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第十二章 配位平衡12-1 在1L 6 mol ·L －1的NH 3水中加入0.01 mol 固体CuSO 4，溶解后加入0.01 mol 固体NaOH ，铜氨络离子能否被破坏？（K 稳[Cu(NH 3)42+]=2.09×1013，K SP [Cu(OH)2]=2.2×10-20） 解：CuSO 4在过量的氨水溶液中几乎完全形成[Cu(NH 3)4]2+，则[Cu(NH 3)4]2+ === Cu 2+ + 4NH 3平衡时： 0.01-x x (6-0.04)+4x1342431009.2)496.5()01.0(])([⨯=+⋅-=+x x x NH Cu K 稳 11910792.3--⋅⨯=L mol x ])([108.3)01.0(10792.3]][[22321922OH Cu K OH Cu sp <⨯=⨯⨯=---+铜氨络离子不能被破坏。
12-2 在少量N H 4S C N 和少量Fe 3+同存于溶液中达到平衡时，加入NH 4F 使[F －]=[SCN －]= 1 mol ·L－1，问此时溶液中[FeF 63－]和 [Fe(SCN)3]浓度比为多少？（K 稳[Fe(SCN)3]=2.0×103，K 稳[FeF 63－]= 1×1016）解： ---+=+SCN FeF F SCN Fe 3][6])([363 123163633663336105102101)]([][])([][]][)([]][[⨯=⨯⨯====-----SCN Fe K FeF K SCN Fe FeF F SCN Fe SCN FeF K 稳稳12-3 在理论上，欲使1×10－5 mol 的AgI 溶于1 cm 3氨水，氨水的最低浓度应达到多少？事实上是否可能达到这种浓度？（K 稳[Ag(NH 3)2+]=1.12×107，K SP [AgI]=9.3×10－17）解： -++=+I NH Ag NH AgI ])([2233起始浓度 a 0 0达到平衡时 a-2x x x （全部溶解时：101.0-⋅=L mol x ）此反应的平衡常数：9177231004.1103.91012.1)(})({--+⨯=⨯⨯⨯=⨯=AgI Ksp NH Ag K K 稳因此： 9221004.1]2[(-⨯=-=x a x K 1310-⋅=L mol a 事实上不可能达到这种浓度。
第13章氢和稀有气体13-1 氢作为能源，其优点是什么？目前开发中的困难是什么？1、解：氢作为能源，具有以下特点：（1）原料来源于地球上储量丰富的水，因而资源不受限制；（2）氢气燃烧时放出的热量很大；（3）作为燃料的最大优点是燃烧后的产物为水，不会污染环境；（4）有可能实现能量的储存，也有可能实现经济高效的输送。
发展氢能源需要解决三个方面的问题：氢气的发生，氢气的储备和氢气的利用13-2按室温和常压下的状态（气态液态固态）将下列化合物分类，哪一种固体可能是电的良导体？BaH2;SiH4;NH3;AsH3;PdH0.9;HI13-3试述从空气中分离稀有气体和从混合气体中分离各组分的根据和方法。
3、解：从空气中分离稀有气体和从混合稀有气体中分离各组分，主要是利用它们不同的物理性质如：原子间不同的作用力、熔点沸点的高低以及被吸附的难易等差异达到分离的目的。
13-4试说明稀有气体的熔点、沸点、密度等性质的变化趋势和原因？4、解：氦、氖、氩、氪、氙，这几种稀有气体熔点、沸点、密度逐渐增大。
这主要是由于惰性气体都是单原子分子，分子间相互作用力主要决定于分子量。
分子量越大，分子间相互作用力越大，熔点沸点越来越高。
密度逐渐增大是由于其原子量逐渐增大，而单位体积中原子个数相同。
13-5你会选择哪种稀有气体作为：（a）温度最低的液体冷冻剂；（b）电离能最低安全的放电光源；（c）最廉价的惰性气氛。
13-6用价键理论和分子轨道理论解释HeH、HeH+、He2+粒子存在的可能性。
为什么氦没有双原子分子存在？13-7 给出与下列物种具有相同结构的稀有气体化合物的化学式并指出其空间构型：(a) ICl 4- (b)IBr 2- (c)BrO 3- (d)ClF7、 解： 4X e F 平面四边形 2XeF 直线形3XeO 三角锥 XeO 直线形13-8用 VSEPR 理论判断XeF 2 、XeF 4、XeF 6、XeOF 4及ClF 3的空间构型。
无机化学第四版答案第一章：无机化学基础知识1.1 无机化学的定义无机化学是研究无机物质的性质、合成方法、反应规律以及其在化学产业中的应用的科学。
1.2 无机化学的分类无机化学可以根据化合物的成分、物理性质、化学性质等进行分类。
其中，根据化合物的成分，可以分为无机酸、无机盐、无机氧化物等。
根据物理性质，可以分为固体、液体和气体。
根据化学性质，可以分为酸性、碱性和中性等。
1.3 无机化学的应用无机化学在工业生产、医药、农业等领域有着广泛的应用。
例如，无机化合物可以用于制备金属材料、电池、涂料等。
另外，无机化学也在医药领域有着重要的应用，例如无机化合物可以作为药物的原料或药物的载体。
第二章：无机化学方法与实验技术2.1 无机化合物的分离与纯化无机化合物的分离与纯化是无机化学研究中的基础工作。
常用的分离与纯化方法有结晶法、溶剂萃取法、沉淀法等。
其中，结晶法是最常用的方法之一，通过溶解和结晶过程可以得到纯度较高的无机化合物。
2.2 无机化合物的性质测试无机化合物的性质测试是了解化合物性质的重要手段。
常用的性质测试方法包括熔点测定、溶解度测定、电导率测定等。
2.3 无机化合物的结构表征无机化合物的结构表征可以帮助我们了解化合物的分子结构和形态。
常用的结构表征方法包括X射线衍射、核磁共振等。
第三章：无机离子化学3.1 离子的定义与分类离子是带电粒子，可以根据电荷的正负进行分类，分为阳离子和阴离子。
根据单个离子的总电荷，可以进一步分类为单价离子、二价离子等。
3.2 离子的稳定性离子的稳定性与其核外电子排布和电荷大小有关。
一般来说，具有稳定电子排布和电荷分布的离子比较稳定。
3.3 离子的溶解与配位化学离子在溶液中可以与其他离子或分子形成配合物。
配位化学研究离子和配体之间的结合方式以及配合物的性质。
常用的配位化学方法包括配体置换反应、配体合成等。
第四章：无机化学反应4.1 离子反应离子反应是无机化学中常见的反应类型。
第一章原子结构和原子周期系1-1根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态：（a）K （b）Al （c）Cl （d）Ti（Z=22）（e）Zn（Z=30）（f）As（Z=33）答：（a）[Ar]4s1（b）[Ne]3s23p1（c）[Ne]3s23p5（d）[Ar]3d54s2（e）[Ar] 3d104s1（f）[Ar]4s24p31-2给出下列原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨道，填入轨道的电子用箭头表示。
（a）Be （b）N （c）F （d）Cl-（e）Ne+（f）Fe3+（g）As3+1-3 Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+的基态的最外层电子组态与次外层电子组态分别如何？1-4以下+3价离子那些具有8电子外壳？Al3+、Ga3+、Bi3+、Mn3+、Sc3+答：Al3+和Sc3+具有8电子外壳。
1-5已知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为：（a）3s23p5（b）3d64s2（c）5s2（d）4f96s2（e）5d106s1试根据这个信息确定它们在周期表中属于那个区、哪个族、哪个周期。
答：（a）p区，ⅦA族，第三周期（b）d区，Ⅷ族，第四周期（c）s区，ⅡA族，第五周期（d）f区，ⅢB族，第六周期（e）ds区，ⅠB族，第六周期1-6根据Ti、Ge、Ag、Rb、Ne在周期表中的位置，推出它们的基态原子的电子组态。
答：Ti位于第四周期ⅣB族，它的基态原子的电子组态为[Ar]3d24s2；Ge位于第四周期ⅣA族，它的基态原子的电子组态为[Ar]3d104s24p2；Ag位于第五周期ⅠB族，它的基态原子的电子组态为[Kr] 4d105s1；Rb位于第五周期ⅠA族，它的基态原子的电子组态为[Kr] 5s1；Ne位于第二周期0族，它的基态原子的电子组态为[He] 2s22p6。
1-7某元素的基态价层电子构型为5d36s2，给出比该元素的原子序数小4的元素的基态原子电子组态。
转无机化学实验习题答案实验习题p区非金属元素(卤素、氧、硫)1.氯能从含碘离子的溶液中取代碘，碘又能从氯酸钾溶液中取代氯，这两个反应有无矛盾?为什么?答：这两个反应无矛盾。
因为氯的氧化性强于碘，而碘的氧化性又强于氯酸钾。
2.根据实验结果比较：①S2O82-与MnO4-氧化性的强弱；②S2O32-与I-还原性的强弱。
答：因为S2O82-可以将Mn2+氧化为MnO4-，所以S2O82-的氧化性强于MnO4-,S2O32-能将I2还原为I-，S2O32-和还原性强于I-。
3.硫代硫酸钠溶液与硝酸银溶液反应时，为何有时为硫化银沉淀，有时又为[Ag(S2O3)2]3-配离子?答：这与溶液的浓度和酸碱性有关，当酸性强时，会生成硫化银沉淀，而在中性条件下就会生成[Ag(S2O3)2]3-配离子。
4.如何区别：①次氯酸钠和氯酸钠；②三种酸性气体：氯化氢、二氧化硫、硫化氢；③硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫化钠。
答：①分别取少量两种固体，放入试管中，然后分别往试管中加入适量水，使固体全部溶解，再分别向两支试管中滴入两滴品红溶液，使品红溶液褪色的试管中放入的固体为次氯酸钠，剩下的一种为氯酸钠。
②将三种气体分别通入品红溶液中，使品红褪色的是二氧化硫，然后将剩余的两种气体分别通入盛有KMnO4溶液的试管中，产生淡蓝色沉淀的是H2S，剩下的一种气体是氯化氢。
③分别取四种溶液放入四支试管中，然后向四支试管中分别加入适量等量的H2SO4溶液，有刺激性气味气体产生的是亚硫酸钠，产生臭鸡蛋气味气体是的硫化钠，既有刺激性气味气体产生，又有黄色沉淀产生的是硫代硫酸钠，无明显现象的是硫酸钠。
5.设计一张硫的各种氧化态转化关系图。
6.在氯酸钾和次氯酸钠的制备实验中，如果没有二氧化锰，可改用哪些药品代替地二氧化锰?答：可用高锰酸钾代替二氧化锰。
7.用碘化钾淀粉试纸检验氯气时，试纸先呈蓝色，当在氯气中放置时间较长时，蓝色褪去，为什么?答：因为2KI+Cl2=2KCl+I2,I2遇淀粉变蓝，因此试纸呈蓝色，但氯气有氧化性，可生成HClO，可以将蓝色漂白，所以在氯气中放置时间较长时，蓝色褪去。
第18章d s 区金属18.l 为什么C u(II)在水溶液中比Cu(I)更稳定，Ag(I)比Ag(II)稳定,Au 易形成+III 氧化态化合物? 解：(1)Cu 2+离子半径比Cu +离子的小，而电荷又多一倍，所以Cu 2+的溶剂化作用要比Cu +的强得多；Cu 2+的水化能(－2121kJ ·mol －1)已超过铜的第二电离能。
所以Cu 2+在水溶液中比C u +稳足。
(2)Ag 2+和Ag +的离子半径都较大，其水化能相应就小，而且银的第二电离能又比铜的第二电离能大，因此Ag +比较稳定。
(3)金的离子半径明显比银的大，金的第3个电子比较容易失去，再加上d 8离子的平面正方形结构具有较高的晶体场稳定化能，这就使得金容易形成+Ⅲ氧化态。
18.2 简述：(1)怎样从闪锌矿冶炼金属锌?(2)怎样从辰砂制金属汞?解：(1)闪锌矿通过浮选法得到含有40％～60％ZnS 的精矿石，焙烧使其转化为ZnO ，再将ZnO 和焦炭混合在鼓风炉中加热至1373~1573K ，使Zn 以蒸气逸出，冷凝得到纯度为99％的锌粉：2ZnS+3O 2========= 2ZnO+2SO 2 2 C+O 2=======2COZnO+CO =======Zn(g)+CO 2↓(2)辰砂中制金属汞辰砂碎石经粉碎，浮选富集之后，在空气在中焙烧或与石灰共热，然后使汞蒸馏出来。
HgS+ O 2=======Hg+ SO 2↑ 4HgS+4CaO ====== 4Hg+3CaS+CaSO 418.3电解法精炼铜的过程中,粗铜(阳极)中的铜溶解，纯铜在阴极上沉积出来，但粗铜中的A g 、Au 、Pt 等杂质则不溶解而沉于电解槽底部形成阳极泥，Ni 、Fe 、Zn 等杂质与铜一起溶解，但并不在阴极上沉积出来，为什么?解：因电解过程是一个氧化还原的过程，从下面各金属离子电对的电极电势可以看出：Cu 2+的氧化能力大于Ni 2+、Fe 2+、Zn 2+而小于A g +、Au 3+、Pt 2+，所以在电解过程中，Ni 、Fe 、Zn 失去电子转入溶液中，而Ag 、Au 、Pt 沉入阳极底部。
φM 2+/ M ： Cu ： 0.342 V , Ni ：－0.257V ，Fe ：－0.44V ，Zn ：－0.762 V ，Ag+：0.78 V ，Au 3+：1.498V ，Pt ：1．2V18.4 有一份硝酸铜和硝酸银的混合物，试设计一个分离它们的方案。
解：根据AgNO 3和Cu(NO 3)2的热分解温度不同分离 2AgNO 3====== 2Ag +2 NO 2↑+O 2 Cu(NO 3)2=====2CuO+4NO 2↑+ O 2↑控制温度在472～712 K 之间加热,然后溶解过滤出CuO ，将滤液重结晶便得到纯的硝酸银；将CuO 溶于稀硝酸再结晶便得到硝酸铜。
18.5 lmL 0.2 mol ·dm －3HCl 溶液中含有Cu 2+5mg ，若在室温及101.325kPa 下通入H 2S 气体至饱和,析出CuS 沉淀,问达到平衡时,溶液中残留的Cu 2+浓度(mg ·mL －1)为多少?解：K sp(CuS)＝1.27×10－36 H 2S ： K a 1＝5. 7×10－8 K a 2＝1. 2×10－15由于CuS 的K sp 很小，可以认为Cu 2+完全生成CuSCu 2++H 2S====Cu S ↓+2H +H 2S====2H ++ S 2－[S 2－]＝代入数值 [S 2－]＝＝3.42×10－23 ∴[Cu 2+]＝＝＝3.71×10－12（mol ·dm －3）焙烧 712K 472K K a 1·K a 2 [H 2S] [H +] 5. 7×10－8×1. 2×10－15×0.1 0.2 K spCuS [S 2-] 1.27×10－36 3.42×10－2318.6用反应方程式说明下列现象：(1)铜器在潮湿空气中慢慢生成一层绿色的铜锈：(2)金溶于王水：(3)在CuCl 2浓溶液中逐渐加水稀释时，溶液颜色由黄棕经绿色而变为蓝色：(4)当SO 2通入CuSO 4与NaCl 浓溶液中时析出白色沉淀：(5)往AgNO 3溶液中滴加KCN 溶液时，先生成白色沉淀而后溶解，再加入NaCl 溶液时并无AgCl 沉淀生成，但加入少许Na 2S 溶液时却析出黑色Ag 2S 沉淀：(6)热分解CuCl 2·2H 2O 时得不到无水CuCl 2。
解： (1)2Cu+O 2+H 2O+CO 2===Cu(OH)2·CuCO 3(2)Au+4HCl+HNO 3===HAuCl 4+N O ↑+2H 2O(3) Cu 2++4C1－===[CuCl 4]2－ (黄绿色) Cu 2++6H 2O=== [Cu(H 2O)6] 2+(蓝色) (4)2 Cu 2++2 C1－+SO 2+2 H 2O ===2CuCl ↓+4H ++ SO 42－(5) Ag ++CN －＝AgCN ↓ AgCN+ CN －＝Ag(CN)2－2Ag(CN)2－+S 2－===Ag 2S ↓+4 CN － (6)2CuCl 2·2H 2O===Cu(OH)2·CuCl 2+2HC l ↑18.7有一黑色固体化合物A ，它不溶于水、稀醋酸和氢氧化钠，却易溶于热盐酸中，生成一种绿色溶液B 。
如溶液B 与铜丝一起煮沸，逐渐变棕黑得到溶液C 。
溶液C 若用大量水稀释，生成白色沉淀D 。
D 可溶于氨溶液中，生成无色溶液E 。
E 若暴露于空气中，则迅速变成蓝色溶液F 。
往溶液F 中加入KCN 时，蓝色消失，生成溶液G 。
往溶液G 中加入锌粉，则生成红棕色沉淀H 。
H 不溶于稀的酸和碱，可溶于热硝酸生成蓝色溶液I 。
往溶液I 中慢慢加入NaOH 溶液生成蓝色胶冻沉淀J 。
将J 过滤、取出。
然后强热，又生成原来化合物A 。
试判断上述各字母所代表的物质，并写出相应的各化学反应方程式。
解： A ：CuO ； B ．CuCl 2；C ：HCuCl 2； D ：CuCl ； E ：Cu(NH 3) 22+ ； F ：Cu(NH 3) 42+；G ：Cu(CN) 42－；H ：Cu ； I ：Cu(NO 3)2； J ；Cu(OH)2 CuO+2HCl===CuCl 2+H 2O CuCl 2+Cu === 2CuCl ↓CuCl+HCl====H[CuCl 2] CuCl 2－=======CuC l ↓+Cl －CuCl+2NH 3===Cu(NH 3)2++C1－2Cu(NH 3)2++4NH 3+21O 2===2[Cu(NH 3)42+]+2OH －+3H 2O2[Cu(NH 3)42+]+7CN －+2O H －=2[Cu(CN)4]2－+8NH 3+OCN － +H 2OCu(CN)42－+Zn===Zn(CN)42－-+Cu 3Cu+8HNO 3===3Cu(NO 3)2+2NO ↑+4H 2O Cu(NO 3)2+2NaOH===Cu(OH)2↓+2NaNO 3 Cu(OH)2===CuO+ H 2O18.8解释下列实验事实：(1)铁能使Cu 2+还原，铜能使Fe 3+还原，这两件事实有无矛盾?并说明理由：(2)焊接铁皮时，先常用浓ZnCl 2溶液处理铁皮表面：(3)HgS 不溶于HCI 、HNO 3和(NH 4)2S 中而能溶于王水或Na 2S 中：(4)HgC 2O 4难溶于水，但可溶于含有C l －离子的溶液中：(5)HgCl 2溶液中在有NH 4CI 存在时，加入NH 3水得不到白色沉淀HgNH 2Cl 。
解：（1）不矛盾：因为伊φFe 3+/ Fe 2+ ＝0.77 >φCu 2+/ Cu ＝0.342V>φFe 2+/Fe ＝－0．442V △ △ △ △ 水稀释 △ △ △Fe+ Cu 2+===Fe 2++ Cu 2 Fe 3++Cu===2 Fe 2++ Cu 2+(2) ZnCl 2+H 2O===H[ZnCl 2(OH)]FeO+2H[ZnCl 2(OH)] ===Fe[ZnCl 2(OH)2]+H 2OZnCl 2用作焊接金属的清洗剂和助溶剂。
(3)形成络合物HgS 不溶于HCl 、HNO 3和(NH 4)2S 中是因HgS 的溶度积(10－53)太小，溶于王水能生成更稳定的配合物，同时生成沉淀并放出气体。
3HgS+l2HCl+2HNO 3===3H 2[HgC14]+3S ↓+2NO ↑+4H 2O溶于Na 2S 生成稳定的二硫合汞酸钠：HgS+Na 2S(浓) ===Na 2[HgS 2](4)K sp(HgC 2O 4)>K sp(HgCl 2)(5) HgCl 2+2NH 3===HgNH 2Cl+NH 4Cl 由于有NH 4Cl 存在导致平衡向左移(同离子效应)。
18.9利用下列Δf G θ数据计算AgO 的K sp 。
AgCl(s) ===A g + (aq)+Cl － (aq)Δf G θ/ kJ • mol －1 －109.72 77.1l －131.17解：Δf G θ＝77.11＋（-131.17）－（-109.72）＝55.66 kJ • mol －1又－Δf G θ＝2.30RT lg K sp－55.66×103＝2.30×8.31×298lg K sp K sp ＝1.70×10－10评注:使用计算机计算,直接用公式－Δf G θ＝RT ln K sp 进行计算更简捷。
18.10 将1.0080g 铜－铝合金样品溶解后,加入过量碘离子,然后用0.1052 mol ·dm －3Na 2S 2O 3溶液滴定生成的碘,共消耗29.84 mL Na 2S 2O 3溶液,试求合金中铜的质量百分含量。
解： 2Cu 2+＋4I －===2 Cu I ＋I 2 I 2＋2Na 2S 2O 3=== Na 2S 4O 6＋2Na I ∵n C u ：n I 2 ：n S 2O 32－＝2：1：2∴n C u ＝n S 2O 32－＝29.84×0.1052×10－3＝3.14×10－3 mol ∴C u%＝×100%＝19.78% 答：该合金中铜的质量百分含量为19.78%。
18.11计算下列半电池反应的电极电势:Hg 2SO 4+2e －=== 2Hg ＋SO 42－ [已知φ(Hg 22+/ Hg)＝0.792V, K sp （Hg 2SO 4）＝6.76×10－7] 解：E ＝E Hg 22+/ Hg ＋lg K sp （Hg 2SO 4）＝0.792＋ lg 6.76×10－7＝0.61V18.12．将1.4820g 固态纯的碱金属氯化物样品溶于水后，加过量AgNO 3进行沉淀。
