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【高中化学奥林匹克竞赛辅导】 无机元素化学习题
第十三章 氧 族 元 素
1. 写出臭氧与下列物质发生反应的化学方程式： (1) 在酸性溶液中I? 到I2。 (2) S到硫酸(在水存在下)
(3) [Fe(CN)6]4? 到[Fe(CN)6]3? (在碱性介质中)
2. O + 2e ?? O2? 的过程是一个吸热过程，但为什么许多化合物中存在O2? 离子？ 3. 试解释：O2、O3和H2O2中O－O键长分别为1.21、1.28和1.48，为什么会有这种增加趋势？
4. 试用分子轨道理论说明：许多过氧化物有颜色。 5. 用乙基蒽醌法生产H2O2有什么好处？ 6. 从标准电极电位看 φ ?H2O2/H2O(+1.776V)> φ ?MnO4
－
－2+ ?
/Mn(+1.491V)> φCl2/Cl(+1.358V)
但为什么H2O2遇KMnO4和Cl2时都起还原剂的作用？写出相应的离子方程式。 7. 完成下列各反应，写出化学方程式并注明反应条件(可写离子方程式)： (1) FeS2 ? SO2 ? K2SO4 ? K2S2O8 ? H2O2 (2) SO2 ? NaHSO3 ? Na2S2O3 ? Na2S4O6 ?
S ? Na2SO3 ? SO2 ? SO42
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2－
S2O4
8. 写出硫(S)与H2、C、Fe、O2、Cl2和HNO3反应的化学方程式。
9. 写出H2S与Fe3+、MnO4、Br2和Cr2O72反应的离子方程式(在酸性条件下)
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10. 写出硫作为氧化剂的三个化学方程式，又作为还原剂的三个化学方程式。 11. 用化学方程式表示以下各反应
(1) 过氧化氢在酸性介质中与高锰酸钾溶液的反应 (2) CaS5与盐酸反应 (3) SO2(OH)Cl与水反应 (4) PCl5和SO2反应
(5) 二氯氧化硫（VI）慢慢地加入硫氢化钾(KHS)的水溶液内 (6) 硫代硫酸钠溶液与碘反应 (7) 亚硫酸钠溶液与碘的反应
(8) 以过量的硫代硫酸盐处理酸化的碘酸钾溶液 精品文档
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12. 在自然界中发现的硫是以硫化物(如Cu2S)和硫酸盐(如CaSO4·2H2O)存在，但不存在亚硫酸盐，试解释其原因？
13. SF6非常稳定，不易与其他试剂反应，也不易分解，故能作为高压电机的绝缘气体。试解释SF6的惰性性质。 14. 试解释：
(1) S2Cl2与H2O2的结构式相似 (2) SO2有偶极距，但SO3没有偶极距 (3) 亚稳态的紫色的S2具有顺磁性
15. 硫代硫酸钠为何可用作卤素、重金属离子，氰化物中毒的解毒剂？硫代硫酸钠溶液在保存时，为何加入微量的Na2CO3，以保持溶液偏碱性？
16. 实验室中需要较大浓度的S2，是用饱和H2S水溶液好，还是用Na2S水溶液好？为什
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么？如若只有饱和的H2S水，你有甚么办法使它的S2离子浓度增大。
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17. 实验室中制备H2S气体，为何用FeS与盐酸反应？而不用CuS与盐酸反应？也不用FeS与硝酸反应？H2S在空气中长期放置为什么变浑浊？ 18. 解答下列问题，并说明理由。
(1) 亚硫酸是良好的还原剂，浓H2SO4是良好的氧化剂，但两者混合，却看不到氧化还原反应的现象发生，为什么？
(2) 为使H2S气体干燥和纯化，用浓H2SO4来吸水，行吗？
(3) 如何鉴别Na2SO3与Na2S2O3溶液？如何鉴别BaSO3沉淀和BaSO4沉淀？ (4) 为什么碲和碘都可以形成高配位的含氧酸，而同一族的其他元素却不能。 19. 试解释：硫化氢在常温下是气态，但水的分子量比硫化氢小，却是液态。 20. 为什么亚硫酸盐溶液中常含硫酸根离子？
21. 一种盐A溶于水，在水溶液中加入稀盐酸，有一种刺激性气体B生成，同时有黄色沉淀C析出，该气体B能使KMnO4溶液退色。若通Cl2于A溶液中，Cl2即消失，并有D产生，在作用后的溶液中加入钡盐，即产生沉淀E，问A、B、C、D、E各为何物质？试写出相应的反应方程式。
22. 有四种固体试剂：Na2SO4、Na2SO3、Na2S2O3和Na2S，其标签已脱落。试设计一简便方法，把它们逐一鉴别出来。
23. 某元素X，在空气中燃烧，生成XO2，XO2与PCl5反应，生成XOCl2。在室温下XO2与O2反应生成XO3很难，但是在有催化剂存在下，此反应进行得很快。XO2溶解在碱性溶液中，得到XO32，在有过量的XO2存在下的XO32溶液可以还原到X2O42，但X2O42静止
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后就分解成X2O32和HXO3。当0.1741gX2O42的钠盐与过量的硝酸银的氨溶液反应，得到
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0.2158g银的沉淀，计算X的原子量，写出上述各反应的方程式。 精品文档
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??H2S2O8+2H++2e，氢气和氧气 24. 连二硫酸可以由H2SO4的电解来得到。2H2SO4??是副产品，在这个电解过程中，产生了9.72dm3H2和2.35dm3O2(已换算成标准状况下的体积)。问：
(1) 有多少摩尔H2S2O8产生？
(2) 必须用于1.00A电流流过多长时间才能得到这一结果？
25. 现有40g锌，能生成多少克七水硫酸锌？分别用浓H2SO4和稀H2SO4溶解，两种情况消耗的硫酸量是否相同？各有多少克硫酸是真正用在锌的氧化上？分别是哪种元素氧化了锌？生产上采用何种硫酸成本合算？
26. 含铜的某合金3.00g溶解后制得250cm3的中性溶液，取该溶液25cm3，加入过量的KI，再与22.5cm3、0.0500mol?dm3Na2S2O3溶液完全作用，求合金中铜的含量？
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电解 27. 用化学方程式表示以下各物质发生的作用 (1) 通二氧化硫于二氧化硒的稀硝酸溶液中 (2) 用盐酸酸化多硫化铵 (3) 三硫化二铬溶于水 (4) 通H2S于三氯化铁溶液中 (5) 金溶于浓热的硒酸中
28. 在酸性溶液中：H2S与氧气反应，生成S和H2O，但H2S与硒(Se)及碲(Te)无此反应，H2Se与S反应，生成H2S及Se，但不与Te反应。试将周期表中第VIA类的氢化物：H2O，H2S，H2Se及H2Te，以其失去电子生成单质O2，S8，Se8，Te8的能力大小依次排列。 29. 为什么SOCl2既是Lewis酸又是Lewis碱？
30. 画出下列各阴离子的结构式：S2O32?，S2O42?，S2O62?，S2O82? 31. 为什么氧的单质分子是O2，而硫的单质分子是S8？
32. 下述反应在25℃时的?H 为284.2kJ.mol1: 3O2=2O3, 并已知其平衡常数为10
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－54
。
试计算该反应的? rGm 和? rSm 。
33. 在(Cl5Ru)2O中，∠RuORu = 180°，画出该分子的结构式，给出Ru、O原子的杂化类型，并用价键理论解释之。
34. 为什么SOCl2既可以作Lewis酸，又可以作Lewis碱？在SeOCl2Py2中Se原子采取什么杂化类型，说明Se与每个配位原子的成键类型，并画出该分子所有可能的几何构型。（py：N）
35. 已知酸性条件下，Latimer图为
+ 1.51V+ 1.763V 0.13V 2O2 H2O O2 HO2 H 试计算超氧化氢歧化为O2和H2O2的Δ1Gm 值，并将所得结果与H2O2歧化成O2和H2O
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的Δ1Gm 作比较。
答案
1. (1) O3 + 2H+ + 2I?I2 + H2O + O2 (2) 3O3 + S + H2O[Fe(CN)6]3? + 6OH
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H2SO4 + 3O2
(3) 6[Fe(CN)6]4? + O3 + 3H2O以补偿前面的吸热过程。
2. 虽然O + 2e??? O2?过程是吸热的，但O2?离子与金属离子形成离子晶体所放出的热量足3. O2分子中，除了有一个σ单键外，还存在两个三电子π键，键级为2；O3分子中除了σ键
4外，还有?3的离域π键，键级小于2，大于1；H2O2分子中，O－O间只存在σ单键，键级为1；根据键级越大，键长越短，从O2、O3到H2O2，O－O间的键长越来越长。
4. 许多过氧化物之所以有颜色，是因为过氧化物吸收可见光后，会发生(π)4(π*)2→(π)3(π*)3的电子跃迁，∴过氧化物显示出吸收光的互补色。 5. 用乙基蒽醌法生产H2O2的好处是原料可以循环使用。
OHC2H5O2OC2H5+ H2O2OHOH2PdOHC2H5OH－
46. ?H2O2/H2O＝1.776 V，?O2/H2O2＝0.6824 V，MnO4只能作氧化剂，且?MnO－/Mn2+－?O2/H2O2 ＝0.8086 V>0，Cl2作氧化剂时，∴H2O2遇到强氧化剂KMnO4、?Cl/Cl－－?O2/H2O2＝0.6756 V>0，
2
Cl2等，显还原性：2MnO4 + 5H2O2 + 6H+－5O2↑ + 2Mn2+ + 8H2O
Cl2 + H2O22Cl + O2↑ + 2H+
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7. (1) 4FeS2 + 11O22Fe2O3 + 8SO2
K2SO4 + H2O
K2SO4 + H2SO4 + H2O2
NaHSO3 + H2O
Na2SO3 + H2O Na2S2O3 2NaI + Na2S4O6
煮沸O2 + SO2K2SO4 + H2SO4
（I）2SO3 SO3 + 2KOH电解K2S2O8 + H2 K2S2O8 + 2H2O（II）（III）?NaHSO3???Na2S2O3?? (2) SO2????Na2S4O6
?(IV) (I) SO2 + NaOH（VI）（V）?Na2SO3 ?? S ???? SO2 (II) NaHSO3 + NaOH ?(VII)
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(VIII) Na
2－
2SO3 + S
SO42精品文档
S2O4 (III) 2Na2S2O3 + I2精品文档
(IV) NaHSO3 + NaOH(V) Na2SO3 + 2HCl Na2SO3 + H2O
2NaCl + H2O + SO2↑
6NaCl + 3S↓ + 3H2O
5Na2SO4 + K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O
Na2S2O4 + Zn(OH)2 SCl2
2Mn2+ + 5S↓ + 8H2O
3S↓ + 2Cr3++ 7H2O
2NaHSO3 2NaHSO3 + Zn(VI) Na2SO3 + 2Na2S + 6HCl(VIII) Na2SO3 + SO2 + H2O8. S + H2S +O2S + 2HNO39. H2S + 2Fe3+H2S + 4Br2 + 4H2O10.硫作氧化剂：S + H2硫作还原剂：S + O2 (2) CaS5 + 2HClSO2 2S +Cl2(VII) 5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 H2S 2S +CCS2 S +FeS2Cl2 S +Cl2(过量)－
FeS
H2SO4 + 2NO
S↓ + 2Fe2+ + 2H+ 5H2S + 2MnO4+ 6H+H2SO4 + 8HBr 3H2S + Cr2O72－+ 8H+H2S S +FeSO2 S +Cl2(过量)FeS 2S +CCS2
H2SO4 + 2NO
SCl2(l) S + 2HNO311. (1) 5H2O2 + 2KMnO4 + 6H+5O2↑ + 2Mn2+ + 8H2O
CaCl2 + H2S5 H2S5H2S + 4S
－－
(3) SO2(OH)Cl + H2OSO42 + Cl + 3H+ (4) PCl5 + SO2SOCl2 + POCl3
(5) S2O2Cl2 + 4KHS + 2H2O (6) 2Na2S2O3 + I2－
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K2SO4 + 4H2S↑ + 2KCl
2HI + Na2SO4
2NaI + Na2S4O6 (7) Na2SO3 + I2 + H2O (8) 3S2O32(过量) + 4IO3 + 3H2O6SO42 + 4I + 6H+
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12. 因为亚硫酸盐可以被空气氧化为硫酸盐，SO32遇到H+离子时会放出SO2，∴亚硫酸盐不稳定，不能在自然界中以矿物存在。而Cu2S的Ksp很小，稳定，CaSO4·2H2O不会再被氧化，也能稳定存在，∴它们可以矿物形式存在。
13. SF6分子中，S原子采取sp3d2杂化，SF6几何构型为正八面体，偶极矩为零（虽然S－F有极性），SF6是非极性分子，∴SF6非常稳定，具有惰性性质。
14. (1) S2Cl2与H2O2的结构式相似是因为S和O的价电子数相同，而Cl和H都可以看作具有一个单电子的VIIA族元素，它们是广义的等电子体。
(2) SO2中S原子采取sp2杂化，S原子上还有一对孤电子对，分子构型为V型，因此SO2有偶极距，而在SO3分子中，S原子采取sp2杂化，分子构型为平面三角型，分子是对称的，因此虽然S－O键有极性，但SO3分子无极性。
(3) S2和O2有相似的分子轨道能级图，∴S2分子中也存在二个叁电子π键，即有两个单电子，∴S2是顺磁性的。
15. 因为S2O32离子与X2(Cl2、Br2、I2)发生Ox－Red反应而解毒：
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S2O32 + X2(Cl2、Br2) + 5H2O－2SO42 + 8X + 10H+
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S2O32 + I2－
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S4O62 + 2I
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因为S2O32与重金属离子形成配离子而解毒：2S2O32 + Ag+精品文档
[Ag(S2O3)2]3
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