2025年《無機化學習題》及答案18

PAGE第十八章答案1.過渡元素的價電子構型一般為(n—1)dxns2，當過渡元素克服電子成對能而失去一個ns上的電子，成為+1氧化態(tài)時，ns上另一個電子也容易失去，∴+2氧化態(tài)是過渡元素的特征氧化態(tài)。在一些配合物中，過渡元素會顯示+1氧化態(tài)，如中，F(xiàn)e的氧化態(tài)為+1，這是由EAN規(guī)則決定的。2.2Ti3++NH3OH++H2O2TiO2++NH4++2H+3.(1)2TiCl4+Zn2TiCl3+ZnCl2(2)TiO2++H2O2[TiO(H2O2)]2+桔黃色(3)BaTiO3BaO+TiO24.鈦：輕(d＝4.5)，高熔點(1675℃)，抗腐蝕性強，高純度時可塑性良好。鋯、鉿：高熔點(分別為1852℃和2222℃)，用途：鈦：航空、航海設備上；鋯：有小的中子吸收截面，是原子反應堆中鈾棒的最好外套材料，優(yōu)于最早通用的鉻或后來改用的鉻鋼；鉿：可用于電子設備中作陰極。5.鉛白[PbCO3·Pb(OH)2]雖然有良好的覆蓋性能，但遇到微量的H2S，鉛白就變成PbS而成為黑色，另外鉛白還有毒。而鈦白TiO2不僅有鉛白的優(yōu)越的覆蓋性，而且它不受H2S的影響，∴它又有良好的持久性且無毒，故鈦白涂料比鉛白好。由于Ti的密度小于鋼，又耐高溫，∴Ti金屬用來制造飛行器。6.(1)∵FeTiO3+2H2SO4FeSO4+TiOSO4+2H2O若酸度不夠，TiOSO4會發(fā)生水解生成TiO2↓，而不能進入溶液，達不到浸取的目的。(2)在沉淀Fe(OH)3過程中pH值必然升高，會發(fā)生TiOSO4的水解。pH＝1.35。7.Zr和Hf化合物性質相似的原因是鑭系收縮，使Zr、Hf原子、離子半徑非常接近。8.釩、鈮、鉭都是高熔點金屬。三者對酸、堿非常穩(wěn)定，特別是鉭對王水也穩(wěn)定，僅氫氟酸稍有侵蝕。從價電子構型看，它們主要的氧化數(shù)為+5，釩出現(xiàn)低氧化數(shù)的可能性大于鈮和鉭，+4氧化態(tài)釩是比較穩(wěn)定的。釩鋼是釩的主要用途。鋼中含有釩后，強度、抗撞擊、耐磨、彈性、韌性等都得到了增強。V2O5是硫酸工業(yè)的重要催化劑，瓷釉中常用V2O5來制備金色、綠色；鈮、鉭除應用于鋼、合金中外，還應用于電子工業(yè)、化學工業(yè)；鈮用作電子管陽極材料，鉭用作耐酸設備內(nèi)襯，鉭可作鉑的代用品，鉭還在電子工業(yè)中用作吸氣劑。9.+5+4+5+5+4+3+410.(1)V2O5+6HCl(濃)2VOCl2+Cl2+3H2O(2)VO2++H2C2O4+2H+2VO2++2CO2+2H2O(3)V2O5+2NaOH2NaVO3+H2O(4)VO43－+H2O2+6H+[V(O2)]3++4H2O(5)2NH4VO3V2O5+2NH3+H2O(6)NbCl5+H2ONbOCl3+2HCl(7)Nb2O5+5H22Nb+5H2O(8)Ta2O5+5Mg2Ta+5MgO11.(1)V(V)的電子構型為[Ne]3s23p6，∴V(V)V(VI)的電離能顯著增大。(2)鈮(41)、鉭(73)之間有鑭系元素，從57到71號鑭系元素原子半徑收縮，∴使得鈮、鉭原子半徑相同。(3)過渡元素從上到下，氧化數(shù)越高越穩(wěn)定。(4)溶液pH值越小，多釩酸中V與O的比值越小。12.(1)NaOH，溶解：V2O5+2NaOH2NaVO3+H2O(2)稀H2SO4，pH=3～8(3)H2C2O4，熔融：V2O5+H2C2O42VO2+2CO2↑+H2(4)稀硫酸，溶解：VO2+H2SO4VOSO4+H2O(5)2NaVO3+2FeSO4+4H2SO42VOSO4+Fe2(SO4)3+Na2SO4+2H2O(6)濃鹽酸：V2O5+6HCl(濃)2VOCl2+Cl2+3H2O(7)H2還原：V2O5+2H2V2O3+2H2O(8)V2O3+3Ca2V+3CaO(9)V+2Cl2VCl4(10)2V+3I22VCl3(11)VCl4+H2VCl2+2HCl(12)4VCl2+O2+4HCl4VCl3+2H2O(13)2VCl42VCl3+Cl2(14)VCl4+4HFVF4+4HCl(15)2VF4VF3+VF513.Cr%=1.00％，V%=0.26％。14.VO43－(黃)VO43－與VO2+混合物(綠)VO2+(藍)V3+(綠)V2+(紫)15.VO2+被還原到+2氧化態(tài)。16.(1)VVVII(2)VVVIII(3)VVVIV17.分子量的可能值是83.3n(n為正整數(shù))。18.(1)Cr2O3+AlAl2O3+2Cr(2)Cr(NO3)3+4KOH(過量)KCr(OH)4+3KNO3(3)K2Cr2O7+3(NH4)2S+4H2O2Cr(OH)3+3S+6NH3·H2O+2KOH或者2KCr(OH)4+3S+6NH3·H2O(4)4CrO3+3C2H5OH3CH3COOH+3H2O+2Cr2O3(5)2KCrO2+3Cl2+8NaOHK2CrO4+6NaCl+Na2CrO4+4H2O(6)K2Cr2O7+H2SO4(濃)2CrO3+K2SO4+H2O(7)(NH4)2Cr2O7N2+Cr2O3+4H2O(8)(NH4)2MoO42NH3+MoO3+H2O(9)2Mo+5Cl2(過量)2MoCl5(10)K2Cr2O7+4H2O2+2HCl2CrO5+5H2O+2KCl19.PbCrO4在溶液中會↓，且Cr2O72－與CrO42－間存在平衡Cr2O72－+H2O2CrO42－+2H+，當加入Pb2+后，由于PbCrO4↓生成，使Cr2O72－不斷轉化為CrO42－，∴把Pb2+離子加入K2Cr2O7溶液中會生成黃色PbCrO4沉淀。20.K2Cr2O7+H2SO4(濃)K2SO4+2CrO3+H2O，而CrO3的熔點為167C，熱穩(wěn)定性差，加熱到200C后CrO3逐步分解：CrO3Cr3O8Cr2O5CrO2Cr2O3(綠色)21.BaCrO4在強酸中不易形成酸式鹽Ba(HSO4)2，∴BaSO4不溶于強酸中。對BaCrO4言，強酸中CrO42－易轉化為Cr2O72－使BaCrO4↓溶解：2BaCrO4+2H+Cr2O72－+2Ba2++H2O22.橙綠：Cr2O72－+3Zn+14H+2Cr3++3Zn2++7H2OCr3++4H2O+2Cl－[Cr(H2O)4Cl2]+(綠色)綠蘭：2Cr3++Zn2Cr2++Zn2+蘭綠：2Cr2++2H+2Cr3++H2↑23.(1)Mn3+對還原劑最不穩(wěn)定，Cr3+對還原劑最穩(wěn)定，F(xiàn)e3+在兩者之間。(2)Mn最易被氧化，Cr次之，F(xiàn)e最不易被氧化。(3)溶液中含Cr2+、Fe3+時，Cr2++Fe3+Cr3++Fe2+，溶液中Mn2+和Fe3+可共存。24.(1)pH=7時，＝0.816V，＝－0.413V，=－0.40V，∴Cr2+在無空氣水中不會發(fā)生任何反應，如果有空氣存在時，4Cr2++O2+4H+4Cr3++2H2O(2)pH=0時，＝0.00，∴2Cr2++2H+2Cr3++H2↑(在無空氣水中)25.(1)含氧酸彼此聚合成比較復雜的酸，叫多酸，如H2Mo4O13；(2)多酸的酸酐是屬于同一種類的，稱為同多酸，如H6Cr5O12；(3)某些多酸中，除了有數(shù)目不定的酸酐分子外，還可以有另一種酸參加這種酸，稱為雜多酸，如H3[P(W12O40)]。26.Mo(CO)6，正八面體；Os(CO)5，三角雙錐；Re2(CO)10，兩個共頂點的八面體。27.(1)60(2)60n(n為正整數(shù))。28.CrO2Cl2—ABaCrO4—BCr2O72－—CBa(ClO4)2—DCr(OH)3—ENaCrO2—FCrO42－—GCr2O72－—HCrO5—ICr3+—JO2—KCrO2Cl2+2H2OH2CrO4+2HClBa(OH)2+H2CrO4BaCrO4↓+2H2O4CrO5+12H+4Cr3++7O2↑+6H2O29.x/y=2/2530.(1)3MnO42－+2CO22MnO4－+MnO2+2CO32－(2)2MnO2+2H2SO4(濃)2MnSO4+2H2O+O2↑(3)2Mn2++5NaBiO3(s)+14H+2MnO4－+5Bi3++5Na++7H2O(4)Na2S2O3+8KMnO4+10KOHNa2SO4+K2SO4+8K2MnO4+5H2O(5)2MnSO4+5K2S2O8+8H2O2KMnO4+4K2SO4+8H2SO4(6)Re2O7+17CORe2(CO)10+7CO231.對于Mn(H2O)62+、Cr(H2O)62+和Fe(H2O)62+而言，價電子排布為、、，后兩者都可以發(fā)生失電子反應，而Mn(H2O)62+上電子都是半滿，是穩(wěn)定結構，∴Mn(II)要比Cr(II)或Fe(II)穩(wěn)定得多。32.在H+中：2MnO4－+5NO2－+6H+2Mn2++5NO3－+3H2O在中性中：2MnO4－+3NO2－+H2O2MnO2↓+3NO3－+2OH—在OH—中：2MnO4－+NO2－+2OH—2MnO42－+NO3－+H2O33.(1)Mn的+2、+4、+7氧化態(tài)穩(wěn)定；+3、+5、+6氧化態(tài)不穩(wěn)定；(2)、MnO42－可作氧化劑，MnO4－MnO42－，MnO42－MnO2。34.(1)Mn2++2OH—Mn(OH)2↓(白)4Mn(OH)2+O24MnO(OH)↓(棕)+2H2O(2)2Fe3++3CO32－+3H2O2Fe(OH)3↓+CO2↑Fe2++CO32－FeCO3↓(3)Co2++2OH—Co(OH)2↓(藍)4Co(OH)2+O22Co2O3(黑)+4H2O(4)Cu2++2OH—Cu(OH)2↓(藍)Cu(OH)2CuO(黑)+H2O35.[Mn(C2O4)3]3－Mn3+3d4，四個單電子，B.M.[Mn(CN)6]3－Mn3+3d4，二個單電子，B.M.36.MnO(A)+2HNO3Mn(NO3)2(B)+H2O3Mn(NO3)2+KClO3+3H2O3MnO2(C)+KCl+6HNO3MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2OMnO2+2NaOH+H2O2Na2MnO4(D)+2H2O3Na2MnO4+4HNO32NaMnO4(E)+MnO2(C)+2H2O+4NaNO32NaMnO4+3Na2SO3+H2O2MnO2(C)+3Na2SO4+2NaOHMnO2+Na2O2+2H+Mn2+(F)+O2↑+2H2OMn2++2OH—Mn(OH)2↓(G)Mn(OH)2MnO+H2O37.Re2O7的氧化性比Mn2O7小，穩(wěn)定性比Mn2O7大，隨著原子序數(shù)的增加，錳分族的高氧化態(tài)穩(wěn)定性增大。38.+34Mn2++MnO4－+8H+5Mn3++4H2O39.82.68％40.Mn：1.50％Cr：2.82％鈦鐵礦濃硫酸鈦鐵礦濃硫酸硫酸煮沸，提取靜置，結晶過濾，濃縮加水分解洗凈煅燒廢硫酸FeSO4粉碎、顆粒分級表面處理洗凈、干燥最終粉碎TiO2(1)(2)廢液呈強酸性，會使排入廢水中水體的pH明顯降低；廢液中的Fe2+易被水中氧氣氧化成Fe3+，大大降低水中溶存氧；廢液中肯定存在溶于硫酸的重金屬離子，它們對水中生物有毒性。(3)TiO2+2Cl2+CTiCl4+CO2TiCl4+O2TiO2+2Cl2(4)硫酸法氯化法a.工藝簡單，技術要求較低工藝復雜，設備、技術要求高b.使用低品位的FeTiO3（鈦鐵礦）使用高品位的TiO2（金紅石）c.只能間歇生產(chǎn)能夠連續(xù)生產(chǎn)d.排出大量廢液、廢料只有少量廢料，無廢液e.廢硫酸難以再循環(huán)使用，因為廢硫酸中含雜質越來越多，純化成本太大氯氣可以循環(huán)使用42.用Fe3+的標準溶液滴定Ti3+，用KCNS(aq)作指示劑，可以測定溶液中Ti的含量。43.VO43—V2O72—V3O93—V10O286—H2V10O284—VO2+V2O5與上面的這些多釩酸根離子之所以有顏色是因為釩、氧之間存在著較強的極化效應，O2－中的電子能吸收可見光，向釩(V)發(fā)生電荷躍遷的緣故。44.(1)V2O4.86；(2)Mn元素2Mn2O74MnO+5O246.(1)2MoS2+9O2+12OH－2MoO42－+4SO42－+6H2O(2)MoS2+6HNO3H2MoO4+2H2SO4+6NO6NO+3O26NO212NO2+3O2+6H2O12HNO32MoS2+9O2+6H2O2H2MoO4+4H2SO447.(1)n=6(2)[Mo6O19]2－(3)[Mo10O28]4+(4)[Mo7O24]6－48.49.(1)[1]中：

（從題目中“硫磺回收”指導方程式書寫）[2]中：

（從題目中“海綿狀銅、鎘回收”說明[1]中CuS、CdS在氧化劑MnO2的作用下形成Cu2+、Cd2+和S沉淀。為什么必須用Zn作還原劑？由于最后的電解產(chǎn)物是Zn，若加入其他金屬作還原劑，會引入雜質。）[3]中為使Fe2+全部轉化成Fe3+，加熱徹底水解，∴必須加入氧化劑，最佳選擇是MnO2。Fe2+來源：為促進Fe3+，Al3+水解，加入易水解的陰離子，實現(xiàn)雙水解，∴C為MnCO3，ZnCO3。

電解[4]中：電解[5]中：(2)(