第十三章 氧族元素
1.试用论分子轨道理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)O－2(超氧离子) ；(4)O2(过氧离子)。 答：O2分子阳、阴离子的分子轨道能级与O2分子的相同。
2222*1(1) O2 [KK(?2s)2(?* 2s)(?2px)(?2py)(?2pz)(?2py)]?2?? O?有一个σ键，一个π键，一个三电子键： 26?1 键级(B·O)??2.5
2有1个成单电子，显顺磁性。
2222*1*1(2) O2 [KK(?2s)2(?* 2s)(?2px)(?2py)(?2pz)(?2py)(?2pz)] 键级(B·O)?6?2?2 2有一个σ键，2个三电子键；有2个成单电子，显顺磁性。
－2222*2*1 (3) O2[KK(?2s)2(?* 2s)(?2px)(?2py)(?2pz)(?2py)(?2pz)]6?3 键级(B·O)??1.5
2有一个σ键，一个三电子键；有1个成单电子，显顺磁性。
2222*2*2(4) O2 [KK(?2s)2(?* 2s)(?2px)(?2py)(?2pz)(?2py)(?2pz)]2?2 键级(B·O)??1
2?无成单电子，为反磁性。 O22分子或离子的键级大，其稳定性就强，所以稳定性： O?2> O2 >O2>O2；分子或离子的磁性与成单电子数有关，成单电子数越多，磁性越强，所以磁性 O2>O2＝O2>O2，
2.重水和重氧水有何差别？写出它们的分子式。他们有何用途？如何制备？
答：重水为D216O或D2O；重氧水为H218O。
重水D2O是核能工业中常用的中子减速剂；重氧水H218O是研究化学反应特别是水解反应机理的示踪物。二者的差别是：H218O不能维持动植物体的生命，电解水时，H2O优先分解,而重水D2O聚集在残留液中，经长时间电解后蒸馏其残留液可得到重水D2O 。 3.解释为什么O2分子具有顺磁性，O3具有反磁性？
答：O2分子中有2条三电子п键，电子未完全配对，有2个单电子，所以有顺磁性，而O3分子中有2条σO－O键，1条?3键，电子均已配对，所以有反磁性。
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)，产生电弧，02就部分转变成了03。
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4－2??－2?O2 + hv → O + O
O2 + O→ O3( 3~10％)
O3具有强的氧化性：
－－－－－
干态下可氧化Ag变为Ag2O2 ；溶液中O2可氧化I、CN等，I→I2 ， CN→ OCN，O3可飘白织物，也可作饮用水消毒剂。
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：油画中的白色颜料中含有PbSO4，遇空气中的H2S，生成黑色PbS: PbSO4(白) + H2S == PbS(黒) + H2SO4
用H2O2处理又重新变白： PbS + 4H2O2 == PbSO4 + 4H2O
6.比较氧族元素和卤族元素氢化物的酸性、还原性、热稳定性方面的递变规律。 答：氧族元素的氢化物有H2O, H2S, H2Se, H2Te
卤族元素的氢化物有HF, HCl, HBr, HI
(1) 酸性：同族自上而下增强，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。
H2O H－X键能大，酸弱。 (2)还原性：同族自上而下增强，卤族元素氢化物的还原性弱于同周期氧族元素的氢化物。 H2O 与热稳定性相反，H－X键能大，还原性弱。 (3)热稳定性：同族自上而下减弱，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。 H2O>H2S>H2Se>H2Te＾＾＾＾HF > HCl > HBr > HI X半径小，电负性差大。 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.比较硫和氯的含氧酸在酸性、氧化性、热稳定性的方面的递变规律。 答：H2SO4没HClO4酸性强，H2SO4氧化性强，HClO4热稳定性强。 2 / 72 / 7 8.为什么SOCl2既可做Lewis酸又可做lewis碱？ S答：SOCl2的结构： OClCl SOCl2分子中S有孤电子对，可作Lewis碱,如它与O结合形成SO2Cl2。 SOCl2分子中S有空的3d轨道，可接受电子对，故又可做Lewis酸。如发生水解时它接受电子对表现出Lewis酸性质，并迅速分解出SO2和HCl：SOCl2+H2O==SO2+2HCl 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： SO3+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，如20％，40％。发烟硫酸中易挥发出SO3气体，使发烟硫酸浓度降低。 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。 固态SO3为多聚体，主要以SO4四面体共用两个顶点氧形成，有三种变体： ①γ型：由3个SO3聚合在一起，呈环状，不稳定，结构中有3个SO4四面体靠顶氧结合（可转变为α型）。 OOO SSS O OOOO ②α型：由3个SO3聚合在一起，呈环状，稳定。也有3个SO4四面体靠顶氧结合。 OSOOOSSOOOO O6 ③β型：无限长链（教材P611）由多个SO4四面体靠顶氧结合。 2?2?2?2?10.写出下面阴离子的名称和结构：S2O3，S2O4，S2O6和S2O8 答： 2?2?2?2?S2O3 S2O4 S2O6 S2O8 3 / 73 / 7
无机化学第三版下册复习资料第二十一章第十三章氧族元素1
