海南大学：《无机化学》课程教学资源（作业习题）第十四章 氮族和氧族元素（含解答）

第十四章氮族和氧族元素 1、比较0，和0，的性质和分子结构 答：02分子中，2个氧原子是用1个。键和2个3电子Π键结合起来的。O分子为V形， 中心氧原子以sp杂化轨道分别与另2个氧原子的sp杂化轨道形成1个。键。中心氧原子 有一对孤对电子，两端氧原子各有两对孤对电子。3中心4电子大Ⅱ键垂直于分子平面。 O分子是反磁性的极性分子，正电荷中心靠近中心氧原子，负电荷中心靠近端氧。0比02 易溶于水，O3非常不稳定，易分解，分解时放出热量，氧化性比O2更强。 2、指出第Ⅵ主族元素氢化物的挥发性递变顺序，并解释。 答：从硫到碲，氢化物的沸点依次升高。这是由于随着相对分子质量的增大，色散力增大。 即分子间力增大，所以沸点升高，挥发性降低。但氧的氢化物的沸点反常，比HS这是由 于H0分子之间除一般的分子间力外，还有氢键的作用，所以其沸点反常 3、试用化学反应方程式表示锌、铜、硫化铜与不同浓度的硝酸作用 答：()Zn与HNO(浓度由浓到极稀) Zn+4HNO:=Zn(NO3)2+2NO2 t+2H2O 3Zn+8HNO =33Zn(NO3)2+2NO t+4H2O 4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+N2O1+5H2O 5Zn+12HNO3 =5Zn(NO3)2+N2 t+6H2O 4Zn+10HNO:-4Zn(NO3)2+NH4NO:+3H2O Zn与HNO,作用时的还原产物很复杂，一般来说浓NO,的主要产物为NO2,稀HNO的 主要产物为NO,而极稀的HNO则可能产生NH:。 (2)Cu与HNO作用： Cu+4HNO(浓)=Cu(N0)2+2NO↑+2H0 3Cu+8HNO(稀)=3Cu(NO)2+2N0↑+4H0 (3)CS与HNO作用，不论HNO浓还是稀，它的还原产物都是NO,不过浓硝酸易于反应 当HNO,过量且作用时间较长时，析出的S可能继续被氧化成SO2或HSO4。 3CuS+8 HNO3 3Cu (NO3)2+3S 1 +2 NO 1 +4H2O 3CuS+12NO,=3 Cu(NOs)z+3SO2↑+6N0↑+6H,0

第十四章 氮族和氧族元素 1、比较 O3 和 O2 的性质和分子结构 答：O2 分子中，2 个氧原子是用 1 个 σ 键和 2 个 3 电子 Π 键结合起来的。O3 分子为 V 形， 中心氧原子以 sp 2 杂化轨道分别与另 2 个氧原子的 sp 2 杂化轨道形成 1 个 σ 键。中心氧原子 有一对孤对电子，两端氧原子各有两对孤对电子。3 中心 4 电子大 Π 键垂直于分子平面。 O3 分子是反磁性的极性分子，正电荷中心靠近中心氧原子，负电荷中心靠近端氧。O3 比 O2 易溶于水，O3 非常不稳定，易分解，分解时放出热量，氧化性比 O2 更强。 2、指出第Ⅵ主族元素氢化物的挥发性递变顺序，并解释。 答：从硫到碲，氢化物的沸点依次升高。这是由于随着相对分子质量的增大，色散力增大， 即分子间力增大，所以沸点升高，挥发性降低。但氧的氢化物的沸点反常，比 H2S 这是由 于 H2O 分子之间除一般的分子间力外，还有氢键的作用，所以其沸点反常。 3、试用化学反应方程式表示锌、铜、硫化铜与不同浓度的硝酸作用 答：(1) Zn 与 HNO3(浓度由浓到极稀) Zn+ 4HNO3 Zn(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Zn+ 8HNO 33Zn(NO3)2+2NO↑+4H2O 4Zn+ 10HNO3 4Zn(NO3)2+N2O↑+5H2O 5Zn+ 12HNO3 5Zn(NO3)2+N2↑+6H2O 4Zn+ 10HNO3 4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O Zn 与 HNO3 作用时的还原产物很复杂，一般来说浓 HNO3 的主要产物为 NO2，稀 HNO3 的 主要产物为 NO，而极稀的 HNO3 则可能产生 NH4 +。 (2) Cu 与 HNO3 作用： Cu+ 4HNO3(浓) Cu (NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+ 8HNO3(稀) 3Cu (NO3)2+2NO↑+4H2O (3) CuS 与 HNO3 作用，不论 HNO3 浓还是稀，它的还原产物都是 NO，不过浓硝酸易于反应。 当 HNO3 过量且作用时间较长时，析出的 S 可能继续被氧化成 SO2 或 H2SO4。 3CuS+8 HNO3 3Cu (NO3)2+3S↓+2 NO↑+4H2O 3CuS+12HNO3 3Cu (NO3)2+3SO2↑+6 NO↑+6H2O

3CuS+14HNO3=3Cu (NO3)2+3H2S04+6 NO1+4H2O 4、指出第M主族元素氢化物的挥发性递变顺序，并解释。 答：从硫到碲，氢化物的沸点依次升高。这是由于随者相对分子质量的增大，色散力增大， 即分子间力增大，所以沸点升高，挥发性降低。但氧的氢化物的沸点反常，比S这是由 于H,0分子之间除一般的分子间力外，还有氢键的作用，所以其沸点反常 5、为什么B(V)的氧化能力要比同族的其他元素强？ 答：这是由于团的2个6s电子的钻穿能力强，不易失去，有“惰性电子对”效应。失去2 个6s电子的Bi(V)更倾向于得到2个电子形成稳定的B1() 6、为什么PF:和NH:都能和许多过渡金属形成配合物，而NF:则不能与过渡金属形成稳定 的配合物？ 答：P℉中F的电负性比较大，使得PF,的中心磷原子的电子对给予能力降低，但是因为中 心磷原子有空的d轨道，可以接受过渡金属的d电子形成反馈健，从而使得P吓，生成稳定的 配合物。 NH分子中的中心氨原子虽然没有空的d轨道，但是由于氢的电负性较小，NH分子的中 心原子给电子对能力较强，因而N能和许多过渡金属生成稳定的配合物， NF分子中，由于F的电负性比N的大，则NF分子的中心原子给电子对能力较差，同 时，中心氨原子又没有空的d轨道，不能接受过渡金属的d电子而形成反馈键。所以NF; 不能与过渡金属形成稳定的配合物。 7、为什么HP2O和(HPOh的酸性比HPO4强？ 答：从结构上看HP2O,和(HPOn都是多聚磷酸体，前者为二聚链状物，后者为多聚环状物。 它们都可以有单酸脱水缩合得到，多聚磷酸根与单酸酸根比较，体积较大，负电荷密度较低， 对H的吸引力较小，使得H易于电离。另外，由于多聚磷酸比单酸含有较多的P一0健， 由于电子的诱导效应，导致O-H健键能降低，H旷易于电离出米，因此HP2O,和(HPOh的 酸性比HPO4强 8、如何配制SbCl溶液？ 答：由于SbC极易水解，所以配制SbC,溶液的时候应在强酸性条件下进行，以抑制水解

3CuS+14HNO3 3Cu (NO3)2+3H2SO4+6 NO↑+4H2O 4、指出第Ⅵ主族元素氢化物的挥发性递变顺序，并解释。 答：从硫到碲，氢化物的沸点依次升高。这是由于随着相对分子质量的增大，色散力增大， 即分子间力增大，所以沸点升高，挥发性降低。但氧的氢化物的沸点反常，比 H2S 这是由 于 H2O 分子之间除一般的分子间力外，还有氢键的作用，所以其沸点反常。 5、为什么 Bi(Ⅴ)的氧化能力要比同族的其他元素强？ 答：这是由于 Bi 的 2 个 6s 电子的钻穿能力强，不易失去，有“惰性电子对”效应。失去 2 个 6s 电子的 Bi(Ⅴ)更倾向于得到 2 个电子形成稳定的 Bi(Ⅲ) 6、为什么 PF3和 NH3 都能和许多过渡金属形成配合物，而 NF3 则不能与过渡金属形成稳定 的配合物？ 答：PF3 中 F 的电负性比较大，使得 PF3 的中心磷原子的电子对给予能力降低，但是因为中 心磷原子有空的 d 轨道，可以接受过渡金属的 d 电子形成反馈键，从而使得 PF3 生成稳定的 配合物。 NH3 分子中的中心氮原子虽然没有空的 d 轨道，但是由于氢的电负性较小，NH3 分子的中 心原子给电子对能力较强，因而 NH3 能和许多过渡金属生成稳定的配合物。 NF3 分子中，由于 F 的电负性比 N 的大，则 NF3 分子的中心原子给电子对能力较差，同 时，中心氮原子又没有空的 d 轨道，不能接受过渡金属的 d 电子而形成反馈键。所以 NF3 不能与过渡金属形成稳定的配合物。 7、为什么 H4P2O7 和(HPO3)n 的酸性比 H3PO4 强？ 答：从结构上看 H4P2O7 和(HPO3)n 都是多聚磷酸体，前者为二聚链状物，后者为多聚环状物。 它们都可以有单酸脱水缩合得到，多聚磷酸根与单酸酸根比较，体积较大，负电荷密度较低， 对 H+的吸引力较小，使得 H+易于电离。另外，由于多聚磷酸比单酸含有较多的 P→O 键， 由于电子的诱导效应，导致 O-H 键键能降低，H+易于电离出来，因此 H4P2O7 和(HPO3)n 的 酸性比 H3PO4 强 8、如何配制 SbCl3 溶液？ 答：由于 SbCl3 极易水解，所以配制 SbCl3 溶液的时候应在强酸性条件下进行，以抑制水解

配制时，将SbC先溶解在一定量的盐酸中，然后用水稀释至刻度。 9、大气臭氧层对地球有什么保护作用？哪些物质会破坏大气臭氧层？应采取什么措施保护 大气臭氧层？ 答：大气层中的0，在高空约25水m处，这一层臭氧阻止了太阳的强辐射而使生命体免造侵 苦。大气层中还原性气体污染物如S02,HS,C0和氟利昂会与大气中的O发生反应，导 致大气中O浓度降低。为防止臭氧层变薄，必须采取措施如限制氟利昂使用，处理工业废 气等，切实保护大气。 10、硫在周态、液态和气态时的化学式结构怎样？ 答：固态的硫晶体是S环状分子结构：液态硫随着温度的升高到433K时S:环开始破裂变 为开链的，并且互相交缠在一起，故黏度增加。当进一步加热时，链的平均长度缩短，黏度 降低：气态硫中存在S4、S、S4和S2等分子，随若温度的升高，S2分子逐渐增多。到1273K 时，蒸气几乎仅仅由S2组成。继续升高温度S2可分解为单原子。 山、金属硝酸盐A为无色晶体。将A加入水中可得白色沉淀B和无色溶液C,过滤将溶液 C分成三份：一份通入HS气体生成黑色沉淀D,D不溶于氢氧化钠溶液，但溶于盐酸：第 二份滴加氢氧化钠溶液有白色沉淀E生成，E不溶于过量氢氧化钠溶液：将第三份滴加到氯 化锡的强碱性溶液，有黑色沉淀F生成。试确定A、B、C、D、E、F各代表何物，写出有 关的化学反应方程式。 答：A:Bi(NO3)a;B:BiONO3;C:BiNO；D:BiSE:Bi(OH)sF:Bi 有关方程式： Bi(NO3)3+H2O-BiONO:+2HNO 2Bi+3H2S Bi2S:4+6H Bi+30H-=Bi(OH)34 2Bi*+3[Sn(OH)4]2-+60H=2 Bi+3[Sn(OH)6F- 12、化合物A是白色固体，难溶于水，加热时刷烈分解，生成一固体B和气体C。B不溶 于水或盐酸，但溶于热的稀硝酸，得无色溶液D和气体E。E无色，但在空气中变为红棕色。 溶液D加入盐酸产生白色沉淀F。常温常压下气体C与一般物质难以反应，但高温下C可 与金属镁反应生成白色固体G。G与水作用得另一白色固体H和无色气体1。气体1可使湿

配制时，将 SbCl3 先溶解在一定量的盐酸中，然后用水稀释至刻度。 9、大气臭氧层对地球有什么保护作用？哪些物质会破坏大气臭氧层？应采取什么措施保护 大气臭氧层？ 答：大气层中的 O3 在高空约 25km 处，这一层臭氧阻止了太阳的强辐射而使生命体免遭侵 害。大气层中还原性气体污染物如 SO2，H2S，CO 和氟利昂会与大气中的 O3 发生反应，导 致大气中 O3 浓度降低。为防止臭氧层变薄，必须采取措施如限制氟利昂使用，处理工业废 气等，切实保护大气。 10、硫在固态、液态和气态时的化学式结构怎样？ 答：固态的硫晶体是 S8 环状分子结构；液态硫随着温度的升高到 433K 时 S8 环开始破裂变 为开链的，并且互相交缠在一起，故黏度增加。当进一步加热时，链的平均长度缩短，黏度 降低；气态硫中存在 S8、S6、S4 和 S2 等分子，随着温度的升高，S2 分子逐渐增多。到 1273K 时，蒸气几乎仅仅由 S2 组成。继续升高温度 S2 可分解为单原子。 11、金属硝酸盐 A 为无色晶体。将 A 加入水中可得白色沉淀 B 和无色溶液 C，过滤将溶液 C 分成三份：一份通入 H2S 气体生成黑色沉淀 D，D 不溶于氢氧化钠溶液，但溶于盐酸；第 二份滴加氢氧化钠溶液有白色沉淀 E 生成，E 不溶于过量氢氧化钠溶液；将第三份滴加到氯 化锡的强碱性溶液，有黑色沉淀 F 生成。试确定 A、B、C、D、E、F 各代表何物，写出有 关的化学反应方程式。 答：A: Bi(NO3)3; B: BiONO3; C: Bi(NO3)3; D: Bi2S3; E: Bi(OH)3; F: Bi. 有关方程式： Bi(NO3)3+H2O BiONO3+2HNO3 2Bi3++3H2S Bi2S3+6H+ Bi3++3OH— Bi(OH)3 2Bi3++3[Sn(OH)4] 2-+6OH- 2 Bi+3[Sn(OH)6] 2- 12、化合物 A 是白色固体，难溶于水，加热时剧烈分解，生成一固体 B 和气体 C。B 不溶 于水或盐酸，但溶于热的稀硝酸，得无色溶液 D 和气体 E。E 无色，但在空气中变为红棕色。 溶液 D 加入盐酸产生白色沉淀 F。常温常压下气体 C 与一般物质难以反应，但高温下 C 可 与金属镁反应生成白色固体 G。G 与水作用得另一白色固体 H 和无色气体 I。气体 I 可使湿

润的红色石蕊试纸变蓝。固体H可溶于稀盐酸得溶液J。A用氢硫酸溶液处理时，产生黑色 沉淀K、无色溶液L和气体C。将K滤出溶于浓硝酸可得乳白色固体M、气体E和溶液N。 N用盐酸处理得沉淀F。溶液L用烧碱溶液处理又得气体I。试确定A、B、C、D、E、F、 G、H、【、人、K、L、M、N各代表何物，写出有关的化学反应方程式。 答：A:AgN;B:Ag:C:N2;D:AgNO;ENO,F:AgCI;G:MgN2 H:Mg(OH)2;I:NH,J:MgSO4:K:Ag2S; L:NH2S,MS,N:AgNO 有关方程式： 2AgN;=2Ag+3N: 3Ag+4HNO:3AgNO:+NO+2H2O 2N0+02=2N02 AgNO3+HCI-AgCl+HNO 3Mg+N2=MgsN2 Mg:N2+6H2O 3Mg(OH)2+2NH,T Mg(OH)2+H2SO4-MgSO4+2H2O 2AgN:+4H2S Ag2S4+2S4+2N2T+(NH4)S 3Ag2S+8NO3(浓)一6AgNO+2NO↑+3SJ+4H0 (NH)2S+2NaOH Na:S+2NH:1+2H2O

润的红色石蕊试纸变蓝。固体 H 可溶于稀盐酸得溶液 J。A 用氢硫酸溶液处理时，产生黑色 沉淀 K、无色溶液 L 和气体 C。将 K 滤出溶于浓硝酸可得乳白色固体 M、气体 E 和溶液 N。 N 用盐酸处理得沉淀 F。溶液 L 用烧碱溶液处理又得气体 I。试确定 A、B、C、D、E、F、 G、H、I、J、K、L、M、N 各代表何物，写出有关的化学反应方程式。 答： A:AgN3; B:Ag; C:N2; D:AgNO3; E:NO; F:AgCl; G:MgN2; H:Mg(OH)2; I:NH3 J:MgSO4; K:Ag2S; L:(NH4)2S; M:S; N:AgNO3 有关方程式： 2AgN3 2Ag+3N2 3Ag+4HNO3 3AgNO3+NO+2H2O 2NO+O2 2NO2 AgNO3+HCl AgCl+HNO3 3Mg+N2 Mg3N2 Mg3N2+6H2O 3Mg(OH)2+2NH3 Mg(OH)2+H2SO4 MgSO4+2H2O 2AgN3+4H2S Ag2S+2S+2N2+(NH4)S 3Ag2S +8HNO3(浓) 6AgNO3+2NO+3S+4H2O (NH4)2S+2NaOH Na2S+2NH3+2H2O