无机化学第十六章氧族元素知识题
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⽆机化学第⼗六章氧族元素知识题
第16章氧族元素16-1 写出下列物质的化学式。
（1）⽅铅矿；（2）朱砂；（3）闪锌矿；（4）黄铜矿；
（5）黄铁矿；（6）芒硝；（7）海波；（8）保险粉
解：
（1）PbS （2）HgS （3）ZnS （4）CuFeS2 （5）FeS2 （6）Na2SO4·10H2O （7）Na2S2O3·5H2O（8）Na2S2O4·2H2O16-2 命名下列硫的含氧酸及盐。
（1）K2S2O7；（2）H2SO5；（3）K2S2O8；（4）Na2S2O3·5H2O；（5）Na2S2O4；（6）Na2SO3；（7）Na2S4O6；（8）Na2SO4·10H2O 解：
（1）焦硫酸钾（2）过⼀硫酸（3）过⼆硫酸钾
（4）五⽔合硫代硫酸钠（俗称海波）（5）连⼆亚硫酸钠
（6）亚硫酸钠（7）连四硫酸钠（8）⼗⽔合硫酸钠（俗称芒硝）16-3 完成并配平下列反应⽅程式。
（1）H2S+ClO3-+H+ ------
（2）Na2S2O4+O2+NaOH------
（3）PbO2+H2O2 ------
（4）PbS+H2O2 -------
（5）S+NaOH(浓)------
（6）Cu+H2SO4(浓)------
（7）H+H2SO4(浓)------
（8）H2S+H2SO4(浓)------
（9）SO2Cl2+H2O------
（10）HSO3Cl+H2O------
解：
（1）5H2S + 8ClO3- === 5SO42- + 2H+ + 4Cl2 +4H2O （2）Na2S2O4 + O2 +2NaOH === Na2SO3 + Na2SO4 + H2O（3）PbO2+H2O2 === PbO + H2O + O2↑
（4）PbS+4H2O2 === PbSO4 + 4H2O
（5）3S + 6NaOH(浓) === 2 Na2S + Na2SO3 + 3H2O （6）Cu +2H2SO4(浓) === CuSO4 + SO2↑+ 2H2O
（7）S + 2H2SO4(浓) === 3SO2↑+2 H2O
（8）H2S + H2SO4(浓) === S↓+ SO2+ 2H2O
（9）SO2Cl2+2H2O === H2SO4+2HCl
（10）HSO3Cl+H2O === H2SO4+HCl16-4 完成下列各反应的化学⽅程式。
（1）Na2O2与过量冷⽔作⽤；（2）⼏滴热⽔滴在Na2O2固体上；
（3）电解硫酸和硫酸铵的混合溶液；
（4）将难溶于⽔和酸的Al2O3变成可溶于⽔的硫酸盐；（5）⽆氧条件下Zn粉还原酸式亚硫酸钠溶液；（6）将SeO2溶于⽔，然后通SO2Q⽓体；
（7）⽤盐酸酸化硫化铵溶液；
（8）向硫代硫酸钠溶液中滴加少量硝酸银溶液；（9）向硝酸银溶液中滴加少量硫代硫酸钠溶液；（10）在中等酸度的钛（IV）盐溶液中加⼊H2O2。解：
（1）Na2O2+2H2O === 2NaOH+H2O2
（2）2Na2O2+2H2O === 4NaOH+O2↑===S2O82-+H2
（3）2HSO4- 电解
（4）Al2O3+3K2S2O7共熔===Al2(SO4)3+3K2SO4（5）NaHSO3+Zn === Na2S2O4+Zn(OH)2
（6）2SO2+H2SeO3+H2O === 2H2SO4+Se↓
（7）2HCl+(NH4)2S X === H2S↑+(X-1)S↓+2NH4Cl （8）Ag++2S2O32- === Ag(S2O3)23-
（9）2Ag++S2O32- === Ag2S2O3↓(⽩)Ag2S2O3+H2O ===Ag2S↓(⿊)+2H++SO42- （10）TiO2++H2O2 === Ti(O2)2++H2O
16-5 ⽤⽅向反应⽅程式表明物质的转化：
K 2SO 4 K 2S 2O 8 H 2O 2
FeS 2 SO 2 Na 2S 2O 4
NaHSO 3
Na 2S 2O 3
解：4FeS 2+11O 2 ?=== 2Fe 2O 3+8SO 2
2SO 2(g)+O 2(g) 52723O V K === 2SO 3 2KOH+SO 3 ===K 2SO 4+H 2O
K 2SO 4+H 2SO === 2KHSO 4
2KHSO 4 电解
=== K 2S 2O 8+H 2↑
K 2S 2O 8+2H 2O 42SO H === 2KHSO 4+H 2O 2
2SO 2(过量)+Na 2CO 3+H 2O === 2NaHSO 3+CO 2↑
2NaHSO 3+Zn === Na 2S 2O 4+Zn(OH)2
NaHSO 3+NaOH === Na 2SO 3+H 2O
Na 2SO 3+S === Na 2S 2O 3
16-6 按如下要求，制备H 2S ，SO 2和SO 3，写出相关化学反应⽅程式。
（1）化合物中S 的氧化数不变的反应；
（2）化合物中S 的氧化数变化的反应。解：
（1）S 的氧化数不变的反应：H 2S ⽤⾦属硫化物与⾮氧化性的稀酸反应，例如
FeS+2HCl （稀）=== FeCl 2 + H 2S ↑
SO 2 ⽤Na2SO3与稀盐酸反应：
Na 2SO 3+2HCl === 2NaCl + SO 2↑+ H2O
SO 3 ⽤加热分解硫酸盐的⽅法：
CaSO 4?
===CaO+ SO 3↑
（2）化合物中S 的氧化数变化的反应：H 2S ⽤ NaI 与浓H 2SO 4反应：
8NaI + 9H 2SO 4(浓) === 4I 2+8NaHSO 4 + H 2S ↑+ 4H 2O
SO 2 ①⾦属单质与浓硫酸反应：
Zn + 2H 2SO 4(浓) === ZnSO 4+ SO 2↑+ 2H 2O
②单质S 或硫化物矿在空⽓中燃烧：
S+O 2===SO 2
4Fe 2S+11O 2===Fe 2O 3+8SO 2
SO 3 以V 2O 5为催化剂⽤SO 2与O 2： 2SO 2+O 2?
===5
2O V 2SO 3
16-7 ⽤化学反应⽅程式表⽰下列制备过程。
（1）以碳酸钠和硫磺为原料制备硫代硫酸钠；
（2）⼯业上以硫化钠、碳酸钠和⼆氧化硫为原料制备硫代硫酸钠；
（3）⼯业上以硫酸和硫酸铵为原料制备过⼆硫酸铵。
解：
（1）将部分硫黄在空⽓中燃烧制备SO2：S+O2===SO2
将SO2通⼊Na2CO3溶液中，发⽣反应：SO2+Na2CO3 === Na2SO3+CO2
使硫黄粉和沸腾的Na2SO3溶液反应，制备Na2S2O3 ：S+Na2SO3==Na2S2O3
（2）将Na2S和Na2CO3按摩尔⽐2:1配成溶液，然后向其中通⼊SO2制备Na2S2O3，发⽣如下反应：2Na2S+Na2CO3+4SO2 === 3Na2S2O3+CO2
（3）将硫酸和硫酸铵溶液混合，制备硫酸氢铵：H2SO4+(NH4)2SO4 === 2NH4HSO4以Pt为电极，电解NH4HSO4的饱和溶液，制备过⼆硫酸铵：2NH4HSO4 === (NH4)2S2O8+H2↑
16-8 将硫黄粉、⽯灰和⽔混合，经煮沸、摇匀制得⽯硫合剂。试解释⽯硫合剂呈橙⾊⾄樱桃红⾊的原因，并写出相应的反应⽅程式。
解：
将硫黄粉、⽯灰和⽔混合，煮沸制⽯硫合剂过程发⽣如下反应：CaO+H2O ===Ca(OH)2
3S+Ca(OH)2 === CaS+CaSO3+3H2O 过量的S粉与CaS进⼀步反应，⽣成多硫化物：
(X-1)S+CaS === CaS X（橙⾊）CaS X为橙⾊，并随着x值升⾼显樱桃红⾊
此外，此过程还发⽣以下反应：S+CaSO3 === CaS2O3
16-9 试设计⽅案分离下列各组例⼦。
（1）Ag+，Pb2+，Fe2+；（2）Al3+，Zn2+，Fe3+，Cu2+。解：（1）离⼦分离⽅案见图16-9-1（a）或（b）。
（2）离⼦分离⽅案见图16-9-1（c）
0.3mol·dm-3盐酸，通H2S NaOH
Ag2S PbCl42- AgCl Fe2+(a) (b)
Fe(OH)3 Al(OH)4-
图16-9-1 离⼦分离⽅案⽰意图16-10 CS2在过量O2中燃烧，得到混合⽓体。试设计⽅案分离出其中的SO2。解：
燃烧反应：CS2+3O2 === CO2+2SO2
因为O2过量，故得到的混合⽓体为O2，CO2和SO2。将混合⽓体⽤液氨的冷阱冷却，O2和CO2⽓体通过冷阱，SO2液化得以分离。16-11 有硫酸盐构成的矾通常有两种形式，试给出通式并各举⼀例。
解：
⼀类的组成符合通式：M2I SO4·MⅡSO4·6H2O。式中M I为NH4+，Na+，K+，Rb+，Cs+；MⅡ为Fe2+，Co2+，Ni2+，Zn2+，Cu2+，Hg2+。如著名的莫尔盐(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，镁钾矾K2SO4·MgSO4·6H2O。
另⼀类的组成符合通式：M2I SO4·M2III（SO4）3·24H2O。式中M III为V3+，Cr3+，Fe3+，Co3+，Al3+，Ga3+等。如明矾K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O，铬矾
K2SO4·Cr2(SO4)3·24H2O。
16-12 为什么不宜采⽤⾼温浓缩的办法获得NaHSO3晶体？
解：NaHSO3受热，分⼦间脱⽔得焦亚硫酸钠：O OO O
—O
—
—
——+ H2O
O—
S
S
O
2NaHSO3 ?===Na2S2O5+H2O
缩⽔时不变价，Na2S2O5中的S仍为IV价。由于NaHSO3受热易缩⽔，故不能⽤加热浓缩的⽅法制备亚硫酸氢钠。16-13 为什么硫酸盐的热稳定性⽐碳酸盐⾼，⽽硅酸盐的热稳定性更⾼？解：
对于相同⾦属离⼦的硫酸盐和碳酸盐来说，⾦属离⼦的极化能⼒相同，含氧酸根（SO42-，CO32-）电荷相同，且半径都较⼤。因此，两者热稳定性差异主要是含氧酸根的中⼼原⼦氧化数的不同。⼀般情况下，中⼼原⼦氧化数越⼤，抵抗⾦属离⼦的极化能⼒越强，含氧酸盐越稳定。因此，中⼼原⼦氧化数为+6的硫酸盐的稳定性⽐中⼼原⼦氧化数为+4的碳酸盐⾼。
硅酸盐热稳定性更⾼的原因与前两种盐不同，前两种盐分解均产⽣⽓体如SO2，CO2，是熵驱动反应。⽽硅酸盐分解反应⽆⽓体产⽣，除⾦属氧化物外，就是SiO2，反应的熵增很少。这就是硅酸盐热稳定性⾼的原因。16-14 SnS能溶于(NH4)2S溶液中，你认为可能的原因是什么？如何证明你的判断是正确的?
