《无机化学习题》及答案-张祖德 18.docVIP

第十八章 答案 1. 过渡元素的价电子构型一般为(n—1)dxns2，当过渡元素克服电子成对能而失去一个ns上的电子，成为+1氧化态时，ns上另一个电子也容易失去，+2氧化态是过渡元素的特征氧化态。在一些配合物中，过渡元素会显示+1氧化态，如 中，Fe的 氧化态为+1，这是由EAN规则决定的。 2. 2Ti3+ + NH3OH+ + H2O2TiO2+ + NH4+ + 2H+ 3. (1) 2TiCl4 + Zn2TiCl3 + ZnCl2(2) TiO2+ + H2O2[TiO(H2O2)]2+ 桔黄色(3) BaTiO3BaO + TiO2 4. 钛：轻(d＝4.5)，高熔点(1675 ℃)，抗腐蚀性强，高纯度时可塑性良好。锆、铪：高熔点(分别为1852 ℃和2222 ℃)，抗腐蚀性强，不稀酸和强碱作用，良好的金属光泽和可塑性。 用途：钛：航空、航海设备上；锆：有小的中子吸收截面，是原子反应堆中铀棒的最好外套材料，优于最早通用的铬或后来改用的铬钢；铪：可用于电子设备中作阴极。 5. 铅白[PbCO3·Pb(OH)2]虽然有良好的覆盖性能，但遇到微量的H2S，铅白就变成PbS而成为黑色，另外铅白还有毒。而钛白TiO2不仅有铅白的优越的覆盖性，而且不受H2S的影响，它又有良好的持久性且无毒，故钛白涂料比铅白好。由于Ti的密度小于钢，又耐高温，Ti金属用来制造飞行器。 6. (1) ∵FeTiO3 + 2H2SO4FeSO4 + TiOSO4 + 2H2O若酸度不够，TiOSO4会发生水解生成TiO2↓，而不能进入溶液，达不到浸取的目的。 (2) 在沉淀Fe(OH)3过程中pH值必然升高，会发生TiOSO4的水解。pH＝1.35。 7. Zr和Hf化合物性质相似的原因是镧系收缩，使Zr、Hf原子离子半径非常接近。 8. 钒、铌、钽都是高熔点金属。三者对酸、碱非常稳定，特别是钽对王水也稳定，仅氢氟酸稍有侵蚀。从价电子构型看，它们主要的氧化数为+5，钒出现低氧化数的可能性大于铌和钽，+4氧化态钒是比较稳定的。 钒钢是钒的主要用途。钢中含有钒后，强度、抗撞击、耐磨、弹性、韧性等都得到了增强。V2O5是硫酸工业的重要催化剂，瓷釉中常用V2O5来制备金色、绿色；铌、钽除应用于钢、合金中外，还应用于电子工业化学工业铌用作电子管阳极材料，钽用作耐酸设备内衬，钽可作铂的代用品，钽还在电子工业中用作吸气剂。 9. +5+4 +5 +5 +4 +3 +4 10. (1) V2O5 + 6HCl(浓)2VOCl2 + Cl2 + 3H2O (2) VO2+ + H2C2O4 + 2H+2VO2+ + 2CO2 + 2H2O (3) V2O5 + 2NaOH2NaVO3 + H2O (4) VO43－ + H2O2 + 6H+[V(O2)]3+ + 4H2O (5) 2NH4VO3V2O5 + 2NH3 + H2O(6) NbCl5 + H2ONbOCl3 + 2HCl (7) Nb2O5 + 5H22Nb + 5H2O (8) Ta2O5 + 5Mg2Ta + 5MgO 11. (1) V(V)的电子构型为[Ne]3s23p6，∴V(V)V(VI)的电离能显著增大。 (2) 铌(41)、钽(73)之间有镧系元素，从57到71号镧系元素原子半径收缩，使铌、钽原子半径相同。 (3) 过渡元素从上到下，氧化数越高越稳定。 (4) 溶液pH值越小，多钒酸中V与O的比值越小。 12. (1) NaOH，溶解：V2O5 + 2NaOH2NaVO3 + H2O(2) 稀H2SO4pH=3～8 (3) H2C2O4熔融：V2O5 + H2C2O42VO2 + 2CO2↑ + H2O (4) 稀硫酸，溶解：VO2 + H2SO4VOSO4 + H2O (5) 2NaVO3 + 2FeSO4 + 4H2SO42VOSO4 + Fe2(SO4)3 + Na2SO4 + 2H2O (6) 浓盐酸：V2O5 + 6HCl(浓)2VOCl2 + Cl2 + 3H2O (7) H2还原：V2O5 + 2H2V2O3 + 2H2O (8) V2O3 + 3Ca 2V + 3CaO (9) V + 2Cl2VCl4 (10) 2V + 3I22VCl3 (11) VCl4 + H2VCl2 + 2HCl (12) 4VCl2 + O2 + 4HCl4VCl3 + 2H2O (13) 2VCl42VCl3