第11章 s区元素和稀有元素 习题解答

第11章(03723)现有六瓶白色固体,试鉴别之。并写出有关的反应方程式。 Na2CO3、Na2SO4、MgCO3、Mg(OH)2、CaCl2、BaCO3。

解:解:分别取少量固体加入一定量的水,溶于水的为Na2CO3、Na2SO4和CaCl2,难溶者为MgCO3、Mg(OH)2和BaCO3。取三种易溶物质的溶液,用pH试纸测得碱性的为Na2CO3,另二种溶液中加入BaCl2溶液生成白色沉淀者为Na2SO4,另一种则为CaCl2。三种难溶物质分别与H2SO4溶液作用生成白色沉淀且有气体放出的为BaCO3,溶解并有气体生成的为MgCO3,溶解而无气体生成的是Mg(OH)2。

(6分)

CO32-+H2O→HCO3-+OH-; Ba2++SO42-→BaSO4(s);

BaCO3+H2SO4→BaSO4(s)+CO2+H2O;

MgCO3+2H+→Mg2++CO2+H2O; Mg(OH)2+2H+→Mg2++2H2O (10分) 第11章(03724)钡化合物的相互转化图如下:

23?BaCO??BaSO4????BaS???????BaO 3

?C?NaCO?C

△△

↓+HCl(△)↓+HNO3↓+H2O

BaCl2·2H2O Ba(NO3)2 Ba(OH)2

(1)写出由重晶石制取BaCl2·2H2O、BaCO3、Ba(NO3)2的反应方程式。 (2)为何不采用BaCO3热分解的方法制备BaO? (3)能否用BaCl2加NaOH的方法获得Ba(OH)2? 解:解:(1)BaSO4+4C→BaS+4CO2;

BaS+2HCl+2H2O→BaCl2·2H2O+H2S; Ba2++CO32-→BaCO3;

BaCO3+2HNO3→Ba(NO3)2+H2O+CO2 (2)BaCO3热分解温度高达1360℃。 (3)不能,因为Ba(OH)2溶解度大。

(8分)

(9分) (10分)

第11章(03725)某碱土金属(A)在空气中燃烧时火焰呈橘红色,反应产物为(B)和(C)的固体混合物,该混合物与水反应生成(D)并放出气体(E)。(E)可以使红色石蕊试纸变蓝,(D)的水溶液使酚酞变红。试确定各字母所代表的物质,并写出有关的反应方程式。

解:解:(A)钙(B)CaO(C)Ca3N2(D)Ca(OH)2(E)NH3 (5分) 2Ca+O2→2CaO 3Ca+N2→Ca3N2

CaO+H2O→Ca(OH)2 (8分) Ca3N2+6H2O→Ca(OH)2+2NH3 (10分) 第11章(03726)已知Mg的升华热为150kJ·mol-1,第一和第二电离能分别为737.7kJ·mol-1和1451kJ·mol-1,△fH(Mg2+,aq)=-466.9kJ·mol-1,△fG(Mg2+,aq)=-454.8kJ·mol-1。试计算: (1)△fH(Mg2+,g);

(2)Mg2+(g)的水合热△hH(Mg2+,g); (3)E(Mg2+/Mg)。 解:解:

? ?fHm(Mg2?,g)?? 2+

?? Mg(g) (1)Mg(s)??????????????????? ? ?

rmrm12??Mg(g)????????????? ???????????

?H??150kJ?mol?1?H??I+I?2189kJ?mol?1

△fH(Mg,g)=(150+2189)kJ·mol=2339kJ·mol

(2分)

(2)△hH(Mg2+,g)=△fH(Mg2+,aq)-△fH(Mg2+,g)+429×2kJ·mol-1 =(-466.9-2339+429×2)kJ·mol-1 =-1948kJ·mol-1 (6分) (3)Mg2+(aq)+2e-Mg(s)

△rG=-△fG(Mg2+,aq)=-ZFE(Mg2+/Mg)

E(Mg2+/Mg)=-454.8×103J·mol-1/2×96485C·mol-1 =-2.357V (10分)

2+-1-1

第11章(03727)已知Ba的升华热为176.0kJ·mol-1,第一、二电离能分别为502.9kJ·mol-1和965.2

kJ·mol-1,△fH(Ba2+,aq)=-537.6kJ·mol-1。计算: (1)△fH(Ba2+,g);

(2)Ba2+(g)的水合热△hH。 解:解:

? ?fHm(Ba2?,g)?? 2+

?? Ba(g) (1)Ba(s)??????????????????? ? ?

rmrm12??Ba(g)???????????????? ???????????H??176.0kJ?mol?1?H??I+I?1468.1 kJ?mol?1

△fH(Ba,g)=(176.0+1468.1)kJ·mol=1644.1kJ·mol

(4分)

(2)△hH(Ba2+,g)=△fH(Ba2+,aq)-△fH(Ba2+,g)+429×2kJ·mol-1

=(-537.6-1644.1+429×2)kJ·mol-1 =-1323.7kJ·mol-1 (10分)

第11章(03728)试通过定量计算说明,Mg(OH)2(s)能否溶于醋酸中?(K(Mg(OH)2)=1.8×10-11,

K(HAc)=1.75×10-5)

解:解:设使0.100molMg(OH)2(s)溶解在1.00L醋酸中,所需醋酸的开始浓度为xmol·L-1。

1Mg(OH)2(s)+2HAc(aq)2Mg2+(aq)+2Ac-+2H2O

2+-1-1

开始c/(mol·L-1) x 00

平衡c/(mol·L-1) x-0.200 0.1000.200

K=K(Mg(OH)2)·[K(HAc)]2/[K(H2O)]2=5.5×107 K=[c(Mg2?2)/c?]?[c(Ac?)/c?]0.100?0.2002=5.5×107 =2[c(HAc)/c?](x?0.200)2 (6分)

解得:x≈0.200

c(HAc)=0.200mol·L-1 (8分)

即将0.100molMg(OH)2(s)溶解在1.00LHAc(aq)中,所需HAc(aq)的开始浓度为

0.200mol·L-1。因此,Mg(OH)2可溶解于醋酸中。 (10分)

第11章(03729)将SrCrO4和BaCrO4的饱和溶液等体积混合后,是否有沉淀生成?如有沉淀应是什么物质?计算沉淀达平衡时此混合溶液中Sr2+、Ba2+、CrO42-的浓度。 (已知K(SrCrO4)=2.2×10-5,K(BaCrO4)=1.2×10-10)。 解:解:混合后未反应前:

£[c(Sr2?)2]=K(SrCrO4) 4c?4?5c(Sr2+)=2.2?10mol·L-1=2.3×10-3mol·L-1

£[c(Ba2?)2]=K(BaCrO4) ?4c10?10mol·L-1=5.5×10-6mol·L-1 c(Ba2+)=1.2?4c(CrO42-)=(2.3×10-3+5.5×10-6)mol·L-1=2.3×10-3mol·L-1

2?-6-3c(Ba2?)c(CrO4)因为£[]=5.5×10×2.3×10 []£??cc

£[

=1.3×10-8>K(BaCrO4)

(4分)

2?-6c(Sr2?)c(CrO4)=5.3×10

Ba2++CrO42-平衡c/(mol·L-1)

?10BaCrO4(s)

(6分)

x2.3×10-3

c(Ba2+)=1.2?10?3mol·L-1=5.2×10-8mol·L-1

2.3?10 c(Sr2+)=c(CrO42-)=2.3×10-3mol·L-1 (10分) 第11章(03730)在所有气体中氦气的密度是最小的。.( ) 解:错

第11章(03731)最难液化的气体是氦气。( ) 解:对

第11章(03732)稀有气体原子的最外层电子构型均为ns2np6。( ) 解:错

第11章(03733)目前合成的稀有气体化合物主要是含氟、氧的化合物。( ) 解:对

第11章(03734)氙的氟化物的水解反应都不是氧化还原反应。.( ) 解:错

第11章(03735)稀有气体中最轻的是________,熔点最低的是________,宇宙中含量最多的是________,电离能最大的是________。 解:He;He;He;He。

第11章(03736)稀有气体中(除Rn外)电离能最小的是________,密度最大的是________,在水中溶解度最大的是________,沸点最高的是________。 解:Xe;Xe;Xe;Xe。

第11章(03737)稀有气体中(除Rn外)化学性质最活泼的是________,原子体积最大的是________,沸点最高的是________,原子序数为36的是_________。

解:Xe;Xe;Xe;Kr。

第11章(03738)稀有气体中,生成化合物最多的是________,在空气中含量最高的是________,具有放射性的是________,最初由太阳光谱中发现的是________。 解:氙;氩;氡;氦。

第11章(03739)氙的化合物Cs2[XeF8]的名称是________________,其中氙的氧化值为________。

解:八氟合氙(Ⅵ)酸铯;+6。

第11章(03740)试用VSEPR理论判断下列分子的构型,KrF2是________形,XeO2F4是________形,XeO2F2是________形,XeO3F2是________形。

解:直线型;八面体;变形四面体;三角双锥。

第11章(03741)对稀有气体的发现贡献最大的化学家是.( )。 (A)H.Cavendish;(B)W.Ramsay;(C)L.Rayleigh;(D)N.Bartlett。 解:B

第11章(03742)稀有气体的下列性质中,不随原子序数增大而递增的是( (A)熔点;(B)沸点;(C)溶解度;(D)第一电离能。 解:D

第11章(03743)稀有气体的下列性质中,随原子序数增大而递减的是( )。(A)范德华半径; (B)气体密度; (C)第一电离能; (D)气化热。 解:C

第11章(03744)第一个合成出稀有气体化合物的化学家是( )。 (A)W.Ramsay;(B)L.Rayleigh;(C)L.Pauling;(D)N.Bartlett。 解:D

第11章(03745)下列元素能与氙形成化合物的是( )。 (A)Na;(B)Mg;(C)N;(D)F。 解:D

第11章(03746)根据VSEPR理论,XeO3的分子构型为.( )。 (A)平面三角形;(B)T形;(C)变形四面体;(D)三角锥。 解:D

第11章(03754) XeF6+HCl→

解: XeF6+6HCl→Xe+3Cl2+6HF

第11章(03747)根据VSEPR理论,XeF2的分子构型为.( )。 (A)V形;(B)T形;(C)直线形;(D)平面三角形。 解:C

第11章(03748)第一个合成的稀有气体化合物是( )。

(A)XeF2;(B)XeO3;(C)XePtF6;(D)KrF2。 解:C

第11章(03749)下列分子构型为平面四方形的是( )。

(A)XeO4;(B)XeF4;(C)XeO2F2;(D)XeOF4。

解:B

第11章(03750)根据价层电子对互斥理论,XeF4的分子构型为.( )。 (A)四面体;(B)变形四面体;(C)平面四方形;(D)四方锥。 解:C

第11章(03751)下列分子或离子中,中心原子杂化方式为sp3d的是.( )。。 )

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