无机化学第三版下册复习资料第二十一章第十三章氧族元素1

第十三章 氧族元素

1.试用论分子轨道理描述下列各物种中的键、键级和磁性（顺磁性、逆磁性）和相对稳定性。 (1)+2O (二氧基阳离子)；(2) O 2 ；(3)－2O (超氧离子) ；(4)-

22O (过氧离子)。 答：O 2分子阳、阴离子的分子轨道能级与O 2分子的相同。

(1) +

2O ]

)()()()()()(K K [1*py 22pz 22py 22px 22*s 22s 2πππσσσ +2O 有一个σ键，一个π键，一个三电子键： 5.22

16)O ·B (=-=键级

有1个成单电子，显顺磁性。

(2) O 2 ]

)()()()()()()(K K [1

*pz 21*py 22pz 22py 22px 22*s 22s 2ππππσσσ 22

2

6)O ·B (=-=

键级 有一个σ键，2个三电子键；有2个成单电子，显顺磁性。

(3) －

2O ]

)()()()()()()(K K [1

*pz 22*py 22pz 22py 22px 22*s 22s 2ππππσσσ 5.12

36)O ·B (=-=键级

有一个σ键，一个三电子键；有1个成单电子，显顺磁性。

(4) -

22O ]

)()()()()()()(K K [2

*pz 22*py 22pz 22py 22px 22*s 22s 2ππππσσσ 12

2)O ·B (==键级

-

22

O 无成单电子，为反磁性。 分子或离子的键级大，其稳定性就强，所以稳定性： +2O > O 2 >－2O >-

22O ；分子或离子的磁性与成单电子数有关，成单电子数越多，磁性越强，所以磁性 O 2>+2O ＝－2O >-

22O ，

2.重水和重氧水有何差别？写出它们的分子式。他们有何用途？如何制备？

答：重水为D 216O 或D 2O ；重氧水为H 218O 。

重水D 2O 是核能工业中常用的中子减速剂；重氧水H 218O 是研究化学反应特别是水解反应机理的示踪物。二者的差别是：H 218O 不能维持动植物体的生命，电解水时，H 2O 优先分解,而重水D 2O 聚集在残留液中，经长时间电解后蒸馏其残留液可得到重水D 2O 。 3.解释为什么O 2分子具有顺磁性，O 3具有反磁性？

答：O 2分子中有2条三电子п键，电子未完全配对，有2个单电子，所以有顺磁性，而O 3分子中有2条σO －O 键，1条4

3π键，电子均已配对，所以有反磁性。

4.在实验室怎样制备O 3？它有什么重要性？

答：在实验室里制备臭氧主要靠紫外光(<185nm)照射氧或使氧通过静电放电装置而获得臭氧与氧的

混合物，含臭氧可达10%。臭氧发生器的示意图见图13-10。它是两根玻璃套管所组成的,中间玻璃管内壁镶有锡锚，外管外壁绕有铜线,当锡箔与铜线间接上高电压时，两管的管壁之间发生无声放电(没有火花的放电)，产生电弧，02就部分转变成了03。

O 2 + hv → O + O

O 2 + O → O

3

( 3~10％)

O 3具有强的氧化性：

干态下可氧化Ag 变为Ag 2O 2 ；溶液中O 2可氧化I －、CN －等，I －→I 2 ， CN －→ OCN －

，O 3可飘白织物，也可作饮用水消毒剂。

5.油画放置久后为什么会发暗、发黑？为什么可用H 2O 2来处理？写出反应方程式。 答：油画中的白色颜料中含有PbSO 4，遇空气中的H 2S ，生成黑色PbS: PbSO 4(白) + H 2S == PbS(黒) + H 2SO 4

用H 2O 2处理又重新变白： PbS + 4H 2O 2 == PbSO 4 + 4H 2O

6.比较氧族元素和卤族元素氢化物的酸性、还原性、热稳定性方面的递变规律。 答：氧族元素的氢化物有H 2O, H 2S, H 2Se, H 2Te

卤族元素的氢化物有HF, HCl, HBr, HI

(1) 酸性：同族自上而下增强，卤族元素氢化物的酸性远强于同周期的氧族元素的氢化物。

H 2O

HF < HCl < HBr < HI ＾＾

＾＾

H －X 键能大，酸弱。

(2)还原性：同族自上而下增强，卤族元素氢化物的还原性弱于同周期氧族元素的氢化物。

H 2O

HF < HCl < HBr < HI

与热稳定性相反，H －X 键能大，还原性弱。

(3)热稳定性：同族自上而下减弱，卤族元素氢化物的热稳定性比同周期的氧族元素氢化物热稳定性高。

H 2O>H 2S>H 2Se>H 2Te

HF > HCl > HBr > HI ＾

＾＾＾

X 半径小，电负性差大。

可见，氧族元素的氢化物与卤族元素氢化物的性质递变规律相同。 7.比较硫和氯的含氧酸在酸性、氧化性、热稳定性的方面的递变规律。 答：H 2SO 4没HClO 4酸性强，H 2SO 4氧化性强，HClO 4热稳定性强。

8.为什么SOCl 2既可做Lewis 酸又可做lewis 碱？

答：SOCl 2的结构： S

O

Cl

Cl

SOCl 2分子中S 有孤电子对，可作Lewis 碱,如它与O 结合形成SO 2Cl 2。

SOCl 2分子中S 有空的3d 轨道，可接受电子对，故又可做Lewis 酸。如发生水解时它接受电子对表现出Lewis 酸性质，并迅速分解出SO 2和HCl ：SOCl 2+H 2O==SO 2+2HCl 9.叙述SO 3，H 2SO 4和发烟硫酸的相互关系，写出固态、气态SO 3的结构式。 答：SO 3为H 2SO 4的酸酐，SO 3溶于水即得H 2SO 4： SO 3+H 2O=H 2SO 4

发烟硫酸是指浓硫酸吸收SO 3后，硫酸中有颜色，而且上部有烟雾。即硫酸中含有过量的SO 3，则为发烟硫酸，如20％，40％。发烟硫酸中易挥发出SO 3气体，使发烟硫酸浓度降低。 气态的SO 3分子呈平面三角形结构，S 为sp 2杂化，分子中有一个6

4π键。

固态SO 3为多聚体，主要以SO 4四面体共用两个顶点氧形成，有三种变体：

①γ型：由3个SO 3聚合在一起，呈环状，不稳定，结构中有3个SO 4四面体靠顶氧结合（可转变为α型）。

②α型：由3个SO 3聚合在一起，呈环状，稳定。也有3个SO 4四面体靠顶氧结合。

O O

S S O O

O

O O O O

③β型：无限长链（教材P 611）由多个SO 4四面体靠顶氧结合。

10.写出下面阴离子的名称和结构：-

---282262242232O S O S O S O S 和，，

答：

-232O S -

242O S -262O S -282O S

S O S S O O O O

O O O