无机化学课后答案(武汉大学 曹锡章) 下载本文

HN3 OH H3N OH H3N OH H3N NH3 NH3 OH

(6)[Ni(NH3)2Cl2] 四面体 无异构体 (7)[Cr(en)2(SCN)2]SCN

[Cr(en)2(SCN)2]- 八面体 2种异构体 SCN SCN NCS

en en en SCN en (8)[Co(en)3]Cl3

[Co(en)3]3+ 八面体 2种异构体

(9)[Co(NH3)(en)Cl3] 八面体 2种异构体 (10)[Co(en)2(NO2)2]Cl2

[Co(en)2(NO2)2]2+ 八面体 2种异构体

5. 某金属离子在八面体弱场中的磁距为4.90B.M。而它在八面体强场中的磁距为零,该中心金属离子可能是哪个?

解 该中心金属离子可能是Fe2+ = 4.90 n = 4

即在八面体场中有四个成单电子

八面体强场中磁矩为零,即无成单电子 故 Fe2+符合题意

6. 根据实验测得的有效磁距,判断下列各种配离子中哪几种是高自旋的?哪几种是低自旋的?哪几种是内轨型的?哪几种是外轨型的? (1)Fe(en) 5.5B.M (2)Mn(SCN) 6.1BM (3)Mn(CN) 1.8B.M (4)Co(NO2) 1.8B.M (5)Co(SCN) 4.3B.M. (6)Pt(CN) 0B.M. (7)K3[FeF6] 5.9B.M.

(8)K3[Fe(CN)6] 2.4B.M. 解 高自旋的有:(1),(2),(5),(7) 低自旋的有:(3),(4),(6),(8) 内轨型的有:(3),(4),(6),(8) 外轨型的有:(1),(2),(5),(7)

7. 已知[Pd(Cl)2(OH)2]有两种不同的结构,成键电子所占据的杂化轨道应该是哪种杂化轨道? 解 dsp2

8. 应用软硬酸碱理论解释在稀AgNO3溶液种依次加入NaCl,NH3,KBr,Na2S2O3,KI,KCN,Ag2S产生沉淀、溶解交替的原因?

解 由软硬酸碱规则:“硬亲硬,软亲软,软硬交界就不管”

9. 预测下列各组所形成的二组配离子之间的稳定性的大小,并简单说明原因: (1)Al3+ 与F- 或Cl- 配合;

(2)Pd2+ 与RSH或ROH配合; (3)Cu2+与NH3或 配合;

(4)Cu2+与NH3或NH2COOH或CH3COOH配合。

解(1)Al3+与F-的配合物更加稳定,Al3+为硬酸;而碱F-的硬度比Cl-大

(2)Pd2+与RSH配合后更加稳定,Pd2+为软酸,而RSH为软碱,ROH为硬碱。 (3)Cu2+与NH3结合更加稳定。

(4) Cu2+与NH2CH2COOH结合更加稳定,因为前者的配体中有N,后者仅有O,N的配位能力比O强。

10. 在0.1mol?dm-3K[Ag(CN)2]溶液中,加入KCl固体使Cl- 的浓度为0.10mol?dm-3,有何现象发生?

解:设[Ag+]为x mol?dm-3 Ag+ + 2CN- Ag(CN)2- x 2x 0.1-x 得:x = 2.7×10-8mol?dm-3 Q = [Ag+][Cl-] = 2.7×10-8×0.10 = 2.7×10-9 Q > (AgCl),因而会有AgCl沉淀析出?Ksp

11.在1dm-36mol?dm-3的NH3水中加入0.01mol固体CuSO4,溶解后,在此溶液再加0.01mol固体的NaOH,铜氨配合物能否被破坏?

解 设生成 Cu(NH3)42+后Cu2+的浓度为xmol?L-1 x 6-4(0.01-x) 0.01-x = 2.09 × 1013 得: x = 3.79 × 10-19 mol?dm-3 Q = [Cu2+] – [OH-]2 = 3.79 × 10-19×0.012 = 3.79 × 10-23

? Q小于Ksp 故铜氨配合物不能被破坏

12. 当NH4SCN及少量Fe3+同存于溶液中达到平衡时,加入NH4F使[F ]=[SCN ]= 1 mol?dm-3,问此时溶液中[FeF6] 与[Fe(SCN)3]的浓度比为多少? (K稳,Fe(SCN)3=2.0×103,K稳,[FeF6]3-=1×1016) 解 Fe3+ +6F [FeF6] Fe3+ + 3SCN [Fe(SCN)3] a 1 x a 1 y K稳,[FeF6]3- = = 1×1016 K稳,Fe(SCN)3 = =2.0×103 = 5×1012

所以溶液中[FeF6] 与[Fe(SCN)3]的浓度比为 5×1012 13. 欲使1×10-5mol的AgI溶于1cm-3氨水,试从理论上推算,氨水的最低浓度为多少? (K稳,Ag(NH3) =1.12×107;K =9.3×10-17) AgI = [Ag+][I-]?解:Ksp

14. 已知Au+ + e—=Au的 =1.691V,求Au(CN) + e— Au+2CN— 的 值是多少?(K稳,Au(CN) =2×1038)

解 ? =1.691 + 0.059lg1/K稳 =1.691+0.059lg1/2×1038 =-0.57V

15. 一个铜电极浸在一种含有1.00 mol?dm-3氨和1.00Cmol?dm-3Cu(NH3) 配离子的溶液里,若用标准氢电极作正极,经实验测得它和铜电极之间得电势差为0.0300V。试计算Cu(NH3) 配

离子得稳定常数(已知 =0.34V)。

[Cu(NH3)42+/Cu] = 0.0300V?(H+/H2)- E? = E?解:E [Cu(NH3)42+/Cu] = -0.0300V? 即 E

(Cu2+/Cu) +?[Cu(NH3)42+/Cu] = E? 由 E 0.059/2lg[Cu2+]

16. 为什么在水溶液中,Co3+离子能氧化水,[Co(NH3)6]3+却不能氧化水? K稳,Co(NH3) =1.38×105;K稳Co(NH3) =1.58×1035;Kb,NH3=1.8×10-5 =1.808V; =1.229V; =0.401V 解:在水溶液中, >

故Co3+能氧化水

4Co3++2H2O=4Co2+O2↑+4H+ <

故 Co(NH3)63+不能氧化水

17. 在1.0mol?dm-3得HCl溶液中加入0.010mol?dm-3得Fe(NO3)3后,溶液中有关配离子中哪种配离子浓度最大?(已知该体系逐级稳定常数为:k1=4.2,k2=1.3,k3=0.040,k4=0.012) 解:因各级稳定常数都比较小,Cl-过量很多故可以认为: [Cl-] = 1.0 mol?L-1

[Cl-] + [FeCl2+] + 2[FeCl2+] + 3[FeCl3] + 4[FeCl4-] =1.0 mol?L-1 [Fe3+] + [FeCl2+] + [FeCl2+] + [FeCl3] + [FeCl4-]=0.010 mol?L-1 [FeCl2+] = 4.2[Fe3+] [FeCl2+] = 1.3×4.2[Fe3+] =5.5[Fe3+]

[FeCl3] = 0.040[FeCl2+] = 0.04×1.3×4.2[Fe3+] =0.22[Fe3+]

[FeCl4-]=0.012[FeCl3] =0.012×0.04×1.3×4.2[Fe3+] =0.0026[Fe3+]

则:[Fe3+] + 4.2[Fe3+] + 5.5[Fe3+] +0.22[Fe3+] + 0.0026[Fe3+]=0.010mol?L-1 可得:[Fe3+]=9.2×10-4 mol?L-1

由此可以得到:FeCl2+的浓度最大

第二十章 过渡金属(Ⅰ)

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 + 2H2O

TiOSO4 + 2H2O =TiO2?H2O↓ + H2SO4 TiO2?H2O = TiO2 + H2O 2. 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TiCl6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↓ + ZnCl2

TiCl3 + 3NaOH = Ti(OH)3 + 3NaCl

3Ti(OH)3 + 7HNO3 = 3TiO(NO3) + 2 NO ↑+ 8H2O TiO2+ + 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:

2?E?TiO2/Ti3??0.1V,E?SO4ES/H2S?0.141V,ESn

??4?2?/H2SO3?0.20V2?/Sn?0.15V,EAl/Al??0.67V?3?

因为EθAl3+/Al