元素化学例题(8)

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1、第8章 元素化学(1)例8-4为什么把CO2通人Ba(OH)2溶液时有白色沉淀，而把CO2通人BaCl2溶液时没有沉淀产生?解：CO2通入水中生成H2CO3或，它们在溶液中存在着解离平衡：H+,当遇到Ba(OH)2解离出的时，H+ 和反应，使平衡向解离方向移动，从而使溶液中的浓度增大，生成BaCO3沉淀。而在BaCl2溶液中，无法生成大量的，故不能生成BaCO3沉淀。例8-5商品NaOH中常含有Na2CO3，怎样用简单的方法加以检验?解：先将样品溶于水，再往溶液中加入BaCl2溶液，若有白色沉淀（BaCO3）生成，则表明商品NaOH中有Na2CO3；否则表明NaOH中无Na2CO3。例8-6B

2、a(OH)2、Mg(OH)2、MgCO3都是白色粉末，如何用简单的实验区别之。解：（1）将三种物质分别加水溶解，能溶于水的是Ba(OH)2。（2）往不溶于水的两种物质中分别加入HCl，有气体产生的是MgCO3，无气体产生的是Mg(OH)2。例8-7中和盐酸可用Na2CO3代替NaOH，试计算用多少克Na2CO3 10H2O来代替80gNaOH?解：80gNaOH的量为：80/40=2(mol)用Na2CO3代替NaOH时，有2NaOH Na2CO32 1所以需1mol Na2CO3代替2mol NaOH。所需Na2CO310H2O的质量为：2861=286(g)例8-8.把含有CaCO3的石灰

3、石0.2g溶于盐酸中，在标准状况下，放出40mlCO2，求此石灰石中CaCO3的纯度。解：CO2的量为：CaCO3质量=1.78610-3100=0.1786(g)石灰石中CaCO3的百分率为：(0.1786/0.2) 100%=89.3%例8-9如何从结构上理解碱土金属碳酸盐的热稳定性不如碱金属碳酸盐?解：见书第二节最后一段。例8-10锂、钠、钾、铷、铯，在空气中燃烧各生成何种氧化物，它们与水将各发生什么反应?解：它们在空气中燃烧分别形成：Li2O，Na2O2，KO2，RbO2，CsO2Li2O + H2O =2LiOH2 Na2O2 +2H2O = 4 NaOH + O24 KO2 + 2

4、H2O = 4 KOH + 3O24 RbO2 + 2H2O = 4 RbOH + 3O24 CsO2 + 2H2O = 4CsOH + 3O2例8-11.某天然水样中，含有110-3molL-1的Ca2+离子和210-4molL-1的Mg2+离子，此水样的总硬度是多少ppm?解： 110-3 mol的Ca2+相当于1mmol CaCO3，210-4mol的Mg2+相当于0.2mmol CaCO3。总硬度为：(1+0.2) 100=120(ppm)例8-12某澄清水样50ml中，加入1molL-1的硝酸溶液lml和O.1molL-1硝酸银溶液lml，没有出现白色沉淀，计算此水样中含Cl-离子的

5、最高浓度。解：Ag+=0.0019（molL-1）Cl-=9.3210-8(molL-1)原始水样中含Cl-的最高量为：=9.6910-8 （molL-1）例8-2试说明为什么在酸性K2Cr2O7溶液中，加入Pb2+，生成了黄色的PbCrO4沉淀。解：在铬酸钾和重铬酸钾的谁溶液中，都存在CrO42-和Cr2O72-离子的平衡 除加酸、碱可使这个平衡发生移动外，加入Pb2+或Ba2+等，由于生成了溶度积较小的铬酸盐而析出，也使平衡向右移动。所以向酸性K2Cr2O7溶液中，加入Pb2+析出的是PbCrO4沉淀。例8-3. 解释下列现象，并写出相应的化学反应方程式： (1) 在K2Cr2O7饱和溶液

6、中，加入浓H2SO4，并加热到200时发现，溶液的颜色变黄绿色。经检测，反应开始时，溶液中并无任何还原性物质。 (2) 在MnCl2溶液中，加入适量HNO3，再加NaBiO3后，溶液出现紫红色，但又迅速消失。解：(1) K2Cr2O7与浓H2SO4作用生成CrO3，而CrO3受热超过196时，即分解为Cr2O3和O2, Cr2O3又与H2SO4作用生成Cr3+，Cr3+的水合离子呈绿色，主要反应如下：2K2Cr2O7+ 2H2SO4 = 2K2SO4 + 2H2Cr2O72H2Cr2O7 = CrO3 + 2H2O4CrO3 = Cr2O3+3O22Cr2O3 + 6H2SO4 = 2Cr2(

7、SO4)3 + 6H2O总反应式： 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 =2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 3O2+ 8H2O(2) 紫红色出现是由于发生下列反应：2Mn2+ + 5NaBiO3 + 14H+ = 2MnO4- +5Bi3+ + 5Na+ + 7H2O当溶液中有Cl-存在，紫红色的MnO4-出现后，可能与Cl-反应，MnO4-被还原为Mn2+（近无色）。另外当Mn2+过多或NaBiO3过少，生成MnO4-可能与Mn2+反应生成MnO2，有关反应如下：2MnO4- + 10Cl- + 16H+ = 2Mn2+ + 5Cl2+ 8H2O2MnO4-+ 3Mn2+ + 2H

8、2O = 5MnO2 + 4H+例8-4根据下列数据，计算水合Hg22+离子歧化反应的平衡常数。说明Hg22+(aq)在什么条件下会歧化。 已知： E = 0.857V E= 0.793V解： 根据上述电极电势可求得# Hg2+Hg22+ = 0.92v， Hg22+歧化反应为Hg22+ Hg2+ + Hg上式可分解为两个电极反应式： E 0.92v 负极 E= 0.793v 正极 平衡常数KK 值很小，说明离子歧化程度很小，但可创造条件使其歧化，这就是使其生成沉淀或配合物，如Hg22+ + S2- = HgS+ Hg Hg22+ + 2CN- = Hg(CN)2 + HgHg22+ + 4I

9、 - = HgI42- + Hg例8-5Co(NH3)63+和Cl-能共存于同一溶液中，而Co3+和C1-却不能共存于同一溶液中。试根据有关数据解释上述现象。解： 查表得 E= 0.1v E= 1.84v E= 1.36v由上面列出的半反应的#值可以看出，Co(NH3)63+不能氧化Cl-, Co3+能将Cl- 氧化为Cl2故前者共存于同一溶液中，后者不能。例8-6在Cu2+、Ag+、Cd2+、Hg22+、Hg2+ 溶液中分别加入适量NaOH溶液，将各有什么物质生成?写出有关离子反应方程式。解： Cu2+ + 2OH- = Cu(OH)2(兰色) Cu(OH)2 + 2OH- = Cu(OH)

10、42-(NaOH过量)2Ag+2OH- = Ag2O+H2OCd2+2OH- = Cd(OH)2(白色) Cd(OH)2 +2OH- = Cd(OH)42-(很难) Hg22+ +2OH- = Hg2O+H2OHg2O = HgO+HgHg2+ +2OH- = HgO+H2O例8-7铁能使Cu2+离子还原，铜能使Fe3+ 离子还原，二者有无矛盾?如何理解铁比铜活泼?解：先将有关电极电势列出 E= 0.34v E= -0.4025v E= 0.77v 当Fe使Cu2+还原时，发生下列反应， Fe + Cu2+Cu+ Fe2+ ，从上述有关电极电势可以看出，Fe是较强的还原剂，Cu2+是较强的氧化

11、剂，因此反应可正向进行。同样，Cu使Fe3+还原，其反应式为2Fe3+Cu2Fe2+ + Cu2+，反应正向进行时为Fe3+较强的氧化剂，Cu为较强的还原剂，从上面的有关电极电势也可证明这一点。由于式电势小于式，故处于还原态的Fe和Cu相比，Fe的还原性较Cu强，即Fe比Cu活泼。例8-9为什么Fe (+3)盐溶液中加入Na2CO3可放出CO2，而Fe (+2)盐溶液中加入Na2CO3 则不产生CO2?解：因为Fe3+的半径为60pm，有较大的电荷半径比，因此有较高的正电场，在水溶液中明显水解，在Na2CO3溶液中生成Ksp很小的Fe(OH)3沉淀，放出CO2。而Fe2+盐在水中微弱水解，与N

12、a2CO3反应生成FeCO3，不产生CO2气体，其反应式如下：Fe3+ +3Na2CO3+3H2O = 2Fe(OH)3+6Na+ +3CO2 Fe3+CO32-= FeCO3(白色)例8 -9在Ag+离子溶液中，加入少量 Cr2O72-，再加入足够的S2O32-，估计每一步有什么现象出现?写出有关离子反应方程式。解：第一步有砖红色Ag2CrO4沉淀析出4Ag+ +Cr2O72-+H2O2Ag2CrO4+2H+第二步Ag2CrO4转化为白色的AgCl沉淀Ag2CrO4+ 2Cl-AgCl+ CrO42-第三步AgCl溶于过量的Na2S2O3溶液中，生成Ag (S2O3)23-，因而使AgCl白

13、色沉淀溶解AgCl +2S2O32- = Ag (S2O3)23- + Cl-例8 -11在什么介质中，锌表现出较强的还原性质，为什么?解：在碱性介质中，被Zn氧化为，Zn2+与过量的OH-又生成，从而使Zn2+浓度下降，于是的电极电势变得比酸性介质中更小，故还原性更强。#Zn2+/Zn = -0.76v #Zn(OH)42-/Zn = -1.22v例8 -12在Fe2+，Co2+，Ni2+的溶液中，分别加入足量NaOH，在无CO2的空气中放置后，各有什么变化?写出反应方程式。解：Fe2+、Co2+、Ni2+与NaOH反应生成相应的氢氧化物。Fe(OH)2很快被空气中的氧所氧化，由白色变成灰绿

14、色，最后变成红棕色Fe(OH)3。Co(OH)2也能被空气中的氧所氧化成Co(OH)3，但较慢，颜色由粉红变成褐色。Ni(OH)2为苹果绿，不被空气中氧所氧化。Fe2+2OH- = Fe(OH)2 (白色) 4 Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(红棕色)Co2+2OH- = Co(OH)2(粉红色)4Co(OH)2+O2+2H2O = 4Co(OH)3(褐色)Ni2+2OH- = Ni(OH)2(苹果绿)例8 -13在HgCl2和Hg2Cl2溶液中，分别加入氨水，各有什么产物生成?写出反应方程式。解：HgCl2+2NH3 = NH2HgCl(白色)+NH4ClHg2Cl2+2NH3NH2Hg2ClNH2Hg2ClNH2HgCl+Hg(黑色)例8 -14. 完成并配平下列反应方程式：(1)Hg2+ +4I-(过量) (2)Ag2S十HNO3(浓) (3)K2Cr2O7+H2C2O4+H2SO4(4)Fe3+ +H2S解：(1) (2) 3Ag2S+8HNO3(浓) 6AgNO3+3S+2NO+4H2O(3)K2Cr2O7+3H2C2O4 = 4H2SO4+ K2SO4+Cr2(SO4)3+6CO2+7H2O(4)Fe3+H2S = Fe2+ + S+2H+