无机化学第三版下册答案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。

2 －

(1)O 2(二氧基阳离子)；(2) O2 ；(3)O2(超氧离子) ；(4)O2(过氧离子)。

答：O2分子阳、阴离子的分子轨道能级与O2分子的相同。

2*2222*1(1) O 2 [KK( 2s)( 2s)( 2px)( 2py)( 2pz)( 2py)]

O 有一个σ键，一个π键，一个三电子键： 2

6 1 键级(B·O) 2.5 2

有1个成单电子，显顺磁性。

2222*1*1

(2) O2 [KK( 2s)2( * 2s)( 2px)( 2py)( 2pz)( 2py)( 2pz)]

键级(B·O)

6 2

2 2

有一个σ键，2个三电子键；有2个成单电子，显顺磁性。

2*2222*2*1

(3) O－2[KK( 2s)( 2s)( 2px)( 2py)( 2pz)( 2py)( 2pz)]

6 3 键级(B·O) 1.5

2

有一个σ键，一个三电子键；有1个成单电子，显顺磁性。

2*2222*2*2

(4) O22 [KK( 2s)( 2s)( 2px)( 2py)( 2pz)( 2py)( 2pz)]

2 键级(B·O) 1

2

无成单电子，为反磁性。 O22

－2

分子或离子的键级大，其稳定性就强，所以稳定性： O > O >>OO222；分子或离子的磁2

－2

性与成单电子数有关，成单电子数越多，磁性越强，所以磁性 O2>O 2＝O2>O2，

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D216O或D2O；重氧水为H218O。

重水D2O是核能工业中常用的中子减速剂；重氧水H218O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：H218O不能维持动植物体的生命，电解水时，H2O优先分解,而重水D2O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D2O 。 3.解释为什么O2分子具有顺磁性，O3具有反磁性？

答：O2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O3分

4

子中有2条σO－O键，1条 3键，电子均已配对，所以有反磁性。

4.在实验室怎样制备O3？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。

O2 + hv → O + O

O2

+ O→ O3

( 3~10％)

O3具有强的氧化性：

－－－－－

干态下可氧化Ag变为Ag2O2 ；溶液中O2可氧化I、CN等，I→I2 ， CN→ OCN，O3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H2O2来处理？写出反应方程式。 答：油画中的白色颜料中含有PbSO4，遇空气中的H2S，生成黑色PbS: PbSO4(白) + H2S == PbS(黒) + H2SO4

用H2O2处理又重新变白： PbS + 4H2O2 == PbSO4 + 4H2O

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H2O, H2S, H2Se, H2Te

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。

H2O<H2S<H2Se<H2Te

＾＾＾＾

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。

H2O<H2S<H2Se<H2Te

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。

H2O>H2S>H2Se>H2Te

＾＾＾＾

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：H2SO4没HClO

4酸性强，H2SO4氧化性强，HClO4热稳定性强。

8.为什么SOCl2既可做Lewis酸又可做lewis碱？

Cl

答：SOCl2的结构：

SOCl2分子中S有孤电子对，可作Lewis碱,如它与O结合形成SO2Cl2。

SOCl2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SO2和HCl：SOCl2+H2O==SO2+2HCl 9.叙述SO3，H2SO4和发烟硫酸的相互关系，写出固态、气态SO3的结构式。 答：SO3为H2SO4的酸酐，SO3溶于水即得H2SO4： SO3+H2O=H2SO4

发烟硫酸是指浓硫酸吸收SO3后，硫酸中有颜色，而且上部有烟雾。即硫酸中含有过量的SO3，则为发烟硫酸，如20％，40％。发烟硫酸中易挥发出SO3气体，使发烟硫酸浓度降低。

6

气态的SO3分子呈平面三角形结构，S为sp2杂化，分子中有一个 4键。

固态SO3为多聚体，主要以SO4四面体共用两个顶点氧形成，有三种变体：

①γ型：由3个SO3聚合在一起，呈环状，不稳定，结构中有3个SO4四面体靠顶氧结合（可转变为α型）。

②α型：由3个SO3聚合在一起，呈环状，稳定。也有3个SO4四面体靠顶氧结合。

O

O

③β型：无限长链（教材P611）由多个SO4四面体靠顶氧结合。

2 2 2

10.写出下面阴离子的名称和结构：S2O3，S2O24，S2O6和S2O8

答：

2 2 2 2

S2O4 S2O6 S2O8 S2O3

硫代硫酸根 连二亚硫酸根 连二硫酸根 过二硫酸根

2-O

O2-

O

O2-OO

O

2-

11.简述OSF2，OSCl2和OSBr2分子中S－O键强度的变化规律，并解释原因。 答：S－O键强度： SOF2>SOCl2>SOBr2

其中，硫以sp3杂化，X=CI、Br、I。三个化合物的结构均为三角锥形，S为中心原子，且有一孤对电子。

(1) X电负性越大，吸引电子能力越强，则S原子周围的电子密度越低，硫的正电性越高，S对O极化作用越强，S——O键共价成分越大，键越短，故S-O键越强。（电负性F>Cl>Br）

(2) S－O间存在d←p反馈π键，因S的周围电子密度小，吸引氧的反馈p电子能力强，S－O键强。

电负性：F>Cl>Br

分子中S原子周围电子密度：SOF2<SOCl2<SOBr2

因为电负性大，提供反馈p电子能力差，S的正电性强，键强。 12.以Na2CO3和硫磺为原料，怎样制取Na2S2O3，写出有关反应方程式。

答：

X

燃烧

S + O2 === SO2

SO2 + Na2CO3 == NaSO3 + CO2↑

Na2S + SO2 + H2O == Na2SO3 + H2S 2H2S + SO2 ==3S + 2H2O

S + Na2SO3 === Na2S2O3

13.有四种试剂：Na2SO4，Na2SO3，Na2S2O3，Na2S2O6，其标签已脱落，设计一种简便方法鉴别它们。

答： 分別取固体少许于试管中加水溶解，逐一滴加稀盐酸：

（1）无任何反应者为Na2SO4；

（2）有刺激气味且溶液出现乳白色浑浊者为Na2S2O3：

2-+

SO + 2H == SO2↑＋ S↓＋ H2O ； 23

煮沸

（3）有刺激性气味但无沉淀产生者为Na2S2O …… 此处隐藏：3346字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……