大学无机化学第十三章试题及答案.doc

第十四章第十四章 碳族元素碳族元素 总体目标 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 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 的还原性 水解性和 Pb 的氧化性 Pb 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 4 B 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 A NaHCO3 Na2CO3 BaCO3 B Na2CO3 NaHCO3 BaCO3 C BaCO3 NaHCO3 Na2CO3 D NaHCO3 BaCO3Ca HCO3 2 B Na2CO3 PbCO3 C NH4 2CO3 K2CO3 D Na2SO3 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 A SiCl4 B CCl4 C BCl3 D PCl5 13 1mol 下列物质生成正酸时需要水的 mol 数最多的是 A B2O3 B P4O10 C SO3 3 D N2O5 14 下列物质中还原性最强的是 A GeH4 B AsH3 C H2Se D HBr 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 B SnCl4 C PbCl4 D GeCl4 4 GaCl 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 A SiO2 B GeO2 C SnO2 D Pb2O3 18 下列化合物中不能稳定存在的是 A SbI3 B PI3 C AlI3 D TlI3 19 下列分子中 几何构型为平面三角形的是 A BF3 B NH3 C PCl3 D ClF3 20 下列晶体熔化时 需要破坏共价键的是 A HF B Cu C KF D SiO2 21 碳原子的配位数为 4 时 它所采取的杂化方式是 A sp2d B dsp2 C sp3 D d2sp 22 下列分子中 存在多中心键的是 A BCl3 B SiF4 C CCl4 D 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 6 Pb3O4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 1 N2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 3 H3BO3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 10 6 试计算原来混合物中 Na2CO3及 NaHCO3各多少克 3 在 0 2mol 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 0 2mol L 1Cu2 盐代替 Ca2 盐产物是什么 再以 0 2mol 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 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 2 B2H6 g 3LiF s 3AlF3 s 若产率为 100 用 5gBF3和 10 0gLiAlH4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 1 C 2 C 3 D 4 A 5 C 6 D 7 A 8 D 9 A 10 B 11 B 12 B 13 B 14 A 15 C 16 C 17 D 18 D 19 A 20 D 21 C 23 B 二 名词解释 略 三 填空题 1 xSiO2 yH2O 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 PbO2 H2SO4溶液 4 Mg2 OH 2CO3 5 Pb PbO3 Pb2 PbO4 Fe FeO2 2 6 红 铅丹 1 3 PbO2 2 3 Pb NO3 2 7 8 白 黄 棕 黄 黑 白 黄 橙黄 9 ns2np2 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 1 N2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 c o 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 2 BH3 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 6 4 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 3 H3BO3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 HOHBOHBOH 4233 在水中 二羟基 OH 氢可以电离或被置换 而与中心原子 P 以 POHHO O H 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 NaHCO3 s 加热产生 CO2气体 而 Na2CO3加热无气体产生 NaHCO3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 ClHBClHOBClOHBClOH 23232 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 4 30 10 7 K2 5 61 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 0 033mol L 1 c K1 400 可利用 147 1 1019 1 033 0 103 4 LmolcKH pH lg 1 19 10 4 3 92 饱和 Na2CO3溶液的 pH 为 3 92 2 解 设原有混合物中含 xgNa2CO3 则 NaHCO3的质量为 60 0 xg Na2CO3和 NaHCO3组成了缓冲溶液 其 pH 值可用 pH pK2 2 3 3 lg CO HCO c c Pk2 lg 32 32 3 3 CONaM CONam NaHCOM NaHCOm 将已知数据代入得 106 84 0 60 lg1061 5 lg 6 10 11 x x x 44 3g 混合物 Na2CO3和 NaHCO3的质量分别为 m Na2CO3 x 44 3g m NaHCO3 60 0 x 15 7g 3 解 1 Ksp CaCO3 8 7 10 9 Ksp Ca OH 2 6 9 10 3 H2CO3的 K2 5 6 10 11 CO32 在溶液中发生水解反应 CO32 H2OHCO3 OH 溶液中的 OH 浓度和 CO32 浓度分别为 OH Kh1 c 1 2 1 10 14 0 1 5 6 10 11 1 2 4 2 10 3 mol L 1 CO32 0 1 4 2 10 3 0 0958 mol L 1 有关离子的浓度乘积为 Ca2 OH 2 0 1 0 0042 2 1 76 10 6 Ksp Ca OH 2 Ca2 CO32 0 1 0 0958 9 58 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 1 3 10 33 Al3 OH 3 0 1 4 2 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 RT P 0 629 8 314 103 290 53978 28 g 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 0 1553 8 314 103 292 6916 54 5g mol 1 B2H5的式量为 27 则 y 值为 y 54 5 27 2 故相对分子质量为 54 5 分子式为 B4H10 5 解 首先判断哪种反应物过量 设 5g BF3能与 xg LiAlH4 发生反应 则 4BF3 g 3LiAlH4 s 2 B2H6 g 3LiF s 3AlF3 s 4 68 3 38 2 28 5 x