第十三章 氧族元素
1. 试用分子轨道理论描述下列各物种中的键、键级和磁性（顺磁性、逆磁性）和相对稳定性。 （1）O2+（二氧基阳离子） （2）O2
（3）O2-（超氧离子） （4） O22-（过氧离子） 解:见下表
物种 分子轨道 键级 磁性 相对稳定性 O2+ 2.5 顺 O2 2 顺
O2- 1.5 顺 依次 减小 O22- 1 逆
2. 重水和重氧水有何差别？写出它们的分子式。它们有何用途？如何制备？
答:重水:D2O；重氧水: ；重水是核能工业常用的中子减速剂，重氧水是研究化学反应特别是水解反应机理的示踪剂。
重水和重氧水有何差别？写出它们的分子式。它们有何用途？如何制备？
18答：重水：D2O；重氧水：H2O；重水是核能工业常用的中子减速剂，重氧水是研究化学
反应特别是水解反应机理的示踪剂。
3.解释为什么O2分子具有顺磁性，O3具有反磁性？ 答：(1)O2的分子轨道式为
2*222**KK?2S?2S?2p?2p?2p?2P?2P 可见O2分子中有2个单电子,因而具有顺磁性。
XYZYZ2114而O3为反磁性,因O3分子中无单电子，分之中存在?3的大?键。
4.在实验室怎样制备O3？它有什么重要性？
答：在实验室里制备臭氧主要靠紫外光(<185nm)照射氧或使氧通过静电放电装置而获得臭氧与
氧的混合物,含臭氧可达10%。臭氧发生器的示意图见图13-10。它是两根玻璃套管所组成的,中间玻璃管内壁镶有锡锚,外管外壁绕有铜线,当锡箔与铜线间接上高电压时,两管的管壁之间发生无声放电(没有火花的放电),02就部分转变成了03
5.油画放置久后为什么会发暗、发黑？为什么可用H2O2来处理？写出反应方程式。 答：油画放置久后会变黑，发暗，原因是油画中的白色颜料中含PbSO4，遇到空气中的H2S
会生成PbS造成的。
PbSO4+H2S=PbS（黑）+H2SO4
用H2O2处理又重新变白，是因为发生以下反应
PbS+H2O2=PbSO4+H2O2
6.比较氧族元素和卤族元素氢化物在酸性、还原性、热稳定性方面的递变性规律。 答：氧族元素的氢化物有H20,H2S,H2Se,H2Te
卤族元素的氢化物有HF,HCl,HBr,HI (1)酸性
H20 HF 卤族元素氢化物的酸性远强于同周期的氧族元素的氢化物。 (2)还原性 H2O 卤族元素氢化物的还原性弱于同周期氧族元素的氢化物。 （3）热稳定性 H2O>H2S>H2Se>H2Te HF>HCl>HBr>HI 卤族元素氢化物的热稳定性比同周期的氧族元素氢化物热稳定性高。可见，氧族元素的氢化物与卤族元素氢化物的性质递变规律相同。 7.比较硫和氮的含氧酸在酸性、氧化性、热稳定性等方面的递变规律。 答：H2SO4没HClO4酸性强，H2SO4氧化性强，HClO4热稳定性强。 8.为什么SOCl2既可做Lewis酸又可做Lewis碱？ 答： MnO2?4H??2e?Mn2??H2O???1.23VH2O2?2H??2e?2H2O???1.776VO2(g)?4H??2e?H2O2? ???0.6824V2?由标准电极电位可知，?(MnO2/Mn)???(H2O2/H2O) ?H2O2能将Mn2+氧化成MnO2，??(MnO2/Mn2?)???(O2/H2O2) ?MnO2又可被H2O2还原成Mn2+，H2O2被氧化得到O2，这样形成一个循环连续的反应过程， 所以Mn2+能加快H2O2的分解。 9.叙述SO3，H2SO4和发烟硫酸的相互关系，写出固态、气态SO3的结构式。 答：SO3为H2SO4的酸酐，SO3溶于水即得H2SO4： S O3+H2O=H2SO4 发烟硫酸是指浓硫酸吸收SO3后，硫酸中有颜色，而且上部有烟雾。即硫酸中含有过量的SO3，则为发烟硫酸。 气态的SO3分子呈平面三角形结构，S为sp2杂化，分子中有一个?4键。 6 固态SO3为多聚体，主要以SO4四面体共用两个顶点氧形成环状或链状俩种结构形式存在。 10. 写出下面阴离子的名称和结构：S2O32-，S2O42-，S2O62-和S2O82-。 答S2O32-:硫代硫酸根 222 S2O4连二亚硫酸根；S2O6连二硫酸根；S2O8过二硫酸根 ???11. 简述OSF2，OSCl2和OSBr2分子中S—O键强度的变化规律，并解释原因。 答：分子中S——O键强度：SOF2>SOCl2>SOBr2 三个化合物的结构均为三角锥形，S为中心原子，且有一孤对电子。 （1） X电负性越大，吸引电子能力越强，则S原子周围的电子密度越低，硫的正电性越 高，S对O极化作用越强，S——O键共价成分越大，键越短，故S-O键越强。 （2） S-O间存在d-p反馈?键，S周围电子密度小，吸引电子能力强，S-O间键越强。元 素电负性F>Cl>Br,分子中S周围电子密度SOF2 12. 以Na2CO3和硫磺为原料，怎样制取Na2S2O3，写出有关反应方程式。 答：S + O2 ==SO2 Na2CO3+ SO2 ==CO2+Na2SO3 Na2S + SO2 + H2O == Na2SO3 + H2S 2H2S + SO2 ==3S + 2H2O Na2SO3 + S ==Na2S2O3 13. 有四种试剂：Na2SO4，Na2SO3，Na2S2O3，Na2S2O6其标签已脱落，设计一简便方法鉴别它 们。 答：取少量试剂分别与稀盐酸作用 （1） 无任何反应现象的是Na2SO4 （2） 有刺激性气体放出，但无沉淀的是Na2SO3或Na2S2O6 2SO3? ?2H??SO2??H2O?2S2O6?SO24??SO2? 再滴加BaCl2有白色沉淀生成的是Na2SO3，另一个则是Na2S2O6 （3） 有刺激性气体放出，同时有沉淀析出的是Na2S2O3 2S2O3??2H??SO2??S??H2O 14. 由H2S的制备过程来分析它的某些性质。 答：制备H2S一般采用FeS或Na2S与稀H2SO4或浓H3PO4反应，在通风橱中收集H2S气体。 由此可判断H2S有以下性质： （1） 易挥发性和溶解度小，H2S在水中溶解度较小，且易挥发，因而用稀硫酸就可以 放出H2S气体 （2） 强还原性；在制H2S时不能用浓硫酸，因浓H2SO4可将H2S氧化 H2SO4?H2S?S??SO2??2H2O （3） 毒性： H2S有毒，制备H2S必须在通风橱内进行，并对逸出的尾气进行吸收。 15. 一种盐A溶于水后，加入稀HCl，有刺激性气体B产生。同时有黄色沉淀C析出，气体B 能使KMnO4溶液退色。若通Cl2于A溶液中，Cl2即消失并得到溶液D，D于钡盐作用，即产生不溶于稀硝酸的白色沉淀E。试确定A，B，C，D，E各为何物？写出各步反应方程式。 答：A:Na2S2O3; B:SO2 C:S; D:H2SO4 或SO42-; E:BaSO4 各步反应方程式为 S2O32- +2H+=SO2+S+H2O ?2?5SO2?2MnO4?2H2O?5SO4?2Mn2??4H?2?2?S2O3?4Cl2?5H2O?2SO4?8Cl??10H?2?Ba2??SO4?BaSO4 16. 完成并配平下列反应式： （1）H2S+H2O2? （2）H2S+Br2? （3）H2S+I2? （4）H2S+O2? + （5）H2S+ClO?3+H? （6）Na2S+Na2SO3+H+? （7）Na2S2O3+I2? （8）Na2S2O3+Cl2? （9）SO2+H2O+Cl2? （10）H2O2+KMnO4+H+?