武汉大学版无机化学课后习题答案第三版第17章d区元素 1.docx
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武汉大学版无机化学课后习题答案第三版第17章d区元素1
D区元素
(1)
1.钛的主要矿物是什么?
简述从钛铁矿制取钛白得反应原理。
解:
钛的主要矿物有钛铁矿FeTiO2
反应原理:
FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O
TiOSO4+2H2O=
TiO2•H2O↓+H2SO4
TiO2•H2O=TiO2+H2O
2.解释TiCl3和[Ti(O2)OH(H2O)4]+
有色得原因。
解:
TiCl3显色是因为产生了电核跃迁,[Ti(O2)OH(H2O)4]+有色是因为O22-离子变形性较强,d—d跃迁所引起。
3.完成并配平下列反应方程式。
(1)Ti+HF
(2)TiO2+H2SO4
(3)TiCl4+H2O
(4)FeTiO3+H2SO4
(5)TiO2+BaCO3
(6)TiO2+C+Cl2
解:
(1)Ti+5HF=H2TiF6+2H2↑
(2)TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O
(3)TiCl4+2H2O=TiO2+4HCl
(4)FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O
(5)TiO2+BaCO3=BaTiO3+CO2↑
(6)TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO↑
4.完成下列反应
(1)TiI4在真空中强热;
(2)FeTiO3和碳得混合物在氯气中加热;
(3)向含有TiCl
得水溶液加入过量得氨;
(4)向VCl3的水溶液加入过量的氨;
(5)将VCl2的固体加到HgCl2水溶液中。
解:
(1)TiI4=Ti+2I2
(2)2FeTiO3+6C+5Cl2=2FeCl3+2TiCl4+6CO
(3)TiCl62-+NH3=[Ti(NH3)6]4++6Cl-
(4)VCl3+Na2SO3=
(5)VCl2+HgCl2=
5.根据下列实验写出有关的反应方程式:
将一瓶TiCl4打开瓶塞时立即冒白烟。
向瓶中加入浓HCl溶液和金属锌时生成紫色溶液,缓慢地加入NaOH溶液直至溶液呈碱性,于是出现紫色沉淀。
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)+2NO↑+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:
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 KMnO4+SO32-+H2O=2MnO2+SO42-+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VO V2O (V3O V10O 等)。 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)2MnO(OH)2为暗褐色 (2)Hg(OH)2=HgO+H2OHgO为黄色 (3)Cu(OH)2=CuO+H2OCuO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Cr2O 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 2Cr(OH)4-+3H2O2+2OH-=2CrO42-+8H2O (2)2BaCrO4+2H+=Cr2O72-+2Ba2++H2O 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Cr 离子和Al 共存时,怎样分离它们? Zn 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 BaCrO4Al3+,Zn2+ NH3.H2O Al(OH)3Zn(NH3)42+ 14.在含有Cl 和CrO 离子的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液,若[Cl ]及[CrO ]均为10 mol·dm 那么谁先沉淀? 两者能否基本分离出来。 解: KspAgCl=1.8×10-10KspAg2CrO4=2.0×10-12 =[Ag+][Cl-]=[Ag+]2[CrO42-] 故先得到AgCl沉淀 若使AgCl沉淀[Ag+]= 使Ag2CrO4沉淀[Ag+]= 故当Ag2CrO4产生沉淀时 [Cl-]= 100%=99.6% 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。 Hg ,Al3+,Cu2+,Ag+,Cd2+,Ba2+,Zn2+,Pb2+,Cr3+ 解: Al(OH)3、Cr(OH)3 (加盐酸)Al3+、Cr3+、Zn2+ Hg2S、CuS、Ag2S、CdS、PbS (加浓盐酸) Cd2+、Pb2+ (加氨水) HgS+Hg、CuS、Ag2S (加硝酸)Ag+、Cu2+ (Cl ) 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2CrO +2H+ Cr2O +H2OK=10 试求在1mol·dm 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xmol•dm-3 2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O 2xx 21 [CrO42-]=[Cr2O72-]则: 1-2x=xx=1/3mol•dm-3 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=2Ag2CrO4↓+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75ml2mol·dm 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xmol的Cl- Cl-+Ag+=AgCl 0.15mol75×2×10-3mol 11 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: 6MNO +10Cr +11H2O 5Cr2O +6Mn2++22H+ 解: EθMnO4-,Mn2+=1.51V EθCr2O72-,Cr3+=1.33V EθMnO4-,Mn2+>EθCr2O72-,Cr3+ 故反应向右进行 XX文库-让每个人平等地提升自我24.试求下列反应的平衡常数,并估计反应是否可逆 MnO +5Fe2++8H+ Mn2++5Fe3++4H2O 解: EθMnO4-,Mn2+=1.51V EθFe3+,Fe2+=0.771V LgK= 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 2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O 2K2MnO4+Cl2=2KMnO4+2KCl 26.根据下列电势图 MnO MnO2 Mn IO I2 I 写出当溶液的PH=0时,在下列条件下,高锰酸钾和碘化钾反应的方程式: (1)碘化钾过量; (2)高锰酸钾过量。 解: (1)2MnO4-+10I-+16H+=2Mn2++5I2+8H2O (2)6MnO4-+5I-+18H+=6Mn2++5IO3-+9H2O 27.什么是同多酸和杂多酸? 写出仲酸铵,12—钨磷酸钠的分子式。 绘图表示仲钼酸根,12—钨磷酸根的结构。 解: 同多酸: 若干水分子和二个以上同类酸酐组成的酸 杂多酸: 若干水分子和二个以上不同类酸酐组成的酸 仲钼酸铵: (NH4)6(Mo7O24) 12-钨磷酸钠Na3[P(W12O40)] 28.称取10.00g含铬和锰的刚样,经适当处理后,铬和锰被氧化为Cr2O 和MnO 的溶液,共250.0cm3。 精确量取上述溶液10.00cm3,加入BaCl2溶液溶液并调节酸度使铬全部沉淀下来,得到0.0549gBaCrO4。 另取一份上述溶液10.00cm3,在酸性介质中用Fe2+溶液0.075mol·dm-3)滴定,用去15.95cm3。 计算刚样铬和锰的质量分数。 解: Cr%= % Mn%= =1.50% 29.某溶液1dm3,其中含有KHC2O4·H2C2O4·2H2O50.00g。 有一KMnO4溶液40.00cm3可氧化若干体积的该溶液,而同样这些体积的溶液刚好30.00cm3的0.5mol·dm-3NaOH溶液。 试求: (1)该溶液的C2O 离子和H+的浓度; (2)KMnO4溶液的浓度(mol·dm-3)。 解: (1)nH+=nOH =0.5×0.03=0.015mol [H+]=0.015mol/L (2)被30Ml0.5NNaOH溶液中和的KHC2O4•2H2O质量为: W=n×M=30×0.5×10-3×254.2/3 =1.271g 被40mLxmol•dm-3KMnO4溶液氧化的KHC2O4•2H2O的质量为: W=40•x•254.2/4×10-3=2.542xg 两者相等: 1.271g=2.542xg 得: [MnO4-]=0.50mol•dm-3 30.根据物质的标准生成热,求算下列反应的热效应 (NH4)2Cr2O7(s) N2 (g)+C2O3(g)+H2O (g) 已知: △H =-1807.49K·moi-1 △H =-1129.68K·moi-1 △H =-97.49K·moi-1 解: ∆H=-∆H(NH4)2Cr2O7+4∆HH2O+∆HCr2O3 =-(-1807.49)+4×(-97.49)+(-1129.68) =287.85KJ•mol-1
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