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1、北师大无机化学第四下册习题答案第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： 原料来源于地球上储量丰富的水，因而资源不受限制； 氢气燃烧时放出的热量很大； 作为燃料的最大优点是燃烧后的产物为水，不会污染环境； 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将下列化合物分类，哪一种固体可能是电的良导体？ BaH2;SiH4;NH3;AsH3;PdH0.9;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
2、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：温度最低的液体冷冻剂；电离能最低 安全的放电光源；最廉价的惰性气
3、氛。 13-6用价键理论和分子轨道理论解释HeH、HeH、He2 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) ICl4 (b)IBr2 (c)BrO3 (d)ClF 7、 解： XeF4 平面四边形 XeF2 直线形 XeO3+- 三角锥 XeO 直线形 13-8用 VSEPR理论判断XeF2 、XeF4、XeF6、XeOF4及ClF3的空间构型。 8、解： XeF2 直线形 XeF4 平面四边形 XeF6 八面体 XeOF ClF4 三角锥 13-9用化学方程式表达下列化合物的合成方法： (a) Xe
4、F2 (b) XeF6 (c) XeO3 XeF2(g) 9、解： Xe(g)+F2(g)400C,0.1MPa4 四方锥 XeF6(g) Xe(g)+3F2(g)300C,6MPa XeF6+3H2O=XeO3+6HF 13-10 完成下列反应方程式： (1) XeF2 + H2O (2) XeF4 + H2O (3) XeF6 + H2O (4) XeF2 + H2 (5) XeF4 + Hg (6) XeF4 + Xe 10、解： XeF2+2OH-=Xe+123O2+2F+2Xe+-+H2OO2+12HF3XeFXeFXeFXeF6624+6H2O=XeO3432+3H2O=XeO+H
5、2O=XeOF+H2+6HF+2HF=Xe+2HF42Hg+XeFXeF4=Xe+2HgF22+Xe=2XeF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F2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，HF2； 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：由于F的半径特别小，故F2的离解能特别小，F的水合热比其他卤素离子多。 HF分子间存在氢键，因而HF分子的熔沸点和汽化热特别高。 AgF为易溶于水的化合物。 F
6、2与水反应产物复杂。 HF是一弱酸，浓度增大，酸性增强。 HF能与SiO2或硅酸盐反应，生成气态SiF4； 14-3根据电极电势比较KMnO4 K2Cr2O7 和 MnO2 与盐酸(1mol.L)反应而生成Cl2 的反应趋势。 若用MnO2与盐酸反应，使能顺利地发生Cl2 ，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： KMnO4K2Cr2O7MnO2; 14-4根据电势图计算在298K时，Br2 在碱性水溶液中歧化为Br 和BrO3 的反应平衡常数。 4、解：由公式：-ZFE=-RTlnK 得：K=exp =2.9210 14-5 三氟化氮NF3不显Lewis 碱
7、性，而相对分子质量较低的化合物NH3 却是个人所共知的Lewis 碱。说明它们挥发性差别如此之大的原因；说明它们碱性不同的原因。 5、解：NH3有较高的沸点，是因为它分子间存在氢键。 NF3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Br2 可用氯气氧化法。不过从热力学观点看，Br 可被O2 氧化为Br2 ，-38-1-+-为什么不用O2 来制取Br2 ？ 14-7通Cl2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Cl2 ，试用电极电势说明这两个现象。 7、解：因为Cl2通入消石
8、灰是在碱性介质中作用的，又因为jCl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, jHClO/Cl行: HClO + Cl + H = Cl2 + H2O 14-8 下列哪些氧化物是酸酐：OF2 Cl2O7ClO2Cl2OBr2O 和 I2O5 ？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：Cl2O7是HClO4的酸酐。Cl2O，Br2O分别是HClO，HBrO 的酸酐 14-9 如何鉴别KClOKClO3和 KClO4 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Cl2气放出的是KClO; KClO+2HCl=KCl+
9、Cl2+H2O 加入浓盐酸有Cl2与放出且溶液变黄的是KClO3; 8KC1O3+24HCl(浓)=9Cl2+8KCl+60ClO2(黄)+12H2O 另一种则为KClO4 14-10 以 I2 为原料写出制备HIO4KIO3I2O5 和KIO4 的反应方程式。 14-11I2 在水中的溶解度很小，试从下列两个半反应计算在298K 时 ，I2饱和溶液的浓度。 I2(s) + 2e 2I； = 0.535V I2(aq) + 2e 2I； = 0.621V 将0.100mol I2 溶解在1.00L 0.100mol.L KI 溶液中而得到I3 溶液 。I3生成反应的 Kc 值为0.752，求
10、I3 溶液中I2 的浓度。 14-11、(1)I2=I2 K=exp =812 -1-+ 2/Cl-ClOq-/Cl，所以Cl2在碱22jClq2/Cl-，故而如下反应能够向右进K=1/I2 I2=1/812=0.00123mol/L (2) I2+I-=I3-; KC=;所以I2= 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 Na2SO3 于B 溶液，则A的蓝色复现，当Na2SO3 过量时蓝色又褪去成为无色溶液C ，再加入NaIO3 溶
11、液蓝色的A 溶液又出现。指出ABC各为何种物质，并写出各步的反应方程式。 12、解：A：I2 ； 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：2；2；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Br3Cl3 离子的趋势怎样？ 14-16什么是卤素互化物？ 写出ClF3BrF3 和 IF3 等卤
12、素互化物中心原子杂化轨道，分子电子构型和分子构型。 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 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
13、: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)2126.9=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
14、性的相对大小。 4、解：氧化性：O3O2; 沸点：O3O2; 极性：O3O2; 磁性；O3j,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： H4P2O7和(HPO3)n 的酸性比 强。 HNO3和H3AsO4 均有氧化性，而 H3PO4 却不具有氧化性。 H3PO4 H3PO3H3PO2 三种酸中，H3PO2 的还原性最强。 3-3-+3-1=Kc 16-18 画出下列分子结构图： P4O12 PF4 As4S4 AsS4 PCl 16-19画出结构图，表示P4O10 和不同物质的量的H2O 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 1
15、6-20 完成下列物质间的转化： NH4NO3 NO HNO2 NH4 (2) Ca3(PO4)2 P4 PH3 H3PO4 As2O3 Na3AsO4 Na3AsS4 20、解： NH4NO3 N2+O2+4-+3-N2+O2+H2O 催化剂D 2NO+O2=2NO2 NO+NO2+H2O=2HNO2 NO2+H2O=HNO3+NO HNO3+Zn=NH4NO3+Zn(NO3)2+H2O (2) 2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C=6CaSiO3+P4+10CO P4+3KOH+3H2O=PH3+3KH2PO2 8CuSO4+2PH3+8H2O=2H3PO4+8H2SO4+8Cu 11
16、P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4 (3) As2O3+6NaOH=2Na3AsO3+3H2O AsO33- +I2+2OH- =AsO43- +2I- +H2O 2AsO3 +6H +3H2S=As2S3+6H2O 16-21鉴别下列各组物质： NO2和NO3AsO4和PO4 AsO4和AsO3PO4和P2O73-3-2-3-4- -3-3-3-+H3PO4和H3PO3AsO4和AsS4 3-21、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 ,
17、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AsS4 16-22完成并配平下列反应的方程式： NH4Cl +NaNO2 NO2 +ClO+OH Cl N2H4 +H2O2 NH2OH + Fe N2O HN3 + Mg KNO3 +C + S AsH3 + Br2 + KOH K3AsO4 PH3 +AgNO3 + H2O HPO3 + Hg +H2O H2PO2 + Cu + OH Ag(NH3)2 + AsO3 + OH Na3AsO4 + Zn +H2SO4 22、解：以下均写反应后的
18、产物： NH4Cl+H2O Cl-+NO3- +H2O N2+H2O N2O+Fe2+ Mg2+H2 K2S+N2+CO2 K3AsO4+KBr Ag+H3PO3+HNO3 Hg2+2+PO43- Cu2O+PO43- +3-2+-2-2+3+- - -3Ag+AsO43- 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ABCD 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：N
19、aNH2；D：H2；NCl3 16-24第A 族和第A 族氢化物在沸点时的蒸发焓如下： rH/kJ.mol NH3 233 H2O 406 PH3 14.6 H2S 18.7 AsH3 16.7 H2Se 19.3 SbH3 21.0 H2Te 23.1 以每族氢化物蒸发焓对其摩尔质量作图，假定NH3 和H2O 不存在氢键时，估计它们的蒸发焓各是多少？在液氨和H2O 中，何者具有较强的氢键？ -1 rH/kJ.mol -1第17章碳硅硼 17-1对比等电子体CO 与N2 的分子结构及主要物理化学性质。 1、解：CO 与N2是等电子体，结构相似，分子中也有三重键，即一个s和两个p键，但和N2不同
20、的是：其中一个p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：Ni ；CuCl；NaOH ；H2 ；(5)PdCl2 2、解：用浓硫酸作脱水剂，使 HCOOH脱水而得。 HCOOHCO+H2O 用排水法收集CO。 浓硫酸/DNi +CO=Ni4 CO+ 2CuCl+ H2O= CO2+ Cu+ 2HCl CO+NaOHCO+H2HCOONa点燃2473K,1.0110kPa3CO2+H2O2CO+PdCl+H2O=CO+Pd+H2O17-3 某实验室备有 CCl4 干冰和泡沫灭火器内为Al2(SO4)3 和NaH
21、CO3 ，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；金属钠着火； (3)黄磷着火；油着火；木器着火 3、解：砂 砂 CCl4 ，干冰和泡沫灭火器，砂均可以。 干冰和泡沫灭火器，砂 以上方法均可 17-4 标准状况时，CO2 的溶解度为 170mL/100g 水： 计算在此条件下，溶液中H2CO3 的实际浓度； 假定溶解的CO2全部转变为H2CO3，在此条件下，溶液的PH是多少？ 4 、解：100g水中，H2CO3的物质的量为17010-3/22.4=0.00759mol; 所以H2CO3的实际浓度为0.00759mol/L； 由公式H=所以p H=4.2
22、4 17-5 将含有Na2CO3 和NaHCO3 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Na2CO3 及NaHCO3 各有多少克？ 5、解：设碳酸钠为xg；则NaHCO3 为g； 由公式H=Ka 代入公式得x=44.29g;则NaHCO3为17.71g +Kc=4.310-70.00759=5.7110-5mol/L CNaHCOCNa3=5.6110-11(60-x)/84x/106=10-10。6 2CO317-6 试分别计算0.1mol.LNaHCO3 和 0.1mol.L (NH4)2CO3溶液的PH 。 6、解：由O
23、H-5-7-11-1-1=Kbc=(10-14/4.310-7)0.1=4.8210-5mol/L 所以pH=14-pOH=14-4.32=9.68 17-7在 0.2 mol.L 的Ca盐溶液中，加入等浓度等体积的Na2CO3 溶液 ，将得到什么产物？若以 0.2 mol.L 的Cu 代替Ca 盐，产物是什么？再以0.2 mol.L 的 Al 盐代替Ca盐，产物又是什么？试从浓度积计算说明。 7、解：CaCO3白色沉淀； 产物为Cu22CO3 ；产物为Al3 17-8 比较下列各对碳酸盐热稳定性的大小 Na2CO3和BeCO3 (2) NaHCO3和Na2CO3MgCO3和BaCO3PbCO
24、3和CaCO3 8、解：热稳定性： (1) Na2CO3BeCO3; (2)NaHCO3Na2CO3 (3)MgCO3BaCO3 (4)PbCO3CaCO3 17-9如何鉴别下列各组物质： Na2CO3 ,Na2SiO3 ,Na2B4O7.10H2O NaHCO3 , Na2CO3 CH4 ,SiH4 9 . 解：先做硼砂珠实验，鉴定出Na2B4O7 .10H2O;然后用Al2(SO4)3鉴定出Na2CO3，现象有沉淀和气泡产生。 再酒精灯上加热，有气体产生的是NaHCO3 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： 含有少量CO2O2
25、 和 H2O 等杂质的CO 气体； 含有少量H2OCOO2N2 及微量H2S 和SO2 杂质的CO2气体。 10、解：依次通过炽热的碳粉，红热的铜网，以及碱石灰。 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： 2+ -12+2+-13+-12+ 制备纯硼或硅时，用氢气做还原剂比用活泼金属或炭好； 硼砂的水溶液是缓冲溶液； 装有水玻璃的试剂瓶长期敞开瓶口后，水玻璃变浑浊； 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
26、，也较易水解，在水溶液中存在以下平衡： B4O72-+7H2O4H3BO3+2OH- 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： 常温常压下，CO2为气体而SiO2为固体； CF4不水解，而BF3 和SiF4都水解； 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SiF6 。 12、解：CO2为分子晶体化合物；而SiO2为原子晶体，其熔沸点相当高。 BF3，SiF4的水解产物有H3BO3和H2SiO3晶体析出。 BF3，SiF4的水解产物有HF，HF在与BF3，SiF4结合生成BF4 ；SiF4 17-13试说明硅为何不溶于氧化性的酸溶液中，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，在有氧化剂存在条件下，与HF反应：3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4N
