大学无机化学第十五章
试题及答案
Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
第十二章氧族元素
总体目标：
1.了解氧化物的分类
2. 握氧、臭氧、过氧化氢的结构、性质和用途
3.掌握硫的多种氧化态所形成的重要化合物的结构、性质、用途以及它们之间的相互转化关系。
各节目标：
第一节氧及其化合物
1.掌握氧、臭氧的结构、性质、制备和用途；氧的成键特征
2.了解氧化物的分类；掌握主要氧化物的结构、制备和性质（与水的作用、酸碱性）
3.掌握过氧化氢的结构、实验室和工业制法、性质和用途
第二节硫及其化合物
1.了解硫的同素异形体、制备、性质和用途
2.掌握硫化氢的制备、结构和性质；了解金属硫化物的主要性质
3.掌握SO
2、SO
3
、H
2
SO
3
、H
2
SO
4
和它们相应的盐、硫代硫酸及其盐、过二硫酸及其盐
的结构、性质、制备和用途以及它们之间的相互转化关系
第三节硒、碲及其化合物
了解硒、碲及其化合物的结构和性质
习题
一选择题
熔、沸点较高（分别为273K和423K），其主要原因是（）
A .H
2O
2
相对分子质量大 B. H
2
O
2
分子极性大
C. H
2O
2
分子间氢键很强，在固液时均有存在缔和现象 D. H
2
O
2
分子内键能大
2.气态SO
3
分子的几何构型是（）
A.线性
B.平面三角形
C.弯曲形
D.三角锥
3.在293K，压力下，1体积水可溶解H
2
S气体体积即饱和，
此H
2
S饱和溶液pH值约为（）
A.2.5
B.3.8
C. 在分别含有L的Hg2+,Cu2+,Cr3+,Zn2+,Fe2+的溶液中，在酸度为L条件下，通H
2
S至饱和都能生成硫化物沉淀的是（）(吴成鉴《无机化学学习指导》)
+,Hg2+ +,Cr3+ +,Hg2++,Fe2+
5.既能溶于Na
2S又能溶于Na
2
S
2
的硫化物是（） (吉林大学《无机化学例题与习
题》)
3
C. HgS
6.在空气中长期放置后，会产生多硫物的是（）
7.热分解硫酸亚铁的最终产物是（）
+SO
3 +SO
2
+1/2O
2
+SO
2 +SO
3
+SO
2
8.用于制备K
2S
2
O
8
的方法是（）
A.在过量硫酸存在下，用KMnO
4使K
2
SO
4
氧化
B.在K+离子存在下，往发烟H
2SO
4
中通入空气
C.在K+离子存在下，电解使H
2SO
4
反发生阳极氧化反应
D.用Cl
2氧化K
2
S
2
O
3
9.下列含氧酸中酸性最弱的是（）
3
C
10.硫的含氧酸酸性递变规律是（）
>H
2SO
3
>H
2
S
2
O
7
>H
2
S
2
O
4
>H
2
S
2
O
7
>H
2
SO
3
>H
2
S
2
O
4
>H
2SO
4
>H
2
SO
3
>H
2
S
2
O
4
>H
2SO
4
>H
2
S
2
O
4
>H
2
SO
3
11.下列四种硫的含氧酸盐中，氧化能力最强的是（）；还原能力最强的是（）
3 C D. K
2
S
2
O
8
12.下列各种硫的含氧酸，可以是同多酸的是（）
7
C
13.下列叙述中错误的是（） (吉林大学《无机化学例题与习题》)
A.自然界中只存在单质氧而没有单质硫
B.氧既有正氧化态的化合物，又有负氧化态的化合物
C.由H和18O组成的水叫做重氧水
D. O
2和O
3
为同素异形体
14.常温下最稳定的晶体硫的分子式为（） (吉林大学《无机化学例题与习题》)
4
C
15.为使已变暗的古油画恢复原来的白色，使用的方法为（）
A.用SO
2气体漂白 B.用稀H
2
O
2
溶液擦洗
C.用氯水擦洗
D.用O
3
漂白
16.干燥H
2
S气体，可选用的干燥剂是（）
A.浓H
2SO
4
17.关于O
3
的下列叙述中正确的是（）
比O
2
稳定是非极性分子
是顺磁性物质比O
2
的氧化性强
18.不溶于Na
2S
2
的硫化物是（） (吉林大学《无机化学例题与习题》)
3
C
19.下列说法中错误的是（） (吉林大学《无机化学例题与习题》)
分子为极性分子溶于水可制取纯H
2SO
3
C. H
2SO
3
可使品红褪色 D. H
2
SO
3
既有氧化性又有还原性
20.工业上生产SO
2
的方法主要是（）
A.焙烧FeS
2
B.单质硫在空气中燃烧
C.亚硫酸盐与酸反应
D.浓硫酸与铜反应
21.下列各对物质中，能发生反应的是（） (吉林大学《无机化学例题与习题》)
和HCl 和 HCl
和 H
2S 和 I
2
22.对多硫化物的性质不正确的叙述是（）(吴成鉴《无机化学学习指导》)
的酸性比H
2
S要强一些
B多硫化物的颜色比相应硫化物要深一些
C 多硫化物中硫的氧化数为负一，因此多硫化物具有同等的氧化性及还原性
D多硫化物遇酸分解有H
2
S气体及S析出
23.硫酸盐具有的共性是（）黑龙江
A.硫酸盐都是可溶性盐
B.从溶液中析出的硫酸盐都含有结晶水
C.具有高的热稳定性，且金属价态越高，硫酸盐越稳定
D.硫酸盐有形成复盐的特性
二填空题
1.臭氧分子的结构为，O—O之间的键级为，所以它的化学性质比氧分子 .
2.多硫酸的立体结构式为；连多硫酸的立体结构式为 .
3.长期放置的 Na
2S或（NH
4
）
2
S，颜色会变浑，原因是 .
4.氧族元素价电子层构型是；随着电离势降低，它们的减弱；硫、硒、碲常见氧化数为；在焦硫酸分子中硫的氧化数为；在硫代硫酸钠分子中硫的氧化数为；在连四硫酸钠分子中硫的氧化数为。
5.在硫的含氧酸盐“过二硫酸盐、硫代硫酸盐、连多硫酸盐和硫酸盐”中氧化能力最强的是；而还原能力最强的是 .
、H
2Se、H
2
Te、H
2
SO
4
、H
2
SeO
3
中最弱的酸是 .
7.硫的两种主要的同素异形体是和。其中稳定态的单质是，它受热到95℃是，转变为，两者的分子都是，具有状结构，其中硫原子的杂化方式是。
8.高空大气层中臭氧对生物界的保护作用是因为 .
9.写出下列物质的化学式： (吉林大学《无机化学例题与习题》)
胆矾；石膏；绿矾；芒硝；
皓矾；泻盐；摩尔盐；明矾。
10.染料工业上大量使用的保险粉的分子式是 ，它具有强 性。 (吉林大学《无机化学例题与习题》)
11.氧的化学性质与同族其他元素比较有较大差别，其主要原因是 。黑龙江
12.硫酸铜受热分解为 ；硫酸银受热分解为 ；亚硝酸钠受热分解为 . （川师大《无机化学学习指导》） 三、计算题
1.少量Mn 2+可以催化分解H 2O 2，其反应机理解释如下：H 2O 2能氧化Mn 2+为MnO 2，后者又能使H 2O 2氧化，试以电极电势说明上述解释是否合理，并写出离子反应方程式。
（已知：V Mn MnO V O H O V O H O H 23.1/,68.0/,77.1/22022202220===+???） 2.为什么在FeSO 4溶液（L -1）中，通入H 2S 得不到FeS 沉淀若要得到FeS 沉淀，溶液中H +离子浓度应小于若干（已知Ksp （FeS ））=×10-19，[H +]2[S 2-]=×10-24） 3.在L -1盐酸溶液中含有L -1ZnS 和L -1CdSO 4于室温下通H 2S 达饱和时，⑴是否生成ZnS 和CdS 沉淀⑵沉淀完全后溶液中H +离子和其它残留离子的浓度各是多少 （已知：H 2S:K 1=×10-8
, K 2=×10-15
; Ksp(ZnS)=×10-23, Ksp(CdS)=×10-29）
4.（1）往[Cu 2+]=dm -3溶液中通H 2S 气体达饱和，CuS 沉淀是否完全
（2）通H 2S 气体达饱和，使溶液中Zn 2+成ZnS 完全沉淀，溶液pH 值应是多少 （3）通H 2S 气体达饱和，使溶液中Fe 2+成FeS 完全沉淀，溶液pH 值应是多少 （4）某溶液中含有Fe 2+，Zn 2+及Cu 2+，它们的起始浓度都是 moldm -3。若向溶液中通入H 2S 气体以分离这三种离子，如何控制溶液的酸度
5.对于反应3O 2=2O 3，25℃的△H 0=284KJ ，平衡常数为10-54，计算此反应的 △G 0和S 0。 参考答案 一 选择题
;B 二 填空题
O
2. O
S O
O O
S O
O
O
；
O S O O
S O O
O
(S)x (x=0~4)
3.在空气中，S 2-氧化成S ，S 溶解在Na 2S 或（NH 4）2S 中生成-2n S （多硫离子）多硫离子中含有S 数可高达6、甚至9，颜色为黄或红棕色。 ;非金属性；-2, +4, +6; +6; -2; +5/2
5.过二硫酸盐；硫代硫酸盐 7.斜方硫，单斜硫。斜方硫，单斜硫，S 8，环，sp 3 8.吸收紫外线 5H 2O ， CaSO 42H 2O ， FeSO 47H 2O ， Na 2SO 410H 2O ，
ZnSO 47H 2O ， MgSO 47H 2O ，（NH 4）2SO 4FeSO 46H 2O ， K 2SO 4Al 2（SO 4）324H 2O ，还原 11.氧的原子半径与同族相比要小的多，而电负性却很大 和SO 3 Ag 、SO 3 和O 2 Na 2SO 4 和 Na 2S 四计算题 1.解：因为054.023.177.1/0/22
2
2
2
>=-=+
-Mn
MnO O H O H ??
所以
H 2O 2作
氧化剂可把Mn 2+氧化为MnO 2。
同时055.068.023.1//2220220>=-=-+O H O Mn MnO ?? 所以，在此反应中H 2O 2又作还原剂，本身被MnO 2氧化为O 2。
H 2O 2+Mn
2↓+2H +(H 2O 2作氧化剂)
MnO 2+H 2O 2+2H
2+Mn 2++2H 2O(H 2O 2作还原剂)
由此可见上述解释是合理的。
2.解：Fe 2++H 2
+……①
推导：Ksp=[Fe 2+][S 2-]∴[S 2-]=Ksp/[Fe 2+]
又∵H 2
++S 2-
,K 总=K 1K 2=×10-23
∴[S 2-]=
2
2][][+H S H K 总
∴[H 2S]=]
[][22
+
+Fe K H Ksp 总 K=619
232222222
1097.2107.3101.1]
[][][][]][[][---++++++?=??===Ksp K H Ksp Fe Fe K H S H Fe H 总总 ①式中K=×10-6，反应不能正向进行，所以不产生FeS 沉淀。若要FeS 沉淀产生，必须[Fe 2+][S 2-]≥Ksp=×10-19
则[S 2-]≥×10-19/=×10-18 又∵[H +
]2
[S 2-]=×10-24
∴[H +]≤
][101.1224
--?S =18
2410
7.3101.1--??=×10-4mol/L ∴[H +]浓度应小于×10-4mol/L ，才能使FeS 沉淀。
3.解：⑴在L HCl 溶液中[H +
]=L ，
饱和H 2S 的水溶液中[H 2S]=L [H +]2[S 2-]=K 1K 2[H 2S]=×10-24
[S 2-]=2
24
3
.0108.6-?=×10-23mol/L ∴[Cd 2+][S 2-]=××10-23=×10-24> KspCdS=×10-29 ∴有CdS ↓
∴[Zn 2+][S 2-]=××10-23=×10-24< KspZnS=×10-23 ∴无ZnS ↓
⑵Cd 2++H 2S=CdS ↓+2H +
Cd 2+完全沉淀时，产生[H +]=2×=L -1 ∴溶液中[H +]=+=L -1
[S 2-
]=1232
24
109.534
.0108.6---??=?L mol
[Cd 2+
]=1
723
292101.610
9.5106.3][-----??=??=L mol S KspCdS [Zn 2+]=L -1 [Cl -]=L -1[
[]1
24
05.002.003.0--
?=+=L
mol SO
4.解：（1）Cu 2+（aq ）+H 2S （aq ）===CuS （s ）+2H +（aq ） K=（K 1K 2）/Ksp=（×10-8××10-12）/×10-36=×1016 因为K 值很大，可假定CuS 沉淀完全。[H +]= moldm -3， H 2S 饱和水溶液[H 2S]= moldm -3。 设平衡时[Cu 2+]=x ，则
Cu 2+
（aq ）+H 2S （aq ）===CuS （s ）+2H +
（aq ）
x （）2/（）=×1016 [Cu 2+]=x=（××1016）=×10-18（moldm -3） [Cu 2+]很低，可见CuS 在此条件下已沉淀完全。
（2）当溶液中[Zn 2+
]＜10-6
moldm -3
时，可以认为Zn 2+
已沉淀完全。 H 2S 饱和水溶液[H 2S]= moldm -3。若要Zn 2+沉淀完全，可设平衡时H + 的浓度为x 。
[Zn 2+]=10-6moldm -3，[H 2S]= moldm -3，[H +]=x
Zn 2+（aq ）+H 2S （aq ）===ZnS （s ）+2H +（aq ）
10-6 x
K=（K 1K 2）/Ksp=（×10-8××10-12）/×10-22=×102 x 2/（×10-6）=×102
[H +]=x=（×102××10-6）1/2=×10-3（moldm -3） pH=-lg [H +]=
（3）Fe 2+（aq ）+H 2S （aq ）===FeS （s ）+2H +（aq ） 10-6 x
K=（K 1K 2）/Ksp=（×10-8××10-12）/×10-19= x 2/（×10-6）=
[H+]=x=（××10-6）1/2=×10-4（moldm-3）
pH=-lg [H+]=
（4）设当[Zn2+]=dm-3，[H
2
S]= moldm-3时，[H+]=x
Zn2+（aq）+H
2
S（aq）===ZnS（s）+2H+（aq）
x
x2/（×）=×102
[H+]=x=（×102××）1/2=（moldm-3）
即当溶液的[H+]=dm-3时，Zn2+不沉淀。而在此条件下，[Cu2+]=x
Cu2+（aq）+H
2
S（aq）===CuS（s）+2H+（aq）
x
（）2/（）=×1016
[Cu2+]=x=（）2/（××1016）=×10-16（moldm-3），已沉淀完全。
设当[Fe2+]=dm-3，[H
2
S]= moldm-3时，[H+]=x
Fe2+（aq）+H
2
S（aq）===FeS（s）+2H+（aq）
10-6 x
x2/（×）=
[H+]=x=（××）1/2=×10-2（moldm-3）
pH=-lg [H+]=
即当溶液的pH=时，Fe2+不沉淀。而在此条件下，[Zn2+]=x
Zn2+（aq）+H
2
S（aq）===ZnS（s）+2H+（aq）
x×10-2
（×10-2）2/（）=×102
[Zn2+]=x=×10-4（moldm-3）
根据以上计算，对于含有起始浓度都是 moldm-3的Fe2+，Zn2+及Cu2+溶液，可加6
moldm-3HCl使溶液显酸性，[H+]=2moldm-3，通H
2
S至饱和，CuS沉淀，而Zn2+和Fe2+
不沉淀；用NH
4Ac调节pH=，ZnS基本沉淀，而FeS不沉淀；分离后再用NH
3
H
2
O调
节pH=，FeS沉淀。
5.解：△G0=（）lgK=（）××298×（-54）=308KJmol-1
△G0=△H0-T S0
S0=（△H0-△G0）/T=[（284-308）×103]/298=mol-1K-1