大学无机化学第十三章试题及答案.docx

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大学无机化学第十三章试题及答案

第十四章碳族元素

总体目标:

1.掌握碳、硅单质、氢化物、卤化物和含氧化物的性质和制备

2.了解硅酸和硅酸盐的结构与特性

3.了解锗、锡、铅单质、氧化物、氢氧化物的性质

各节目标:

第一节碳单质及其化合物

1.了解单质碳的结构、同素异形体和性质

2.掌握CO、CO2的结构、性质、制取和用途;碳酸的酸性;碳酸盐的水解性和热稳定性。

第二节硅单质及其化合物

1.掌握单质硅的结构、性质和制取

2.掌握SiO2的结构和性质

3.了解硅酸的酸性;硅酸盐的结构和性质;A型分子筛的结构和实际应用

4.掌握硅烷的制备、热稳定性、还原性和水解性

5.了解卤化硅的制备和性质

第三节锗、锡、铅

1.了解锗、锡、铅单质的性质;氧化物、氢氧化物的酸碱性

2.掌握Sn(Ⅱ)的还原性、水解性和Pb(Ⅳ)的氧化性、Pb(Ⅱ)盐的溶解性,从而掌握高价化合物氧化—还原的变化规律。

习题

一选择题

1.石墨晶体中层与层之间的结合力是()(吴成鉴《无机化学学习指导》)

A.金属健B.共价健C.范德华力D.离子键

2.碳原子之间能形成多重键是因为()(吴成鉴《无机化学学习指导》)

A.碳原子的价电子数为4B.碳原子的成键能力强

C.碳原子的半径小D.碳原子有2p电子

3.下列碳酸盐与碳酸氢盐,热稳定顺序中正确的是()

4.下列化合物属于缺电子化合物的是()

4C[Al(OH)4]

5.碳原子的配位数为4时,它所采取的杂化方式是()

(吴成鉴《无机化学学习指导》)

B..2CD.d2sp

6.下列各对物质中,中心原子的轨道杂化类型不同的是()

和SiH4+和3C和

和SF4

7.下列含氧酸根中,具有环状结构的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)

A.

B.

C.

D.

8.下列分子中偶极距不为零的是()

4C

9.下列物质中酸性最强的是()

(OH)3(OH)3C.Si(OH)4(OH)4

10.下列物质中酸性最强的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)

(OH)4C.Sn(OH)4(OH)2

11.下列各组化合物中,对稳定性判断正确是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)

>Ca(HCO3)2>PbCO3

C.(NH4)2CO3>K2CO3>Na2SO4

12.下列化合物中,不水解的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)

4C

下列物质生成正酸时需要水的mol数最多的是()

10C.(SO3)3D.N2O5

14.下列物质中还原性最强的是()

3C

16.常温下,不能稳定存在的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)

A.

4C

17.下列氧化物中,氧化性最强的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)

2C

18.下列化合物中不能稳定存在的是()

A.SbI3B.PI3C.AlI3D.TlI3

19.下列分子中,几何构型为平面三角形的是()

A.BF3B.NH3C.PCl3D.ClF3

20.下列晶体熔化时,需要破坏共价键的是()

A.HFB.CuC.KFD.SiO2

21.碳原子的配位数为4时,它所采取的杂化方式是()

2C

22.下列分子中,存在多中心键的是()

A.BCl3B.SiF4C.CCl4D.CO2

23.价电子数目与价电子数目相等的原子称为()(吴成鉴《无机化学学习指导》)

A.缺电子原子B.等电子原子C.等电子体D.缺电子体

二名词解释

1.缺电子原子2.多中心键

3.桥键4.对角线规则

三填空题

1.硅胶的化学组成式;主要性质。

(川师大《无机化学学习指导》)

2.硬度;金刚石单质硅;原因是。

(吉林大学《无机化学例题与习题》)

3蓄电池是的装置。

铅蓄电池的电极材料是.,电解液是。

川师大《无机化学学习指导》)

4向MgCl2溶液中加入Na2CO3溶液,生成的沉淀物是。

(吴成鉴《无机化学学习指导》)

5.将各氧化物写成盐的形式,三氧化铅,四氧化三铅,四氧化三铁。

(川师大《无机化学学习指导》)

呈色,俗称,与HNO3作用时,铅有生成,有生成.(吉林大学《无机化学例题与习题》)

7.碳的同素异性体有;分别是。

(吉林大学《无机化学例题与习题》)

8.写出下列化合物的颜色

PbCl2;PbI2;SnS;SnS2;PbS;

PbSO4;PbO;Pb2O3。

(吉林大学《无机化学例题与习题》)

9.碳族元素的价电子构型是,所以常见的氧化态为和。

由于,从上到下高价稳定,低价稳定。

10.晶态硅的晶体结构;干冰的化学式。

石英的晶体结构。

水玻璃的化学式。

(川师大《无机化学学习指导》)

四简答题

和CO是有相同的分子轨道和相似的分子结构,但CO与过渡金属形成配合物能力比N2强得多,请解释原因。

2.不存在BH3而只存在其二聚体B2H6,AlCl3气态时也为双聚体,但BCl3却不能形成二聚体。

请解释原因。

与H3PO3化学性质相似,为什么H3BO3为一元酸,而H3PO3为二元酸

4.在温热气候条件下的浅海地区往往发现有厚厚的石灰岩沉积,而在深海地区很少见到。

试用平衡移动原理说明CO2浓度的变化对海洋中碳酸钙的沉积有何影响

5.两种区别NaHCO3和Na2CO3的方法是

6.为什么BCl3能强烈水解写出水解反应方程式。

五计算题

1.试计算;在293K和101Kpa下,饱和H2CO3溶液的pH值是多少

2.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,测的该溶液的pH值为。

试计算原来混合物中Na2CO3及NaHCO3各多少克

3.在·L-1的Ca2+盐溶液中加入等体积的Na2CO3溶液,将得到什么产物若以·L-1Cu2+盐代替Ca2+盐产物是什么再以·L-1的Al3+盐代替Ca2+盐,产物又是什么以容度积计算说明。

4.两种气态硼氢化物的化学式和密度ρ如下:

BH3在290K和53978Pa时的密度为0.629g·L-1;B2H5在292K和6916Pa时的密度为0.1553g·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。

5.有人根据下列反应式制备了一些硼烷:

4BF3(g)+3LiAlH4(s)→2B2H6(g)+3LiF(s)+3AlF3(s)若产率为100%,用5gBF3和反应能得到多少克B2H6制备时由于用未经很好干燥的乙醚,有些B2H6与水反应损失了。

B2H6(g)+6H2O(l)→2H3BO3(乙醚)+6H2(g)

有多少B2H6将与0.01g水起反应

 

参考答案

一选择题

二名词解释(略)

三填空题

干燥剂、吸附剂

2.》碳的半径比硅小,金刚石的碳原子间共价健强。

3.化学能和电解能相互转化。

Pb和PbO2H2SO4溶液

4.Mg2(OH)2CO3

5.Pb(PbO3)、Pb2(PbO4)、Fe(FeO2)2

6.红、铅丹、1/3PbO2、2/3Pb(NO3)2

7.8.白、黄、棕、黄、黑、白、黄、橙黄

,+4和+2,惰性电子对效应,越来越不。

10.金刚石(原子晶体),CO2,SiO4四面体联结的网状结构,Na2O·xSiO2(或用Na2SiO3表示)

四简答题

与CO有相同的分子轨道式,原子间都为三重键,互为等电子体。

但两者成键情况不完全相同,N2分子结构:

N≡N:

,CO分子结构

,由于CO分子中O向C有

配键,使C原子周围电子密度增大,另外,C的电负性比N小得多,束缚电子能力弱,给电子对能力强,因此,CO配位能力强。

AlCl3,BCl3都是缺电子化合物,都有形成双聚体的倾向。

BH3由于形成双聚体倾向特别大而以双聚体B2H6形式存在,形成双聚体而解决了缺电子问题,AlCl3气态也以双聚体形式存在。

BCl3中存在

键缓解了其缺电子问题;同时B半径小,Cl-半径大,在B周围容纳4个Cl-,显得拥挤也使BCl3不能形成双聚体。

为缺电子化合物,O—H键不离解,而是接受水分子中的OH-,释放出H+:

因而为一元酸。

H3PO3的结构式为:

在水中,二羟基(OH)氢可以电离或被置换,而与中心原子P以共价键相连的H不能离解或被置换,因而H3PO3为二元酸。

4.碳灰岩的形成是CaCO3的沉积结果,海水中溶解一定量CO2,因此CaCO3与CO2、H2O之间存在着下列平衡CaCO3(s)+CO2+H2O

Ca(HCO3)2(aq)海水中CO2的溶解度升高而较小,随压力的增大而增大,在浅海地区,海水底层压力较小,同时水温较高,因而CO2浓度较小,据平衡移动的原理,上述平衡向生成CaCO3方向移动,因而浅海地区有较多的CaCO3沉淀。

深海地区情况相反,故深海底层沉积的CaCO3很少。

5.⑴NaHCO3(s)加热产生CO2气体,而Na2CO3加热无气体产生。

⑵NaHCO3的溶液pH值(~8),小于Na2CO3液的pH(~11)

6.∵BCl3为缺电子化合物,有一空轨道可给H2O分子的未配电子对进攻:

第一步水解的产物二氯氢氧化硼继续与水反应,重复配位和取代作用,最后得H3BO3和HCl。

BCl3+3H2O=H3BO3+3HCl

五计算题

1.解:

H2CO3的K1=×10-7,K2=×10-11,由于K1/K2>100,

故可按一元酸进行计算:

在293K和101Kpa下,H2CO3饱和溶液的浓度为·L-1,c/K1>400,

可利用

pH=-lg×10-4)=

饱和Na2CO3溶液的pH为。

2.解:

设原有混合物中含xgNa2CO3,则NaHCO3的质量为。

Na2CO3和NaHCO3组成了缓冲溶液,其pH值可用

pH=pK2-

=Pk2-

将已知数据代入得

x=44.3g

混合物Na2CO3和NaHCO3的质量分别为:

m(Na2CO3)=x=44.3g

m(NaHCO3)==15.7g。

3.解:

(1)Ksp(CaCO3)=×10-9,Ksp[Ca(OH)2]=×10-3,H2CO3的K2=×10-11。

CO32-在溶液中发生水解反应:

CO32-+H2O

HCO3-+OH-

溶液中的OH-浓度和CO32-浓度分别为:

[OH-]=(Kh1·c)1/2=[(1×10-14×/×10-11)]1/2=×10-3mol·L-1

[CO32-]=mol·L-1

有关离子的浓度乘积为:

[Ca2+][OH-]2=×2=×10-6<Ksp[Ca(OH)2]

[Ca2+][CO32-]=×=×10-3>Ksp(CaCO3)

所以,加入Na2CO3后,产生的沉淀物是CaCO3,而不会生成Ca(OH)2沉淀。

(2)查出CuCO3和Cu(OH)2的溶度积常数。

由于[Cu2+][OH-]2>Ksp[Cu(OH)2],[Cu2+][CO32-]>Ksp(CuCO3),可生成Cu(OH)2和CuCO3沉淀,沉淀物是碱式碳酸铜Cu(OH)2·CuCO3。

(3)Ksp[Al(OH)3]=×10-33,

[Al3+][OH-]3=××10-3)3>Ksp[Al(OH)3],所以生成Al(OH)3沉淀。

4.解:

设化学式为BH3和B2H5的两种气态硼氢化物的分子式分别为(BH3)x和(B2H5)y。

则(BH3)x的摩尔质量为:

(1)M=ρRT/P=××103×290)/53978=28g·mol-1

BH3的式量为14,则x值为:

x=28/14=2

故相对分子质量为28,分子式为B2H6。

(2)(B2H5)y的摩尔质量为:

M=××103×292)/6916=54.5g·mol-1

B2H5的式量为27,则y值为:

y=27=2

故相对分子质量为,分子式为B4H10。

5.解:

首先判断哪种反应物过量。

设5gBF3能与xgLiAlH4

发生反应。

则:

4BF3(g)+3LiAlH4(s)→2B2H6(g)+3LiF(s)+3AlF3(s)

4×683×382×28

5xy

x=(3×38×5)/(4×68)=2.1g

计算结果表明5gBF3只能与2.1gLiAlH4反应,故LiAlH4

过量,应根据BF3的量进行计算。

设5gBF3跟足量的LiAlH4反应生成ygB2H6。

y=(5×2×28)/(4×68)=1.0g

设有zgB2H6与0.01g水起反应。

B2H6(g)+6H2O(l)→2H3BO3(乙醚)+6H2(g)

286×18

z

z=(28×/(6×68)=0.003g

∴5gBF3和反应能得到1.0克B2H6,有将与0.01g水起反应。

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