第13章氢和稀有气体
13-1 氢作为能源,其优点是什么?目前开发中的困难是什么? 1、解:氢作为能源,具有以下特点:
(1)原料来源于地球上储量丰富的水,因而资源不受限制; (2)氢气燃烧时放出的热量很大;
(3)作为燃料的最大优点是燃烧后的产物为水,不会污染环境; (4)有可能实现能量的储存,也有可能实现经济高效的输送。
发展氢能源需要解决三个方面的问题:氢气的发生,氢气的储备和氢气的利用
13-2按室温和常压下的状态(气态 液态 固态)将下列化合物分类,哪一种固体可能是电的良导体?
BaH 2;SiH 4;NH 3;AsH 3;PdH 0.9;HI
13-3试述从空气中分离稀有气体和从混合气体中分离各组分的根据和方法。
3、解:从空气中分离稀有气体和从混合稀有气体中分离各组分,主要是利用它们不同的物理性质如:原子间不同的作用力、熔点沸点的高低以及被吸附的难易等差异达到分离的目的。 13-4试说明稀有气体的熔点 、沸点、密度等性质的变化趋势和原因?
4、解:氦、氖、氩、氪、氙,这几种稀有气体熔点、沸点、密度逐渐增大。
这主要是由于惰性气体都是单原子分子,分子间相互作用力主要决定于分子量。分子量越大,分子间相互作用力越大,熔点沸点越来越高。
密度逐渐增大是由于其原子量逐渐增大,而单位体积中原子个数相同。 13-5你会选择哪种稀有气体作为:(a )温度最低的液体冷冻剂;(b )电离能最低 安全的放电光源;(c )最廉价的惰性气氛。
13-6用价键理论和分子轨道理论解释HeH 、HeH +、He 2+
粒子存在的可能性。为什么氦没有双原子分子存在?
13-7 给出与下列物种具有相同结构的稀有气体化合物的化学式并指出其空间构型:
(a) ICl 4- (b)IBr 2- (c)BrO 3- (d)ClF
7、 解: 4XeF 平面四边形 2XeF 直线形
3XeO 三角锥 XeO 直线形
13-8用 VSEPR 理论判断XeF 2 、XeF 4、XeF 6、XeOF 4及ClF 3的空间构型。 8、解: 2XeF 直线形 4XeF 平面四边形 6XeF 八面体 4XeOF 四方锥 4ClF 三角锥
13-9用化学方程式表达下列化合物的合成方法(包括反应条件): (a) XeF 2 (b) XeF 6 (c) XeO 3
9、解: )()()(21.0,4002g XeF g F g Xe MPa
C ????→?+? )()(3)(66,3002g XeF g F g Xe MPa C ????→?+? HF XeO O H XeF 63326+=+
13-10 完成下列反应方程式: (1) XeF 2 + H 2O → (2) XeF 4 + H 2O → (3) XeF 6 + H 2O → (4) XeF 2 + H 2 → (5) XeF 4 + Hg → (6) XeF 4 + Xe → 10、解:
2
4242242632623242222222263122
3
26322
1
2XeF Xe XeF HgF Xe XeF Hg HF Xe H XeF HF XeOF O H XeF HF XeO O H XeF HF
O Xe XeO O H XeF O
H F O Xe OH XeF =++=++=++=++=++++=++++=+--
第14章卤素
14-1 电解制氟时,为何不用 KF 的水溶液?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?
1、解:因为F 2与水能发生剧烈的化学反应;液态HF 分子中,没有自由移动的离子,故而不
能导电。而在KF 的无水HF 溶液中,存在K +,HF 2-;
14-2氟在本族元素中有哪些特殊性?氟化氢和氢氟酸有哪些特性?
2、解:(1)由于F 的半径特别小,故F 2的离解能特别小,F -的水合热比其他卤素离子多。 (2)HF 分子间存在氢键,因而HF 分子的熔沸点和汽化热特别高。 (3)AgF 为易溶于水的化合物。 (4)F 2与水反应产物复杂。
(5)HF 是一弱酸,浓度增大,酸性增强。
(6)HF 能与SiO 2或硅酸盐反应,生成气态SiF 4;
14-3(1)根据电极电势比较KMnO 4 ﹑K 2Cr 2O 7 和 MnO 2 与盐酸(1mol.L -1
)反应而生成Cl 2 的反应趋势。
(2)若用MnO 2与盐酸反应,使能顺利地发生Cl 2 ,盐酸的最低浓度是多少? 3、解:(1)根据电极电势的关系,可知反应趋势: KMnO 4>K 2Cr 2O 7>MnO 2;
14-4根据电势图计算在298K 时,Br 2 在碱性水溶液中歧化为Br - 和BrO 3- 的反应平衡常数。 4、解:由公式:-ZFE=-RTlnK 得:K=exp (ZFE/RT )
=2.92×1038
14-5 三氟化氮NF 3(沸点-129℃)不显Lewis 碱性,而相对分子质量较低的化合物NH 3 (沸点-33℃)却是个人所共知的Lewis 碱。(a )说明它们挥发性差别如此之大的原因;(b )说明它们碱性不同的原因。 5、解:(1)NH 3有较高的沸点,是因为它分子间存在氢键。
(2)NF 3分子中,F 原子半径较大,由于空间位阻作用,使它很难再配合Lewis 酸。 另外,F 原子的电负性较大,削弱了中心原子N 的负电性。
14-6 从盐卤中制取Br 2 可用氯气氧化法。不过从热力学观点看,Br - 可被O 2 氧化为Br 2 ,为什么不用O 2 来制取Br 2 ?
14-7通Cl 2于消石灰中,可得漂白粉,而在漂白粉溶液中加入盐酸可产生Cl 2 ,试用电极电势说明这两个现象。
7、解:因为Cl 2通入消石灰是在碱性介质中作用的,又因为θ
?2
--2
/Cl ClO θ/Cl Cl >,所以Cl 2在碱
性条件下易发生歧化反应。
而在漂白粉溶液中加入盐酸后,酸性条件中, θ
??-
>/Cl Cl θHClO/Cl 2
2
,故而如下反应能够
向右进行:
HClO + Cl - + H +
= Cl 2 + H 2O
14-8 下列哪些氧化物是酸酐:OF 2 ﹑Cl 2O 7﹑ClO 2﹑Cl 2O ﹑Br 2O 和 I 2O 5 ?若是酸酐,写出由相应的酸或其它方法得到酸酐的反应。
8、解:Cl 2O 7是HClO 4的酸酐。Cl 2O ,Br 2O 分别是HClO ,HBrO 的酸酐 14-9 如何鉴别KClO ﹑KClO 3和 KClO 4 这三种盐?
9、解:分别取少量固体加入干燥的试管中,再做以下实验
加入稀盐酸即有Cl 2气放出的是KClO; KClO+2HCl=KCl+Cl 2+H 2O
加入浓盐酸有Cl 2与放出且溶液变黄的是KClO 3;
8KC1O 3+24HCl(浓)=9Cl 2↑+8KCl+60ClO 2(黄)+12H 2O
另一种则为KClO 4
14-10 以 I 2 为原料写出制备HIO 4﹑KIO 3﹑I 2O 5 和KIO 4 的反应方程式。
14-11(1)I 2 在水中的溶解度很小,试从下列两个半反应计算在298K 时 ,I 2饱和溶液的浓度。
I 2(s) + 2e - ≒ 2I -; Φθ
= 0.535V
I 2(aq) + 2e - ≒ 2I -; Φθ
= 0.621V
(2)将0.100mol I 2 溶解在1.00L 0.100mol.L -1 KI 溶液中而得到I 3- 溶液 。I 3-生成反
应的 Kc 值为0.752,求 I 3- 溶液中I 2 的浓度。 14-11、(1)I 2(aq )=I 2(s )
K=exp (ZFE/RT ) =812
K=1/[I 2(aq )] I 2(aq )=1/812=0.00123mol/L (2) I 2+I -=I 3-;
K C =;所以[I 2]=
解得x=0 .0934mol/L 。
14-12利用电极电势解释下列现象:在淀粉碘化钾溶液中加入少量NaClO 时 ,得到蓝色溶液A ,加入过量NaClO 时 ,得到无色溶液 B ,然后酸化之并加少量固体 Na 2SO 3 于B 溶液,则A 的蓝色复现,当Na 2SO 3 过量时蓝色又褪去成为无色溶液C ,再加入NaIO 3 溶液蓝色的A 溶液又出现。指出A ﹑B ﹑C 各为何种物质,并写出各步的反应方程式。 12、解:A :I 2 ;
B:NaIO3;
C:NaI
14-13写出碘酸和过量 H2O2反应的方程式,如在该体系中加入淀粉,会看到什么现象?13、解:HIO3+3H2O2=3O2+HI+3H2O;如果在该体系中加入淀粉,溶液慢慢变蓝,后又褪色。
14-14写出三个具有共价键的金属卤化物的分子式,并说明这种类型卤化物的共同特性。14、解:(AlCl3)2;(AlBr3)2;(AlI3)2;分子中均含有配位键
14-15什么是多卤化物?与I3-离子比较,形成Br3-﹑Cl3-离子的趋势怎样?
14-16什么是卤素互化物?
(a)写出ClF3﹑BrF3和 IF3等卤素互化物中心原子杂化轨道,分子电子构型和分子构型。(b)下列化合物与BrF3接触时存在爆炸危险吗?说明原因。
SbF5 ; CH3OH ; F2 ; S2Cl2
(c)为什么卤素互化物常是反磁性共价型而且比卤素化学活性大?
14-17 实验室有一卤化钙,易溶于水,试利用浓H2SO4确定此盐的性质和名称。
17、解:利用卤化物与浓硫酸反应的不同现象,可以鉴别。
14-18 请按下面的实例,将溴﹑碘单质﹑卤离子及各种含氧酸的相互转化和转化条件绘成相互关系图。
第15章氧族元素
15-1空气中O2与N2的体积比是21:78 ,在273K 和101.3kPa下1L水能溶解 O2: 49.10 mL ,N2:23.20mL。问在该温度下溶解于水的空气所含的氧与氮的体积比是多少?
15-2在标准状况下, 750mL含有O3的氧气,当其中所含O3完全分解后体积变为780mL ,若将此含有 O3的氧气1L通入KI 溶液中,能析出多少克I2?
2、解:由方程式:
2 O3=3O2可知该混合气体中含有臭氧60ml;
由O3+2I-+H2O=O2+I2+2OH-;可算出析出I2的质量;(0.06/22.4)×2×126.9=0.68g;
15-3 大气层中臭氧是怎样形成的?哪些污染物引起臭氧层的破坏?如何鉴别 O3,它有什么特征反应?
3、解:见课本P490
15-4 比较O3和O2的氧化性﹑沸点﹑极性和磁性的相对大小。
4、解:氧化性:O3>O2;
沸点:O3>O2;
极性:O3>O2;
磁性;O3 15-5少量Mn2+可以催化分解H2O2其反应机理届时如下:H2O2能氧化Mn2+为MnO2,后者又能使H2O2氧化,试从电极电势说明上述解释是否合理,并写出离子反应方程式。 5、解:H2O2+Mn2+=MnO2+2H+; MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2+2H2O 15-6写出 H2O2与下列化合物的反应方程式,K2S2O8﹑Ag2O﹑O3﹑Cr(OH)3在NaOH 中﹑Na2CO3(低温)。 6、解:H2O2+ K2S2O8= K2SO4+ O2+ H2SO4 HO2-+Ag2O=2Ag+OH-+O2 3H2O2+2Cr(OH)3+4OH -=2CrO 42- +8H2O 15-7 SO 2与Cl 2的漂白机理有什么不同? 7、解:SO2的漂白作用能和一些有机色素结合成为无色的化合物. 而Cl2的漂白作用是利用HClO 的氧化性 15-8 (1)把H 2S 和SO 2 气体同时通入NaOH 溶液中至溶液呈中型,有何结果? (2)写出以S 为原料制备以下各种化合物的反应方程式,H 2S ﹑ H 2S 2﹑ SF 6 ﹑SO 3 ﹑H 2SO 4﹑ SO 2Cl 2 ﹑ Na 2S 2O 4。 8、解:(1)先有一些黄色沉淀,后沉淀溶解. (2)S+H 2=H 2S S+3F 2??→?燃烧 SF 6 2SO 2+O 2=2SO 3 SO 3+H 2O=H 2SO 4 SO 3+SCl 2=SOCl 2 2NaHSO 3+Zn=Na 2S 2O 4+Zn(OH)2 15-9(1)纯H 2SO4是共价化合物,却有较高的沸点(657K ),为什么? (2)稀释浓H 2SO4时一定要把H 2SO4 加入水中边加边搅拌而稀释浓HNO 3与浓盐酸没有这么严格规定,为什么? 9、解:(1)100%的硫酸具有相当高的沸点,是因为它的自偶电离生成H 3SO 4-,HSO 4- (2)硫酸比水重,如果将水加入硫酸中,水会浮在液体上层,溶解过程所放出的大量热,使水沸腾,造成危险. 15-10将 a mol Na 2SO 4 和 b mol Na 2S 溶于水,用稀H 2SO4 酸化,若a:b 大于1/2 ,则反应产物是什么?若小于1/2 ,则反应产物是什么?若等于1/2 ,则反应产物又是什么? 10、解:大于1;2,产物为S 和Na 2SO 3 小于1:2, 产物为S 和Na 2S; 等于1:2,产物为S 15-11 完成下面反应方程式并解释在反应(1)过程中,为什么出现由白到黑的颜色变化? (1)Ag + + S 2O 32-(少量) → (2)Ag + + S 2O 32-(过量) → 15-11、(1)Ag ++S 2O 32-=Ag 2S 2O 3(黑色) 2Ag 2S 2O 3=2Ag 2S(黑色)+2SO 2+O 2 (2) Ag ++2S 2O 32-=Ag(S 2O 3)23- 15-12硫代硫酸钠在药剂中常用做解毒剂,可解卤素单质﹑重金属离子及氰化物中毒。请说明能解毒的原因,写出有关的反应方程式。 12、解:解毒卤素单质;Cl 2+S2O 32-=Cl -+SO 42- I 2+S 2O 32-=I -+S 4O 62- 解毒重金属离子;Ag ++2S 2O 32-=Ag(S 2O 3)23- 解毒氰化物: 15-13石灰硫磺合剂(又称石硫合剂)通常是以硫磺粉﹑石灰及水混合。煮沸﹑摇匀而制得的橙色至樱桃色透明水溶液,可用做杀菌﹑杀螨剂。请给予解释,写出有关的反应方程式。 13、解:S+Ca(OH)2=CaS+CaSO 3+H 2O 15-14电解硫酸或硫酸氢氨制备过二硫酸时,虽然Φθ(O 2/H 2O)(1.23V) 小于Φ θ (S 2O 82-/SO 4)(2.05V) ,为什么在阳极不是H 2O 放电,而是HSO 4- 或 SO 4- 放电? 14、解:H2O 在阳极放电放出O2的过电位较大. 15-15在酸性的KIO 3 溶液中加入Na 2S 2O 3 ,有什么反应发生? 15、解:8IO 3-+5S 2O 32-+H 2O=4I 2+10SO 42-+2H + 15-16写出下列各题的生成物并配平。 (1)Na 2O 2 与过量冷水反应; (2)在Na 2O 2固体上滴加几滴热水; (3)在Na 2CO 3 溶解中通入SO 2 至溶液的PH=5左右; (4) H 2S 通入 FeCl 3溶液中; (5) Cr 2S 3 加水; (6)用盐酸酸化多硫化铵溶液; (7)Se 和HNO 3 反应。 16、解:(1)Na 2O 2+2H 2O=H 2O 2+2NaOH (2) 2Na 2O 2+2H 2O=4NaOH+O 2 (3)Na 2CO 3+2SO 2+H 2O=2NaHSO 3+CO 2 (4)H 2S+2FeCl 3=S+2FeCl 2+2HCl (5)Cr 2S 3+H 2O=Cr(OH)3+H 2S (6)(NH4)2Sx+2HCl=2NH 4Cl+(x-1)S+H 2S (7)3Se+4HNO3+H2O=3H2SeO3+4NO 15-17列表比较S ﹑Se ﹑Te 的+ Ⅳ和 +Ⅵ 氧化态的含氧酸的状态﹑ 酸性和氧化还原性。 17、解:见课本P 512 15-18按下表填写各种试剂与四种含硫化合物反应所产生的现象。 15-19画出SOF 2 ﹑SOCl 2 ﹑SOBr 2 的空间构型。他们的O -S 键键长相同吗?请比较它们的O-S 键键能和键长的大小。 19、解:见武汉大学教材习题第13章11 15-20现将硫极其重要化合物间的转化关系列成下表,请试用硫的电势图解释表中某些化学反应的原因。例如在酸性介质中,硫化氢为何能将亚硫酸(或二氧化硫)还原为单质硫?为何硫与氢氧化钠反应能生成硫化钠等。 20、解:因为V V S SO S S 661.0;508.0//23 2-=-=--θ θ??.所以S 能溶解在NaOH 中. 第16章氮磷砷 16-1请回答下列有关氮元素性质的问题: (1)为什么N-N 键的键能(167kJ.mol -1)比P-P 键(201 kJ.mol -1 )的小?而 N ≡N 键的 键能(942 kJ.mol -1)又比P ≡P 键(481 kJ.mol -1 )的大? (2)为什么氮不能形成五卤化物? (3)为什么N 2 的第一电离能比N 原子的小? 1、 解:(1)N ,由于其内层电子少,原子半径小,价电子层没有可用于成键的d 轨道。N-N 单键的键能反常地比第三周期P-P 键的小,N 易于形成p-p π键(包括离域π键),所以,N=N 和N ≡N 多重键的键能比其他元素大。 (2)价电子层没有可用于成键的d 轨道,N 最多只能形成4个共价键,也即N 的配位数最 多不超过4。 (3)N 原子由于价层电子的p 轨道刚好处于半充满状态。 16-2 请回答下列问题: (1)如何出去N 2 中少量NH 3 和NH 3 中的水气? (2)如何除去 NO 中微量的NO 2 和N 2O 中少量NO 的? 2、解:(1)将气体通过稀H C l 溶液;通过碱石灰 (2)通过NaOH 溶液; 16-3 以NH 3 与H 2O 作用时质子传递的情况,讨论H 2O ﹑NH 3 和质子之间键能的强弱;为什么醋酸在水中是一弱酸,而在液氨溶剂中却是强酸? 3、解:NH 3 +H 2O=NH 4+ +OH - ; 因此,NH 3和质子的键合能力强于H 2O 和质子的键合能力;正因为如此,醋酸与水的结合能力弱于醋酸与氨的结合能力。这就是大家所熟悉的溶剂拉平效应。 16-4 将下列物质按碱性减弱顺序排序,并给予解释。 NH 2OH NH 3 N 2H 4 PH 3 AsH 3 16-5 请解释下列事实: (1) 为什么可用浓氨水检查氯气管道的漏气? (2) 过磷酸钙肥料为什么不能和石灰一起贮存? (3) 由砷酸钠制备As 2S 3 ,为什么需要在浓的强酸性溶液中? 5、解:(1)两者反应产生NH 4Cl 的微小颗粒,形成大量白烟。 (2)过磷酸钙中含有Ca(H 2PO 4)2会与碱作用,从而有损肥效。 (3)As 2S 3会与碱发生作用。 16-6请解释下列有关键长和键角的问题: (1)在N 3- 离子中,两个N-N 键由相等的键长,而在NH 3中两个N-N 键长却不相等; (2)从NO +﹑NO 到 NO - 的键长逐渐增大; (3)NO 2+﹑NO 2﹑NO 2- 键角(∠ONO )依次为1800 ﹑134.3O ﹑115.4O 。 (4) NH 3﹑PH 3﹑AsH 3 分子中的键角依次为107 O ﹑93.08 O ﹑91.8 O ,逐渐减小。 6、解:(1)在N 3-中存在24 3π离域键,2个N-N 键是等效的,性质一样,键长相等。 在NH 3分子中,没有离域键。 (2)按照分子轨道理论,三者键级分别为3,2.5, 2。所以键长逐渐增大。 (3)NO 2中的未成对电子易电离,失去一个电子形成阳离子NO 2+,或获得一个电子形成NO 2-,随着价电子由16增加到18,键角明显缩小。 (4)从N 到As ,电负性逐渐减小,孤电子对离核越来越远,对成键电子排斥作用越来越弱,故键角逐渐减小。 16-7 已知F 2﹑Cl 2﹑N 2 的离解能(D )分别为 192.5 kJ.mol -1 ﹑242.6kJ.mol -1﹑946kJ.mol -1 ; 平均键能N-Cl ﹑N-F 分别为192.5kJ.mol -1 ﹑276kJ.mol -1 。试计算NF 3(g)和NCl 3(g) 的标准生成焓,说明何者稳定?指出在波恩-哈伯循环中哪几步的能量变化对稳定性影响较大?(本题忽略 NCl 3(l)和 NCl 3(g)之间的相变热效应。) 7、解:H ?NF3=3× 156.9+946-2×276×3=-239.3kJ/mol; H ?NCl3=3×242.6+946-2×192.5×3=518.8kJ/mol; 由此可知,NF 3更加稳定。 16-8 为了测定铵态氮肥中的含氮量,称取固体样品0.2471g ,加过量NaOH 溶液并进行蒸 馏,用 50.00Ml 0.1050mol.L -1 HCl 吸收蒸出的氨气,然后用0.1022mol.L -1 NaOH 溶液滴定吸收液中剩余的HCl ,滴定中消耗了11.69 ml NaOH 溶液,试计算肥料中氮的百分含量。 8、解:该样品中含N 的物质的量为:50×10-3×0.1050-11.69×10-3×0.1022=4.055×10-3mol/L; 所以N 的百分含量为4.055×10 -3 ×14/0.2471=23% 16-9为什么PF 3 可以和许多过渡金属形成配合物,而NF 3 几乎不具有这种性质? PH 3和过渡金属形成配合物的能力为什么比NH 3 强? 9、解:P 的电负性小于N,PH 3比NH 3容易给出孤对电子,形成配位键; 16-10 红磷长时间放置在空气中逐渐潮解,与 NaOH ﹑CaCl 2 在空气中潮解,实质上有什么不同?潮解的红磷为什么可以用水洗涤来进行处理? 10、解:白磷在潮湿空气中发生缓慢的氧化反应,而NaOH,CaCl 2 的潮解是吸收空气中的水分. 16-11 在同素异形体中,菱形硫和单斜硫有相似的化学性质,而 O 2 与O 3 ,黄磷与红磷的化学性质却有很大差异,试加以解释。 11、解:单斜硫和菱形硫都是由S 8环状分子构成.而O 2和O 3,黄磷和白磷的构成分子不同,其性质当然不同. 16-12 回答下列有关硝酸的问题: (1) 根据HNO 3 的分子结构,说明HNO 3 为什么不稳定? (2) 为什么久置的浓HNO 3 会变黄? (3) 欲将一定质量的Ag 溶于最少量的硝酸,应使用何种浓度(浓或稀)的硝酸? 12、解:(1)HNO 3分子中由于一个质子与NO 3-相连,键长和键角也发生了变化,与H 相连的N-O 键较长,所以HNO 3分子的对称性较低,不如NO 3- 离子稳定,氧化性较强. (2)因为HNO 3不稳定,容易分解成NO 2,所以溶液呈黄色. 16-13 若将0.0001 mol H 3PO 4 加到 PH=7 的 1L 缓冲溶液中(假定溶液的体积不变),计算 在此溶液中H 3PO 4﹑H 2PO 4-﹑HPO 42- 和 PO 43- 的浓度。 13、解:由公式3 21212133 43][][][][][K K K K K H K H H H PO H +++= ++++ 3 21212133 2134321212131 4 23 21212132 1242][][][][][][][][][][][][][][K K K K K H K H H K K K PO K K K K K H K H H K H HPO K K K K K H K H H K K H PO H +++= +++= +++= +++-++++- ++++- 由上述公式即可求得各自的浓度. 16-14试从平衡移动的原理解释为什么在Na 2HPO 4 或 NaH 2PO 4 溶液中加入AgNO 3 溶液,均析出黄色的 Ag 3PO 4 沉淀?析出Ag 3PO 4 沉淀后溶液的酸碱性有何变化?写出相应的反应方程式。 14、解:因为在溶液中存在以下平衡;.-+- +?3424 PO H HPO ; 当加入Ag + 后, Ag + 和PO 43- 结合生成Ag 3PO 4沉淀,使得上述平衡向右移动. - +-+?3424PO H HPO 16-15 试计算浓度都是 0.1 mol.L -1 的 H 3PO 4﹑ NaH 2PO 4﹑ Na 2HPO 4 和Na 3PO 4各溶液的PH 。 15、解:一般情况下,弱酸碱均忽略第二.三级的电离,所以均可用公式c K H ?=+ ][ 求得 . 16-16 AsO 33-能在碱性溶液中被I 2 氧化成AsO 43- ,而H 3AsO 4又能在酸性溶液中被I -还原成H 3AsO 3 ,二者是否矛盾?为什么? 16、解:两种情况下,反应的介质不同,从而电极电势不同,两者均满足 -+>??,所以反 应都能进行,并不矛盾. 16-17试解释下列含氧酸的有关性质: (1) H 4P 2O 7和(HPO 3)n 的酸性比 强。 (2) HNO 3和H 3AsO 4 均有氧化性,而 H 3PO 4 却不具有氧化性。 (3) H 3PO 4﹑ H 3PO 3﹑H 3PO 2 三种酸中,H 3PO 2 的还原性最强。 16-18 画出下列分子结构图: P 4O 124- PF 4+ As 4S 4 AsS 43- PCl - 16-19画出结构图,表示P 4O 10 和不同物质的量的H 2O 反应时P-O-P 键断裂的情况,说明反应的产物。 19、解:见课本P541 16-20 完成下列物质间的转化: (1)NH 4NO 3 NO HNO 2 NH 4+ (2) Ca 34 (3) As 2O 3 Na 3AsO 4 Na 3AsS 4 20、解: (1)NH 4NO 3?→??N 2+O 2+H 2O N 2+O 2 NO ??→?催化剂 2NO+O 2=2NO 2 NO+NO 2+H 2O=2HNO 2 NO 2+H 2O=HNO 3+NO HNO 3+Zn=NH 4NO 3+Zn(NO 3)2+H 2O (2) 2Ca 3(PO 4)2+6SiO 2+10C=6CaSiO 3+P 4+10CO P 4+3KOH+3H 2O=PH 3+3KH 2PO 2 8CuSO 4+2PH 3+8H 2O=2H 3PO 4+8H 2SO 4+8Cu 11P+15CuSO 4+24H 2O=5Cu 3P+6H 3PO 4+15H 2SO 4 (3) As 2O 3+6NaOH=2Na 3AsO 3+3H 2O AsO 33- +I 2+2OH - =AsO 43- +2I - +H 2O 2AsO 33- +6H + +3H 2S=As 2S 3+6H 2O 16-21鉴别下列各组物质: (1)NO 2-和NO 3-(2)AsO 43-和PO 43- (3)AsO 43-和AsO 32-(4)PO 43-和P 2O 7 4- (5)H 3PO 4和H 3PO 3(6)AsO 43-和AsS 43- 21、解:(1) 用淀粉KI溶液,作用后,溶液变蓝色的是NO-2 (2) 用淀粉KI溶液,作用后,溶液变蓝色的是AsO43-; (3)在酸性条件下,加SnCl2 ,反应后有黑棕色的As析出的是AsO33- (4)能使蛋白质沉淀的是P2O74-; (5)用AgNO3溶液. (6)用稀盐酸酸化,有蛋黄色沉淀析出的是AsS43 16-22完成并配平下列反应的方程式: (1)NH4Cl +NaNO2→ (2)NO2- +ClO- +OH- → Cl- (3)N2H4 +H2O2→ (4)NH2OH + Fe3+→ N2O (5)HN3 + Mg→ (6)KNO3 +C + S → (7)AsH3 + Br2 + KOH→ K3AsO4 (8)PH3 +AgNO3 + H2O→ (9)HPO32- + Hg2+ +H2O→ (10)H2PO2- + Cu2+ + OH-→ (11)[Ag(NH3)2]+ + AsO33- + OH-→ (12)Na3AsO4 + Zn +H2SO4→ 22、解:以下均写反应后的产物: (1)NH4Cl+H2O (2)Cl-+NO3- +H2O (3)N2+H2O (4)N2O+Fe2+ (5)Mg(N3)2+H2 (6)K2S+N2+CO2 (7)K3AsO4+KBr (8)Ag+H3PO3+HNO3 (9)Hg2+2+PO43- (10)Cu2O+PO43- (11)Ag+AsO43- (12)Zn2++AsO33- 16-23有一种无色气体 A ,能使热的CuO 还原,并逸出一种相当稳定的气体B ,将A 通过加热的金属钠能生成一种固体C ,并逸出一种可燃性气体D 。 A能与Cl2分步反应,最后得到一种易爆的液体E 。指出A﹑B﹑C﹑D 和E 各为何物?并写出各过程的反应方程式。 23、解:A:NH3;B:N2;C:NaNH2;D:H2;E:NCl3 16-24第ⅤA 族和第ⅥA 族氢化物在沸点时的蒸发焓如下: △r Hθ/kJ.mol-1 △r Hθ/kJ.mol-1 NH3 233 H2O 406 PH3 14.6 H2S 18.7 AsH3 16.7 H2Se 19.3 SbH 3 21.0 H 2Te 23.1 以每族氢化物蒸发焓对其摩尔质量作图,假定NH 3 和H 2O 不存在氢键时,估计它们的蒸发焓各是多少?在液氨和H 2O 中,何者具有较强的氢键? 第17章碳硅硼 17-1对比等电子体CO 与N 2 的分子结构及主要物理﹑化学性质。 1、解:CO 与N 2是等电子体,结构相似,分子中也有三重键,即一个键,和两个πσ但和N 2不同的是:其中一个π键是配键,其电子来自氧原子。 17-2 概述 CO 的实验室制法及收集方法。写出 CO 与下列物质起反应的方程式并注明反应的条件:(1)Ni ;(2)CuCl ;(3)NaOH ;(4)H 2 ;(5)PdCl 2 2、解:用浓硫酸作脱水剂,使 HCOOH 脱水而得。 O H CO HCOOH 2/+???→?? 浓硫酸 用排水法收集CO 。 Ni +CO=Ni (CO )4 CO+ 2CuCl+ H 2O= CO 2+ Cu+ 2HCl O H Pd CO O H PdCl CO O H CO H CO HCOONa NaOH CO kPa K 22222221001.1,4733 +↓+=+++??→?+?????→?+?点燃 17-3 某实验室备有 CCl 4 干冰和泡沫灭火器[内为Al 2(SO 4)3 和NaHCO 3 ],还有水源和砂。若有下列失火情况,各宜用哪种方法灭火并说明理由: (1)金属镁着火;(2)金属钠着火; (3)黄磷着火;(4)油着火;(5)木器着火 3、解:(1)砂 (2)砂 (3)CCl 4 ,干冰和泡沫灭火器,砂均可以。 (4)干冰和泡沫灭火器,砂 (5)以上方法均可 17-4 标准状况时,CO 2 的溶解度为 170mL/100g 水: (1)计算在此条件下,溶液中H 2CO 3 的实际浓度; (2)假定溶解的CO 2全部转变为H 2CO 3,在此条件下,溶液的PH 是多少? 4 、解:(1)100g 水中,H 2CO 3的物质的量为170?10-3/22.4=0.00759mol; 所以H 2CO 3的实际浓度为0.00759mol/L ; (2)由公式c K H ?= +][=L mol /1071.500759.0103.457--?=?? 所以p H=4.24 17-5 将含有Na 2CO 3 和NaHCO 3 的固体混合物60.0g 溶于少量水后稀释到2.00L ,测得该溶液的PH 为10.6 ,试计算原来的混合物中含Na 2CO 3 及NaHCO 3 各有多少克? 5、解:设碳酸钠为xg ;则NaHCO 3 为(60-x )g ; 由公式3 23][CO Na NaHCO a C C K H ?=+ =5.61?10-11?106/84/)60(x x -=10-10。 6 代入公式得x=44.29g;则NaHCO 3为17.71g 17-6 试分别计算0.1mol.L -1NaHCO 3 和 0.1mol.L -1 (NH 4)2CO 3溶液的PH 。(提示: NH 4HCO 3 按 弱酸弱碱盐水解计算。)(已知:NH 3.H 2O K b =1.77×105 ; H 2CO 3 K1=4.3×10-7 ,K2=5.61×10-11 ) 6、解:(1)由c K OH b ?= -][=L mol /1082.41.0)103.4/10(5714---?=?? 所以68.932.41414=-=-=pOH pH 17-7在 0.2 mol.L -1 的Ca 2+ 盐溶液中,加入等浓度﹑等体积的Na 2CO 3 溶液 ,将得到什么产 物?若以 0.2 mol.L -1 的Cu 2+ 代替Ca 2+ 盐,产物是什么?再以0.2 mol.L -1 的 Al 3+ 盐代 替Ca 2+ 盐,产物又是什么?试从浓度积计算说明。 7、解:CaCO 3白色沉淀; 产物为Cu 2(OH )2CO 3 ;产物为Al (OH )3 17-8 比较下列各对碳酸盐热稳定性的大小 (1)Na 2CO 3和BeCO 3 (2) NaHCO 3和Na 2CO 3(3)MgCO 3和BaCO 3(4)PbCO 3和CaCO 3 8、解:热稳定性: (1) Na 2CO 3>BeCO 3; (2)NaHCO 3 17-9如何鉴别下列各组物质: (1)Na 2CO 3 ,Na 2SiO 3 ,Na 2B 4O 7.10H 2O (2)NaHCO 3 , Na 2CO 3 (3)CH 4 ,SiH 4 9 . 解:(1)先做硼砂珠实验,鉴定出Na 2B 4O 7 .10H 2O;然后用Al 2(SO 4)3鉴定出Na 2CO 3,现象有沉淀和气泡产生。 (2)再酒精灯上加热,有气体产生的是NaHCO3 (3)利用SiH4在碱的催化下,剧烈水解有白色沉淀产生,而CH4无此现象 17-10怎样净化下列两种气体: (1)含有少量CO 2﹑O 2 和 H 2O 等杂质的CO 气体; (2)含有少量H 2O ﹑CO ﹑O 2﹑N 2 及微量H 2S 和SO 2 杂质的CO 2气体。 10、解:(1)依次通过炽热的碳粉,红热的铜网,以及碱石灰。 (2)在氧气中充分着烧后,通过溴水,再依次通过灼热的铜网,浓硫酸,再与镁条充分着烧后,通入氧气中再着烧充分。 17-11试说明下列现象的原因: (1) 制备纯硼或硅时,用氢气做还原剂比用活泼金属或炭好; (2) 硼砂的水溶液是缓冲溶液; (3) 装有水玻璃的试剂瓶长期敞开瓶口后,水玻璃变浑浊; (4) 石棉和滑石都是硅酸盐,石棉具有纤维性质,而滑石可做润滑剂。 11、解: (1) 用氢气做还原剂,不会带来杂质。 (2)因为硼砂易溶于水,也较易水解,在水溶液中存在以下平衡: -- +?→←+OH BO H O H O B 247332274 所以,它具有缓冲作用。 (3)因为硅酸盐易与空气中的CO2反应,产物有硅酸白色沉淀,所以溶液呈混浊状态。 (4)石棉的化学式为CaMg3(SO4)4 ;滑石的化学式为Mg3(SiO4O10)(OH)2 17-12试说明下列事实的原因: (1)常温常压下,CO2为气体而SiO2为固体; (2)CF4不水解,而BF3和SiF4都水解; (3)BF3和SiF4水解产物中,除有相应的含氧酸外,前者生成 BF4-,而后者却是SiF62- 。 12、解:(1)CO2为分子晶体化合物;而SiO2为原子晶体,其熔沸点相当高。 (2)BF3,SiF4的水解产物有H3BO3和H2SiO3晶体析出。 (3)BF3,SiF4的水解产物有HF,HF在与BF3,SiF4结合生成BF4-;SiF42- 17-13试说明硅为何不溶于氧化性的酸(如浓硫酸)溶液中,却分别溶于碱溶液及HNO3与HF组成的混合溶液中。 13、解:在含氧酸中被钝化,在有氧化剂(如HNO3,CrO3,KMnO4,H2O2等)存在条件下,与 HF反应:3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO +8H2O 17-14 试解释下列现象: (1)甲烷既没有酸也没有碱的特性; (2)硅烷的还原性比烷烃强; (3)卤化物比氢化物容易形成链; (4) BH3有二聚物B2H6,而 BX3却不形成二聚体。 14、解:(1)CH4分子中,中心原子C上没有孤电子对,也没有空轨道接受外界电子。所以它既没有酸性,也没有碱性。 (2)硅烷的稳定性没有烷烃强,容易被氧化剂氧化。 17-15说明下列物质的组成制法及用途: (1)泡花碱; (2)硅胶; (3)人造分子筛 15、解:泡花碱:Na2O.n H2O ;工业上生产水玻璃的方法是将石英砂,硫酸钠和煤粉混合后,放在反射炉内于1373-1623K时进行反应。 硅胶:H2SiO3;将硅酸凝胶充分洗涤以除去可溶性盐类,干燥脱去水分后,即成多孔性稍透明的白色固体。 人造分子筛:M12(AlO2)12.(SiO2)12.27H2O ;用水玻璃。偏铝酸钠,和氢氧化钠为原料,按一定的配比并控制适当的温度使其充分反应而制得。 17-16 为什么BH3的二聚过程不能用分子中形成氢键来解释?B2H6分子中的化学键有什么特殊性?“三中心二电子键”和一般的共价键有什么不同? 16、解:见课本P588。 17-17 B6H10的结构中有多少种形式的化学键?各有多少个? 17、解:见教材P589。 17-18 H3BO3和H3PO3 组成相似,为什么前者为一元路易斯酸,而后者则为二元质子酸,试从结构上加以解释。 18、解: H3BO3分子中,中心原子B有一个空轨道,可以用来容纳OH上O原子的一对孤电子,所以它是一元路易斯酸;而H3PO3分子中,与氧原子相连的H 有两个,所以它是二元质子酸。 17-19 画出下列分子(离子)的结构图: Si 4O 128- ,B 3N 3H 6 ,[B 4O 5(OH)4]2- ,(BO 2)n n-,SiF 62- 19、解:见教材P 587,P 581 17-20写出以硼砂为原料制备下列物质的反应方程式: (1) 硼砂,(2)三氟化硼,(3)硼氢化钠 20、解:将硼砂浓溶液与浓硫酸作用后冷却得H 3BO 3 4233242454243])([SO Na BO H O H SO H OH O B Na +=++; 制得的H 3BO 3经受热失水后得到B 2O 3; 17-21 完成并配平下列反应: (1)Si + HNO 3 + HF → (2)Na 2B 4O 7 + HCl +H 2O → (3)BF 3 + Na 2CO 3 + H 2O → (4)Ca 2Si + HCl → (5)H 3BO 3 + NaOH → (6)Be 2C + H 2O → (7)SiO 2 + C + Cl 2→ (8)B 2H 6 + Cl 2 → (9)H 3BO 3 +C 2H 5OH → (10)Si 2H 6 + H 2O → (11)B 2H 6 + NH 3 → (12)B 2H 6 + LiH → (13)Na 2SO 4 + C + SiO 2→ 21、解: (1) 3Si+4HNO 3+18HF=3H 2SiF 6+4NO ↑+8H 2O (2)Na 2B 4O 7+2HCl+5H 2O=4H 3BO 3↓+2NaCl (3)4BF 3+2Na 2CO 3=NaBO 2+3Na[BF 4]+2CO 2 (4)Ca 2Si +4HCl=2CaCl 2+SiH 4 (5)H 3BO 3+NaOH=NaBO 2+2H 2O (6)Be 2C+H 2O=Be(OH)2↓+CH 4↑ (7)SiO 2+2C+2Cl 2=SiCl 4+2CO (8)B 2H 6+6Cl 2=2BCl 3+6HCl (9)H 3BO 3+3C 2H 5OH ??→?浓硫酸 B(OCH 3)3+3H 2O (10) Si 2H 6 + 8H 2O=2H 2SiO 4+9H 2↑ (11)3B 2H 6+6NH 3=2B 3N 3H 6+12H 2 (12) B 2H 6+2LiH=2LiBH 4 (13)Na 2SO 4 + C+SiO 2=Na 2SiO 3+ 17-22试计算: (1)把1.5g H 3BO 3 溶于100ml 水中,所得溶液PH 为多少? (2)把足量 Na 2CO 3加入75吨纯的硬硼钙石中,假定转化率为85% ,问所得硼砂的质量是 多少?(已知H 3BO 3 K 1=7.3×10-10 ) 22、解:(1)提示:先查表查出硼酸的K ,再算出硼酸溶液的浓度c ,再根据公式 c K H ?=+][,即可算出[H+]=0.0000132mol/L ; 所以pH=4.88; (2)8.9×103kg; 17-23两种气态硼氢化物的化学式和密度如下: BH 3 在290 K 和53978 Pa 时的密度为 0.629g.L -1 ;B 2H 5 在292 K 和6916 Pa 时的密度为0.1553 g.L -1 。这两种化合物的相对分子质量各是多少?写出它们的分子式。 23、解:由公式P RT M ρ= 可求出BH3的M=28.09;B 2H 5的M=54.52; 所以它们的分子式分别为B 2H 6,B 4H 10 17-24有人根据下列反应式制备了一些硼烷: 4BF 3 + 3LiAlH 4 →2B 2H 6 + 3LiF + 3AlF3 若产率为100% ,用5g BF 3 和10.0g LiAlH 4 反应能得到多少克B 2H 6 ?制备时,由于用了未经很好干燥的乙醚,有些B 2H 6与水反应损失了,若水的量为 0.2g ,试计算损失了多少克B 2H 6? 24、解:量的关系可以判断LiAlH4过量,所以得到的B2H6的质量为 (5/67.81) ×0.5×27.62=1.018g; 由于水与B2H6能发生化学反应: B 2H 6+6H 2O=2H 3BO 3+6H 2 所以损失的B2H6的质量为(0.2/18) ×6 1×27.62=0.05g; 17-25 体积为50mL 的CO ﹑CO 2 和H 2 组成的混合气体与25mL O 2 ,在室温及1.01× 103 kPa 压力下点燃,爆炸后在上述同样的温度和压力测得气体总体积为37mL 。把这37mL 气体用KOH 溶液吸收,最后剩下5mL 不能吸收的气体,计算原混合气体中各组分气体的体积分数。 25、解:O 2:36%;CO44%;CO 220% 第18章非金属元素小结 18-1按周期表位置,绘出非金属单质的结构图,并分析它们在结构上有哪些特点和变化规律? 1、解:大多数位于P 区。结构图略。 18-2为什么氟和其它卤素不同,没有多种可变的氧化态? 2、解:因为氟原子半径特别小,对核外电子束缚力强,电子不容易失去,所以氟没有多种可变的正氧化态。 18-3 小结p 区元素的原子半径电离能电子亲和能和电负性,按周期性递变规律的同时,还有哪些反常之处?说明其原因。 3、解:P 区元素整体而言,从上到下原子半径逐渐增大。 详见课本P 629页。 18-4 概括非金属元素的氢化物有哪些共性? 4、解:非金属元素都能形成具有最高氧化态的共价型的简单氢化物。通常情况下为气体或挥发性的液体。在同一族中,沸点从上到下递增,但第二周期沸点异常的高。除HF 外,其他分子型氢化物都有还原性。非金属元素氢化物,相对于水而言,大多数是酸。 18-5已知下列数据: △f G m θ(H 2S,aq)=-27.9kJ.mol -1 △f G m θ(S 2-,aq)=85.8 kJ.mol -1 △f G m θ(H 2Se,aq)=22.2 kJ.mol -1 △f G m θ(Se 2-,aq)=129.3 kJ.mol -1 试计算下列反应的△rG m θ 和平衡常数 K : (1)H 2S(aq) → 2H +(aq)+ S 2-(aq) (2)H2Se(aq) → 2H +(aq)+Se 2-(aq) 两者中哪一个酸性较强。 5、解:(1)),(),(22aq S H G aq S G G m f m f m r Φ - Φ Φ ?-?=? =85.8-(-27.9)=113.7kJ.mol -1 再由公式=?Φ m r G -RTlnK 得K=exp (-=?Φ )/RT G m r 1.2×10-20 (2)按同种方法求出=?Φ m r G 107.1,K=1.68×10-19 由此可见H 2Se 的酸性强于H 2S 。 18-6试从HA 酸在电离过程中的能量变化分析影响其酸性强度的一些主要因素。 6、解:非金属元素氢化物在水溶液中的酸碱性与该氢化物在水中给出或接受质子的能力的 相对强弱有关。影响酸性强度的因素有HA 的水合能,解离能,A (g )的电子亲和能。A -(g ) 的水合能,以及H (g )的电离能,H + (g )的水合能有关。 18-7试从结构观点分析含氧酸强盗和结构之间的关系。用鲍林规则判断下列酸的强弱: (1)HClO (2)HClO 2(3)H 3AsO 3(4)HIO 3(5)H 3PO 4 (6)HBrO 3(7)HMnO 4(8)H 2SeO 4(9)HNO 3(10)H 6TeO 6 7、解:详见课本P 613页。各种酸的强弱详见表18-8。 18-8试解释下列各组酸强度的变化顺序: (1)HI ﹥ HBr ﹥ HCl ﹥ HF (2)HClO 4 ﹥H 2SO 4﹥ H 3PO 4﹥ H 4SiO 4 (3)HNO 3﹥ HNO 2 (4)HIO 4 ﹥ H 5IO 6 (5)H 2SeO 4﹥ H 5TeO 6 8、解:(1)从氟到碘电负性逐渐减弱,与氢的结合能力逐渐减弱,分子逐渐容易电离出氢离子,故酸性逐渐增强。 (2)从氯到硅电负性逐渐减弱,与它相连的氧的电子密度逐渐增大,O-H 键逐渐增强,从而酸性逐渐减弱。 (3)硝酸分子的非羟基氧多于亚硝酸分子中的非羟基氧,HNO 3中N-O 配键多,N 的正电性强,对羟基中的氧原子的电子吸引作用较大,使氧原子的电子密度减小更多,O-H 键越弱,酸性增强。 (4)H 5IO 6分子随着电离的进行,酸根的负电荷越大,和质子间的作用力增强,电离作用向形成分子方向进行,因此酸性弱于HIO 4。 (5)原因同(2)。 9、解:见溶解性表。 18-10已知下列数据 试计算Na 2CO 3 和CaCO 3 溶解过程的标准自由能变化(△sol G m ),并对它们在水中的溶解性作出判断,分析两者水溶性不同的原因。 10、解:公式Φ ΦΦ?-?=?S T H G m sol m sol 可算出Φ ?m sol G (Na2CO3)=-1.18KJ.mol -1 Φ ?m sol G (CaCO3)=48.3 KJ.mol -1; 由此可见,Na 2CO 3在水中向溶解方向进行;而CaCO 3的溶解向沉淀方向进行 18-11 试比较下列各种物质的热稳定性,并作出解释。 (1)Ca(HCO 3)2,CaCO 3, H 2CO 3 ,CaSO 4 ,CaSiO 3 (2)AgNO3, HNO 3,KNO 3,KClO 3,K 3PO 4 11、解:(1)CaSiO 3>CaSO 4>CaCO 3>Ca(HCO 3)2>H 2CO 3 (2)K 3PO 4>KClO 3>KNO 3>AgNO 3>HNO 3 18-12用BaCO 3﹑CaCO 3 以及它们的组成氧化物的标准生成焓计算BaCO 3和CaCO 3 的分解焓,并从结构上解释为什么BaCO 3 比CaCO 3 稳定? 12、解:由标准生成焓数据表,经计算得 1 313.178)(.269)(-Φ -Φ=?=?m ol kJ CaCO H m ol kJ BaCO H r r 由于S ?值相差很小,故G ?值主要取决于H ?值,所以3CaCO 没有3BaCO 稳定。 18-13用表18-18中各元素最高氧化态含氧酸(包括氧化物)的ψθ 为纵坐标,各元素的原子序数为横坐标,作出p 区各族元素含氧酸的氧化性强度曲线,并从曲线图形分析各周期及各族非金属元素最高氧化态含氧酸氧化性的变化规律。 18-14试解释下列各组含氧酸(盐)氧化性的强弱: (1)H 2SeO 4 ﹥H 2SO 4 (稀)(2)HNO 2﹥HNO 3(稀)(3)浓H 2SO 4﹥稀H 2SO 4(4)HClO ﹥HBrO ﹥HIO (5)HClO 3(aq) ﹥KClO 3(aq) 14、解:见课本P 626 18-15何谓次极周期性?为什么它在p 区第二 ﹑第四﹑第六周期中表现出来?为什么它主要表现在最高氧化态化合物的性质(稳定性和氧化性)上? 15、解:见课本18-5 P 区元素的次级周期性 18-16试解释下列现象: (1)硅没有类似于石墨的同素异性体。 (2)氮没有五卤化氮NX 5 ,却有+Ⅴ 氧化态的 N 2O 5﹑HNO 3 及其盐,这二者是否矛盾? (3)砷的所有三卤化物均已制得,而五卤化物只制得AsF5和 AsCl5,而且后者极不稳定。(4)硫可形成n=2~6 的多硫链,而氧只能形成n=2 的过氧链。 第19章金属通论 19-1举例说明哪些金属能从(1)冷水,(2)热水,(3)水蒸气,(4)酸,(5)碱中置换 出氢气,写出有关的反应式并说明反应条件。 1、解:2Na + 2H2O = 2NaOH+ H2↑ Mg+ 2H2O= Mg(OH)2↓ + H2↑ 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2↑ Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑ 2Al + 2OH- + 6H2O = 2[Al(OH)4]- 19-2 已知在 973K 时, 2CO + O2 = 2CO2 ; △r Gθ= -398 kJ.mol-1 2Ni + O2 = 2NiO; △r Gθ=-314 kJ.mol-1 试计算该温度下CO + NiO = Ni +CO2的△r Gθ值,并对照图19-1说明在该温度下能否用CO 还原NiO制取Ni 。 2、解: 2CO + O2 = 2CO (1) 2Ni + O2 = 2NiO (2) CO + NiO = Ni + CO2 (3) (3) = 2)2( )1(- ?rGθ = 2 ) 314 ( 398- - - = -42kJ?mol-1 CO的自由能比NiO的低,?rGθ< 0 故可以使用CO还原NiO 制取Ni 19-3下图是几种金属硫化物的埃林汉姆图。(1)请解释图中各条线形状变化的意义;(2)据图,若从硫化物中提取金属,适宜的还原剂和温度条件各如何? (1)1/2C + S = 1/2 CS2 (2)Hg + S = HgS (3)2/3 Bi +S = 1/3 Bi2S3 (4)H2 +S = H2S (5)Pb +S = PbS 3、解:线1中,随着温度的升高,刚开始时吉布斯自由能呈上升趋势,但当温度达到一定值后,随着温度的升高,吉布斯自由能反呈下降趋势。斜率发生了变化,是因为温度升高,发生了相变,出现了熵增,因而?rGθ下降。线2线3相似,起始随温度的升高,?rGθ增加,达到一定温度后,随着温度的增加,?rGθ增加的速度更快,斜率加大,出现了熵增。线4随温度升高,?rGθ直线上升,反应过程中无相变。线5?rGθ开始时随温度的升 高逐渐增大,达到一定的温度又逐渐减小温度继续上升,又出现下降,再上升又出现增大,有两个拐点。这说明在反应的过程中,随着温度的上升,伴随有相变产生。由图可以看出: HgS 和 Bi2S3可以用H2作还原剂对HgS 温度可控制在:400K-800 对Bi2S3温度可控制在:700K-1000K 对PbS较难还原,选用C作还原剂,需要3000K以上的高温。 19-4已知 733K 时, 2Mn + O 2 = 2MnO; △r G θ=-670kJ.mol -1 2C +O2 =2CO; △r G θ=-350 kJ.mol -1 1773K 时,2Mn + O 2 = 2MnO; △r G θ=-510 kJ.mol -1 2C +O 2 =2CO; △r G θ=-540 kJ.mol -1 试计算在773K 和1773K 时反应: Mn(s) + C(s) = Mn(s)+ CO(g) 的△r G θ ,说明用C(s) 还原MnO(S)应在高温还是低温条件下进行? 4、解: 2Mn + O2 = 2MnO (1) 2C + O2 = 2CO (2) MnO (S ) + C (S ) = Mn (S ) + CO (g ) (3) (3) = 2 ) 1()2(- 773K 时 ?rG θ = 11602 ) 670(350-=---kJmol >0 1773K 时 ?rG θ = 1152 )510(540--=---kJmol <0 故反应在高温下进行。 19-5金属的晶体结构有哪几种主要类型?它们得空间利用率和配位数各是多少?对金属性质的影响又如何? 5 第20章s 区金属(碱金属与碱土金属) 20-1 简要说明工业上生产金属钠﹑烧碱和纯碱的基本原理。 1、解:2NaCl ====== 2Na + Cl 2↑ (1) 加入CaCl 2作助熔剂,以熔盐电解法制金属钠 (2) 电解NaCl 水溶液可得NaOH 2NaCl + 2H 2O ===== Cl 2↑ + H 2↑ + 2NaOH (3) 用氨碱法 NaCl + NH 3 + CO 2 + H 2O = NaHCO 3↓ + NH 4Cl 2NaHCO 3===== Na 2CO 3 + H 2O ↑ + CO 2↑ 20-2以重晶石为原料,如何制备 BaCl 2﹑BaCO 3﹑BaO 和 BaO 2 ?写出有关的化学反应方程式。 2、 解: BaSO 4 + 4C===== BaS + 4CO BaS + 2HCl = BaCl 2 + H 2S BaS + CO 2 + H 2O = BaCO 3 + H 2S BaCO 3 ===== BaO + CO 2 2BaO + O 2 ===== 2BaO 20-3写出下列反应的方程式: 电解 ? 1633K 773-793K (1) 金属钠与H 2O ﹑Na 2O 2﹑NH 3﹑C 2H 5OH ﹑TiCl 4﹑KCl ﹑MgO ﹑NaNO 2 的反应; (2) Na 2O 2与H 2O ﹑NaCrO 2﹑CO 2﹑Cr 2O 3﹑H 2SO 4(稀)的反应; 3、解:(1) 2Na + 2H 2O = 2NaOH + H 2↑ 2Na + Na 2O 2 = 2Na 2O 2Na + 2NH 3 = 2NaNH 2 + 3H 2↑ 2Na + 2C 2H 5OH = 2NaOC 2H 5 + H 2↑ Na + TiCl 4 = 4NaCl + Ti Na + KCl= K ↑ + NaCl 2Na + MgO = Mg + Na 2O 6Na + 2NaNO 2 = Na 2O + N 2↑ (2) 2Na 2O 2 + 2H 2O = 4NaOH + O 2 ↑ Na 2O 2 + 2NaCrO 2 = 2Na 2CrO 4 + O 2↑ 2 Na 2O 2 + 2CO 2 = 2Na 2Cr 3+ O 2↑ Na 2O 2 + Cr 2O 3 = Na 2CrO 4 Na 2O 2 + H 2SO 4 = 2Na 2SO 4 + 2H 2O 2 20-4完成下列各步反应方程式: (1)MgCl 2 Mg Mg(0H)2 MgCO 3 Mg(NO 3)2 MgO (2)CaCO 3 CaO Ca(NO 3)2 CaCl 2 Ca Ca(OH)2 4、解:(1) MgCl 2 ===== Mg + Cl 2↑ Mg + Cl = MgCl 2 Mg + 2H 2O = Mg(OH)2 + H 2↑ Mg(OH)2= MgO + H 2O MgCO 3 + 2HCl = MgCl + H 2O + CO 2↑ MgCO 3+ 2HNO 3 = Mg(NO 3)2 + H 2O + CO 2↑ 2Mg(NO 3)2= 2MgO + 4NO 2↑ + O 2↑ (2) CaCO 3 ===== CaO + CO 2↑ CO 2 + CaO ===== CaCO 3 CaO + 2NH 4NO 3 ===== Ca(NO 3)2 + 2NH 3↑ + H 2O CaCl 2 + Na 2CO 3 = CaCO 3 + 2NaCl CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2O + CO 2↑ CaCl 2 ===== Ca + Cl 2↑ Ca + 2H 2O = Ca(OH)2 + H 2↑ Ca(OH)2 + 2HNO 3 = Ca(NO 3)2 + 2H 2O 20-5含有Ca 2+﹑Mg 2+ 和SO 42-离子的粗盐如何精制成纯的食盐,以反应式表示。 5、解:(1) SO 42- + Ba 2+ = BaSO 4↓ (2) Mg 2+ + 2OH - = Mg(OH)2↓ (3) Ca 2+ + CO 32- = CaCO 3↓ (4) Ba 2+ + CO 32- = BaCO 3↓ (5) CO 32- + 2H + = CO 2↑ + H 2O 电解 甲醇 ? 氨水 电解 熔融 第十七章卤素 总体目标: 1.掌握卤素单质、氢化物、含氧酸及其盐的结构、性质、制备和用途 2.掌握卤素及其化合无各氧化态间的关系 各节目标: 第一节卤素单质 1.了解卤素单质的物理性质,如:颜色、状态、熔点、沸点、溶解性等等 2.掌握卤素单质的化学性质,包括与水作用、与金属的反应、与非金属反应、与氢气的反应及其递变规律;了解卤素单质的用途 3.运用元素电势图来判断卤素及其化合物的氧化—还原性 第二节卤化氢和氢卤酸 掌握卤化氢的酸性、还原性、热稳定性及其变化规律;卤化氢的制备方法 第三节卤化物、卤素互化物和拟卤素 了解卤化物的分类;金属卤化物、卤素互化物和拟卤素的主要性质和制备 第四节卤素的含氧化合物 了解卤素含氧酸及其盐酸性、氧化性强度及变化规律 Ⅱ习题 一选择题 1.某元素的电势图为:E A ?M4+-0.15M2+-0.14M,下列说法中正确的是() A. M2+不能发生歧化反应 B. M2+是强氧化剂 C. M是强还原剂 D. M4+与M 反应生成M2+ 2.碘的电子结构式是[Kr]5S25P5 ,指出下列哪种化学式的化合物不能存在() A.IF 5 B.IF 7 C.Na 3 H 2 IO 6 D.HIF 3.下列关于(CN) 2 的反应中,不象卤素单质反应的是() A.(CN) 2 +H 2 O==HCN+HCNO B.可在空气中燃烧 C.与银、汞、铅反应得难溶盐 D.与卤素反应生成CNCl、CNBr等 4.下列叙述正确的是() A.无论在酸性还是在碱性介质中,卤素电对X 2 |Xˉ不变 B.由于卤素阴离子(Xˉ)具有还原性,所以能用电解卤化物水溶液的方法制备卤素单质 C. 卤素阴离子可以作为路易斯碱而构成配合物的内界 D.氟的电负性最大,所以F 2 分子中的共价键是所有共价键中最强的 5.在含Iˉ的溶液中通入Cl 2 ,产物可能是() A.I 2和Clˉ B.ClO 3 和Clˉ C.ICl 2 ˉ D.以上产物均有可能 6.将氟气通入水中,生成的产物可能有() A.O 2、O 3 和HF B.OF 2 和HF C.H 2 O 2 和HF D.以上诸种 7.冷的氯水中微粒的种类有() A.5种 B.6种 C.7种 D.8种 8.卤素互化物一般由较重卤素和较轻卤素构成,在卤素互化物分子中,较轻卤素原子个数一般为() A.1 B.2 C.1、3、5、7(奇数) D.2、4、6(偶数) 9.下列物质受热产生Cl 2 的是() A.Cl 3O 5 B.ClO 2 C.Cl 2 O 2 D.Cl 2 O 10.关于SnCl 2和SnCl 4 的熔沸点高低,正确的是() A.SnCl 2高于SnCl 4 B. SnCl 2 低于SnCl 4 C.两者差不多一样高 D.外界条件不同,熔、沸点高低不同 11.制备F 2 实际所采用的方法是() A.电解HF B.电解CaF 2 C.电解KHF 2 D.电解NH 4 F 12.实验室制备Cl 2 最常用的方法是() A.KMnO 4与浓盐酸共热 B.MnO 2 与稀盐酸反应 C.MnO 2与浓盐酸共热 D. KMnO 4 与稀盐酸反应 13.实验室制得的氯气含有HCl和水蒸气,欲通过二个洗气瓶净化,下列洗气瓶中试剂选择及顺序正确的是() A.NaOH,浓H 2SO 4 B.CaCl 2 ,浓H 2 SO 4 C.H 2O,浓H 2 SO 4 D. 浓H 2 SO 4 ,H 2 O 14.下列各对试剂混合后能产生氯气的是() A.NaCl与浓H 2SO 4 B.NaCl与MnO 2 P区元素(1) 1.试用分子轨道理论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)O2-(超氧离子) (4)O22-(过氧离子) 解:见下表 物 种 分子轨道键键级磁性相对稳定性 O2+ KK(σ2s)2(σ2s*) 2(σ2p)2(П2p)4 (П2py*)11( П2pz*)0一个σ键 一个二电子П键, 一个三电子П键 2.5 顺依次减小 O2KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(П2p)4 (П2py*)1( П2pz*)1一个σ键 二个三电子П键 2 顺 O2-KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(П2p)4 (П2py*)1( П2pz*)1一个σ键 一个三电子П键 1.5 顺 O22-KK(σ2s)2(σ2s*) 2(σ2p)2(П2p)4 (П2py*)1( П2pz*)2 一个σ键 1 逆 2. 重水和重氧水有何差别?写出它们的分子式。它们有何用途?如何制备? 答:重水:D2O;重氧水: ;重水是核能工业常用的中子减速剂,重氧水是研究化学反应特别是水解反应机理的示踪剂。 3. 解释为什么O2分子具有顺磁性,O3具有反磁性? 答:根据O2分子的分子轨道式KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(П2p) 4(П2py*)1( П2pz*)1 分子中两个П2p反键轨道各有一单电子,因此它具有顺磁性。 在O3分子中,每个氧原子各用一个P轨道组成一个成键П轨道,一个反键П轨道,一个非键П轨道,其中4各P电子,两个进入成键П轨道,两个进入非键П轨道,П键键级为一,分子没有成单电子,所以分子具有反磁性。 4.在实验室怎样制备O3?它有什么重要性? 5.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),02就部分转变成了03 6. 7.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。 8.答:油画放置久后会变黑,发暗,原因是油画中的白色颜料中含PbSO4,遇到空气中的 H2S会生成PbS造成的。PbSO4+H2S=PbS(黑)+H2SO4 用H2O2处理又重新变白,是因为发生以下反应H2O2=PbSO4+H2O2 6. 比较氧族元素和卤族元素氢化物在酸性、还原性、热稳定性方面的递变性规律。 答:氧族元素的氢化物有H20,H2S,H2Se,H2Te 卤族元素的氢化物有HF,HCl,HBr,HI (1)酸性 H20 大学无机化学第六章试 题及答案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】 第六章化学键理论 本章总目标: 1:掌握离子键、共价键和金属键的基本特征以及它们的区别; 2:了解物质的性质与分子结构和键参数的关系; 3:重点掌握路易斯理论、价电子对互斥理论、杂化轨道理论以及分子轨道理论。 4:熟悉几种分子间作用力。 各小节目标: 第一节:离子键理论 1:掌握离子键的形成、性质和强度,学会从离子的电荷、电子构型和半径三个方面案例讨论离子的特征。 2:了解离子晶体的特征及几种简单离子晶体的晶体结构,初步学习从离子的电荷、电子构象和半径三个方面来分析离子晶体的空间构型。 第二节:共价键理论 1;掌握路易斯理论。 2:理解共价键的形成和本质。掌握价键理论的三个基本要点和共价键的类型。3:理解并掌握价层电子对互斥理论要点并学会用此理论来判断共价分子的结构,并会用杂化轨道理论和分子轨道理论来解释分子的构型。 第三节:金属键理论 了解金属键的能带理论和三种常见的金属晶格。 第四节:分子间作用力 1:了解分子极性的判断和分子间作用力(范德华力)以及氢键这种次级键的形成原因。 2;初步掌握离子极化作用及其强度影响因素以及此作用对化合物结构及性质的影响。 习题 一选择题 1.下列化合物含有极性共价键的是()(《无机化学例题与习题》吉大版) 2 C. Na 2 O 2.下列分子或离子中键能最大的是() A. O 2 C. O 2 2+ D. O 2 2- 3. 下列化合物共价性最强的是()(《无机化学例题与习题》吉大版) C. BeI 2 4.极化能力最强的离子应具有的特性是() A.离子电荷高,离子半径大 B.离子电荷高,离子半径小 C.离子电荷低,离子半径小 D.离子电荷低,离子半径大 5. 下列化合物中,键的极性最弱的是()(《无机化学例题与习题》吉大版) 3 C. SiCl 4 6.对下列各组稳定性大小判断正确的是() +>O 22- B. O 2 ->O 2 C. NO+>NO D. OF->OF 7. 下列化合物中,含有非极性共价键的离子化合物是()(《无机化学例题与习题》吉大版) 3 C. Na 2 O 2 8.下列各对物质中,是等电子体的为() 和O 3 B. C和B+ C. He和Li D. N 2 和CO 9. 中心原子采取sp2杂化的分子是()(《无机化学例题与习题》吉大版) 3 C. PCl 3 10.下列分子中含有两个不同键长的是() A .CO 2 3 C. SF 4 11. 下列分子或离子中,不含有孤电子对的是()(《无机化学例题与习题》吉大版) A. H 2O B. H 3 O+ C. NH 3 D. NH 4 + 12.氨比甲烷易溶于水,其原因是() A.相对分子质量的差别 B.密度的差别 C. 氢键 D.熔点的差别 13. 下列分子属于极性分子的是()(《无机化学例题与习题》吉大版) A. CCl 43 C. BCl 3 D. PCl 5 14.下列哪一种物质只需克服色散力就能使之沸腾( ) 15. 下列分子中,中心原子采取等性杂化的是()(《无机化学例题与习题》吉大版) D区元素(1) 1.钛的主要矿物是什么?简述从钛铁矿制取钛白得反应原理。 解:钛的主要矿物有钛铁矿FeTiO2 反应原理: FeTiO3 + 2H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O TiOSO 4 + 2H2O =TiO2?H2O↓ + H2SO4 TiO2?H2O = TiO2 + H2O 2.解释TiCl3和[Ti(O2)OH(H2O)4]+ 有色得原因。 解:TiCl3显色是因为产生了电核跃迁,[Ti(O2)OH(H2O)4]+有色是因为O22-离子变形性较强,d—d跃迁所引起。 3.完成并配平下列反应方程式。 (1)Ti + HF → (2)TiO2 + H2SO4→ (3)TiCl4 + H2O → (4)FeTiO3 + H2SO4→ (5)TiO2 + BaCO3→ (6)TiO2 + C + Cl2→ 解:(1) Ti + 5HF = H2TiF6 + 2H2↑ (2)TiO2 + H2SO4 = TiOSO4 + H2O (3)TiCl4 + 2H2O = TiO2 + 4HCl (4)FeTiO3 + 2H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O (5)TiO2+ BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑ (6)TiO2 + 2C + 2Cl2 = TiCl4+ 2CO↑ 4.完成下列反应 (1)TiI4在真空中强热; (2)FeTiO3和碳得混合物在氯气中加热; (3) 向含有TiCl - 26得水溶液加入过量得氨; (4) 向VCl 3的水溶液加入过量的氨; (5) 将VCl 2的固体加到HgCl 2水溶液中。 解:(1) TiI 4 = Ti + 2I 2 (2) 2FeTiO 3 + 6C + 5Cl 2 = 2FeCl 3 + 2TiCl 4 + 6CO (3) TiCl 62- + NH 3 = [Ti(NH 3)6]4+ + 6Cl - (4) VCl 3 + Na 2SO 3 = (5) VCl 2 + HgCl 2= 5. 根据下列实验写出有关的反应方程式:将一瓶TiCl 4打开瓶塞时立即冒白烟。向瓶中加入浓HCl 溶液 和金属锌时生成紫色溶液,缓慢地加入NaOH 溶液直至溶液呈碱性,于是出现紫色沉淀。沉淀过滤后,先用HNO 3处理,然后用稀碱溶液处理,生成白色沉淀。 解:TiCl 4 + 3H 2O = H 2TiO 3 + 4HCl↑ 2TiCl 4 +Zn = 2TiCl 3↓ + ZnCl 2 TiCl 3 + 3NaOH = Ti(OH)3 + 3NaCl 3Ti(OH)3 + 7HNO 3 = 3TiO(NO 3) + 2 NO ↑+ 8H 2O TiO 2+ + 2OH - + H 2O = Ti(OH)4↓ 6. 利用标准电极电势数据判断H 2S ,SO 2,SnCl 2和金属Al 能否把TiO 2+离子还原成Ti 3+离子? 解:由查表得: V Al Al E V Sn Sn E V S H S E V SO H SO E V Ti TiO E 67.0/,15.0/,141.0/20.0/,1.0/32423224 32-=====+++-+θθθθθ 因为E θAl 3+/Al 无机化学期中试卷 2015.11.17 班级 姓名 学号 分数 一、 选择题 ( 共10题 20分 ) 1. 2 分 (3778) 3778 对于一个氧化还原反应,下列各组中所表示的 m r G ?, E 和K 的关系应 是…………………………………………………………………………………………… ( ) (A) m r G ?>0; E <0;K <1 (B) m r G ?>0; E >0;K >1 (C) m r G ?<0; E <0;K >1 (D) m r G ?<0; E >0;K <1 2. 2 分 (0438) 0438 关于熵,下列叙述中正确的是…………………………………………………………( ) (A) 298K 时,纯物质的 m S = 0 (B) 一切单质的 m S = 0 (C) 对孤立体系而言, m r S ?> 0的反应总是自发进行的 (D) 在一个反应过程中,随着生成物的增加,熵变增大 3. 2 分 (3515) 25℃,2NO 2(g)N 2O 4(g),K c 与K p ( K )的比值( p = 100 kPa )K c /K p 等于… ( ) (A) 298 0831.01 ?= 0.0404 (B) 8.31 ? 25 = 207.8 (C) 0.0831 ? 298 = 24.8 (D) 0.0821 ? 298 = 24.5 4. 2 分 (3871) 3871 HI 的生成反应的焓变为负值,HI 的分解反应的焓变为正值,则HI 分解反应的活化能 E a ……………………………………………………………………………………………( ) (A) E a <ΔH 分解 (B) E a >ΔH 分解 (C) E a = 0 (D) E a =ΔH 分解 5. 2 分 (6709) 6709 常用的三种甘汞电极,即 (1) 饱和甘汞电极 (2) 摩尔甘汞电极 (3) 0.1 mol ·dm -3 甘汞电极 其电极反应为:Hg 2Cl 2(s) + 2e - = 2Hg(l) + 2Cl - (aq),在25℃ 时三种甘汞电极的 ?的大小次序为………………………………………………………………………………… ( ) (A) 1?> 2?> 3? (B) 2?> 1?> 3? (C) 3?> 2?> 1? (D) 1?= 2?= 3? 6. 2 分 (0436) 第十三章硼族元素 总体目标: 1.掌握硼单质、氢化物、卤化物和含氧化物的性质、用途和制备方法 2. 通过硼及其化合物的结构和性质,掌握缺电子化合物的成键特征 3.掌握铝及其化合物的结构、性质和制备 4. .认识铍和铝的相似性 各节目标: 第一节硼单质及其化合物 1.掌握硼单质的结构、化学性质、用途和制备方法 2.掌握乙硼烷、硼酸(H3BO3)、硼砂和三卤化硼的性质、结构和制备方法 3.通过硼及其化合物的结构和性质,掌握缺电子化合物的成键特点和桥键的形成 第二节铝单质及其化合物 1.掌握铝及其化合物的主要性质和AlCl3的结构,了解铝的提取和冶炼 2.认识铍和铝的相似性,如金属单质、无水卤化物、水合卤化物、氢氧化物 第三节镓、铟、铊 了解镓、铟、铊单质及其重要化合物的性质 习题 一、选择题 ⒈下列有关硼、铝性质的叙述,错误的是( ) A.都是缺电子原子 (OH)3是弱酸,Al(OH)3是两性偏碱性C.其三卤化物分子都是平面三角形结构 D.都是亲氧元素 ⒉在下列a—Al2O3的制备方法中,不妥的是( ) A.灼烧Al(OH)3 B.灼烧Al(NO3)3 C.高温电解Al2(SO4)3 D.金属铝在氧中燃烧 ⒊下列铝的化合物不能用湿法制得的是( ) A. Al2(CO3)3 (SO4)3 C.AlCl3 (Ac)3 4. 以下矿物中含有铝的是( ) A.冰晶石 B.孔雀石 C.白云石 D.方铅矿 5. 下列化合物属于缺电子化合物的是 ( ) (吉林大学《无机化 学例题与习题》) B. H[BF4] C. B2O3 D. Na[Al(OH)4] 6. 在硼的化合物中,硼原子的最高配位数不超过4,这是因为( ) A .硼原子半径小 B.配位原子半径大 C.硼与配位原子电负性差小 D. 硼原子无价层d轨 道 7. 下列关于BF3的叙述中,正确的是( ) 易形成二聚体为离子化合物 C. BF3为路易斯酸 D. BF3常温下为液体 8. 下列金属单质中,熔点最低的是( ) (吉林大学《无机化学例 题与习题》) A. Cu B. Zn C. Na D. Ga 9. 下列化合物中,熔点最低的是( ) (吉林大学《无机化学 例题与习题》) A. BCl3 B. CCl4 C. SiCl4 D. SnCl4 10. 下列物质中水解并能放出H2的是 ( ) (吉林大学《无机化 学例题与习题》) 16. 完成并配平下列反应式: (1)H2S+H2O2→ (2)H2S+Br2→ (3)H2S+I2→ (4)H2S+O2→ +H+→ (5)H2S+ClO- 3 (6)Na2S+Na2SO3+H+→ (7)Na2S2O3+I2→ (8)Na2S2O3+Cl2→ (9)SO2+H2O+Cl2→ (10)H2O2+KMnO4+H+→ (11)Na2O2+CO2→ (12)KO2+H2O→ (13)Fe(OH)2+O2+OH-→ (14)K2S2O8+Mn2++H++NO- → 3 (15)H2SeO3+H2O2→ 答:(1)H2S+H2O2=S+2H2O H2S+4H2O2(过量)=H2SO4+4H2O (2)H2S+Br2=2HBr+S H2S+4Br2(过量)+4H2O=8HBr+H2SO4 (1)H2S+I2=2I-+S+2H+ (2)2H2S+O2=2S+2H2O (3)3H2S+ClO3-=3S+Cl-+3H2O (4)2S2-+SO32-+6H+=3S+3H2O (5)2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI (6)Na2S2O3+4Cl2+5H2O=Na2SO4+H2SO4+8HCl (7)SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl (8)5H2O2+2MnO4-+6H+=2Mn2++5O2+8H2O (9)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 (10)2KO2+2H2O=2KOH+O2+H2O2 (11)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 (12)5S2O82-+2Mn2++8H2O=10SO42-+2MnO4-+16H+(13)H2SeO3+H2O2=H2SeO4+H2O 第6章分子的结构与性质 6.1 复习笔记 一、键参数 1.键能 (1)定义 键能是指气体分子每断裂单位物质的量的某键(6.022×1023个化学键)时的焓变。(2)特性 ①键能可作为衡量化学键牢固程度的键参数,键能越大,键越牢固; ②对双原子分子,键能在数值上等于键解离能(D); ③多原子分子中若某键不止一个,则该键键能为同种键逐级解离能的平均值; ④可通过光谱实验测定键解离能以确定键能,还可利用生成焓计算键能。 2.键长(L b) (1)定义 键长是指分子内成键两原子核间的平衡距离。一些双原子分子的键长如表6-1所示: 表6-1 一些双原子分子的键长 (2)特性 ①一个键的性质主要取决于成键原子的本性; ②两个确定的原子之间,如果形成不同的化学键,其键长越短,键能就越大,键就越牢固。 ③键长可以用分子光谱或X射线衍射方法测得。 3.键角 (1)定义 键角是指在分子中两个相邻化学键之间的夹角。 (2)特性 ①键角可以用分子光谱或X射线衍射法测得; ②可以通过分子内全部化学键的键长和键角数据来确定这个分子的几何构型。 二、价键理论 1.共价键 (1)共价键的形成 共价键是指原子间由于成键电子的原子轨道重叠而形成的化学键。 (2)价键理论要点 ①两原子接近时,自旋方向相反的未成对的价电子可以配对,形成共价键; ②成键电子的原子轨道如能重叠越多,则所形成的共价键就越牢固(最大重叠原理)。 (3)共价键的特征 ①共价键具有饱和性; ②共价键具有方向性。 (4)原子轨道的重叠 ①两个原子轨道以对称性相同的部分相重叠(正重叠) 图6-1所示为原子轨道几种正重叠的示意图。 (a)s-s (b)p x-s (c)p y-p y(d)d xy-p y 图6-1 原子轨道几种正重叠示意图 ②两个原子轨道以对称性不同部分相重叠(负重叠) 图6-2所示为原子轨道几种负重叠的示意图。 (a)p x-p y(b)p x-s (c)p y-p y(d)p x-d xy 图6-2 原子轨道几种负重叠示意图 (5)共价键的类型 ①按是否有极性来分类: ②按原子轨道重叠部分的对称性来分类: a.键 若原子轨道的重叠部分,对键轴(两原子的核间连线)具有圆柱形对称性,所形成的键称为键。图6-3给出了几种不同组合形成的键示意图。 第十八章 氢 稀有气体 总体目标: 1.掌握氢及氢化物的性质和化学性质 2.了解稀有气体单质的性质及用途 3.了解稀有气体化合物的性质和结构特点 各节目标: 第一节 氢 1.掌握氢的三种成键方式 2.掌握氢的性质、实验室和工业制法及用途 3.了解离子型氢化物、分子型氢化物和金属性氢化物的主要性质 第二节 稀有气体 1.了解稀有气体的性质和用途 2.了解稀有气体化合物的空间构型 习题 一 选择题 1.稀有气体不易液化是因为( ) A.它们的原子半径大 B.它们不是偶极分子 C.它们仅仅存在较小的色散力而使之凝聚 D.它们价电子层已充满 2.用VSEPR 理论判断,中心原子价电子层中的电子对数为3的是( ) A .PF 3 B.NH 3 C.-34PO D.-3NO 3.用价电子对互斥理论判断,中心原子周围的电子对数为3的是( )(吴成 鉴《无机化学学习指导》) A.SCl2 B.SO3 C .XeF4 D. PF5 4.用价电子对互斥理论判断,中心原子价电子层中的电子对数为6的是() A.SO2 B. SF6 C. 3 AsO D. BF3 4 5. XeF2的空间构型是() A.三角双锥 B.角形 C. T形 D.直线型 6.下列稀有气体的沸点最高的是()(吴成鉴《无机化学学习指导》) A.氪 B.氡 C.氦 D.氙 7.能与氢形成离子型氢化物的是()(吴成鉴《无机化学学习指导》) A.活泼的非金属 B.大多数元素 C.不活泼金属 D.碱金属与碱土金属 8.稀有气体原名惰性气体,这是因为() A.它们完全不与其它单质或化合物发生化学反应 B.它们的原子结构很稳定,电离势很大,电子亲合势很小,不易发生化学反应 C.它们的价电子已全部成对 D.它们的原子半径大 9.下列各对元素中,化学性质最相似的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》) A.Be 与Mg B.Mg与Al C Li与Be D.Be与Al 10.下列元素中,第一电离能最小的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》) A.Li B.Be C. Na D.Mg 11.下列化合物中,在水中的溶解度最小的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》) 分子结构 1. 试用离子键理论说明由金属钾和单质氯反应,形成氯化钾的过程如何理解离子键没有方向性和饱和性 答:KCl 的形成表示如下: K(s)?K +(g)+e 1 2Cl 2?Cl(g) Cl (g) +e ? Cl -(g) K +(g) + Cl -(g) =KCl (s) 离子键的本质是静电作用力,由于离子的电荷分布是球形对称的,因此它对异号离子的引力可以是任何方向,也就是没有方向性;一个离子的周围,能容纳多少个异离子,是随离子的半径变化而变化的,它没有固定的配位数,所以说离子键没有饱和性。 2.用下列数据求氢原子的电子亲和能。 答:电子亲和能为下列反应的焓变,它由(5)-(4)-(3)-(2)-(1)得到: 3. ClF 的解离能为1 246kJ mol -?,ClF 的生成热为-56kJ/mol-1,Cl 2的解离能为238kJ/mol -1,试计算 F 2(g)的解离能。 解:据题意: (1) ClF(g) = Cl(g) +F(g) ΔH 1 = 246 kJ ·mol -1 (2) 12 Cl 2(g) +1 2F 2(g) = ClF(g) ΔH 2 = -56kJ/mol -1 (3)Cl 2(g) = 2Cl(g) ΔH 3 = 238kJ/mol -1 2?(1)+2?(2)-(3)得 F 2 (g) = 2 F (g) ΔH =2 ΔH 1+2ΔH 2-ΔH 3 =2?246-2?56-238 =142 kJ / mol -1 4. 试根据晶体的构型与半径比的关系,试判断下列AB 型离子化合物的晶体构型: BeO NaBr CaS RbI BeS CsBr AgCl 解:查表求各离子的Pauling 半径如下表: Pauling 半径(pm) 第1章 化学反应中的质量关系和能量关系 习题参考答案 1.解:1.00吨氨气可制取2.47吨硝酸。 2.解:氯气质量为2.9×103 g 。 3.解:一瓶氧气可用天数 33111-1 222()(13.210-1.0110)kPa 32L 9.6d 101.325kPa 400L d n p p V -???= ==?? 4.解:pV MpV T nR mR = = = 318 K 44.9=℃ 5.解:根据道尔顿分压定律 i i n p p n = p (N 2) = 7.6?104 Pa p (O 2) = 2.0?104 Pa p (Ar) =1?103 Pa 6.解:(1)2(CO )n = 0.114mol; 2(CO )p = 42.87 10 Pa ? (2)222(N )(O )(CO )p p p p =--43.7910Pa =? (3) 4224(O )(CO ) 2.6710Pa 0.2869.3310Pa n p n p ?===? 7.解:(1)p (H 2) =95.43 kPa (2)m (H 2) = pVM RT = 0.194 g 8.解:(1)ξ = 5.0 mol (2)ξ = 2.5 mol 结论: 反应进度(ξ)的值与选用反应式中的哪个物质的量的变化来进行计算无关,但与反应式的写法有关。 9.解:?U = Q p - p ?V = 0.771 kJ 10.解: (1)V 1 = 38.3?10-3 m 3 = 38.3L (2) T 2 = nR pV 2 = 320 K (3)-W = - (-p ?V ) = -502 J (4) ?U = Q + W = -758 J (5) ?H = Q p = -1260 J 11.解:NH 3(g) + 45O 2(g) 298.15K ????→标准态 NO(g) + 2 3H 2O(g) m r H ?= - 226.2 kJ ·mol -1 12.解:m r H ?= Q p = -89.5 kJ m r U ?= m r H ?- ?nRT = -96.9 kJ 13.解:(1)C (s) + O 2 (g) → CO 2 (g) (a) ICl 4- (b)IBr 2 - (c)BrO 3- (d)ClF 7、 解: 4XeF 平面四边形 2XeF 直线形 3XeO 三角锥 XeO 直线形 13-8用 VSEPR 理论判断XeF 2 、XeF 4、XeF 6、XeOF 4及ClF 3的空间构型。 8、解: 2XeF 直线形 4XeF 平面四边形 6XeF 八面体 4XeOF 四方锥 4ClF 三角锥 13-9用化学方程式表达下列化合物的合成方法(包括反应条件): (a) XeF 2 (b) XeF 6 (c) XeO 3 9、解: )()()(21.0,4002g XeF g F g Xe MPa C ????→?+? )()(3)(66,3002g XeF g F g Xe MPa C ????→?+? HF XeO O H XeF 63326+=+ 13-10 完成下列反应方程式: (1) XeF 2 + H 2O → (2) XeF 4 + H 2O → (3) XeF 6 + H 2O → (4) XeF 2 + H 2 → (5) XeF 4 + Hg → (6) XeF 4 + Xe → 10、解: 2 4242242632623242222222263122 3 26322 1 2XeF Xe XeF HgF Xe XeF Hg HF Xe H XeF HF XeOF O H XeF HF XeO O H XeF HF O Xe XeO O H XeF O H F O Xe OH XeF =++=++=++=++=++++=++++=+-- 14-5 三氟化氮NF 3(沸点-129℃)不显Lewis 碱性,而相对分子质量较低的化合物NH 3 (沸点-33℃)却是个人所共知的Lewis 碱。(a )说明它们挥发性差别如此之大的原因;(b )说明它们碱性不同的原因。 5、解:(1)NH 3有较高的沸点,是因为它分子间存在氢键。 (2)NF 3分子中,F 原子半径较大,由于空间位阻作用,使它很难再配合Lewis 酸。 另外,F 原子的电负性较大,削弱了中心原子N 的负电性。 第一章 一些基本概念和定律 本章总目标: 1:学习物质的聚集状态分气态、固态、液态三种,以及用来表示这三种聚集态的相关概念。 2;重点掌握理想气体状态方程、道尔顿分压定律以及拉乌尔定律。 各小节目标 第一节:气体 1:了解理想气体的概念,学习理想气体的状态方程推导实际气体状态方程的方法。 2:掌握理想气体状态方程的各个物理量的单位及相关的计算。 理想气体:忽略气体分子的自身体积,将分子看成是有质量的几何点;假设分子间没有相互吸引,分子之间及分子与器璧之间发生的碰撞时完全弹性的,不造成动能损失。 3:掌握Dalton 分压定律的内容及计算。 第二节:液体和溶液 1:掌握溶液浓度的四种表示方法及计算 ○1物质的量浓度(符号:B c 单位1mol L -?):溶液中所含溶质B 的物质的量除 以溶液的体积。 ○2质量摩尔浓度(B B A n b m =,单位:1mol kg -?):溶液中溶质B 的物质的量除以溶剂的质量。 ○ 3质量分数(B B m m ω=):B 的质量与混合物的质量之比。 ○4摩尔分数(B B n n χ=):溶液中溶质的物质的量与溶液的总物质的量之比。 2:了解非电解质稀溶液的依数性及其应用。 第三节:固体 1:了解常见的四种晶体类型 2:掌握四类晶体的结构特征及对物质性质的影响,比较其熔沸点差异。 Ⅱ 习题 一 选择题: 1.如果某水合盐的蒸汽压低于相同温度下的蒸汽压,则这种盐可能发生的现象是() (《无机化学例题与习题》吉大版) A.气泡 B.分化 C.潮解 D.不受大气组成影响 2.严格的讲,只有在一定的条件下,气体状态方程式才是正确的,这时的气体称为理想气体。这条件是() A.气体为分子见的化学反应忽略不计 B.各气体的分压和气体分子本身的体积忽略不计 C.各气体分子的“物质的量”和气体分子间的引力忽略不计 D.各气体分子间的引力,气体分子的体积忽略不计 3.在300K,把电解水得到的并经干燥的H 2和O 2 的混合气体40.0克,通入60.0L 的真空容器中,H 2和O 2 的分压比为() A.3:1 B.2:1 C.1:1 D.4:1 4.在下述条件中,能使实际气体接近理想的是() A.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.高温、高压 5.某未知气体样品为5.0克,在温度为1000C时,压力为291KPa时体积是0.86L,该气体的摩尔质量是() A.42g/mol B.52g/mol C.62g/mol D.72g/mol 6.处于室温一密闭容器内有水及与水相平衡的水蒸气。现充入不溶于水也不与水反应的气体,则水蒸气的压力()(《无机化学例题与习题》吉大版) A.增加 B.减少 C.不变 D.不能确的 7.将300K、500KPa的氧气5L。400K、200KPa的氢气10L和200K、200KPa的氮气3L,三种气体压入10L容器中维持300K,这时气体的状态是() A.氧气的压力降低,氮气、氢气压力增加 B.氢气的压力降低,氮气、氧气的压力增加 C.氮气的压力不变,总压力比混合前低 D.氧气、氮气、氢气的压力降低,总压力比混合前低 8.土壤中NACL含量高时植物难以生存,这与下列稀溶液的性质有关的是()(《无机化学例题与习题》吉大版) A. 蒸汽压下降 B.沸点升高 C. 冰点下降 D. 渗透压 9.一种元素的相对原子质量,是该元素的一定质量与核素12 6 C的摩尔质量的1/12的比值,这一质量是() A.原子质量 B.各核素原子质量的平均质量 C.平均质量 D.1mol原子平均质量 10.在一次渗流试验中,一定物质的量的未知气体通过小孔渗相真空,需要的时间为5S,在相同条件下相同物质的量的氧气渗流需要20S。则未知气体的相对分子质量为() (《无机化学例题与习题》吉大版) A.2 B.4 C.8 D.16 11.下述理想气体常数R所用单位错误的是() mol-1?K-1 B. 8.314KJ?mol-1?K-1 C. 8.314KPa?L? mol-1?K-1 12.下列说法正确的是() A.44gCO 2和32gO 2 所含的分子数相同,因而体积不同 B.12gCO 2和12gO 2 的质量相等,因而“物质的量”相同 C.1molCO 2和1molO 2 的“物质的量”相同,因而它们的分子数相同 第七章化学反应的速率 1. 什么是化学反应的平均速率,瞬时速率?两种反应速率之间有何区别与联系? 答 2. 分别用反应物浓度和生成物浓度的变化表示下列各反应的平均速率和瞬时速率,并表示 出用不同物质浓度变化所示的反应速率之间的关系。这种关系对平均速率和瞬时速率是否均适用? (1) N 2 + 3H 2 → 2NH 3 (2) 2SO 2 + O 2 →2SO 3 (3) aA + Bb → gG + hH 解 (1)V = t N △△][2= t H △△][2= t NH △△][3 V 瞬=0 lim →t △t N △△][2 = l i m →t △t H △△][2 = lim →t △t NH △△][3 V 2 N = 3 1V 2 H = 2 1V 3 NH 两种速率均适用。 (2)(3)(同1)。 3. 简述反应速率的碰撞理论的理论要点。 答 4. 简述反应速率的过渡状态理论的理论要点。 答 3级,910K时速率常数为5.反应C2H6→C2H4+ H2,开始阶段反应级数近似为 2 1.13dm1.5·mol5.0-·s1-。试计算C2H6(g)压强为1.33×104Pa时的起始分解速率 γ(以 0 [C2H6]的变化表示)。 解 6.295K时,反应2NO + Cl2→2 NOCl,其反应物浓度与反应速率关系的数据如下: (2)写出反应的速率方程; (3)反应的速率常数为多少? 解 7.反应 2 NO(g)+ 2 H2(g)→N2(g)+ 2 H2O其速率方程式对NO(g)是二次、 对H2(g)是一次方程。 (1)写出N2生成的速率方程式; (2)如果浓度以mol·dm—3表示,反应速率常数k的单位是多少? (3)写出NO浓度减小的速率方程式,这里的速率常数k和(1)中的k的值是否相同,两个k值之间的关系是怎样的? 解 8.设想有一反应Aa + bB + cC →产物,如果实验表明A,B和C的浓度分别增加1倍后, 整个反应速率增为原反应速率的64倍;而若[A]与[B]保持不变,仅[C]增加1倍,则反应速率增为原来的4倍;而[A]、[B]各单独增大到4倍时,其对速率的影响相同。求a,b,c的数值。这个反应是否可能是基元反应? 解 第一章 化学反应中的质量和能量关系 重要概念 1.系统:客观世界是有多种物质构成的,但我们可能只研究其中一种或若干物质。人为地将一部分物质与其他物质分开,被划分的研究对象称为系统。 2.相:系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分称为相。 3.状态:是指用来描述系统的诸如压力P 、体积V 、温度T 、质量m 和组成等各种宏观性质的综合表现。 4.状态函数:用来描述系统状态的物理量称为状态函数。 5.广度性质:具有加和性,如体积,热容,质量,熵,焓和热力学能等。 6.强度性质:不具有加和性,仅决定于系统本身的性质。如温度与压力,密度等。 系统的某种广度性质除以物质的量或者质量之后就成为强度性质。强度性质不必指定物质的量就可以确定。 7.热力学可逆过程:系统经过某种过程由状态1到状态2之后,当系统沿着该过程的逆过程回到原来状态时,若原来的过程对环境产生的一切影响同时被消除(即环境也同时复原),这种理想化的过程称为热力学的可逆过程。 8.实际过程都是不可逆的,可逆过程是一种理想过程。 9.化学计量数:0=∑B VB B表示反应中物质的化学式,VB是B 的化学计量数, 量纲为一;对反应物取负值,生成物取正值。 10.化学计量数只表示当安计量反应式反应时各物质转化的比例数,并不是各反应物质在反应过程中世界所转化的量。 11.反应进度ξ:b b v /n ?=?ξ 对于化学反应来讲,一般选未反应时,0=ξ 引入反应进度这个量最大的优点是在反应进行到任意时刻时,可用任一反应物或产物来表示反反应进行的程度,所得的值总是相等的。 12.习惯对不注明温度和压力的反应,皆指反应是在298.15K ,100kPa 下进行的。 13.一般没有特别的注明,实测的反应热(精确)均指定容反应热,而反应热均指定压反应热。 14.能量守恒定律:在任何过程中,能量不会自生自灭,只能从一种形式转化为另一种形式,在转化过程中能量的总值不变。也叫做热力学第一定律。ΔU=Q+W 15.热力学能具有状态函数的特点:状态一定,其值一定。殊途同归,值变相等。周而复始,值变为零。 16.系统与环境之间由于存在温差而交换的热量称为热。若系统吸热值为正,若系统放热值为负。 17.系统与环境之间除了热以外其他形式传递的能量都称为功。系统得功为正,系统做功为负。在一定条件下由于系统体积的变化而与环境交换的功称为体积功?-=pdV W ,除体积功以外的一切功称为非体积功如电功。 18.功和热都是过程中被传递的能量,它们都不是状态函数,其数值与途径有关。而热力学第一定律中的热力学能的改变量只有过程的始态和终态决定,而与过程的具体途径无关。 19.化学反应热是指等温过程热,即当系统发生了变化后,使反应产物的温度回到反应前始态的温度,系统放出或吸收的热量。 第一章思考题 1.一气柜如下图所示: A 假设隔板(A)两侧N2和CO2的T, P相同。试问: (1)隔板两边气体的质量是否相等? 浓度是否相等?物质的量不等而浓度相等 (2)抽掉隔板(假设不影响气体的体积和气柜的密闭性)后,气柜内的T和P 会改变?N2、CO2物质的量和浓度是否会改变?T和P 会不变,N2、CO2物质的量不变而浓度会改变 2.标准状况与标准态有何不同? 标准状况指气体在27.315K和101325Pa下的理想气体,标准态是在标准压力下(100kPa)的纯气体、纯液体或纯固体 3.化学反应方程式的系数与化学计量数有何不同?对某一化学反应方程式来说,化学反应方程式的系数和化学计量数的绝对值相同,但化学反应方程式的系数为正值,而反应物的化学计量数为负值,生成物的化学计量数为正值 4.热力学能、热量、温度三者概念是否相同? 试说明之。 5.试用实例说明热和功都不是状态函数。 6.判断下列各说法是否正确: (1)热的物体比冷的物体含有更多的热量。× (2)甲物体的温度比乙物体高,表明甲物体的热力学能比乙物体大。× (3)物体的温度越高,则所含热量越多。× (4)热是一种传递中的能量。√ (5)同一体系: (a)同一状态可能有多个热力学能值。× (b)不同状态可能有相同的热力学能值。√ 7.判断下列各过程中,那个ΔU最大: (1)体系放出了60kJ热,并对环境做了40kJ功。 (2)体系吸收了60kJ热,环境对体系做了40kJ功。√ (3)体系吸收了40kJ热,并对环境做了60kJ功。 (4)体系放出了40kJ热,环境对体系做了60kJ功。 根据ΔU=Q+W, (1) ΔU=-60+(-40)=-100KJ (2) ΔU=+60+40=+100KJ ,(3) ΔU=+40+(-60)=-20KJ (4) ΔU=-40+60=+20KJ因此通过计算可以看出,(2)过程的ΔU最大. 8.下列各说法是否正确: (1)体系的焓等于恒压反应热。× (2)体系的焓等于体系的热量。× (3)体系的焓变等于恒压反应热。√ 第九章 氧化还原反应 本章总目标: 1:牢固掌握氧化还原的基本概念,熟练掌握氧化还原反应式配平的方法。 2:理解标准电极电势的意义,能运用标准电极电势来判断氧化剂和还原剂的强弱,氧化还原反应的方向和计算平衡常数 3:会用能斯特方程式来讨论离子浓度变化时电极电势的改变和对氧化还原反应的影响 各小节目标 第一节:氧化还原反应与原电池 1:掌握化合价、氧化数的概念,以及原电池的符号表示方法。 2:能判断原电池的正、负极以及会表示电池的电动势,可以配平电极反应式,书写电池反应方程式。 第二节:电池反应的热力学 1:可以判断原电池反应的自发性:r m G zEF θ ?=-,E>0反应以原电池的方式进行。 2:掌握 E θ 和电池反应的 K θ 的关系的计算; 2.303ln ln lg RT RT zE F RT K E K K zF zF θθθθθ=?= =. 3:掌握利用能斯特方程来求算电极电势:。0.059lg V E E z θ??? ?=+???? 氧化型还原型 第三节:影响电极电势的因素 学会运用能斯特方程来从酸度、沉淀物生成和配位化合物生成三方面来讨论这些因素对电池电动势的影响。 第四节:化学电源与电解 1:认识几种常见的化学电源---锌锰电池、银锌电池、铅蓄电池、燃料电池、镍氢电池、锂电池和锂离子电池。 2:了解分解电压和超电压的概念。 第五节:图解法讨论电极电势 1:会看元素电势图。 2;可以根据元素电势图判断酸性的强弱、计算电对的电极电势 112212......n n n z E z E z E E z z z θθθθ +++= +++、判断某种氧化态的稳定性学会绘制和利用自由能-氧化数图。 习题 一 选择题 1.将反应K 2Cr 2O 7+HCl → KCl+CrCl 3+Cl 2+H 2O 完全配平后,方程式中Cl 2的系数是( )(《无机化学例题与习题》吉大版) A. 1l B.2 C.3 D.4 2.下列化合物中,氧呈现+2价氧化态的是( )(《无机化学例题与习题》吉大版) A. Cl 2 O 5 B.Br O 7 C.H Cl O 2 D.F 2O 3.将反应KMnO 4+ HCl → Cl 2+ Mn Cl 2+ KCl+H 2O 配平后方程式中HCl 的系数是( )(《无机化学例题与习题》吉大版) A.8 B.16 C.18 D.32 4.某氧化剂YO(OH)2+中元素Y 的价态为+5,如果还原7.16×10-4mol YO(OH)2+溶液使Y 至较低价态,则需要用0.066 mol/L 的Na 2SO 3溶液26.98ml 。还原产物中Y 元素的氧化态为( )(《无机化学例题与习题》吉大版) A. -2 B.-1 C.0 D.+1 5.已知电极反应ClO 3-+6H+6e ═Cl -+3H 2O 的△rG θm =-839.6 kJ/ mol,则E 0 ClO3-/ Cl-值 为( )(《无机化学例题与习题》吉大版) A. 1.45V B.0.73V C.2.90V D.-1.45V 6.使下列电极反应中有关离子浓度减小一半,而E 值增加的是( )(《无机化学例题与习题》吉大版) A. Cu 2+ + 2e - ═ Cu B. I 2 + 2e - ═ 2I - C.2H + + 2e - ═ H 2 D.Fe 3+ + e - ═ Fe 2+ 7.将有关离子浓度增大5倍,E 值保持不变的电极反应是( )(《无机化学例题与习题》吉大版) A. Zn 2+ + 2e - ═ Zn B. MnO 4- + 8 H + + 5e - ═ Mn 2+ + 4H 2O C. Cl 2 + 2e - ═ 2Cl - D. Cr 3+ + e - ═ Cr 2+ 8.将下列反应设计成原电池时,不用惰性电极的是( )(《无机化学例题与习题》吉大版)大学无机化学第十六章试题及答案
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