × 1073
−2
K = 1.67 × 10
1273K 时
ln K
Ο
− (−25.5) × 10 3 = 8.314 × 1273
K = 11.1。 T¡ô
Ο
, KΟ
所以从平衡角度看，升
高温度有利。 从艾林汉姆图知道，温度升高，生成 CO 的线位于生成 ZnO 的下面，这时 C 能从 ZnO 中置换出 Zn。
―
(3) 不能共存，2MnO 4 + 3Mn 2+ +2H2O → 5MnO2↓+ 4H + (4) 不能共存，MnO 4 在强碱性介质中稳定存在。
− (5) 不能共存， CrO 2 存在于过量碱溶液中。
2−
−
8、分离下列各组离子： (1) Cr 3+ ，Mn 2+ ; (2) Pb 2+ ，Ag + ，Mg 2+ ;
13-6
的气体 D。 绿色溶液 C， 绿色溶液 C 灰蓝色沉淀 E，灼烧后，E 生成绿色粉末 F 黄色溶液 A。 解：
→ K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O 2K2CrO4 + H2SO4
K2Cr2O7 + 14HCl(浓) → 2CrCl3 +3Cl2 + 2KCl + 7H2O Cl2 + 2KI → 2KCl + I2 CrCl3 + 3NaOH → Cr(OH)3↓+ 3NaCl 2Cr(OH)3 → Cr2O3 + 3H2O Cr2O3 + 3K2S2O7 → Cr2(SO4)3 + 3K2SO4 Cr2O3 + 4KOH + KClO3 → 2K2CrO4 + KCl + H2O
第 13 章
金属元素通论和铬、锰、稀土元素
Ο 1、已知下列反应在 1073 K 和 1273 K 时的 ∆ r G m 值：
反应式 2Zn(g) + O2(g) 2C(s) + O2(g) 2ZnO(s) 2CO(g)
Ο
1073 K
∆ r G m =－486 kJ⋅mol ∆ r G m =－413 kJ⋅mol
−
Ο Ο K = K sp [Cr(OH)3] K 不稳 {[Cr(OH)4] }
= 6.31 × 10 −31 × 7.94 × 10 29 = 0.5 假定 Cr(OH)3 沉淀全部溶解，则 J=
0.1 =1 0.1
此时 J > K Ο
用 1L0.20 mol.L −1 NaOH 不能使 Cr(OH)3 沉淀全部溶解。
13-5
10、试从过渡元素原子的外电子层结构讨论，并说明为什么： (1) 过渡元素具有多变的氧化值； (2) 过渡元素的水合离子往往具有颜色； (3) 过渡 元素的低氧化值离子易形成配离子； (4) 过渡元素以及它们的化合物往往具有磁性和催化 性能。 解： 略
11、完成下列反应方程式，并指出相应的现象(颜色、状态)： (1) K2CrO4 + H2SO4 → (2) K2Cr2O7 + AgNO3 + H2O → (3) K2Cr2O7 + FeSO4 + H2SO4 → (4) (NH4)2Cr2O7 → (5) CrCl3 + NaOH + H2O2 → (6) K2Cr2O7 + H2O2 + H2SO4 → 解：(1) 2K2CrO4 + H2SO4 → K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O (2) (3) (4) (5) (6) K2Cr2O7 + 4AgNO3 + H2O → 2Ag2CrO4↓+ 2KNO3 +2HNO3 K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 +3Fe2(SO4)3 + K2SO4 +7H2O (NH4)2Cr2O7 → Cr2O3 + N2↑+ 4H2O 2CrCl3 +10NaOH + 3H2O2 → 2Na2CrO4 + 6NaCl + 8H2O
(3) Al 3+ ，Cr 3+ ，Fe 3+ 。
解：(1)
Cr3+
( 过量） OH →
−
CrO2
―
Mn2+
Mn(OH)2 ↓
(2)
Ag+ Pb
2+
∆ →
AgCl↓ Pb2+ Mg2+
浓) OH ( →
−
Pb(OH) 4
2−
Mg2+
HCl
Mg(OH) 2↓
(3)(2)
∆ ∆ ∆
13、从二氧化锰制备下列化合物： (1) 硫酸锰；(2) 锰酸钾；(3) 高锰酸钾；(4) 二氯化锰。 解： (1)
→ 2Mn SO4 + O2↑+ 2H2O 2MnO2 + 2H2SO4(浓)
∆
∆
(2) 2MnO2 + 4KOH + O2 → 2K2MnO4 + 2H2O (3) 2K2MnO4 + Cl2 → 2KMnO4 + 2KCl (4) MnO2 + 4HCl(浓) → MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O
− + (4) MnO 2 4 ，H ; − (2) Sn 2+ ，SnO 2 2 ; − (5) Cr 3+ ，CrO 2 。 − (3) MnO 4 ，Mn 2+ ;
→ Sn 4+ + 2Fe 2+ 解：(1) 不能共存，Sn 2+ + 2Fe 3+
(2) 不能共存，Sn 2+ 存在于酸性介质中，而 SnO22 存在于碱性介质中；
→ Sn(OH)Cl↓+ HCl 解：SnCl2 + H2O
Sn(OH)Cl + HCl → SnCl2 + H2O
13-3
SnCl2 + 2NaOH(适量) → Sn(OH)2↓+ 2NaCl Sn(OH)2 + 2NaOH(过量) → Na2[Sn(OH)4] 3Na2[Sn(OH)4] +2BiCl3 + 6NaOH → 2Bi↓+3Na2[Sn(OH)6] + 6NaCl SnCl2 + Na2S → SnS↓+ 2NaCl SnS + Na2S2 → Na2SnS3 Na2SnS3 + 2HCl → SnS2↓+ H2S + 2NaCl
∆ ∆
BaCO3 + 2HNO3 → Ba(NO3)2 + CO2 + H2O
5、某一白色氯化物固体，溶于水产生白色混浊，加入盐酸后溶液澄清。将此澄清溶液 分为两份：一份溶液中加入适量 NaOH 溶液，生成白色沉淀，继续加入 NaOH 溶液后，沉 淀消失。在此溶液中，滴加 BiCl3 溶液，生成黑色沉淀；另一份溶液中加入 Na2S 溶液，生 成棕色沉淀，该沉淀不溶于稀酸中，但能溶于 Na2S2 中，在此溶液中滴加盐酸，可生成黄色 沉淀，并产生具有腐蛋臭味的气体。试确定该白色氯化物固体是什么。并写出上述过程的各 步化学反应方程式。
(4) SnCl4 + 6NaOH(过量) → Na2SnO3 + 4NaCl +3H2O (5) Sb2O3 + 6NaOH → 2Na3SbO3 + 3H2O (6) HgCl2 + SnCl2(过量) → Hg + SnCl4 (7) 5PbO2 + 2Mn(NO3)2 + 4HNO3 → Pb(MnO4)2 + 4Pb(NO3)2 + 2H2O
Ο 1073 K 时， ∆ r G m =
1 [¡Ð 413¡Ð (¡Ð 486)] = 36.5 kJ.mol −1 2
Ο 1273 K 时， ∆ r G m =
1 [¡Ð 449¡Ð (¡Ð 398)] =¡Ð 25.5 kJ.mol −1 2
RT ln K Ο
(2)
Ο 1073K 时， ∆ r G m (1073) =¡Ð
(8) 2BiCl3 + 3SnCl2 +18NaOH → 3Na2SnO3 + 2Bi + 12NaCl + 9H2O
13-2
(9) SnS + (NH4)2S2 → (NH4)2SnS3 (10) 3PbS + 8HNO3 → 3Pb(NO3)2 + 2NO + 3S + 4H2O (11) Sb2S3 + 6NaOH → Na2SbO3 + Na3SbS3 + 3H2O (12) SnCl2 + 2FeCl3 → SnCl4 + 2FeCl2
∆
14、解释下列现象，并用化学方程式表示： (1) 新沉淀的 Mn(OH)2 是白色，但在空气中放置慢慢变成棕色； (2) 用 Na2BiO3(加 HNO3)来鉴定 Mn 2+ 离子时，若 Mn 2+ 加得少，则溶液出现清晰的
Ο −1
1273 K
∆ r G m =－398 kJ⋅mol ∆ r G m =－449 kJ⋅mol
Ο Ο −1
−1
−1
对于反应 ZnO(s) + C(s) (1)
Zn(g) + CO(g)，试求：
Ο 1073 K 和 1273 K 时 ∆ r G m 值是多少？
(2) 欲进行上述反应，试从反应速率和化学平衡的角度讨论反应温度升高有利，还是降低 有利？并联系艾林汉姆图进行讨论。 解：(1)
4、以重晶石(BaSO4)为原料制取 (1) BaCl2；(2) BaCO3；(3) BaO2；(4) Ba(NO3)2，并以 反应方程式表示之。
→ BaS + 4CO 解： BaSO4 + 4C
锻烧
以水浸取 BaS
BaS + CaCl2 → BaCl2 + CaS BaCl2 + Na2CO3 → BaCO3 +2NaCl BaCO3 → BaO + CO2 BaO + O2 → BaO2
3、完成下列各反应方程式： (1) TiCl4 + Na → (2) BaO + O2 → (3) CaH2 + H2O → (4) SnCl4 + NaOH(过量) → (5) Sb2O3 + NaOH → (6) HgCl2 + SnCl2(过量) → (7) PbO2 + Mn(NO3)2 + HNO3 → (8) BiCl3 + SnCl2 + NaOH → (9) SnS + (NH4)2S2 → (10) PbS + HNO3 → (11) Sb2S3 + NaOH → (12) SnCl2 + FeCl3 → 解： (1) TiCl4 +4 Na → Ti +4 NaCl (2) BaO + O2 → BaO2 (3) CaH2 + H2O → Ca(OH)2 + H2
Ο 3 K sp [Cr(OH) 3 ] 6.3 × 10 −31 3 − = 3.98 × 10 −9 mol⋅L −1 解： [OH ] = = 3+ −5 [Cr ] 10 1
1
pH = 5.6 Cr(OH)3 + OH −
Ο
[Cr(OH)4] −
Al3+ Cr3+ Fe3+
AlO2
-
OH →
−
→
H 2O 2
-
AlO2Alຫໍສະໝຸດ Baidu 2 CrO4
2-
-
→
稀H 2SO 4
Al(OH)3↓ Cr2O7
2-
CrO2
Fe(OH)3 ↓
9. 在 0.10 mol⋅L −1 Cr 3+ 溶液中，逐滴加入 NaOH 溶液，当 Cr(OH)3 完全沉淀时，问溶 液中的 pH 值是多少？分离出的 Cr(OH)3 用 1L 0.20 mol⋅L −1 NaOH 处理， 能否使沉淀完全溶 解？ (假定 Cr(OH)3 溶解后只生成一种配离子[Cr(OH)4] −1 )。
6、实验室如何配制 SnCl2 溶液，并说明原因。 解： SnCl2 + H2O Sn(OH)Cl ↓ + HCl ,
E (Sn
Ο
4+
/Sn 2+ ) = 0.14 V
用稀盐酸溶液配制 SnCl2 溶液， 如果 SnCl2 溶液需使用一段时间， 则在瓶内应放置一些锡粒， 以防 SnCl2 被氧化。
7、下列各组离子能否共存于溶液中： (1) Sn 2+ ，Fe 3+ ;
∆ ∆
K2Cr2O7 + 3H2O2 +4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3O2↑+ K2SO4 + 7H2O
12、根据下列现象，在箭头上方添加适当的试剂和条件，写出反应方程式(ABCDEF 均 为铬的化合物)。 黄色溶液 A 橙色溶液 B 绿色溶液 C，并产生能使淀粉-KI 试纸变蓝
2、试根据元素周期系，从电子构型、原子参数、电极反应的标准电势值等方面讨论碱 金属元素的基本性质及其递变规律。 解： 碱金属均具有 ns1 电子构型，随主量子数的增大，最外 s 轨道上的电子容易失去，
13-1
碱金属的第一电离能逐渐减小，活泼性渐增，与同周期的元素相比，碱金属具有较小的电离 能和电负性，而且标准电势值也较低(负值较大)。
ln K Ο =
Ο
− 36.5 × 10 3 8.314 × 1073
−2
K = 1.67 × 10
1273K 时
ln K
Ο
− (−25.5) × 10 3 = 8.314 × 1273
K = 11.1。 T¡ô
Ο
, KΟ
所以从平衡角度看，升
高温度有利。 从艾林汉姆图知道，温度升高，生成 CO 的线位于生成 ZnO 的下面，这时 C 能从 ZnO 中置换出 Zn。
―
(3) 不能共存，2MnO 4 + 3Mn 2+ +2H2O → 5MnO2↓+ 4H + (4) 不能共存，MnO 4 在强碱性介质中稳定存在。
− (5) 不能共存， CrO 2 存在于过量碱溶液中。
2−
−
8、分离下列各组离子： (1) Cr 3+ ，Mn 2+ ; (2) Pb 2+ ，Ag + ，Mg 2+ ;
13-6
的气体 D。 绿色溶液 C， 绿色溶液 C 灰蓝色沉淀 E，灼烧后，E 生成绿色粉末 F 黄色溶液 A。 解：
→ K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O 2K2CrO4 + H2SO4
K2Cr2O7 + 14HCl(浓) → 2CrCl3 +3Cl2 + 2KCl + 7H2O Cl2 + 2KI → 2KCl + I2 CrCl3 + 3NaOH → Cr(OH)3↓+ 3NaCl 2Cr(OH)3 → Cr2O3 + 3H2O Cr2O3 + 3K2S2O7 → Cr2(SO4)3 + 3K2SO4 Cr2O3 + 4KOH + KClO3 → 2K2CrO4 + KCl + H2O
第 13 章
金属元素通论和铬、锰、稀土元素
Ο 1、已知下列反应在 1073 K 和 1273 K 时的 ∆ r G m 值：
反应式 2Zn(g) + O2(g) 2C(s) + O2(g) 2ZnO(s) 2CO(g)
Ο
1073 K
∆ r G m =－486 kJ⋅mol ∆ r G m =－413 kJ⋅mol
−
Ο Ο K = K sp [Cr(OH)3] K 不稳 {[Cr(OH)4] }
= 6.31 × 10 −31 × 7.94 × 10 29 = 0.5 假定 Cr(OH)3 沉淀全部溶解，则 J=
0.1 =1 0.1
此时 J > K Ο
用 1L0.20 mol.L −1 NaOH 不能使 Cr(OH)3 沉淀全部溶解。
13-5
10、试从过渡元素原子的外电子层结构讨论，并说明为什么： (1) 过渡元素具有多变的氧化值； (2) 过渡元素的水合离子往往具有颜色； (3) 过渡 元素的低氧化值离子易形成配离子； (4) 过渡元素以及它们的化合物往往具有磁性和催化 性能。 解： 略
11、完成下列反应方程式，并指出相应的现象(颜色、状态)： (1) K2CrO4 + H2SO4 → (2) K2Cr2O7 + AgNO3 + H2O → (3) K2Cr2O7 + FeSO4 + H2SO4 → (4) (NH4)2Cr2O7 → (5) CrCl3 + NaOH + H2O2 → (6) K2Cr2O7 + H2O2 + H2SO4 → 解：(1) 2K2CrO4 + H2SO4 → K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O (2) (3) (4) (5) (6) K2Cr2O7 + 4AgNO3 + H2O → 2Ag2CrO4↓+ 2KNO3 +2HNO3 K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 +3Fe2(SO4)3 + K2SO4 +7H2O (NH4)2Cr2O7 → Cr2O3 + N2↑+ 4H2O 2CrCl3 +10NaOH + 3H2O2 → 2Na2CrO4 + 6NaCl + 8H2O