武汉大学版无机化学课后习题答案__12卤素

第十二章卤素1．卤素中哪些元素最活泼？为什么有氟至氯活泼性变化有一个突变？答：单质的活泼性次序为：F2Cl2Br2I2从F2到Cl2活泼性突变，其原因归结为F原子和F—离子的半径特别小。FClBrIF—Cl—Br—I—r/pm6499114133136181195216(1)由于F的原子半径非常小，F—F原子间的斥力和非键电子对的斥力较大，使F2的解离能（155KJ/mol）远小于Cl2的解离能（240KJ/mol）。(2)由于F-离子半径特别小，因此在形成化合物时，氟化物的离子键更强，键能或晶格能更大。由于F-离子半径特别小，F-的水合放热比其他卤素离子多。2．举例说明卤素单质氧化性和卤离子X-还原性递变规律，并说明原因。答：氧化性顺序为：F2Cl2Br2I2;还原性顺序为：I-Br-Cl-F-.尽管在同族中氯的电子亲合能最高，但最强的氧化剂却是氟卤素单质是很强的氧化剂,随着原子半径的增大,卤素的氧化能力依次减弱。尽管在同族中氯的电子亲合能最高,但最强的氧化剂却是氟。一种氧化剂在常温下,在水溶液中氧化能力的强弱,可用其标准电极电势值来表示,值的大小和下列过程有关（见课本P524）3．写出氯气与钛、铝、氢、水和碳酸钾作用的反应式，并注明必要的反应条件。答：（1）2Cl2+Ti=TiCl4加热，干燥（2）3Cl2+2Al=2AlCl3加热，干燥（3）Cl2+H2=2HCl点燃（4）3Cl2+2P(过量)=2PCl3干燥5Cl2(过量)+2P=2PCl5干燥（5）Cl2+H2O=HClO+HCl(6)Cl2+2K2CO3+H2O=KCl+KClO+2KHCO34．试解释下列现象：（1）I2溶解在CCl4中得到紫色溶液，而I2在乙醚中却是红棕色。（2）I2难溶于水却易溶于KI中。答：（1）CCl4为非极性溶剂，I2溶在CCl4中后仍为分子状态，显示出I2单质在蒸气时的紫颜色。而乙醚为极性溶剂，I2溶于乙醚时与溶剂间有溶剂合作用，形成的溶剂合物不再呈其单质蒸气的颜色，而呈红棕色。（2）I2以分子状态存在，在水中歧化部分很少，按相似相溶的原则，非极性的I2在水中溶解度很小。但I2在KI溶液中与I-相互作用生成I3—离子，I3—离子在水中的溶解度很大，因此，I2易溶于KI溶液。5．溴能从含碘离子的溶液中取代出碘，碘又能从溴酸钾溶液中取代出溴，这两者有矛盾吗？为什么？答：Eθ（Br2/Br-）Eθ（I2/I-）,因此Br2能从I-溶液中置换出I2,Br2+2I-===2Br-+I2。2323//IIOBrBrOEE因此,I2能从KBrO3溶液中置换出Br22BrO3-+I2===Br2+2IO-36．为什么AlF3的熔点高达1563K，而AlCl3的熔点却只有463K？答：查表知元素的电负性为Al-1.61F-3.98Cl-3.16电负性差为:AlF32.37；AlC131.55。一般认为，电负性差大于1.7的二元素组成的化合物为离子化合物，小于1.7则二元素组成的化合物为共价化合物。可见MF3为典型的离子化合物，其熔点很高；而AlCl3为共价化合物，其熔点较低。7．从下面元素电势图说明将氯气通入消石灰中得到漂白粉，而在漂白粉溶液中加入盐酸可产生氯气的原因。AHClOV63.1Cl2V36.1Cl-BClOV40.0Cl2V36.1Cl答：因为Cl2通入消石灰是在碱性介质中作用的，又因为2--2/ClClOθ/ClCl，所以Cl2在碱性条件下易发生歧化反应。而在漂白粉溶液中加入盐酸后，酸性条件中,/ClClθHClO/Cl22，故而如下反应能够向右进行:HClO+Cl-+H+=Cl2+H2O8．写出下列制备过程的反应式，并注明条件：（1）从盐酸制备氯气；（2）从盐酸制备次氯酸；（3）从氯酸钾制高氯酸；（4）由海水制溴酸。答：(1)4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2+2H2O(2)4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2+2H2O2Cl2+H2O+CaCO3CaCl2+CO2+2HClO（3）KClO33KClO4+KCl高氯酸钾比氯化钾溶解度小，可分离。KClO4+H2SO4=KHSO4+HClO4(3)Cl2+2Br-=2Cl-+Br23Na2CO3+3Br2=5NaBr+NaBrO3+3CO25Br-+BrO3-+6H+=3Br2+3H2O9．三瓶白色固体失去标签，它们分别是KClO、KClO3和KClO4，用什么方法加以鉴别？答：分别取少量固体加入干燥的试管中，再做以下实验加入稀盐酸即有Cl2气放出的是KClO;KClO+2HCl=KCl+Cl2+H2O加入浓盐酸有Cl2与放出且溶液变黄的是KClO3;8KC1O3+24HCl(浓)=9Cl2↑+8KCl+60ClO2(黄)+12H2O另一种则为KClO410．卤化氢可以通过哪些方法得到？每种方法在实际应用中的意义是什么？答：CaF2+H2SO4=CaSO4+2HF↑以荧石为原料，反应在铅或铂蒸馏釜中进行。NaCl+H2SO4(浓)=NaHSO4+HCl3NaBr+H3PO4(浓)=Na3PO4+3HBr3NaBr+H3PO4(浓)=Na3PO4+3HBr。11．有一种白色固体，可能是KI、CaI2、KIO3、BaCl2中的一种或两种的混合物，试根据下述实验判别白色固体的组成。（1）将白色固体溶于水得到无色溶液；（2）向此溶液加入少量的稀H2SO4后，溶液变黄并有白色沉淀，遇淀粉立即变蓝；（3）向蓝色溶液加入NaOH到碱性后，蓝色消失而白色并未消失。答：白色固体的组成为:CaI2,KIO3的混合物12．卤素互化物中两种卤素的原子个数、氧化数有哪些规律？试举例说明。答：卤素互化物中两种卤素的原子个数不是任意的,中心原子只有一个，为电负性小而半径大的卤素；配体个数为奇数，一般为电负性大而半径小的卤素，如ICl，ICl3，IF5，IF7等。配体的个数与二种卤素半径比有关，半径比越大，配体个数越多。但配体个数不能超过7个，如碘与氟可形成7个配体的互化物IF7，但碘与氯只能形成3个配体的互化物ICl3。卤素互化物中心原子氧化数除与半径比有关外，还与两种元素的电负性差有关，电负性差等。卤素互化物中心原子氧化数除与半径比有关外，还与两种元素的电负性差有关，电负性差大，中心可以有较高的氧化数。这与半径比导致的配位数多少是一致的。13．多卤化物的热分解规律怎样？为什么氟一般不易存在与多卤化物中？答：多卤化物分解时生成的产物中的卤化物晶格能尽可能大。如CsBrCl2热分解产物为CsCl和BrCl不是CsBr和Cl2。氟一般不易存在于多卤化物中,也就是说,有氟参加的多卤化物稳定性差。其原因在于F-半径特别小,F电负性大,多卤化物分解产物MF晶格能特别大,远比多卤化物稳定。14．何谓拟卤素？试举出几种重要的拟卤素。答：某些负一价的阴离子在形成离子化合物和共价化合物时,表现出与卤素相似的性质.在自由状态下,其性质与卤素单质很相似,所以我们称之为拟卤素。15．通过(CN)2和Cl2的性质比较，说明卤素的基本性质。答：①游离状态都有挥发性。②与氢形成酸，除氢氰酸外多数酸性教强。③与金属化合成盐。④与碱、水作用也和卤素相似。⑤形成与卤素类似的络合物。⑥拟卤离子与卤离子一样也具有还原性。16．今以一种纯净的可溶碘化物332mg溶于稀H2SO4，加入准确称量0.002molKIO3于溶液内，煮沸除去反应生成的碘，然后加入足量的KI于溶液内，使之与过量KIO3作用，然后用硫代硫酸钠滴定形成I3离子，计算用去硫代硫酸钠0.0096mol，问原来的化合物是什么？答：原来的化合物为KI17．利用热力学数据（查阅有关书籍），计算按照下列反应方程式制取HCl的反应能够开始进行的近似温度。2Cl(g)+2H20(g)=4HCl（g）+O2（g）答：△H=4×(-92.31)-2×(-241.82)=114.4KJ/mol△S=4×186.8-2×188.7=369.8J/mol.KT≥△H/△S=114400/369.8=309.4K18.以反应式表示下列反应过程并注明反应条件：（1）用过量HClO3处理I2；（2）氯气长时间通入KI溶液中；（3）氯水滴入KBr、KI混合液中。答：(1)紫黑色或棕色的I2消失,并有Cl2气体生成。2HCl03+I2===2HI03+C12(2)先有I2生成,溶液由无色变黄、变橙、变棕直至析出紫黑色沉淀,最后紫黑色沉淀消失得无色溶液。Cl2+2KI===2KCl+I25Cl2+I2+6H20===2HI03+10HCl(3)溶液先变黄或橙,又变浅至近无色,最后又变黄或橙Cl2+2KI===2KCl+I25Cl2+I2+6H20===2HI03+10HClCl2+2KBr===2KCl+Br219.试述氯的各种氧化态含氧酸的存在形式。并说明酸性，热稳定性和氧化性的递变规律，并说明原因。答：HClO,HClO2,HClO3HClO4酸性:HClO4HClO3HClO2HClO