武大吉大第三版无机化学教材课后习题答案18-23[2]

出现紫色沉淀。沉淀过滤后,先用HNO3处理,然后用稀碱溶液处理,生成白色沉淀。 解:TiCl4 + 3H2O = H2TiO3 + 4HCl↑

2TiCl4 +Zn = 2TiCl3↓ + ZnCl2

TiCl3 + 3NaOH = Ti(OH)3 + 3NaCl

3Ti(OH)3 + 7HNO3 = 3TiO(NO3) + 2 NO ↑+ 8H2O TiO2+ + 2OH- + H2O = Ti(OH)4↓

6. 利用标准电极电势数据判断H2S,SO2,SnCl2和金属Al能否把TiO2+离子还原成Ti3+离

子?

解:由查表得:

E?TiO2/Ti3??0.1V,E?SO4ES/H2S?0.141V,ESn??4?2?/H2SO3?0.20V2?/Sn?0.15V,EAl/Al??0.67V?3?

因为EθAl3+/Al

7. 概述下列合成反应地步骤

(1) 由MnSO4制备K5Mn(CN)6; (2) 由MnO2制备K3Mn(CN)6; (3) 由MnS制备KMnO4; (4) 由MnCO3制备K2MnO4; (5) 由BaMnO4制备金属锰。

解:(1) MnSO4 + 6KCN = K4[Mn(CN)6] + K2SO4

(2) 4MnO2+6H2SO4 = 2Mn2(SO4)3+6H2O+O2

Mn2(SO4)3+12KCN=2K3Mn(CN)6+3K2SO4

(3) MnS + 2O2 = MnO2 + SO2

2MnO2 + 4KOH +O2 = 2K2MnO4 + 2H2O 2K2MnO4 + 2H2O = 2KMnO4 + 2KOH + H2

(4) MnCO3 + 2HNO3 = Mn(NO3)2 + H2O + CO2

Mn(NO3)2 = MnO2 + 2NO2

2MnO2 + 4KOH +O2 = 2K2MnO4 + 2H2O

(5) BaMnO4+K2SO4 = K2MnO4+BaSO4

K2MnO4+CO2=KMnO4+MnO2+2K2CO3

2-2-- KMnO4+SO3+H2O=2MnO2+SO4+2OH(中性条件下) 3MnO2=Mn3O4+O2(加热) Mn3O4+8Al = 4Al2O3+9Mn

8.向铬酸钾的水溶液通入CO2时,会发生什么变化? 解:溶液由黄色变为橙色

9.完成并配平下列反应方程式

?? (1) V2O5 + NaOH??? (2) V2O5 + HCl??? (3) VO43- + H+(过量) ??? (4) VO2+ + Fe2+ + H+??? (5) VO2+ + H2C2O4 + H+?解:(1) V2O5 + 2NaOH = 2NaCO3 + H2O

V2O5 + 6NaOH = 2Na3VO4 + 3H2O

(2) V2O5 + 6HCl = 2VOCl2 + Cl2 + 3H2O (3) VO43- + 4H+(过量) = VO2+ + 2H2O (4) VO2+ + Fe2+ + 2H+ = VO2++ Fe3++ H2O

(5) 2VO2+ + H2C2O4 + 2H+ = 2VO2+ + 2CO2↑ + 2H2O

10.钒酸根离子在水溶液中的组成取决于哪些因素?这些因素怎样影响平衡

VO43?V2O7 (V3O9, V10O28等)。

4?3?6?解:取决于(1) 溶液的pH值,随着pH值的下降,聚合度增大,但若加入足够量 的酸,

溶液中存在稳定的VO2+离子 。

(2)钒酸根浓度的大小,浓度低于10-4mol?dm-3时,溶液中存在的仅为单体钒

酸根和酸式钒酸根离子,若浓度大于10-4mol?dm-3,则当酸度过高,pH值约为2时,会沉淀出红棕色的五氧化二钒水合物。

11. 新生成的氢氧化物沉淀为什么会发生下列变化

(1) Mn(OH)2几乎是白色的,在空气中变为暗褐色? (2) 白色的Hg(OH)2立即变为黄色?

(3) 蓝色的Cu(OH)2,加热时为什么变黑?

解:(1) 2Mn(OH)2 + O2 = 2MnO(OH)2 MnO(OH)2为暗褐色

(2) Hg(OH)2 = HgO + H2O HgO为黄色 (3) Cu(OH)2 = CuO + H2O CuO为黑色

12.根据下述各实验现象,写出相应的化学反应方程式

(1) 往Cr2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液,先析出葱绿色絮状沉淀,后又溶解,此 时加入溴水,溶液就由绿色变为黄色。用H2O2代替溴水,也得到同样结果。 (2) 当黄色BaCrO4沉淀溶解在浓HCl溶液中时得到一种绿色溶液。

(3) 在酸性介质中,用锌还原Cr2O7时,溶液颜色由橙色经绿色而变成蓝色。放置时又变回绿色。

(4) 把H2S通入已用H2SO4酸化的K2Cr2O7溶液中时,溶液颜色由橙变绿,同时析

出乳白色沉淀。

解:(1) Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3↓

Cr(OH)3 + OH- = Cr(OH)4-

Cr(OH)4- +Br2 = Br- + CrO42- + H2O

2 Cr(OH)4- + 3H2O2 + 2OH- = 2CrO42- + 8H2O (2) 2BaCrO4 + 2H+ = Cr2O72- + 2Ba2+ + H2O

2? Cr2O72- + 6Cl- + 14H+ = 2Cr3+ + 3Cl2↑ + 7H2O (3) Cr2O72- + 3Zn + 14H+ = 2Cr3+ + 3Zn2+ + 7H2O 2Cr3+ + Zn = 2Cr2+ + Zn2+

4Cr2+ + O2 + 4H+ = 4Cr3+ + 2H2O

6H2S + Cr2O72- + 8H+ = 2Cr3+ + 6S↓ + 7H2O

13.若Cr3?离子和Al3?共存时,怎样分离它们?Zn2?离子也共存时,怎样分离? 解: Cr3+, Al3+, Zn2+

(1) H2O2,OH-(过量),?

(2) 调节pH=4—5,BaCl2

BaCrO4 Al3+,Zn2+ NH3.H2O Al(OH)3 Zn(NH3)42+

14.在含有Cl和CrO4离子的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液,若[Cl]及[CrO4]均为

10

?3?2??2?mol·dm

?3,那么谁先沉淀?两者能否基本分离出来。

解:KspAgCl = 1.8×10-10 KspAg2CrO4 =2.0×10-12

=[Ag+][Cl-] = [Ag+]2[CrO42-]

故先得到 AgCl 沉淀

KspAgCl1.8?10?10?7?3??1.8?10mol?dm 若使AgCl沉淀 [Ag] =

Cl?10?3+

使Ag2CrO4沉淀[Ag] =

+

KspAg2CrO4[CrO4]2??2.0?10?12?4.47?10?5mol?dm?3 ?310故当Ag2CrO4产生沉淀时

KspAgCl1.8?10?10?5?3 [Cl] = ??0.4?10mol?dm??5[Ag]4.47?10-

10?3?0.4?10?5?100% = 99.6% ?310 故可基本分离

15.用H2S或硫化物设法将下列离子从它们的混合溶液中分离出来。 Hg2,Al3+,Cu2+,Ag+,Cd2+,Ba2+,Zn2+,Pb2+,Cr3+

2???(加盐酸)Al3+、Cr3+、Zn2+ 解:Al(OH)3、Cr(OH)3???(加浓盐酸) Hg2S、 CuS 、Ag2S、 CdS、 PbS?

??(加氨水) Cd2+、Pb2+ ?

??(加硝酸)Ag+、Cu2+???(Cl?) HgS+Hg、 CuS 、Ag2S?Ba2+

16.指出下列化合物的颜色,并说明哪些是d-d跃迁,哪些是电荷跃迁引起的? Cu(NH3)4SO4(深蓝色),[Mn(CN)6](SO4)2(深紫色), 顺式-[Co(NH3)4Cl2]Cl(紫色),反式-[Co(NH3)4Cl2]Cl(绿色), K2[MnBr4](黄绿色),Mn(H2O)6(SO4)(浅红色), KFe[Fe(CN)6](深蓝色),Ag2CrO4(橙红色) BaFeO4(深红色), Na2WS4(橙色) Au[AuCl4](暗红色),Cu[CuCl3](棕褐色) 解:(1)深蓝色 (2)深紫色 (3)紫色 (4)绿色 (5)黄绿色 (6)浅红色 (7)深蓝色 (8)橙红色 (9)洋红色 (10)橙色 (11)暗红色 (12)棕褐色

(9),(10),(11)为电荷跃迁引起,其余皆为d-d跃迁所致。

17.根据2CrO4+2H+

2?Cr2O7+H2O K=10试求在1 mol·dm

2?14?3铬酸钾溶液中,

pH值是多少时

(1) 铬酸根离子褐重铬酸根离子浓度相等; (2) 铬酸根离子的浓度占99%; (3) 重铬酸根离子的浓度占99%。 解:(1) 解:设Cr2O72- 浓度为x mol?dm-3

2 CrO42- + 2H+ ? Cr2O72- +H2O

2x x

2 1

[CrO42-] = [Cr2O72-] 则:1 - 2x = x x=1/3 mol?dm-3

K?[Cr2O7][CrO4]?2[H]2??22?

[Cr2O72?]? [H?]?2?[CrO4]?[H?]2+

1/3

(1/3)2?1014 得:Ph = -lg[H] = 6.76

18.把重铬酸钾溶液褐硝酸银溶液混合在一起时,析出什么沉淀? 解:生成Ag2CrO4(砖红色)沉淀

Cr2O72- + 4Ag+ + H2O = 2 Ag2CrO4↓ + 2H+

19.为了从溶解有20g六水合氯化铬(Ⅲ)的水溶液重快速沉淀出氯,需要75ml 2 mol·dm

?3

的硝酸银溶液,请根据这些数据写出六水合氯化铬(Ⅲ)的配位式(结构式)。 解:设结构式为 [Cr(H2O)6Cl(3-x)]Clx 则1mol该物可电离出x mol的Cl- Cl- + Ag+ = AgCl 0.15mol 75×2×10-3mol 1 1

六水合氯化铬的量为: 20g/266.45g/mol = 0.075mol 则: x/1 = 0.15/0.075 = 2 即结构式为: [Cr(H2O)6Cl]Cl2

20.为什么碱金属的重铬酸盐在水溶液重的pH<7?

解:因为在溶液中存在2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O所以碱金属的重铬酸盐显酸性。

21.溶液的pH值怎样影响铬酸根离子、钼酸根离子和钨酸根离子的组成?在什么介质中能

够存在CO,MO,MO离子?

解:pH降至弱酸性时CrO42-、MoO42-、WO42-会逐渐聚合成多酸根离子。在酸性介质中。

22. 根据记忆,写出从钨锰铁矿制备金属钨粉的整个反应过程。 解:6MnWO4 + 6Na2CO3 + O2 = 2Mn3O4 + 6Na2WO4 + 6CO2

Na2WO4 + 2HCl = H2WO4 + 2NaCl

H2WO4 + 2NH3?H2O = (NH4)2WO4 + 2H2O (NH4)2WO4 = 2NH3↑ + WO3 + H2O WO3 +3H2 = W + 3H2O

23. 利用标准电极电势,判断下列反应的方向:

6MNO4 + 10Cr

?3?+ 11H2O 5Cr2O7 + 6Mn2+ + 22H+

2?解:EθMnO4-,Mn2+ = 1.51V EθCr2O72-,Cr3+ = 1.33V

EθMnO4-,Mn2+ > EθCr2O72-,Cr3+ 故反应向右进行

24.试求下列反应的平衡常数,并估计反应是否可逆 MnO4+ 5Fe2+ + 8H+

? Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O

nE?解:lgK?

0.059EθMnO4-,Mn2+ = 1.51V EθFe3+,Fe2+ = 0.771V LgK =

5?(1.51?0.771)

0.059得 : K = 4.24×1062 故 反应不可逆

25. 用二氧化锰作原料,怎样制备:(1)硫酸锰;(2)锰酸钾;(3)高锰酸钾。 解:MnO2 + H2SO4 + H2O2 = MnSO4 + O2↑ + 2H2O

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