无机化学(下)习题答案(胡宗球等编).doc

第14章　无机物的存在、合成与制备 14.1 选择适宜的方法合成卤素互化物(说明理由，判断反应温度范围)写出反应方程式。 解：卤素互化物含有两种或两种以上的卤素，由卤素单质在一定条件下直接合成是最简便的方法。如： Cl2＋F22ClF Cl2＋3F22ClF3 I2＋3Cl2(l)I2Cl6 I2＋7F22IF7 这是一类氧化还原反应，反应温度的判断一是要根据卤素的化学反应性，二是要看氧化进行的程度。 14.2　镁的主要来源是白云石（CaCO3·MgCO3）、菱镁矿（MgCO3）及海水中的氯化镁，试设计并讨论金属镁的制取方案。 解：(1) 从海水中获得氯化镁，而后电解熔融氯化镁来制取。 (2) 利用碳酸盐对热的不稳定性，加热分解MgCO3得MgO，再在高温下用硅铁还原MgO也是常用的制取方法。 14.3　以重晶石（BaSO4）为原料，设计制备各种钡盐的合理反应路线，并讨论反应条件。 解：重晶石是制备其它钡类化合物的原料。例如： BaSO4＋4CBaS＋4CO 生成的可溶性的BaS可用于制BaCl2和BaCO3： BaS＋2HClBaCl2＋H2S↑ 　　 BaS＋CO2＋H2BaCO3＋H2S↑ 14.4　电解制氟时，为何不用KF 的水溶液？为什么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？ 解：由于氟的高还原电位[φ?(F2/F－)＝2.87 V]，氟遇水时会同水发生反应。因此，制备单质F2不能用KF的水溶液。电解制氟的反应方程式是： 2KHF2 ===== 2KF↑+H2 + F2↑ 液态氟化氢是分子型物质，不导电。氟化钾的无水氟化氢溶液能导电，是因为液态氟化氢可同无水氟化钾作用形成KHF2，该物质可发生强的电离作用，产生正负离子，从而导电。 KHF2 K+ + HF－2 本质上，无水氟化氢是溶剂，氟化钾是溶解于氟化氢的溶质，该体系是非水HF 溶剂（也是类水溶剂）的电解质溶液。 14.5 以I2为原料写出制备HIO4、KIO3、I2O5和KIO4的反应方程式。 解： ( l ) 制HIO4： 3I2+ 6NaOH ==5NaI + NaIO3 + 3H2O NaIO3+ Cl2+ 3NaOH ==Na2H3IO6 + 2NaCl Na2H3IO6+ 5AgNO3 ==Ag5IO6 + 2NaNO3 + 3HNO3 4Ag5IO6+ 10Cl2+ 10H2O == 4H5IO6 + 20AgCl↓+ 5O2 真空中： 2H5IO6 H4I2O9 2HIO4 工业上通过电解碘酸也可获得高碘酸。 ( 2 ) 制KIO3： 3I2 + 6KOH ==5KI + KIO3 + 3H2O I2 + 2KClO3 == 2KIO3 + Cl2↑ 或由( l )中得到的H5IO6在413 K 时分解： 2H5IO6 ====== 2HIO3 + O2↑+ 4H2O ( 3 ) 制I2O5：首先制HIO3 I2 + 5Cl2+ 6H2O == 2HIO3 + 10HCl 产物中加Ag2O除去Cl－ I2 + 10HNO3(浓)== 2HIO3 + 10 NO2+ 4H2O 由（1）中的到H5IO6在413 K时分解： 2H5IO6 ==== 2HIO3 + O2↑+ 4H2O 由HIO3加热分解得到I2O5： 2 HIO3 ===== I2O5+ H2O↑ ( 4 ) 制KIO4： 由(1)中得到的HIO4与KOH 中和 HIO4 ＋ KOHKIO4＋ H2O 14.6 下列反应的热力学数据如下： MgO(s) ＋ C(s,石墨)CO(g) ＋ Mg(g) △fH?298/kJ?mol－1 －601.7 0 －110.52 147.7 △fG?298/kJ?mol－1 －569.4 0 －137.15 113.5 △fS?298/J?mol－1?K－1 26.94 5.740 197.56 148.54 试计算： （1）反应的热效应△rH?298； （2）反应的自由能变△rG?298； （3）在标准条件下，用C(s，石墨)还原MgO制取金属镁时，反应自发进行的最低温度是多少？并与图14.7中的温度相比较。 解： MgO(s) + C(s，石墨) CO(g) + Mg(g) （1）反应的热效应(CO,g) △rH?298＝△fH?298(CO,g)＋△fH?298(Mg,g)－△fH?298(C,s)－△fH?298(MgO,s) ＝－110.52＋(147.7)－0－(－601.7) ＝638.88 (kJ·mol－1) （2）反应的自由能变