北师大无机化学四版习题答案18章ds区金属

第18章d s 区金属

18.l 为什么C u(II)在水溶液中比Cu(I)更稳定，Ag(I)比Ag(II)稳定,Au 易形成+III 氧化态化合物? 解：(1)Cu 2+离子半径比Cu +离子的小，而电荷又多一倍，所以Cu 2+的溶剂化作用要比Cu +

的强得多；Cu 2+的水化能(－2121kJ ·mol －1)已超过铜的第二电离能。所以Cu 2+在水溶液中比C u +稳足。

(2)Ag 2+和Ag +的离子半径都较大，其水化能相应就小，而且银的第二电离能又比铜的第

二电离能大，因此Ag +比较稳定。

(3)金的离子半径明显比银的大，金的第3个电子比较容易失去，再加上d 8离子的平面

正方形结构具有较高的晶体场稳定化能，这就使得金容易形成+Ⅲ氧化态。

18.2 简述：(1)怎样从闪锌矿冶炼金属锌?(2)怎样从辰砂制金属汞?

解：(1)闪锌矿通过浮选法得到含有40％～60％ZnS 的精矿石，焙烧使其转化为ZnO ，再将ZnO 和焦炭混合在鼓风炉中加热至1373~1573K ，使Zn 以蒸气逸出，冷凝得到纯度为99％的锌

粉：

2ZnS+3O 2========= 2ZnO+2SO 2 2 C+O 2=======2CO

ZnO+CO =======Zn(g)+CO 2↓

(2)辰砂中制金属汞

辰砂碎石经粉碎，浮选富集之后，在空气在中焙烧或与石灰共热，然后使汞蒸馏出来。 HgS+ O 2=======Hg+ SO 2↑ 4HgS+4CaO ====== 4Hg+3CaS+CaSO 4

18.3电解法精炼铜的过程中,粗铜(阳极)中的铜溶解，纯铜在阴极上沉积出来，但粗铜中的A g 、

Au 、Pt 等杂质则不溶解而沉于电解槽底部形成阳极泥，Ni 、Fe 、Zn 等杂质与铜一起溶解，但并不在阴极上沉积出来，为什么?

解：因电解过程是一个氧化还原的过程，从下面各金属离子电对的电极电势可以看出：Cu 2+

的氧化能力大于Ni 2+、Fe 2+、Zn 2+而小于A g +、Au 3+、Pt 2+，所以在电解过程中，Ni 、Fe 、Zn 失去电子转入溶液中，而Ag 、Au 、Pt 沉入阳极底部。

φM 2+/ M ： Cu ： 0.342 V , Ni ：－0.257V ，Fe ：－0.44V ，Zn ：－0.762 V ，Ag+：0.78 V ，

Au 3+：1.498V ，Pt ：1．2V

18.4 有一份硝酸铜和硝酸银的混合物，试设计一个分离它们的方案。

解：根据AgNO 3和Cu(NO 3)2的热分解温度不同分离 2AgNO 3====== 2Ag +2 NO 2↑+O 2 Cu(NO 3)2=====2CuO+4NO 2↑+ O 2↑

控制温度在472～712 K 之间加热,然后溶解过滤出CuO ，将滤液重结晶便得到纯的硝酸银；将CuO 溶于稀硝酸再结晶便得到硝酸铜。

18.5 lmL 0.2 mol ·dm －3HCl 溶液中含有Cu 2+5mg ，若在室温及101.325kPa 下通入H 2S 气体至

饱和,析出CuS 沉淀,问达到平衡时,溶液中残留的Cu 2+浓度(mg ·mL －1)为多少?

解：K sp(CuS)＝1.27×10－36 H 2S ： K a 1＝5. 7×10－8 K a 2＝1. 2×10－15

由于CuS 的K sp 很小，可以认为Cu 2+完全生成CuS

Cu 2++H 2S====Cu S ↓+2H +

H 2S====2H ++ S 2－

[S 2－]＝

代入数值 [S 2－]＝

＝3.42×10－23 ∴[Cu 2+]＝＝＝3.71×10－12（mol ·dm －3）

焙烧 712K 472K K a 1·K a 2 [H 2S] [H +] 5. 7×10－8×1. 2×10－15×0.1 0.2 K spCuS [S 2-] 1.27×10－36 3.42×10－23

18.6用反应方程式说明下列现象：

(1)铜器在潮湿空气中慢慢生成一层绿色的铜锈：

(2)金溶于王水：

(3)在CuCl 2浓溶液中逐渐加水稀释时，溶液颜色由黄棕经绿色而变为蓝色：

(4)当SO 2通入CuSO 4与NaCl 浓溶液中时析出白色沉淀：

(5)往AgNO 3溶液中滴加KCN 溶液时，先生成白色沉淀而后溶解，再加入NaCl 溶液时

并无AgCl 沉淀生成，但加入少许Na 2S 溶液时却析出黑色Ag 2S 沉淀：

(6)热分解CuCl 2·2H 2O 时得不到无水CuCl 2。

解： (1)2Cu+O 2+H 2O+CO 2===Cu(OH)2·CuCO 3

(2)Au+4HCl+HNO 3===HAuCl 4+N O ↑+2H 2O

(3) Cu 2++4C1－===[CuCl 4]2－ (黄绿色) Cu 2++6H 2O=== [Cu(H 2O)6] 2+(蓝色) (4)2 Cu 2++2 C1－+SO 2+2 H 2O ===2CuCl ↓+4H ++ SO 42－

(5) Ag ++CN －＝AgCN ↓ AgCN+ CN －＝Ag(CN)2－

2Ag(CN)2－+S 2－===Ag 2S ↓+4 CN － (6)2CuCl 2·2H 2O===Cu(OH)2·CuCl 2+2HC l ↑

18.7有一黑色固体化合物A ，它不溶于水、稀醋酸和氢氧化钠，却易溶于热盐酸中，生成一

种绿色溶液B 。如溶液B 与铜丝一起煮沸，逐渐变棕黑得到溶液C 。溶液C 若用大量水稀释，生成白色沉淀D 。D 可溶于氨溶液中，生成无色溶液E 。E 若暴露于空气中，则迅速变成蓝色溶液F 。往溶液F 中加入KCN 时，蓝色消失，生成溶液G 。往溶液G 中加入锌粉，则生成红棕色沉淀H 。H 不溶于稀的酸和碱，可溶于热硝酸生成蓝色溶液I 。往溶液I 中慢慢加入NaOH 溶液生成蓝色胶冻沉淀J 。将J 过滤、取出。然后强热，又生成原来化合物A 。试判断上述各字母所代表的物质，并写出相应的各化学反应方程式。

解： A ：CuO ； B ．CuCl 2；C ：HCuCl 2； D ：CuCl ； E ：Cu(NH 3) 22+ ； F ：Cu(NH 3) 42+；

G ：Cu(CN) 42－；H ：Cu ； I ：Cu(NO 3)2； J ；Cu(OH)2 CuO+2HCl===CuCl 2+H 2O CuCl 2+Cu === 2CuCl ↓

CuCl+HCl====H[CuCl 2] CuCl 2－=======CuC l ↓+Cl －

CuCl+2NH 3===Cu(NH 3)2++C1－

2Cu(NH 3)2++4NH 3+21O 2===2[Cu(NH 3)42+]+2OH －+3H 2O

2[Cu(NH 3)42+]+7CN －+2O H －=2[Cu(CN)4]2－+8NH 3+OCN － +H 2O

Cu(CN)42－+Zn===Zn(CN)42－-+Cu 3Cu+8HNO 3===3Cu(NO 3)2+2NO ↑+4H 2O Cu(NO 3)2+2NaOH===Cu(OH)2↓+2NaNO 3 Cu(OH)2===CuO+ H 2O

18.8解释下列实验事实：

(1)铁能使Cu 2+还原，铜能使Fe 3+还原，这两件事实有无矛盾?并说明理由：

(2)焊接铁皮时，先常用浓ZnCl 2溶液处理铁皮表面：

(3)HgS 不溶于HCI 、HNO 3和(NH 4)2S 中而能溶于王水或Na 2S 中：

(4)HgC 2O 4难溶于水，但可溶于含有C l －离子的溶液中：

(5)HgCl 2溶液中在有NH 4CI 存在时，加入NH 3水得不到白色沉淀HgNH 2Cl 。

解：（1）不矛盾：因为伊φFe 3+/ Fe 2+ ＝0.77 >φCu 2+/ Cu ＝0.342V>φFe 2+/

Fe ＝－0．442V △ △ △ △ 水稀释 △ △ △