无机化学第20章

第二十章1.钛的主要矿物是什么？简述从钛铁矿制取钛白得反应原理。解：钛的主要矿物有钛铁矿FeTiO2反应原理：FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2OTiOSO4+2H2O=TiO2•H2O↓+H2SO4TiO2•H2O=TiO2+H2O2.解释TiCl3和[Ti（O2）OH（H2O）4]+有色得原因。解：TiCl3显色是因为产生了电核跃迁，[Ti(O2)OH(H2O)4]+有色是因为O22-离子变形性较强，d—d跃迁所引起。3.完成并配平下列反应方程式。（1）Ti+HF（2）TiO2+H2SO4（3）TiCl4+H2O（4）FeTiO3+H2SO4（5）TiO2+BaCO3（6）TiO2+C+Cl2解：(1)Ti+5HF=H2TiF6+2H2↑(2)TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O(3)TiCl4+2H2O=TiO2+4HCl(4)FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O(5)TiO2+BaCO3=BaTiO3+CO2↑(6)TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO↑4.完成下列反应（1）TiI4在真空中强热；（2）FeTiO3和碳得混合物在氯气中加热；（3）向含有TiCl26得水溶液加入过量得氨；（4）向VCl3的水溶液加入过量的氨；（5）将VCl2的固体加到HgCl2水溶液中。解：(1)TiI4=Ti+2I2(2)2FeTiO3+6C+5Cl2=2FeCl3+2TiCl4+6CO(3)TiCl62-+NH3=[Ti(NH3)6]4++6Cl-(4)VCl3+Na2SO3=(5)VCl2+HgCl2=5.根据下列实验写出有关的反应方程式：将一瓶TiCl4打开瓶塞时立即冒白烟。向瓶中加入浓HCl溶液和金属锌时生成紫色溶液，缓慢地加入NaOH溶液直至溶液呈碱性，于是出现紫色沉淀。沉淀过滤后，先用HNO3处理，然后用稀碱溶液处理，生成白色沉淀。解：TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl↑2TiCl4+Zn=2TiCl3↓+ZnCl2TiCl3+3NaOH=Ti(OH)3+3NaCl3Ti(OH)3+7HNO3=3TiO(NO3)+2NO↑+8H2OTiO2++2OH-+H2O=Ti(OH)4↓6.利用标准电极电势数据判断H2S，SO2，SnCl2和金属Al能否把TiO2+离子还原成Ti3+离子？解：由查表得：VAlAlEVSnSnEVSHSEVSOHSOEVTiTiOE67.0/,15.0/,141.0/20.0/,1.0/3242322432因为EθAl3+/AlEθTiO2+/Ti3+，故只有Al才可以还原TiO2+离子成Ti3+离子7.概述下列合成反应地步骤（1）由MnSO4制备K5Mn（CN）6；（2）由MnO2制备K3Mn（CN）6；（3）由MnS制备KMnO4；（4）由MnCO3制备K2MnO4；（5）由BaMnO4制备金属锰。解：(1)MnSO4+6KCN=K4[Mn(CN)6]+K2SO4(2)4MnO2+6H2SO4=2Mn2(SO4)3+6H2O+O2Mn2(SO4)3+12KCN=2K3Mn(CN)6+3K2SO4(3)MnS+2O2=MnO2+SO22MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2(4)MnCO3+2HNO3=Mn(NO3)2+H2O+CO2Mn(NO3)2=MnO2+2NO22MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O(5)BaMnO4+K2SO4=K2MnO4+BaSO4K2MnO4+CO2=KMnO4+MnO2+2K2CO3KMnO4+SO32-+H2O=2MnO2+SO42-+2OH-（中性条件下）3MnO2=Mn3O4+O2（加热）Mn3O4+8Al=4Al2O3+9Mn8．向铬酸钾的水溶液通入CO2时，会发生什么变化？解：溶液由黄色变为橙色9．完成并配平下列反应方程式（1）V2O5+NaOH（2）V2O5+HCl（3）VO43-+H+(过量)（4）VO2++Fe2++H+（5）VO2++H2C2O4+H+解：(1)V2O5+2NaOH=2NaCO3+H2OV2O5+6NaOH=2Na3VO4+3H2O(2)V2O5+6HCl=2VOCl2+Cl2+3H2O(3)VO43-+4H+(过量)=VO2++2H2O(4)VO2++Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O(5)2VO2++H2C2O4+2H+=2VO2++2CO2↑+2H2O10．钒酸根离子在水溶液中的组成取决于哪些因素？这些因素怎样影响平衡VO34V2O47(V3O39,V10O628等)。解：取决于（1）溶液的pH值，随着pH值的下降，聚合度增大，但若加入足够量的酸，溶液中存在稳定的VO2+离子。（2）钒酸根浓度的大小，浓度低于10-4mol•dm-3时，溶液中存在的仅为单体钒酸根和酸式钒酸根离子，若浓度大于10-4mol•dm-3，则当酸度过高，pH值约为2时，会沉淀出红棕色的五氧化二钒水合物。11．新生成的氢氧化物沉淀为什么会发生下列变化（1）Mn(OH)2几乎是白色的，在空气中变为暗褐色？（2）白色的Hg(OH)2立即变为黄色？（3）蓝色的Cu(OH)2，加热时为什么变黑？解：(1)2Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2MnO(OH)2为暗褐色(2)Hg(OH)2=HgO+H2OHgO为黄色(3)Cu(OH)2=CuO+H2OCuO为黑色12．根据下述各实验现象，写出相应的化学反应方程式（1）往Cr2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液，先析出葱绿色絮状沉淀，后又溶解，此时加入溴水，溶液就由绿色变为黄色。用H2O2代替溴水，也得到同样结果。（2）当黄色BaCrO4沉淀溶解在浓HCl溶液中时得到一种绿色溶液。（3）在酸性介质中，用锌还原Cr2O27时，溶液颜色由橙色经绿色而变成蓝色。放置时又变回绿色。（4）把H2S通入已用H2SO4酸化的K2Cr2O7溶液中时，溶液颜色由橙变绿，同时析出乳白色沉淀。解：(1)Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓Cr(OH)3+OH-=Cr(OH)4-Cr(OH)4-+Br2=Br-+CrO42-+H2O2Cr(OH)4-+3H2O2+2OH-=2CrO42-+8H2O(2)2BaCrO4+2H+=Cr2O72-+2Ba2++H2OCr2O72-+6Cl-+14H+=2Cr3++3Cl2↑+7H2O(3)Cr2O72-+3Zn+14H+=2Cr3++3Zn2++7H2O2Cr3++Zn=2Cr2++Zn2+4Cr2++O2+4H+=4Cr3++2H2O6H2S+Cr2O72-+8H+=2Cr3++6S↓+7H2O13．若Cr3离子和Al3共存时，怎样分离它们？Zn2离子也共存时，怎样分离？解：Cr3+,Al3+,Zn2+(1)H2O2,OH-(过量),∆(2)调节pH=4—5，BaCl2BaCrO4Al3+,Zn2+NH3.H2OAl(OH)3Zn(NH3)42+14．在含有Cl和CrO24离子的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液，若[Cl]及[CrO24]均为103mol·dm3,那么谁先沉淀？两者能否基本分离出来。解：KspAgCl=1.8×10-10KspAg2CrO4=2.0×10-12=[Ag+][Cl-]=[Ag+]2[CrO42-]故先得到AgCl沉淀若使AgCl沉淀[Ag+]=37310108.110108.1dmmolClKspAgCl使Ag2CrO4沉淀[Ag+]=3531224421047.410100.2][dmmolCrOCrOKspAg故当Ag2CrO4产生沉淀时[Cl-]=35510104.01047.4108.1][dmmolAgKspAgCl35310104.010100%=99.6%故可基本分离15．用H2S或硫化物设法将下列离子从它们的混合溶液中分离出来。Hg22，Al3+，Cu2+，Ag+，Cd2+，Ba2+，Zn2+，Pb2+，Cr3+解：Al(OH)3、Cr(OH)3（加盐酸）Al3+、Cr3+、Zn2+Hg2S、CuS、Ag2S、CdS、PbS（加浓盐酸）Cd2+、Pb2+（加氨水）HgS+Hg、CuS、Ag2S（加硝酸）Ag+、Cu2+（Cl)Ba2+16．指出下列化合物的颜色，并说明哪些是d-d跃迁，哪些是电荷跃迁引起的？Cu(NH3)4SO4（深蓝色），[Mn(CN)6](SO4)2(深紫色)，顺式-[Co(NH3)4Cl2]Cl（紫色），反式-[Co(NH3)4Cl2]Cl(绿色)，K2[MnBr4](黄绿色)，Mn(H2O)6(SO4)(浅红色)，KFe[Fe(CN)6](深蓝色)，Ag2CrO4（橙红色）BaFeO4(深红色)，Na2WS4（橙色）Au[AuCl4]（暗红色），Cu[CuCl3]（棕褐色）解：（1）深蓝色（2）深紫色（3）紫色（4）绿色（5）黄绿色（6）浅红色（7）深蓝色（8）橙红色（9）洋红色（10）橙色（11）暗红色（12）棕褐色（9），（10），（11）为电荷跃迁引起，其余皆为d-d跃迁所致。17．根据2CrO24+2H+Cr2O27+H2OK=1014试求在1mol·dm3铬酸钾溶液中，pH值是多少时（1）铬酸根离子褐重铬酸根离子浓度相等；（2）铬酸根离子的浓度占99%；（3）重铬酸根离子的浓度占99%。解：（1）解：设Cr2O72-浓度为xmol•dm-32CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O2xx21[CrO42-]=[Cr2O72-]则：1-2x=xx=1/3mol•dm-3224272][2][][HCrOOCrK224272][][][][HCrOOCrH14210)3/1(3/1得:Ph=-lg[H+]=6.7618．把重铬酸钾溶液褐硝酸银溶液混合在一起时，析出什么沉淀？解：生成Ag2CrO4（砖红色）沉淀Cr2O72-+4Ag++H2O=2Ag2CrO4↓+2H+19．为了从溶解有20g六水合氯化铬（Ⅲ）的水溶液重快速沉淀出氯，需要75ml2mol·dm3的硝酸银溶液，请根据这些数据写出六水合氯化铬（Ⅲ）的配位式（结构式）。解：设结构式为[Cr(H2O)6Cl(3-x)]Clx则1mol该物可电离出xmol的Cl-Cl-+Ag+=AgCl0.15mol75×2×10-3mol11六水合氯化铬的量为：20g/266.45g/mol=0.075mol则：x/1=0.15/0.075=2即结构式为：[Cr(H2O)6Cl]Cl220．为什么碱金属的重铬酸盐在水溶液重的pH7？解：因为在溶液中存在2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O所以碱金属的重铬酸盐显酸性。21．溶液的pH值怎样影响铬酸根离子、钼酸根离子和钨酸根离子的组成？在什么介质中能够存在CO，MO，MO离子？解：pH降至弱酸性时CrO42-、MoO42-、WO42-会逐渐聚合成多酸根离子。在酸性介质中。22.根据记忆，写出从钨锰铁矿制备金属钨粉的整个反应过程。解：6MnWO4+6Na2CO3+O2=2Mn3O4+6Na2WO4+6CO2Na2WO4+2HCl=H2WO4+2NaClH2WO4+2NH3•H2O=(NH4)2WO4+2H2O(NH4)2WO4=2NH3↑+WO3+H2OWO3+3H2=W+3H2O23.利用标准电极电势，判断下列反应的方向：6MNO4+10Cr3+11H2O5Cr2O27+6Mn2++22H+解：EθMnO4-,Mn2+=1.51VEθCr2O72-,Cr3+=1.33VEθMnO4-,Mn2+EθCr2O72-,Cr3+故反应向右进行24．试求下列反应的平衡常数，并估计反应是否可逆Mn