第13章 氢和稀有气体

13-1 氢作为能源，其优点是？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;HI

13-3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) ICl4 (b)IBr2 (c)BrO3 (d)ClF

7、 解： XeF4 平面四边形 XeF2 直线形

---

+

+

XeO3 三角锥 XeO 直线形

13-8用 VSEPR理论判断XeF2 、XeF4、XeF6、XeOF4及ClF3的空间构型。 8、解： XeF2 直线形 XeF4 平面四边形 XeF6 八面体 XeOF4 四方锥 ClF4 三角锥

13-9用化学方程式表达下列化合物的合成方法（包括反应条件）： (a) XeF2 (b) XeF6 (c) XeO3

9、解： Xe(g)?F2(g)??????XeF2(g) Xe(g)?3F2(g)??????XeF6(g) XeF6?3H2O?XeO3?6HF 13-10 完成下列反应方程式： (1) XeF2 + H2O → (2) XeF4 + H2O → (3) XeF6 + H2O → (4) XeF2 + H2 → (5) XeF4 + Hg→ (6) XeF4 + Xe→ 10、解：

300?C,6MPa400?C,0.1MPa1XeF2?2OH??Xe?O2?2F??H2O233XeF4?6H2O?XeO3?2Xe?O2?12HF2XeF6?3H2O?XeO3?6HFXeF6?H2O?XeOF4?2HFXeF2?H2?Xe?2HF2Hg?XeF4?Xe?2HgF2XeF4?Xe?2XeF2

第14章卤素

14-1 电解制氟时，为何不用 KF 的水溶液？液态氟化氢为什么不导电，而氟化钾的无水氟化氢溶液却能导电？

1、解：因为F2与水能发生剧烈的化学反应；液态HF分子中，没有自由移动的离子，故而不能导电。而在KF的无水HF溶液中，存在K，HF2；

14-2氟在本族元素中有哪些特殊性？氟化氢和氢氟酸有哪些特性？

2、解：（1）由于F的半径特别小，故F2的离解能特别小，F的水合热比其他卤素离子多。 （2）HF分子间存在氢键，因而HF分子的熔沸点和汽化热特别高。 （3）AgF为易溶于水的化合物。 （4）F2与水反应产物复杂。

（5）HF是一弱酸，浓度增大，酸性增强。 （6）HF能与SiO2或硅酸盐反应，生成气态SiF4；

14-3（1）根据电极电势比较KMnO4 ﹑K2Cr2O7 和 MnO2 与盐酸(1mol.L)反应而生成Cl2 的反应趋势。

（2）若用MnO2与盐酸反应，使能顺利地发生Cl2 ，盐酸的最低浓度是多少？ 3、解：(1)根据电极电势的关系，可知反应趋势： KMnO4>K2Cr2O7>MnO2;

14-4根据电势图计算在298K时，Br2 在碱性水溶液中歧化为Br 和BrO3 的反应平衡常数。 4、解：由公式：-ZFE=-RTlnK 得：K=exp（ZFE/RT） =2.92×10

14-5 三氟化氮NF3（沸点-129℃）不显Lewis 碱性，而相对分子质量较低的化合物NH3 （沸点-33℃）却是个人所共知的Lewis 碱。（a）说明它们挥发性差别如此之大的原因；（b）说明它们碱性不同的原因。

5、解：（1）NH3有较高的沸点，是因为它分子间存在氢键。

（2）NF3分子中，F原子半径较大，由于空间位阻作用，使它很难再配合Lewis酸。 另外，F原子的电负性较大，削弱了中心原子N的负电性。

14-6 从盐卤中制取Br2 可用氯气氧化法。不过从热力学观点看，Br 可被O2 氧化为Br2 ，为什么不用O2 来制取Br2 ？

14-7通Cl2于消石灰中，可得漂白粉，而在漂白粉溶液中加入盐酸可产生Cl2 ，试用电极电势说明这两个现象。

-38

---1

-+

-

?7、解：因为Cl2通入消石灰是在碱性介质中作用的，又因为?θCl/Cl?ClO/Cl，所以Cl2在碱

--22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, ?θHClO/Cl??Cl/Cl，故而如下反应能够向右

?22进行:

HClO + Cl + H = Cl2 + H2O

14-8 下列哪些氧化物是酸酐：OF2 ﹑Cl2O7﹑ClO2﹑Cl2O﹑Br2O 和 I2O5 ？若是酸酐，写出由相应的酸或其它方法得到酸酐的反应。

8、解：Cl2O7是HClO4的酸酐。Cl2O，Br2O分别是HClO，HBrO 的酸酐 14-9 如何鉴别KClO﹑KClO3和 KClO4 这三种盐？ 9、解：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KClO4

14-10 以 I2 为原料写出制备HIO4﹑KIO3﹑I2O5 和KIO4 的反应方程式。

14-11（1）I2 在水中的溶解度很小，试从下列两个半反应计算在298K 时 ，I2饱和溶液的浓度。

I2(s) + 2e ≒ 2I； Φ = 0.535V I2(aq) + 2e ≒ 2I； Φ = 0.621V

（2）将0.100mol I2 溶解在1.00L 0.100mol.L KI 溶液中而得到I3 溶液 。I3生成反应的 Kc 值为0.752，求 I3 溶液中I2 的浓度。 14-11、(1)I2（aq）=I2（s） K=exp（ZFE/RT） =812

K=1/[I2（aq）] I2（aq）=1/812=0.00123mol/L (2) I2+I-=I3-;

--1

----θ

--θ

-+