无机化学 龚孟濂 氧族元素习题解答

《无机化学 龚孟濂 氧族元素习题解答》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第14章氧族元素习题答案1．比较氧元素和硫元素成键特点，简要说明原因。解：氧元素与硫元素相比，各自有一些成键特点：（1）键解离能自身形成单键时，键解离能O-O（142kJ·mol-1）Se-Se（172kJ·mol-1）；与电负性较大、价电子数目较多的元素的原子成键时，O-F（190kJ·mol-1）

2、子互相排斥作用增加所致。但是，当与电负性较小、价电子数目较少的元素原子成键时，氧所形成的单键解离能却大于硫所形成的对应单键，如O-C（359kJ·mol-1）>S-C（272kJ·mol-1），O-H（467kJ·mol-1）>S-H（374kJ·mol-1）。显然，由于成键后价层电子密度不至于过大，O-C和O-H原子轨道更有效的重叠和能量更相近起着主导作用。双键解离能O=O(493.59kJ·mol-1)>S=S(427.7kJ·mol-1)，这说明以2p-2p原子轨道形成强的π键是第二周期元素的特征，因为根据电子云径向

3、分布函数图，2p-2p原子轨道有效重叠优于3p-3p，后者离核较近的部分基本不参与互相重叠，如教材图14.1所示。在同族元素中，硫原子半径适中，S-S单键的键能最大（参阅教材表14.1），硫原子形成单键后，剩余的价电子可用于继续互相形成单键，故可以形成硫链，此特性不但表现在单质中，同时也呈现在一系列多硫化物（教材14.3.3）中。（2）化学键类型多数氧化物为离子型，而硫化物多数为共价型，仅IA、IIA化合物Na2S、BaS等为离子型。这显然与氧元素电负性、而硫元素电负性小于氧有关。（3）配位数由于氧元素原子只有4个价轨道（

4、2s、2px、2py、2pz），故其最大配位数是4；而第三周期元素S最大配位数是6（如SF6），说明S原子有两个3d轨道可以被用于形成配位键。2．比较氧、臭氧和过氧化氢的分子结构和氧化-还原性质。解：氧分子结构：O2的分子轨道式为，氧分子中O－O的成键为1s+2。臭氧分子结构：分子呈V形，中心氧原子作sp2杂化，与两个端基氧原子形成共价单键，同时三个氧原子之间形成键，如下图：过氧化氢的分子结构：气态H2O2分子结构如下图所示，分子形状如同双折线，置于一本打开的书中，两个O原子均作sp3不等性杂化，互相之间成单键，并各与一个

5、H原子形成单键。分子中含过氧键（―O―O―）。液态和固态过氧化氢由于分子之间氢键的作用，键长和键角有所改变。9氧的化学性质主要是氧化性和配位性。臭氧的化学性质主要是分解和强氧化性。过氧化氢的化学性质主要是弱酸性、分解、氧化性和还原性。3．写出下列物质的化学式和结构式：硫酸二聚体，海波，焦硫酸钾，过二硫酸钾，保险粉，亚硫酸钠。解：硫酸二聚体(H2SO4)2海波（硫代硫酸钠）Na2S2O3·5H2O，焦硫酸钾K2S2O7，过二硫酸钾K2S2O8，保险粉（连二亚硫酸钠）Na2S2O4·2H2O，亚硫酸钠Na2SO3，4．空气通过

6、“负离子发生器”时，产生可以使空气清新的负离子。试分析这些负离子的组成、结构和杀菌、使空气清新的机理。解：空气通过“负离子发生器”时，其中的氧气分子可获得1个电子或2个电子，生成超氧离子O2-和过氧离子O22-：O2的分子轨道式，；的分子轨道式，；的分子轨道式，。9与O2分子相比，超氧离子O2-和过氧离子O22-的键级减小，其O-O键更容易断开，因此显示比O2更强的氧化性，空气中的H2S、CO、SO2等还原性气体可被它们氧化，细菌也因其强氧化作用而被杀死。故负离子发生器可以使空气清新。5．试提出处理含CN-工业废液的3种方

7、法，说明原理，并写出有关反应的化学方程式。解：利用O3(g)、Cl2(aq)或H2O2(aq)的氧化性和CN-的还原性，可以用O3(g)、Cl2(aq)或H2O2(aq)处理含CN-工业废液。有关反应的化学方程式：CN-(aq)+O3(g)=OCN-(aq)+O2(g)2OCN-(aq)+3O3(g)=CO32-(aq)+CO2(g)+N2(g)+3O2(g)2CN-(aq)+5Cl2(aq)+8OH-(aq)=2CO2(g)+N2(g)+10Cl-(aq)+4H2O(l)CN-(aq)+H2O2(aq)=OCN-(aq)

8、+H2O(aq)2OCN-(aq)+2H2O2(aq)=2CO2(g)+N2(g)+2H2O(l)此外，根据Fe2+与CN-配位，生成稳定、低毒的[Fe(CN)6]4-配合物的原理，可以用FeSO4处理含CN-工业废液：Fe2+(aq)+6CN-(aq)=[Fe(CN)6]4-(aq)6．简要回答以下问