海南大学：《无机化学》课程教学资源（作业习题）第十五章 卤素元素与稀有气体（含解答）

第十五章卤素元素与稀有气体 1、将0.100mol2溶解在1.00L0.100moL~KI溶液中而得到1溶液。b生成反应的Ke值 为0.752，求1溶液中2的浓度。 解： 2+上 反应前0.1 0.1 0 平衡时0.1-x 0.1-x K9=x(0.1-x)20.752 求得：x0.00752 故l溶液中h的浓度为：0.1-x=0.1-0.00752=0.09248molL 2、把氯水滴加到B,F混合液中的现象是先生成2，h被氧化成HO3,最后生成Br。 (1)写出有关的反应方程式。 (2)有人说：“电动势大的反应一定先发生”。你认为如何？ 解：(1)C2+2=2CI+h2 E(电池)=E(C2/C)-E°L2r)=1.36-0.54=0.82V 5C12+l2+6H20=2HI03+10HC E”(电池)=E(C/C)-E(HI0L2)=1.36-1.2=0.16V Cl2+2Br=2C+Br2 E°（电池）-E°(C/C)-E(Br,Br)=136-1.08=-0.28V (2)反应发生的先后与反应速率有关。电动势的大小只与反应程度有关。 3、今有白色的钠盐品体A和B,A和B都溶于水，A的水溶液呈中性，B的水溶液呈碱性， A溶液与FeC溶液作用溶液呈棕色，A溶液与AgNO,溶液作用有黄色沉淀析出，品体B 与浓HC反应有黄绿色气体生成，此气体同冷NOH作用，可得含B的溶液，向A溶液中 滴加B溶液时，溶液呈红棕色，若继续加过量B溶液，则溶液的红棕色消失，试问A、B 为何物？写出有关方程式。 解：A:NalB:NaClo 1)2Nal+2FeCl3=2FeClz+2NaCl+I2 2)Nal+AgNO;=AgI+NaNO; 3)CIO+2H+CF=Cl21+H2O

第十五章 卤素元素与稀有气体 1、将 0.100mol I2 溶解在 1.00L 0.100 mol·L-1 KI 溶液中而得到 I3 -溶液。I3 -生成反应的 K 值 为 0.752，求 I3 -溶液中 I2 的浓度。 解： I2 + I- I3 - 反应前 0.1 0.1 0 平衡时 0.1-x 0.1-x x  K =x/（0.1-x）2=0.752 求得：x≈0.00752 故 I3 -溶液中 I2 的浓度为：0.1-x =0.1-0.00752=0.09248mol.L-1 2、把氯水滴加到 Br-，I -混合液中的现象是先生成 I2，I2 被氧化成 HIO3，最后生成 Br2。 （1）写出有关的反应方程式。 （2）有人说：“电动势大的反应一定先发生”。你认为如何？ 解：（1）Cl2 + 2I- = 2Cl- + I2  E (电池)=  E (Cl2/Cl- ) -  E (I2/I- )=1.36-0.54=0.82V 5Cl2+I2+6H2O = 2HIO3+10HCl  E (电池) =  E (Cl2/Cl- )－  E (HIO3/I2)=1.36-1.2=0.16V Cl2+2Br- = 2Cl-+Br2  E (电池)=  E (Cl2/Cl- )－  E (Br2/Br- )=1.36-1.08=0.28V （2）反应发生的先后与反应速率有关。电动势的大小只与反应程度有关。 3、今有白色的钠盐晶体 A 和 B，A 和 B 都溶于水，A 的水溶液呈中性，B 的水溶液呈碱性， A 溶液与 FeCl3 溶液作用溶液呈棕色，A 溶液与 AgNO3 溶液作用有黄色沉淀析出，晶体 B 与浓 HCl 反应有黄绿色气体生成，此气体同冷 NaOH 作用，可得含 B 的溶液，向 A 溶液中 滴加 B 溶液时，溶液呈红棕色，若继续加过量 B 溶液，则溶液的红棕色消失，试问 A、B 为何物？写出有关方程式。 解：A: NaI B: NaClO 1) 2NaI+2FeCl3 = 2FeCl2+2NaCl+I2 2) NaI+AgNO3 = AgI↓+NaNO3 3) ClO-+2H++Cl- = Cl2↑+H2O

4)Cl2+2NaOH()=NaCl+NaCIO+H2O 5)2Nal+NaCIO+H2O=I2+NaCl+2NaOH 6)Iz+5NaClO+2NaOH=NalO;+5NaCl+H2O 4、F的电子亲合能比C小，但F2却比C,活泼，请解释原因。 解：F原子半径小，F电子密度较大，电子间排斥力大，因此F得电子生成F放出的能量 比C!小。F:却比C,活泼，原因是F的半径小，氟原子非键电子对之间斥力较大而使F:的 解离能比C小，氟化物的晶格能比氯大，能量更低。其次，在水溶液中，F的水合热比C 大得多。 5、请说明为什么铅，铜等金属可用于制造盛氧氟酸的容器？ 解：因为在铅的金属表面生成了难溶性氟化铅(PbF),使金属免于进一步腐蚀。 6、如何鉴别分别盛有HCl,HB,H,HSO,溶液？ 解：向四支试管中分别加入少许CCL,和KMO4,CCl:层变黄或橙色的是HBr,CCl,层变紫 的是Ⅲ，CCL,层不变色，但KMO,褪色或颜色变浅的是HCl,无明显变化的是HSO 7、为什么漂白粉长期暴露于空气中会失效？ 解：漂白粉中的有效成分是C(CIO2,在空气中易吸收C0:生成HCI0, CaCO2+C02+H0=CaCO+2HCIO,HCI0不稳定，易分解放出O2:2HCI0=HC1+O2, 此外，生成的HC与Ca(CIOh作用产生C,放出也消耗漂白粉的有效成分。HC+HCIO= H,O+C1,漂白粉中往往含有CaC2杂质，吸收C02的Ca(CIO)2也与CaC,作用： Ca(CIO)2+2CO2+CaCl=2CaCO3+2Cl2. 8、向含Br、Cr的混合溶液中滴加AgNO溶液，当AgCI开始沉淀时，溶液中[Br]V[C]的 比值是多少？向含F、Ct的混合溶液中滴加AgNO溶液，当AgCI开始沉淀时，溶液中[门TC门 的比值是多少？ 解：(I)若起始CI,Br浓度相差不大，加入AgNO,溶液时先产生溶度积较小的AgBr沉淀， 当AgC1开始沉淀时，溶液中如下平衡： AgBr(s)=Ag'(aq)+Br(aq) K(AgBr)-=c(Ag)xc(Br)=5.35x101 AgCI(s)=Ag"(aq)+Cl(aq) K(AgCD)=c(Ag)xc(C)=1.77x1010

4) Cl2+2NaOH(浓) = NaCl+NaClO+H2O 5) 2NaI+ NaClO+H2O = I2+NaCl+2NaOH 6) I2+5NaClO+2NaOH = NaIO3+5NaCl+H2O 4、F 的电子亲合能比 Cl 小，但 F2 却比 Cl2 活泼，请解释原因。 解：F 原子半径小， F -电子密度较大，电子间排斥力大，因此 F 得电子生成 F -放出的能量 比 Cl 小。F2 却比 Cl2 活泼，原因是 F 的半径小，氟原子非键电子对之间斥力较大而使 F2 的 解离能比 Cl2 小，氟化物的晶格能比氯大，能量更低。其次，在水溶液中，F -的水合热比 Cl- 大得多。 5、请说明为什么铅，铜等金属可用于制造盛氢氟酸的容器？ 解：因为在铅的金属表面生成了难溶性氟化铅(PbF2)，使金属免于进一步腐蚀。 6、如何鉴别分别盛有 HCl，HBr，HI，H2SO4 溶液？ 解：向四支试管中分别加入少许 CCl4 和 KMnO4，CCl4 层变黄或橙色的是 HBr，CCl4 层变紫 的是 HI，CCl4 层不变色，但 KMnO4 褪色或颜色变浅的是 HCl，无明显变化的是 H2SO4。 7、为什么漂白粉长期暴露于空气中会失效？ 解：漂白粉中的有效成分是 Ca(ClO)2，在空气中易吸收 CO2 生成 HClO， Ca(ClO)2+ CO2+H2O = CaCO3+2HClO，HClO 不稳定，易分解放出 O2：2HClO = HCl+O2， 此外，生成的 HCl 与 Ca(ClO)2 作用产生 Cl2 放出也消耗漂白粉的有效成分。HCl+HClO = H2O+Cl2↑，漂白粉中往往含有 CaCl2 杂质，吸收 CO2 的 Ca(ClO)2 也与 CaCl2 作用： Ca(ClO)2+2CO2+CaCl2 = 2 CaCO3+2Cl2。 8、向含 Br-、Cl-的混合溶液中滴加 AgNO3 溶液，当 AgCl 开始沉淀时，溶液中[Br- ]/[Cl- ]的 比值是多少？向含I -、Cl-的混合溶液中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中[I¯]/[Cl¯] 的比值是多少？ 解：(1)若起始 Cl-，Br-浓度相差不大，加入 AgNO3 溶液时先产生溶度积较小的 AgBr 沉淀， 当 AgCl 开始沉淀时，溶液中如下平衡： AgBr(s) = Ag+ (aq)+ Br- (aq)  Ksp (AgBr)=c(Ag+ )×c(Br- )=5.35×10-13 AgCl(s) = Ag+ (aq)+ Cl- (aq)  Ksp (AgCl)= c(Ag+ )×c(Cl- )=1.77×10-10

两式相减，得： AgBr(s)+Cl(aq)=AgCl(s)+Br(aq) KK (AgBr)/K (AgCl) c(Br)c(CI)=K=K(AgBr)/K(AgCI) =5.35×1011.77×1010-3.02x103 Br还没有沉淀完全。 (2)同理，在和CI混合溶液中滴加AgNO,AgCI开始沉淀时 [IVICI]=K=K(Agl)/K(AgCI) =8.51×10-171.77×1010=4.81x107 r己沉淀完全。 9、分离C叶，B离子的方法是：加足量的AgNO,溶液使它们沉淀，经过过滤、洗涤后，往 沉淀上加足量的2 mol/dm3NHH,O,AgCI溶解而AgBr微溶。如果开始的Cr浓度为Br 的500倍，问能否用这个方法分离Cr和Br? 解：有关反应及平衡常数为 AgCl(s)+2NHs(ag )=Ag(NH3)2"(aq)+Cl(aq) KK(AgC)×K(AgNH2 AgBr(s)+2NH(aq)=Ag(NH):'(aq)+Br(aq) KKP(AgBr)×K(AgNH2) AgCl(s)+2NHs(aq)=Ag(NH3)2*(aq)+Cl(aq) -)AgBr(s)+2NH:(aq)=Ag(NH:)"(aq)+Br(aq) AgCl(s)+Br(aq)=AgBr(s)+Cl(aq) KO=(AgCI)/K (AgBr) [CF]/[Br]=K (AgCI)/K (AgBr) =(1.77×10-10)/(5.35×10-1)=3.31×102 因为Cr和B的平衡浓度之比小于它们的初始浓度之比，所以在这种情况之下，不能用这个 方法分离。 10、有一种可溶性的白色晶体A(钠盐)，加入无色油状液体B的浓溶液，可得到一种紫黑 色固体C,C在水中溶解度较小，但可溶于A的溶液成棕黄色溶液D,将D分成两份， 份中加入一种无色（钠盐）溶液E,另一份中通入过量气体F,都变成无色透明溶液，E溶

两式相减，得： AgBr(s) + Cl- (aq) = AgCl(s) + Br- (aq)  K =  Ksp (AgBr) /  Ksp (AgCl) c(Br- )/ c(Cl- )= K =  Ksp (AgBr) /  Ksp (AgCl) =5.35×10-13/1.77×10-10=3.02×10-3 Br-还没有沉淀完全。 （2）同理，在 I -和 Cl-混合溶液中滴加 AgNO3，AgCl 开始沉淀时 [I- ]/[Cl- ]= K=  Ksp (AgI) /  Ksp (AgCl) =8.51×10-17/1.77×10-10=4.81×10-7 I -已沉淀完全。 9、分离 Cl-，Br-离子的方法是：加足量的 AgNO3 溶液使它们沉淀，经过过滤、洗涤后，往 沉淀上加足量的 2mol/dm3 NH3·H2O，AgCl 溶解而 AgBr 微溶。如果开始的 Cl-浓度为 Br- 的 500 倍，问能否用这个方法分离 Cl-和 Br-？ 解：有关反应及平衡常数为 AgCl(s) + 2NH3(aq )= Ag(NH3)2 + (aq) + Cl- (aq) K θ =  Ksp (AgCl) ×  Kf (Ag(NH3)2 + ) AgBr(s)+2NH3(aq)=Ag(NH3)2 + (aq)+ Br- (aq) K θ =  Ksp (AgBr) ×  Kf (Ag(NH3)2 + ) AgCl(s)+ 2NH3(aq)=Ag(NH3)2 + (aq)+ Cl- (aq) —)AgBr(s)+ 2NH3(aq)=Ag(NH3)2 + (aq)+ Br- (aq) AgCl(s)+ Br- (aq)=AgBr(s)+ Cl- (aq) K θ =  Ksp (AgCl) /  Ksp (AgBr) [Cl- ]/ [Br- ] =  Ksp (AgCl) /  Ksp (AgBr) = (1.77×10-10) / (5.35×10-13) = 3.31×102 因为 Cl-和 Br-的平衡浓度之比小于它们的初始浓度之比，所以在这种情况之下，不能用这个 方法分离。 10、有一种可溶性的白色晶体 A（钠盐），加入无色油状液体 B 的浓溶液，可得到一种紫黑 色固体 C，C 在水中溶解度较小，但可溶于 A 的溶液成棕黄色溶液 D，将 D 分成两份，一 份中加入一种无色（钠盐）溶液 E，另一份中通入过量气体 F，都变成无色透明溶液，E 溶

液中加入盐酸时，出现乳白色浑浊，并有刺激性气体逸出，E溶液中通入过量气体F后再加 入BaC2溶液有白色沉淀产生，该沉淀不溶于HNO3,问：1)A、B、C、D、E、F各是何物？ 2)写出下列反应方程式：A+B→CE+HC1一D+F一E+F一 解：A:Nal:B:HSO(浓)：C:l2；D:Nal3:E:NazS2O:F:Cl2 1)8 Nal +5 H2SOa()=4I2+H2S +Na2SO.+4H2O 2)I5+8C2+9H,0=310+16Cr+18H 3)NaeS20s+2 HCI =2NaCl+SO2t+S+2H2O 1l、请有价层电子对互斥理论分析XeF4、XeF6的分子空间构型。 答：按照价层电子对互斥理论，XcF:和XF6的电子对数及分子空间构型分别为 XF:的电子对数为(8+4×1)÷2=6，其具有2对孤对电子，因此分子空间构型为平面四 方形。XF6的电子对数为(8+6×1)÷2=7，其具有1对孤对电子，由于孤对电子的存 在，其分子空间构型为变形八面体。 12、稀有体为什么不形成双原子分子？ 答：稀有气体原子的价层除为2电子外，其余均为饱和的8电子稳定结构，电离能很大 电子亲合能很小，在一般条件下不易得失电子而形成化学键，所以在一般条件下稀有气体以 单原子分子形式存在。 3、请写出XeF2、XeF4、XeF6与H0的反应方程式，反映Xe的氟化物具有何种特性？ 答：2Xe5+2H,0→2e+4F+0,↑ 6.XeE+12H,0→2Xe0+24HlF+4e+30,↑： XeF+3H,0→XeO+6HF Xe+3H,0→XeOE+2F(不完全水解)。 表明X具有强的氧化性，且随着X的氟化物中氟的氧化态增加，与比0的反应变得更猛 烈，且生成O2以及XcO,等产物。 14、请说明如何将稀有气体混合物中的各种气体分离纯化。 答：稀有气体混合物通常利用活性炭在低温下对稀有气体吸附性能的差异进行分离，由于各 种稀有气体分子质量大小不同，色散力不小不同，相同温度下分子质量越大的分子色散力越 大，被活性炭吸附更强。在解吸过程中，相对分子量小的气体与活性炭间的吸附力弱先被解 吸，分子量大的后被解吸释放出来，从而实现各种气体的分级分离，得到纯的稀有气体

液中加入盐酸时，出现乳白色浑浊，并有刺激性气体逸出，E 溶液中通入过量气体 F 后再加 入 BaCl2 溶液有白色沉淀产生，该沉淀不溶于 HNO3，问：1)A、B、C、D、E、F 各是何物？ 2)写出下列反应方程式：A+B→C E+HCl→ D+F→ E+F→ 解： A：NaI； B：H2SO4(浓)； C：I2 ； D：NaI3 ； E：Na2S2O3； F：Cl2 1) 8 NaI + 5 H2SO4(浓) = 4 I2 + H2S + Na2SO4 + 4H2O 2) I3 - + 8Cl2 + 9H2O = 3IO3 - + 16Cl- + 18H+ 3) Na2S2O3 + 2 HCl = 2NaCl + SO2↑ + S↓ + 2H2O 4) Na2S2O3 + 4 Cl2 + 5H2O = 2 H2SO4 + 2NaCl + 6 HCl 11、请有价层电子对互斥理论分析 XeF4、XeF6 的分子空间构型。 答：按照价层电子对互斥理论，XeF4 和 XeF6 的电子对数及分子空间构型分别为： XeF4 的电子对数为（8+4×1）÷２=６，其具有２对孤对电子，因此分子空间构型为平面四 方形。XeF6 的电子对数为（8+６×1）÷２=７，其具有１对孤对电子，由于孤对电子的存 在，其分子空间构型为变形八面体。 12、稀有气体为什么不形成双原子分子? 答：稀有气体原子的价层除 He 为 2 电子外，其余均为饱和的 8 电子稳定结构，电离能很大， 电子亲合能很小，在一般条件下不易得失电子而形成化学键，所以在一般条件下稀有气体以 单原子分子形式存在。 13、请写出 XeF2、XeF4、XeF6 与 H2O 的反应方程式，反映 Xe 的氟化物具有何种特性？ 答： 2XeF2 + 2H2O → 2Xe + 4HF + O2  ； 6XeF4 +12H2O → 2XeO3 + 24HF + 4Xe + 3O2  ； XeF6 + 3H2O → XeO3 + 6HF XeF6 + 3H2O → XeOF4 + 2HF (不完全水解）。 表明 Xe 具有强的氧化性，且随着 Xe 的氟化物中氟的氧化态增加，与 H2O 的反应变得更猛 烈，且生成 O2 以及 XeO3 等产物。 14、请说明如何将稀有气体混合物中的各种气体分离纯化。 答：稀有气体混合物通常利用活性炭在低温下对稀有气体吸附性能的差异进行分离，由于各 种稀有气体分子质量大小不同，色散力不小不同，相同温度下分子质量越大的分子色散力越 大，被活性炭吸附更强。在解吸过程中，相对分子量小的气体与活性炭间的吸附力弱先被解 吸，分子量大的后被解吸释放出来，从而实现各种气体的分级分离，得到纯的稀有气体