第16章氧族元素16-1 写出下列物质的化学式。

（1）方铅矿；（2）朱砂；（3）闪锌矿；（4）黄铜矿；（5）黄铁矿；（6）芒硝；（7）海波；（8）保险粉解：（1）PbS （2）HgS （3）ZnS （4）CuFeS2 （5）FeS2（6）Na2SO4·10H2O （7）Na2S2O3·5H2O （8）Na2S2O4·2H2O16-2 命名下列硫的含氧酸及盐。

（1）K2S2O7；（2）H2SO5；（3）K2S2O8；（4）Na2S2O3·5H2O；（5）Na2S2O4；（6）Na2SO3；（7）Na2S4O6；（8）Na2SO4·10H2O解：（1）焦硫酸钾（2）过一硫酸（3）过二硫酸钾（4）五水合硫代硫酸钠（俗称海波）（5）连二亚硫酸钠（6）亚硫酸钠（7）连四硫酸钠（8）十水合硫酸钠（俗称芒硝）16-3 完成并配平下列反应方程式。

（1）H2S+ClO3-+H+ ------（2）Na2S2O4+O2+NaOH------（3）PbO2+H2O2------（4）PbS+H2O2-------（5）S+NaOH(浓)------（6）Cu+H2SO4(浓)------（7）H+H2SO4(浓)------（8）H2S+H2SO4(浓)------（9）SO2Cl2+H2O------（10）HSO3Cl+H2O------解：（1）5H2S + 8ClO3- === 5SO42- + 2H+ + 4Cl2+4H2O（2）Na2S2O4+ O2+2NaOH === Na2SO3+ Na2SO4+ H2O（3）PbO2+H2O2=== PbO + H2O + O2↑（4）PbS+4H2O2=== PbSO4+ 4H2O（5）3S + 6NaOH(浓) === 2 Na2S + Na2SO3+ 3H2O（6）Cu +2H2SO4(浓) === CuSO4+ SO2↑+ 2H2O（7）S + 2H2SO4(浓) === 3SO2↑+2 H2O（8）H2S + H2SO4(浓) === S↓+ SO2+ 2H2O（9）SO2Cl2+2H2O === H2SO4+2HCl（10）HSO3Cl+H2O === H2SO4+HCl16-4 完成下列各反应的化学方程式。

（1）Na2O2与过量冷水作用；（2）几滴热水滴在Na2O2固体上；（3）电解硫酸和硫酸铵的混合溶液；（4）将难溶于水和酸的Al2O3变成可溶于水的硫酸盐；（5）无氧条件下Zn粉还原酸式亚硫酸钠溶液；（6）将SeO2溶于水，然后通SO2Q气体；（7）用盐酸酸化硫化铵溶液；（8）向硫代硫酸钠溶液中滴加少量硝酸银溶液；（9）向硝酸银溶液中滴加少量硫代硫酸钠溶液；（10）在中等酸度的钛（IV）盐溶液中加入H2O2。

解：（1）Na2O2+2H2O === 2NaOH+H2O2（2）2Na2O2+2H2O === 4NaOH+O2↑（3）2HSO4-电解===S2O82-+H2（4）Al2O3+3K2S2O7共熔=== Al2(SO4)3+3K2SO4（5）NaHSO3+Zn === Na2S2O4+Zn(OH)2（6）2SO2+H2SeO3+H2O === 2H2SO4+Se↓（7）2HCl+(NH4)2SX=== H2S↑+(X-1)S↓+2NH4Cl（8）Ag++2S2O32- === Ag(S2O3)23-（9）2Ag++S2O32- === Ag2S2O3↓ (白)Ag2S2O3+H2O ===Ag2S↓(黑)+2H++SO42-（10）TiO2++H2O2=== Ti(O2)2++H2O16-5 用方向反应方程式表明物质的转化：K 2SO4K2S2O8H2O2FeS2 SO2Na2S2O4NaHSO3Na2S 2 O3解：4FeS2+11O2∆=== 2Fe2O3+8SO22SO2(g)+O2(g)52723OVK=== 2SO32KOH+SO3 ===K2SO4+H2OK2SO4+H2SO === 2KHSO42KHSO4电解===K2S2O8+H2↑K2S2O8+2H2O42SOH=== 2KHSO4+H2O22SO2(过量)+Na2CO3+H2O === 2NaHSO3+CO2↑2NaHSO3+Zn === Na2S2O4+Zn(OH)2NaHSO3+NaOH === Na2SO3+H2ONa2SO3+S === Na2S2O316-6 按如下要求，制备H2S，SO2和SO3，写出相关化学反应方程式。

（1）化合物中S的氧化数不变的反应；（2）化合物中S的氧化数变化的反应。

解：（1）S的氧化数不变的反应：H2S 用金属硫化物与非氧化性的稀酸反应，例如FeS+2HCl（稀）=== FeCl2 + H2S↑SO2用Na2SO3与稀盐酸反应：Na2SO3+2HCl === 2NaCl + SO2↑+ H2OSO3用加热分解硫酸盐的方法：CaSO4∆===CaO+ SO3↑（2）化合物中S的氧化数变化的反应：H2S 用 NaI 与浓H2SO4反应：8NaI + 9H2SO4(浓) === 4I2+8NaHSO4+ H2S↑+ 4H2OSO2①金属单质与浓硫酸反应：Zn + 2H2SO4(浓) === ZnSO4+ SO2↑+ 2H2O②单质S 或硫化物矿在空气中燃烧：S+O2===SO24Fe2S+11O2===Fe2O3+8SO2SO3 以V2O5为催化剂用SO2与O2：2SO2+O2∆===52OV2SO316-7 用化学反应方程式表示下列制备过程。

（1）以碳酸钠和硫磺为原料制备硫代硫酸钠；（2）工业上以硫化钠、碳酸钠和二氧化硫为原料制备硫代硫酸钠；（3）工业上以硫酸和硫酸铵为原料制备过二硫酸铵。

解：（1）将部分硫黄在空气中燃烧制备SO2：S+O2===SO2将SO2通入Na2CO3溶液中，发生反应：SO2+Na2CO3=== Na2SO3+CO2使硫黄粉和沸腾的Na2SO3溶液反应，制备Na2S2O3：S+Na2SO3==Na2S2O3（2）将Na2S和Na2CO3按摩尔比2:1配成溶液，然后向其中通入SO2制备Na2S2O3，发生如下反应：2Na2S+Na2CO3+4SO2=== 3Na2S2O3+CO2（3）将硫酸和硫酸铵溶液混合，制备硫酸氢铵：H 2SO4+(NH4)2SO4=== 2NH4HSO4以Pt为电极，电解NH4HSO4的饱和溶液，制备过二硫酸铵：2NH4HSO4=== (NH4)2S2O8+H2↑16-8 将硫黄粉、石灰和水混合，经煮沸、摇匀制得石硫合剂。

试解释石硫合剂呈橙色至樱桃红色的原因，并写出相应的反应方程式。

解：将硫黄粉、石灰和水混合，煮沸制石硫合剂过程发生如下反应：CaO+H2O ===Ca(OH)23S+Ca(OH)2 === CaS+CaSO3+3H2O过量的S粉与CaS进一步反应，生成多硫化物：(X-1)S+CaS === CaSX（橙色）CaSX为橙色，并随着x值升高显樱桃红色此外，此过程还发生以下反应：S+CaSO3 === CaS2O316-10 CS 2在过量O 2中燃烧，得到混合气体。

试设计方案分离出其中的SO 2。

解：燃烧反应：CS 2+3O 2 === CO 2+2SO 2因为O 2过量，故得到的混合气体为O 2 ，CO 2和SO 2。

将混合气体用液氨的冷阱冷却，O 2 和CO 2气体 通过冷阱，SO 2液化得以分离。

16-11 有硫酸盐构成的矾通常有两种形式，试给出通式并各举一例。

解：一类的组成符合通式：M 2I SO 4·M ⅡSO 4·6H 2O 。

式中M I 为NH 4+，Na +，K +，Rb +，Cs +；M Ⅱ为Fe 2+，Co 2+，Ni 2+，Zn 2+，Cu 2+，Hg 2+。

如著名的莫尔盐(NH 4)2SO 4·FeSO 4·6H 2O ，镁钾矾K 2SO 4·MgSO 4·6H 2O 。

另一类的组成符合通式：M 2I SO 4·M 2III （SO 4）3·24H 2O 。

式中M III 为V 3+，Cr 3+，Fe 3+，Co 3+，Al 3+，Ga 3+等。

如明矾K 2SO 4·Al 2(SO 4)3·24H 2O ，铬矾K 2SO 4·Cr 2(SO 4)3·24H 2O 。

16-12 为什么不宜采用高温浓缩的办法获得NaHSO 3晶体 解：NaHSO 3受热，分子间脱水得焦亚硫酸钠：O OO O—O SO S O ————— + H 2O2NaHSO 3 ∆===Na 2S 2O 5+H 2O缩水时不变价，Na 2S 2O 5中的S 仍为 IV 价。

由于NaHSO 3受热易缩水，故不能用加热浓缩的方法制备亚硫酸氢钠。

16-13 为什么硫酸盐的热稳定性比碳酸盐高，而硅酸盐的热稳定性更高 解：对于相同金属离子的硫酸盐和碳酸盐来说，金属离子的极化能力相同，含氧酸根（SO 42- ，CO 32-）电荷相同，且半径都较大。

因此，两者热稳定性差异主要是含氧酸根的中心原子氧化数的不同。

一般情况下，中心原子氧化数越大，抵抗金属离子的极化能力越强，含氧酸盐越稳定。

因此，中心原子氧化数为+6的硫酸盐的稳定性比中心原子氧化数为+4的碳酸盐高。

硅酸盐热稳定性更高的原因与前两种盐不同，前两种盐分解均产生气体如SO2，CO2，是熵驱动反应。

而硅酸盐分解反应无气体产生，除金属氧化物外，就是SiO2，反应的熵增很少。

这就是硅酸盐热稳定性高的原因。

16-17 某溶液中可能含Cl-，S2-，SO32-，S2O32-，SO42-离子，进行下列实验并产生如下的实验现象：（1）向一份未知液中加入过量AgNO3溶液产生白色沉淀；（2）向另一份未知液中加入BaCl2溶液也产生白色沉淀；（3）取第三份未知液，用H2SO4酸化后加入溴水，溴水不褪色。

试判断哪几种离子存在哪几种离子不存在哪几种离子可能存在解：由实验（1）可知：溶液中不含S2-，S2O32-，因为：Ag2S为黑色沉淀，Ag2S2O3虽为白色沉淀，但其不稳定会分解，由白色转变为黑色的Ag2S。

由实验（2）可知：溶液中应含有SO42-。

由实验（3）酸化的溴水不褪色，说明溶液中不含有S2-，S2O32-及SO32-具有还原性的离子。

由此可得出结论：SO42-肯定存在，S2-，S2O32-，SO32-肯定不存在，Cl-可能存在。

16-18 有一种能溶于水的白色固体，其水溶液进行下列实验而产生如下的实验现象：（1）用铂丝沾少量液体在火焰上灼烧，产生黄色火焰；（2）它使酸化的KMnO4溶液褪色而产生无色溶液，该溶液与BaCl2溶液作用生成不溶于稀HNO3的白色沉淀；（3）加入硫粉，并加热，硫溶解生成无色溶液，此溶液酸化时产生乳白色或浅黄色沉淀；此溶液也能使KI3溶液褪色，也能溶解AgCl或AgBr沉淀。