无机化学龚孟濂卤素习题答案
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备战高考化学培优专题复习卤素及其化合物练习题含详细答案一、卤素及其化合物练习题(含详细答案解析)1.在下列各变化中,反应①为常温下的反应,A、C、D均含氯元素,且A中氯元素的化合价介于C与D之间,E常温下为无色无味的液体,F为淡黄色粉末,G为常见的无色气体。
回答下列问题:(1)A、G的化学式分别为________________、 ________________。
(2)F和E反应的化学方程式为____________________________。
(3)写出反应①的化学方程式____________________________________。
(4)在反应②中,每生成2.24 L气体G(标准状况)时,消耗F ___________g。
【答案】Cl2 O2 2Na2O2 +2H2O= 4NaOH + O2 Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O 15.6【解析】【分析】E常温下为无色无味的液体,推测E为水,F为淡黄色粉末,推测为过氧化钠,由图中关系可推知:A:Cl2;B:NaOH;C:NaCl;D:NaClO;E:H2O;F:Na2O2;G:O2。
在结合反应①②的情况,即可推断反应①为:Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O,反应②为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,据此解答。
【详解】由图中关系可推知:A:Cl2;B:NaOH;C:NaCl;D:NaClO;E:H2O;F:Na2O2;G:O2。
(1)A、G的化学式分别为Cl2、O2。
故答案为Cl2;O2;(2)F和E反应的化学方程式为2Na2O2 +2H2O= 4NaOH + O2,故答案为2Na2O2 +2H2O= 4NaOH + O2;(3)A和B反应的方程式为:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。
故答案为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O;(4)在反应2Na2O2 +2H2O= 4NaOH + O2↑,每产生标准状况下的氧气22.4L,消耗的Na2O22mol.即156g。
高考化学提高题专题复习卤素及其化合物练习题及答案解析一、卤素及其化合物练习题(含详细答案解析)1.常见物质A~K之间存在如图所示的转化关系,其中A、D、E、H为单质,请回答下列问题。
(1)下列物质的化学式是:C______,H______。
(2)反应“I→J”的离子方程式是____。
(3)检验J溶液中的金属离子的方法是(写出操作步骤、现象及结论)____。
【答案】AlCl3 Fe 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-在试管中取少量J溶液,向其中滴加几滴KSCN溶液,振荡,若溶液变为红色,则说明J溶液含有Fe3+【解析】【分析】溶液C与氨水反应生成白色沉淀F,白色沉淀F与氢氧化钠溶液反应生成溶液G,说明G 为NaAlO2,F为Al(OH)3,金属A与溶液B反应生成气体D,金属A为Al,气体D和黄绿色气体E(Cl2)反应生成气体B,气体B溶于水,溶液B与金属H反应生成溶液I,根据后面红褐色沉淀,得到金属H为Fe,则B为HCl,溶液C为AlCl3,则D为H2,溶液I为FeCl2,溶液J为FeCl3,K为Fe(OH)3。
【详解】(1)根据前面分析得到物质的化学式是:C为AlCl3,H为Fe;(2)反应“I→J”是Fe2+与Cl2反应生成Fe3+和Cl-,其离子方程式是2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-;(3)检验J溶液中的金属离子的方法是主要是用KSCN溶液检验铁离子,变红,说明溶液中含有铁离子。
2.甲、乙、丙均为化合物,其中甲为淡黄色的固体,乙常温下为无色无味液体,丙为常见的无色无味气体,它们有如下图的转化关系,已知D为黄绿色气体,按要求回答下列问题:(1)甲物质为____________(填化学式)。
(2)乙与甲反应的化学方程式为____________,丙与甲反应的化学方程式为____________。
(3)D能使湿润的有色布条褪色,其褪色原因是____________(结合化学反应方程式描述原因)。
备战高考化学培优专题复习卤素及其化合物练习题及详细答案一、卤素及其化合物练习题(含详细答案解析)1.如图中A~H均为中学化学中常见的物质,A、B、H为气体,反应①是重要的工业反应,它们之间有如下转化关系(反应中生成的水已略去)。
请回答以下问题:(1)B是________,D是________,G是________,H是________(填化学式)。
(2)工业上常利用反应①制取漂白粉,该反应的化学方程式:_____________________,漂白粉溶于水后,受空气中的CO2作用,即产生有漂白、杀菌作用的次氯酸,化学反应方程式为__________________________。
(3)A中元素的原子结构示意图为________________。
(4)上述反应中属于氧化还原反应的是_________(填写序号)。
【答案】CO2 CaCl2 HClO O2 2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2OCa(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO①⑤【解析】【分析】反应①是重要的工业反应,工业上常利用反应①制取漂白粉,则A是Cl2,与石灰乳反应生成CaCl2和Ca(ClO)2,G在光照下反应,应为HClO,生成的气体H为O2,则F为HCl,B与澄清的石灰水反应产生E,E与HCl反应产生B与C反应产生G为HClO,所以C应为Ca(ClO)2,D为CaCl2,无色气体B应为CO2,沉淀E为CaCO3,以上推断符合题目转化关系,结合物质的性质和题目要求解答该题。
【详解】根据上述推断可知A是Cl2,B是CO2,C是Ca(ClO)2,D是CaCl2,E是CaCO3,F是HCl(盐酸),G是HClO,H是O2。
(1)由以上分析可知B是CO2,D为CaCl2,G为HClO,H为O2;(2)反应①为Cl2和石灰乳Ca(OH)2的反应,生成CaCl2和Ca(ClO)2和H2O,反应的方程式为2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+ Ca(ClO)2+2H2O,由于HClO的酸性比碳酸弱,所以漂白粉在空气中可发生Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO;(3)A为Cl2,Cl元素是17号元素,原子核外有3个电子层,最外层电子数为7,原子结构示意图为;(4)反应①⑤中,有元素化合价的变化,反应属于氧化还原反应,②③④反应中无元素化合价的变化,不属于氧化还原反应,故上述反应中属于氧化还原反应的是①⑤。
备战高考化学易错题专题复习-卤素及其化合物练习题附答案一、卤素及其化合物练习题(含详细答案解析)1.下列框图中的字母分别代表一种常见的物质或其溶液,相互之间的转化关系如图所示(部分产物及反应条件已略去)。
已知A、B为气态单质,F是地壳中含量最多的金属元素的单质;E、H、I为氧化物,E为黑色固体,I为红棕色气体;M为红褐色沉淀。
请回答下列问题:(1)A在B中燃烧的现象是__________________________________________。
(2)D+E→B的反应中,被氧化与被还原的物质的物质的量比是_________________________。
(3)G+J→M的离子方程式是____________________________________。
(4)Y受热分解的化学方程式是______________________________________。
(5)检验硫酸铁溶液中是否存在Fe2+的试剂是 ____________________。
【答案】放出大量的热,产生苍白色火焰 2:1 3AlO2-+Fe3++6H2O=3Al(OH)3↓+Fe(OH)3↓4Fe(NO3)3Δ2Fe2O3+12NO2↑+3O2↑酸性高锰酸钾溶液【解析】【分析】F是地壳中含量最多的金属元素的单质,则F为Al,转化关系中X电解得到三种物质,为电解电解质与水型,A、B为气态单质,二者为氢气和氯气,二者反应生成D,D为HCl,E 为黑色固体,为氧化物,和HCl反应又生成B气体,A为H2,B为Cl2,E为MnO2,电解X 是电解氯化钠溶液,C为NaOH,与Al反应生成G,G为NaAlO2;M为红褐色沉淀为Fe(OH)3,所以J是含三价铁离子的物质,是H和D反应生成,证明J为FeCl3,H、I为氧化物判断H为Fe2O3,I为红棕色气体为NO2,结合转化关系可知,N为HNO3,Y为Fe(NO3)3,结合物质的性质来解答。
卤族元素习题答案
《卤族元素习题答案》
卤族元素是化学元素周期表中的一组元素,包括氟、氯、溴、碘和砹。
它们在化学反应中具有独特的性质和重要的应用价值。
下面我们来看一些关于卤族元素的习题答案。
1. 问:卤族元素的原子编号分别是多少?
答:氟的原子编号是9,氯的原子编号是17,溴的原子编号是35,碘的原子编号是53,砹的原子编号是85。
2. 问:卤族元素的电子排布是怎样的?
答:卤族元素的电子排布都遵循着原子结构的规律,分别为2, 7;2, 8, 7;2, 8, 18, 7;2, 8, 18, 18, 7;2, 8, 18, 32, 18, 7。
3. 问:卤族元素具有什么共同的化学性质?
答:卤族元素具有一些共同的化学性质,如具有较强的还原性、能与金属形成盐类化合物等。
4. 问:卤族元素在生活中有哪些应用?
答:卤族元素在生活中有着广泛的应用,如氯气用于消毒、氟化物用于牙膏和水处理、碘用于制备碘酒等。
通过以上习题答案,我们可以更深入地了解卤族元素的相关知识,同时也能够更好地应用这些知识到我们的日常生活中。
希望大家能够加强对卤族元素的学习,进一步提高化学知识水平。
高考化学提高题专题复习卤素及其化合物练习题附详细答案一、卤素及其化合物练习题(含详细答案解析)1.A、B、D、E、G 是原子序数依次增大的五种短周期元素,A与E同主族,A、B和E的原子最外层电子数之和为19,B与G 的单质都能与 H2反应生成“HX”(X代表B或G)型氢化物,D 为同周期主族元素中原子半径最大的元素。
(1)B 在元素周期表中的位置是______。
(2)D 的两种常见氧化物中均含有____________(填“离子键”或“共价键”)。
(3)E的最高价氧化物对应水化物的浓溶液和木炭共热,反应的化学方程式为____________。
(4)D 的最高价氧化物对应水化物的溶液与G的单质反应,反应的离子方程式为___________。
(5)用原子结构解释“B、G 单质都能与H2反应生成HX型氢化物”的原因:________。
【答案】第2周期第VIIA族离子键 2H2SO4(浓)+C CO2↑+2SO2↑+2H2O Cl2+2OH﹣═ClO﹣+Cl﹣+H2O 氟和氯同在VIIA族,其原子最外层电子数均为7,均可与氢原子共用一对电子形成共价键【解析】【分析】A、B、D、E、G 是原子序数依次增大的五种短周期元素,其中B与G同主族,B 与G 的单质都能与H2反应生成“HX”(X代表B或G)型氢化物,则B为F元素,G为Cl元素.D为同周期主族元素中原子半径最大的元素,原子序数大于F而小于Cl,则D为Na元素.A与E 同主族,A、B和E的原子最外层电子数之和为19,可知A与E的最外层电子数都为6,则A为O元素,E为S元素,结合对应单质、化合物的性质以及元素周期律知识的解答。
【详解】A、B、D、E、G 是原子序数依次增大的五种短周期元素,其中B与G同主族,B 与G 的单质都能与H2反应生成“HX”(X代表B或G)型氢化物,则B为F元素,G为Cl元素.D为同周期主族元素中原子半径最大的元素,原子序数大于F而小于Cl,则D为Na元素.A与E 同主族,A、B和E的原子最外层电子数之和为19,可知A与E的最外层电子数都为6,则A为O元素,E为S元素;(1)B为F元素,位于周期表第2周期第VIIA族;(2)D为Na元素,其两种常见氧化物为氧化钠、过氧化钠,二者均含有离子键;(3)E的最高价氧化物对应水化物的浓溶液为浓硫酸,具有强氧化性,和木炭共热反应化学方程式为2H2SO4(浓)+C CO2↑+2SO2↑+2H2O;(4)氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠和次氯酸钠,反应的离子方程式为Cl2+2OH-═ClO-+Cl-+H2O;(5)氟和氯同在VIIA族,其原子最外层电子数均为7,均可与氢原子共用一对电子形成共价键,单质都能与H2反应生成HX 型氢化物。
无机化学教材习题答案第二章1..某气体在293K与9.97×104Pa时占有体积1.910-1dm3其质量为0.132g,试求这种气体的相对分子质量,它可能是何种气体?解2.一敝口烧瓶在280K时所盛的气体,需加热到什么温度时,才能使其三分之一逸出?解3.温度下,将1.013105Pa的N2 2dm3和0.5065Pa的O23 dm3放入6 dm3的真空容器中,求O2和N2的分压及混合气体的总压。
解4.容器中有4.4 g CO2,14 g N2,12.8g O2,总压为2.026105Pa,求各组分的分压。
解5.在300K,1.013105Pa时,加热一敝口细颈瓶到500K,然后封闭其细颈口,并冷却至原来的温度,求这时瓶内的压强。
解6.在273K和1.013×105Pa下,将1.0 dm3洁净干燥的空气缓慢通过H3C—O—CH3液体,在此过程中,液体损失0.0335 g,求此种液体273K时的饱和蒸汽压。
解7.有一混合气体,总压为150Pa,其中N2和H2的体积分数为0.25和0.75,求H2和N2的分压。
解8.在291K和总压为1.013×105Pa时,2.70 dm3含饱和水蒸汽的空气,通过CaCl2干燥管,完全吸水后,干燥空气为3.21 g,求291K时水的饱和蒸汽压。
解9.有一高压气瓶,容积为30 dm3,能承受2.6×107Pa,问在293K时可装入多少千克O2而不致发生危险?解10.在273K时,将同一初压的4.0 dm3 N2和1.0dm3 O2压缩到一个容积为2 dm3的真空容器中,混合气体的总压为3.26×105 Pa,试求(1)两种气体的初压;(2)混合气体中各组分气体的分压;(3)各气体的物质的量。
解用作图外推法(p对ρ/p)得到的数据求一氯甲烷的相对分子质量。
解0.00.20.40.60.81.01.22.02.22.4ρ/P (g ·d m -3·10 -5 p a -1)P (105可得出一氯甲烷的相对分子质量是50.49512.(1)用理想气体状态方程式证明阿佛加德罗定律;(2)用表示摩尔分数,证明x i =总V iν (3)证明2μ=MkT3 证明:(1)PV=nRT当p 和T 一定时,气体的V 和n 成正比可以表示为V ∞n(2)在压强一定的条件下,V 总=V 1+V 2+V 3+----- 根据分体积的定义,应有关系式 P 总V i =nRT混合气体的状态方程可写成P 总V 总=nRT总V Vi = nni又n ni =x i 所以 x i = 总V i ν(3)B A μμ=ABM M 又pV=31N 0m(2μ)2 2μ=mpV 0N 3=M RT 3所以MkT 3 13.已知乙醚的蒸汽热为25900J ·mol -1,它在293K 的饱和蒸汽压为7.58×104Pa ,试求在308K 时的饱和蒸汽压。
高考化学复习《卤素及其化合物》专项推断题综合练习附答案解析一、卤素及其化合物练习题(含详细答案解析)1.现有X、Y、Z三种非金属元素,A、B、C三种金属元素,有:①X、Y、Z的单质在常温下均为气体;②X的单质在Z的单质中燃烧,火焰呈苍白色。
产物XZ的水溶液可使石蕊试液变红;③2molX的单质可与1molY的单质化合生成2molX2Y,X2Y在常温下为液体;④Z的单质溶于X2Y中所得的溶液具有漂白性;⑤A的单质可以在Z的单质中燃烧,生成黑棕色固体,该固体溶于水得到棕黄色溶液;⑥B与Z可形成化合物BZ3,向BZ3的溶液中逐滴滴加NaOH溶液,先生成白色沉淀后沉淀逐渐溶解;⑦C的单质与Y的单质反应可能得到两种产物,其中一种为淡黄色固体M请回答下列问题:(1)写出下列物质的化学式:XZ__________,X2Y__________,M__________(2)Z的单质溶于X2Y中所得溶液中起漂白作用的物质是__________(填化学式)(3)A的单质与Z的单质反应的化学方程式为__________(4)BZ3与过量的NaOH溶液反应的离子方程式为__________(5)X的单质与Z的单质的混合气体经点燃充分反应后,冷却至室温,再通入足量的NaOH 溶液中,气体被完全吸收,则原混合气体中X的单质与Z的单质的体积关系可能为__________(用相应化学式表示X、Z的单质)【答案】HCl H2O Na2O2 HClO 2Fe+3Cl22FeCl3 Al3++4OH-=-2AlO+2H2OV(H2):V(Cl2)≤1:1【解析】【分析】现有X、Y、Z三种非金属元素,A、B、C三种金属元素,有①X、Y、Z的单质在常温下均为气体;②X的单质在Z的单质中燃烧,火焰呈苍白色,产物XZ的水溶液可使石蕊试液变红,则XZ为HCl,得出X为H,Z为Cl;③2molX的单质可与1molY的单质化合生成2molX2Y,X2Y在常温下为液体,则X2Y为H2O,Y为O;④Z的单质溶于X2Y中所得的溶液具有漂白性;⑤A的单质可以在Z的单质中燃烧,生成黑棕色固体,该固体溶于水得到棕黄色溶液,则为氯化铁溶液,即A为Fe;⑥B与Z可形成化合物BZ3,向BZ3的溶液中逐滴滴加NaOH溶液,先生成白色沉淀后沉淀逐渐溶解,则B为Al;⑦C的单质与Y的单质反应可能得到两种产物,其中一种为淡黄色固体M,则M为过氧化钠,则C为Na。
高考化学培优专题复习卤素及其化合物练习题及答案解析一、卤素及其化合物练习题(含详细答案解析)1.如图中A~H均为中学化学中常见的物质,A、B、H为气体,反应①是重要的工业反应,它们之间有如下转化关系(反应中生成的水已略去)。
请回答以下问题:(1)B是________,D是________,G是________,H是________(填化学式)。
(2)工业上常利用反应①制取漂白粉,该反应的化学方程式:_____________________,漂白粉溶于水后,受空气中的CO2作用,即产生有漂白、杀菌作用的次氯酸,化学反应方程式为__________________________。
(3)A中元素的原子结构示意图为________________。
(4)上述反应中属于氧化还原反应的是_________(填写序号)。
【答案】CO2 CaCl2 HClO O2 2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2OCa(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO①⑤【解析】【分析】反应①是重要的工业反应,工业上常利用反应①制取漂白粉,则A是Cl2,与石灰乳反应生成CaCl2和Ca(ClO)2,G在光照下反应,应为HClO,生成的气体H为O2,则F为HCl,B与澄清的石灰水反应产生E,E与HCl反应产生B与C反应产生G为HClO,所以C应为Ca(ClO)2,D为CaCl2,无色气体B应为CO2,沉淀E为CaCO3,以上推断符合题目转化关系,结合物质的性质和题目要求解答该题。
【详解】根据上述推断可知A是Cl2,B是CO2,C是Ca(ClO)2,D是CaCl2,E是CaCO3,F是HCl(盐酸),G是HClO,H是O2。
(1)由以上分析可知B是CO2,D为CaCl2,G为HClO,H为O2;(2)反应①为Cl2和石灰乳Ca(OH)2的反应,生成CaCl2和Ca(ClO)2和H2O,反应的方程式为2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+ Ca(ClO)2+2H2O,由于HClO的酸性比碳酸弱,所以漂白粉在空气中可发生Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO;(3)A为Cl2,Cl元素是17号元素,原子核外有3个电子层,最外层电子数为7,原子结构示意图为;(4)反应①⑤中,有元素化合价的变化,反应属于氧化还原反应,②③④反应中无元素化合价的变化,不属于氧化还原反应,故上述反应中属于氧化还原反应的是①⑤。
高考化学提高题专题复习卤素及其化合物练习题含详细答案一、卤素及其化合物练习题(含详细答案解析)1.四种短周期元素A、B、C、D的性质或结构信息如下:信息:①原子半径:A<B<C<D。
②四种元素之间形成的某三种分子的比例模型及部分性质如下:物质比例模型图存在或性质甲是地球上最常见的物质之一,是所有生命体生存的重要资源,约占人体体重的三分之二乙无色,无气味并且易燃。
是常见的一种基础能源丙有强氧化性的弱酸,有漂白性,可用于消毒杀菌请根据上述信息回答下列问题。
(1)A的元素符号是___;C元素在元素周期表中的位置是___;甲的电子式是___。
(2)丙可由D元素的单质与物质甲反应得到,该反应的离子方程式是___;D所在周期中,E元素的单质还原性最强,则E的单质与甲反应后的溶液呈___(填“酸”或“碱”)性,用电离方程式表示其原因是___。
(3)①A、B、C元素可组成多种化合物。
由A、C组成的一种化合物丁,其产量常常用来衡量一个国家石油化工发展水平,则实验室中可用来除去乙中少量丁的试是___。
②A、C组成的化合物中,化学式为C2A6,该物质与D的单质发生反应的类型___,写出其中一个化学方程式是___。
【答案】H 第二周期第IVA族 Cl2+H2O=H++Cl-+HClO 碱 .NaOH=Na++OH-Br2的CCl4溶液取代反应 C2H6+Cl2→C2H5Cl+HCl【解析】【分析】四种短周期元素A、B、C、D,信息②中四种元素之间形成甲、乙、丙三种分子,甲分子为V型结构,是地球上最常见的物质之一,是所有生命体生存的重要资源,约占人体体重的三分之二,故甲为H2O,乙为正四面体结构,无色无味而易燃,是常见的一种基础能源,乙为CH4,丙分子有3个不同的原子,具有强氧化性,可以用于消毒杀菌,丙应是HClO,再根据信息①原子半径大小:A<B<C<D可得,A为H元素、B为O元素、C为C元素、D为Cl元素。
1 第13章 卤素习题解答 1.与其他卤素相比,氟元素有何特殊性?为什么? 答:参阅教材13.1.2。 与同族其它元素相比,第二周期元素氟显示一系列特殊性: (1)氧化态 氟元素的氧化态为-1和0,无正氧化态,因为氟是电负性最大的元素。 (2)第一电子亲和能 第一电子亲和能EA1绝对值F < Cl,而Cl、Br、I递减。 (3)键解离能 自身形成单键时,键解离能F-F(157.7 kJ·mol-1) < Cl-Cl(238.1 kJ·mol-1) > Br-Br (189.1 kJ·mol-1)> I-I(148.9 kJ·mol-1);与电负性较大、价电子数目较多的元素的原子成键时,O-F (184 kJ·mol-1) < Cl-O(205 kJ·mol-1)。 氟的单键解离能和第一电子亲和能偏小,是因为它是第二周期元素,原子半径较小,成键或接受外来电子后,电子密度过大、电子互相排斥作用增加所致。 但是,当与电负性较小、价电子数目较少的元素原子成键时,氟所形成的单键解离能却大于氯所形成的对应单键,如F-C(435.3 kJ·mol-1) > Cl-C(327.2 kJ·mol-1),F-H(565.3 kJ·mol-1)> Cl-H(427.6 kJ·mol-1)。显然,由于成键后价层电子密度不至于过大,F-C和F-H与Cl-C和Cl-H相比较,原子轨道更有效的重叠和能量更相近起着主导作用。 (4)化学键类型 多数氟化物为离子型,而相应的氯化物、溴化物、碘化物中键的离子性逐步减小,出现从离子型到共价型的过渡。这显然与氟元素电负性最大有关。 (5)与水的作用 F2(g)通入水中,发生激烈反应,F2把H2O氧化为氧气,而氯、溴、碘在水中均有一定溶解度,对应的溶液称为氯水、溴水和碘水。 (6)配位数 对于同一中心原子,以卤素原子作配位原子,中心原子配位数(C.N.)以氟化物最大,稳定性也最高。例如: AsF3 AsCl3 AsBr3 AsI3 AsF5 AsCl5 AsCl5在50 oC分解; PbF4 PbCl4 PbCl4在室温分解。 (7)卤化物热力学稳定性,以氟化物最稳定。 2.简要回答以下问题: (1)元素周期表中,哪种元素的第一电子亲和能最大?哪种元素的电负性最大?为什么? (2)为什么存在ClF3,而不存在FCl3? (3)为什么键解离能F-F < Cl-Cl,而H-F > H-Cl? (4)氢键键能HF(l) > H2O(l),为什么沸点HF(l) < H2O(l)? (5)为什么铁与盐酸反应得到FeCl2,而铁与氯气反应却得到FeCl3? (6)工业产品溴常含有少量氯,工业产品碘常含有少量ICl和IBr,如何除去? 答:(1)氯元素的第一电子亲和能最大,因为Cl、F原子最外层均有7个电子,均有强烈的接受外来电子的倾向,在同一周期中非金属性最强,但是F原子仅有二层电子,原子半径小,接受外来电子后电子密度过大、电子互相排斥作用增加,致使F第一电子亲和能小于Cl。氟元素的电负性最大,因为在最外层均有7个电子的卤素原子中,F原子半径最小, 2
在分子中吸引电子的能力最强。 (2)Cl原子有6个价轨道:3s、3px、3py、3pz和2个3d轨道,故存在ClF3;而F原子只有4个价轨道:2s、2px、2py、2pz,故不存在FCl3。 (3)单键解离能F-F < Cl-Cl,是因为F是第二周期元素,原子半径较小,与同是高电子密度的另一个F原子成键后,电子密度过大、电子互相排斥作用增加所致。 但是,当与电负性较小、价电子数目较少的元素原子成键时,氟所形成的单键解离能却大于氯所形成的对应单键,如F-H(565.3 kJ·mol-1)> Cl-H(427.6 kJ·mol-1)。显然,由于成键后价层电子密度不至于过大, F-H与Cl-H相比较,原子轨道更有效的重叠和能量更相近起着主导作用。 (4)氢键键能HF(l) > H2O(l),是因为H-F电负性差大于H-O;沸点HF(l) < H2O(l),是因为每个H2O 分子能形成2个氢键,而每个HF分子只能形成1个氢键。 (5)OE(H+/H2) = 0 V,OE(Fe2+/Fe) = -0.44 V,OE(Fe3+/Fe) = -0.036 V,OE(Cl2/Cl-) = +1.36 V,故标准态下,下列反应自发进行: Fe(s) + 2HCl(aq) = FeCl2(s) + H2(g) 2Fe(s) + 3Cl2(g) = 2FeCl3(s) 当溶液酸性较强时,实际的E(H+/H2) > OE(H+/H2),而E(Fe3+/Fe) < OE(Fe3+/Fe),故HCl(aq)不可能把Fe氧化Fe3+.
(6) 2KBr(s)+ Cl2(g) 2KCl(s) + Br2(g)
KI(s) + ICl(g) KCl(s) + I2(g) KI(s) + IBr(g) KBr(s) + I2(g) 3.室温下Cl2、Br2、I2在碱溶液中分别发生歧化反应,主要产物是什么?为什么? 答:在碱性介质中,Cl2、Br2、I2分别位于在X-和XO-(或XO3-)连线的“峰顶”位置(参阅教材图12.15),因此,下述歧化反应①和②自发进行: X2 + 2OH- = X- + XO- + H2O ① 3X2 + 6OH- = 5X- + XO3- + 3H2O ② 由表13.3可见:除I2 → I- + IO-外,其余反应自发倾向都很大。X2歧化反应的实际产物是由动力学因素—反应速率决定。室温下,Cl2的反应①速率很大,故歧化反应的实际产物是Cl-和ClO-;Br2反应①、②都发生,在50~80 C则以反应②为主;I2反应①速率很小,反应②是定量反应,实际产物是I-和IO3-。 4.提出除去Cl2(g)的三种方法,写出相应化学方程式。 答:利用Cl2(g)在碱介质中的歧化性质和氧化性,可以分别用NaOH、Na2S2O4、FeC12除去Cl2(g)。 (1)Cl2(g) + 2NaOH(aq) = NaCl(aq) + NaClO(aq) + H2O(l) (2)3Cl2(g) + Na2S2O4(aq) + 8NaOH(aq) = 6NaCl(aq) + 2Na2SO4(aq) + 4H2O(l) (3)Cl2(g) + 2FeC12(aq) = 2FeC13(aq) 5.设计关于HF和HCl水溶液电离的玻恩-哈伯循环,计算氢氟酸和盐酸在298 K的酸常数(热力学数据见表13.5),并分析为何盐酸酸性强于氢氟酸。 解:关于HF和HCl水溶液电离的玻恩-哈伯循环见下图(教材图13.7):
△ △
△ 3
图13.7 卤化氢水溶液电离的玻恩-哈伯循环 相应的热力学数据见下表(教材表13.5)。 表13.5 卤化氢水溶液电离玻恩-哈伯循环的热力学数据(kJ·mol-1) HX O1G O2G O3G O4G OO56GG OG OaK
HF HCl 23.9 -4.2 535.1 404.5 1320.2 1320.3 -347.5 -366.8 -1513.6 -1393.4 18.1 -39.7 6.3 ×10-4 1 ×107
根据状态函数的性质,两种途经的标准自由能变化相等,即 OOOOOOO123456ΔΔΔΔΔΔΔGGGGGGG
由OOaΔlnGRTK,计算盐酸和氢氟酸的电离常数OaK,得OaK(HCl) = 1 ×107,OaK
(HF) =6.3 ×10-4。可见盐酸是强酸,而氢氟酸是弱酸。比较表13.5数据,可发现:氢氟酸
的弱酸性主要是由于O1ΔG和O2ΔG太大,即小的F-离子强烈的水合作用以及HF与H2O之间的分子间氢键形成导致HF(aq)去溶剂化对应的标准自由能变化O1ΔG大,同时HF(g)键的解离
能也最大。 6.通过热力学计算,说明HF(g)或HCl(g)是否可以刻蚀玻璃。[玻璃中含SiO2(s),设反应生成SiX4(g)和H2O(l)] 解:(1) SiO2(s) + 4HF(g) = SiF4(g) + 2H2O(l)
O-1fmΔ/(kJmol)G
-852.4 -275.4 -1572.7 -237.14
OOOrmfmfmΔΣΔ(products)ΣΔ(reactants)GGG
=
-92.98 kJmol-1 < 0 kJmol-1
(2) SiO2(s) + 4HCl(g) = SiCl4(g) + 2H2O(l) O-1fmΔ/(kJmol)G
-852.4 -95.30 -617.0 -237.14
OOOrmfmfmΔΣΔ(products)ΣΔ(reactants)GGG
=
142.32 kJmol-1 > 0 kJmol-1
所以,HF(g)可以刻蚀玻璃,而HCl(g)不可。 7.NH4F水溶液是否可以用玻璃容器保存?为什么? 答:不可以,因为NH4F水解生成HF(aq),会腐蚀玻璃(参阅第6题解答): NH4F(aq) + H2O(l) = HF(aq) + NH3·H2O(aq) 8.根据GO/F – Z图,简述工业上利用海水中溴化物制备溴的原理,并写出反应的化学方