北师大考研无机化学复习题第十三章

第 13 章p 区 元 素（一）一、 教学基本要求1. 了解p区元素的特点；2. 了解p区元素的存在、制备及用途；3. 掌握重点元素硼、铝、碳、硅、氮和磷的单质及其化合物的性质，会用结构理论和热力学解释它们的某些化学现象；4. 从乙硼烷的结构了解缺电子键和硼烷结构；5. 了解一些无机材料的制备和用途；6. 了解惰性电子对效应概念及其应用。二、要点1. 缺电子化合物 (Electron-deficient compound)具有共价性的原子，若其价电子数少于价层轨道数时，这种原子称为缺电子原子。缺电子原子以共价键所形成的不具有八隅体结构的化合物称作缺电子化合物。如：B原子最外层电子排布为：2s22p1,有3个价电子，但它有四个价层轨道（一个3s，三个3p），是缺电子原子。当它和卤素原子形成BX3时，在中心B原子外围只能形成三个共用电子对（6个电子），它不是八隅结构，这类化合物就是缺电子化合物。2. 足电子化合物 (Electron-precise compound)指所有价电子都与中心原子形成化学键，并满足了路易斯结构要求的一类化合物。第14族元素形成足电子化合物，例如甲烷分子CH4 , 分子中的键电子对数恰好等于形成的化学键数。3. 富电子化合物 (Electron-rich compound)指价电子对的数目多于化学键数目的一类化合物。第15族至第17族元素形成富电子化合物，例如氨分子NH3, 4个原子结合只用了3对价电子，多出的两个电子以孤对形式存在。4. 稀散元素 (Rare element)自然界中不能形成独立矿床而以杂质状态分散于其他矿物中的元素，如硒、碲、锗、铟、铊等。可由冶金、化工作业的各种粉尘、残渣或中间产品中提取。这些元素在电子工业、原子能工业、合金材料、电光原材料及催化剂等方面有重要的用途。5. 三中心两电子键 (Three center two electron bond)它是多中心共价键中的一种，指三个原子共用两个电子的化学键，中心原子常为缺电子原子，例如，硼烷中就存在3e-2c的氢桥键。6. 富乐烯（步基球）(Fullerene)美国的柯尔和斯莫利以及英国的克罗托三位教授于1985年发现的碳的新同素异型体（他们因此而获得1996年诺贝尔化学奖），指由确定数目碳原子组成的聚集体，其中以C60最稳定，其笼状结构酷似足球，相当于一个由二十面体截顶而得的三十二面体。7. 温室效应（Greenhouse effect）透射阳光的密闭区间由于与外界缺乏对流等热交换而产生的保温效应。塑料薄膜育秧、玻璃窗苗床等在不同程度上利用这一效应。现在泛指大气对流层中包括CO2,H2O,N2O,CH4等多原子分子允许太阳的可见光穿过大气层射至地球表面，吸收由地球表面发射的红外光使热量不直接发射到外层空间去而产生的地温升高现象。8. 分子筛 (Molecular sieve)是一种固体吸附剂，具有均一微孔结构，可以将不同大小的分子分离。在石油工业，化学工业和其他有关部门，广泛用于气体和液体的干燥、脱水、净化、分离和回收等，被吸附的气体或液体可以解吸。分子筛也做催化剂用。9. 惰性电子对效应(Inert electron pairs effect)p区各主族元素由上至下与族数相同的高氧化态的稳定性依次减小，比族数小2的低氧化态最为稳定。一般认为这是由于ns2电子对不易参与成键，特别不活泼而引起的。这种现象常称为“惰性电子对效应”10. 重要无机磷化学品的合成路线：11. 某些重要含氮物种之间的转换关系： 三、学生自测练习题1 是非题（判断下列各项叙述是否正确，对的在括号中填“”，错的填“”）1.1 BF3中的B是以sp2杂化轨道成键的。当BF3用B的空轨道接受NH3的弧对电子形成BF3NH3时，其中的B也是以sp2杂化轨道成键的 （ ）1.2 B2H6和LiH反应能得到LiBH4。若此反应在水溶液中进行，仍可制得BH4-离子。 （ ）1.3 H3BO3中有三个氢，因此是三元弱酸。 （ ）1.4 AlCl3分子中Al是缺电子原子，因此AlCl3中有多中心键 （ ）1.5 SiF4、SiCI4、SiBr4和SiI4都能水解，水解产物都应该是硅酸H2SiO3和相应的氢卤 酸HX。 （ ）1.6 氧化数为十2的Sn具有还原性。将锡溶于浓盐酸，得到的是H2SnIVCl6，而不是H2SnIIC14。 （ ）1.7 为了防止制备的锡盐溶液发生水解而产生沉淀，可加酸使溶液呈酸性至于加酸的时间于沉淀的先后无关，可以在沉淀产生后一段时间再加酸。 （ ）1.8 氮与比它电负性大的元素成键才可能成为正氧化态数。因此氮与氟或氧成键时，氮为正氧化数。 （ ）1.9 N3-在水溶液中是以NH3存在。 （ ）1.10 浓和稀硝酸作为氧化剂时，它们的还原产物分别为NO2和NO。可见一个浓硝酸分子还原时的一个电子，一个稀硝酸分子却得三个电子。因此浓硝酸的氧化能力比稀硝酸的弱。 （ ）2. 选择题（选择正确答案的题号填入）2.1 下列化合物属于缺电子化和物的是: （ ）a. BeCl3 b. HBF4 c. B2O3 d. NaAl(OH)42.2 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2.3 下列关于BF3的叙述中，正确的是: （ ）a. BF3易形成二聚体 b. BF3为离子化合物 c. BF3为路易斯酸 d.BF3常温下为液体2.4 下列各对物质中，中心原子的轨道杂化类型不同的是: （ ）a. CH4与SiH4 b. H3O+与NH3 c. CH4与NH d. CF4与SF42.5 下列含氧酸根中，具有环状结构的是: （ ）a. Si3O b. P3O c. B3O d. S4O2.6 有一淡黄色固体含23%硼 (B的相对原子质量为10.81)和77%氯，他是从三氯化硼制得的，0.0516克此试样在69蒸发，蒸气在2.96kPa时占有体积268cm3，此化合物的化学式是: （ ）a. B4Cl4 b. B8Cl8 c. B12Cl12 d. B16Cl162.7 可形成下面几种类型化合物的X元素是(XH3)2；X2O3；XCl3；XO；XF3HF （ ）a. P b. Al c. B d. S2.8 下列金属单质中，熔点最低的是: （ ）a. Cu b. Zn c. Na d. Ga2.9 下列化合物中，熔点最低的是: （ ）a. BCl3 b. CCl4 c.SiCl4 d. SnCl42.10 下列物质在水中溶解度最小的是: （ ）a. Na2CO3 b. NaHCO3 c. Ca(HCO3)2 d. KHCO32.11 下列分子中，偶极矩不为零的是: （ ）a. BCl3 b.SiCl4 c. PCl5 d. SnCl22.12 下列含氧酸中属于一元酸的是: （ ）a. H3AsO3 b. H3BO3 c. H3PO3 d. H3CO32.13 下列物质中，酸性最强的是: （ ）a.B(OH)3 b. Al(OH)3 c. Si(OH)4 d.Sn(OH)42.14 下列物质中，酸性最强的是: （ ）a. H2SnO3 b. Ge(OH)4 c. Sn(OH)2 d. Ge(OH)22.15 下列各组化合物中，对热稳定性判断正确的是: （ ）a. H2CO3 Ca(HCO3)2 b. Na2CO3 PbCO3 c. (NH4)2CO3 K2CO3 d. Na2SO3 Na2SO42.16 下列化合物中，不水解的是: （ ）a. SiCl4 b. CCl4 c. BCl3 d. PCl52.17 与Na2CO3溶液反应生成碱式盐沉淀的离子是: （ ）a. Al3+ b. Ba2+ c. Cu2+ d. Hg2+2.18 1mol下列物质溶于1dm3水中，生成的溶液中H+浓度最大的是: （ ）a. B2O3 b. P4O10 c. N2O4 d. SO32.19 1mol下列物质生成正酸时所需水的mol数最多的是: （ ）a. B2O3 b. P4O10 c. (SO3)3 d. N2O52.20 碳化铝固体与水作用产生的气体是: （ ）a. C2H2 b. CH3CCH c. CO2 d. CH42.21 下列物质水解并能放出氢气的是: （ ）a. B2H6 b. N2H4 c. NH3 d. PH32.22 下列物质中还原性最强的是: （ ）a. GeH4 b. AsH3 c. H2Se d. HBr2.23 下列金属中，与硝酸反应得到产物价态最高的是: （ ）a. In b. Tl c. Sb d. Bi2.24 常温下不能稳定存在的是: （ ）a. GaCl b. SnCl4 c. PbCl4 d. GeCl42.25 下列氧化物中，氧化性最强的是: （ ）a. SiO2 b. GeO2 c. SnO2 d. Pb2O32.26 下列化合物中不能稳定存在的是: （ ）a. SbI3 b. PI3 c. AlI3 d. TlI32.27 下列化学式中代表金刚砂的是: （ ）a. Al2O3 b. CaC2 c. SiO2 d. SiC3. 填空题3.1 最简单的硼氢化合物是 ，其结构式为 ，它属于 化合物，B的杂化方式为 ，B与B之间存在 。而硼的卤化物以 形式存在，其原因是分子内形成了 键，形成此键的强度(按化合物排列)顺序为 。3.2 无机苯的化学式为 ，其结构为 ，与 的结构相似。3.3 硼酸为 状晶体，分子间以 键结合，层与层之间以 结合，故硼酸晶体具有 性，可以作为 剂。3.4 AlCl3在气态或CCl4溶液中是 体，其中有 桥键。3.5 Ga3+与F配位时形成 ，与Cl配位时形成 。3.6 GaCl2是 磁性物质，结构式应该写成 。3.7 用“”或“BCl3BBr3BI3.3.2 B3N3H6, , 苯。3.3 片，氢，分子间力，理解，润滑。3.4 双聚，氯。3.5 GaF63-, GaCl4-.3.6. 逆, GaGaCl4.3.7 , , .3.8 , NaHCO3在水中生成二聚的 离子。3.9 Pb(PbO3), Pb2(PbO4), Fe(FeO2)2.3.10 Pb(OH)42-, 醋，硝。3.11 铅丹，1/3，PbO2, 2/3, Pb(NO3)2.3.12 HClO4H2SO4H3PO4H2SiO3.3.13 Na2B4O710H2O,二。3.14 Mg(OH)2MgCO3; Cu2+;Cr3+,Fe3+.3.15 Na2SiO3; 硅酸三钙(3CaOSiO2), 硅酸二钙(2CuOSiO2), 铝酸三钙 (3CaOAl2O3).3.16 (1) , (2) , (4) , (5) In+ .3.17 白，黄，棕，黄，黑，白，黄，橙黄4. 完成并配平下列反应方程式4.1 NH3 + CO2 + H2ONH4HCO34.2 SiO + 2NH H2SiO3 + 2NH34.3 Na2SiO3 + CO2 + 2H2O = H4SiO4 + Na2CO34.4 SnCl2(少量) + 2HgCl2 = Hg2Cl2 + SnCl44.5 + 2CO2 = Sn(OH)4 + 2HCO4.6 Pb + 4HNO3 =. Pb(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O4.7 Pb3O4 + 15I + 8H+ = 3PbI + I + 4H2O4.8 B2O3 + 3CaF2 + 3H2SO4(浓) = 2BF3+ 3CaSO4 + 3H2O4.9 3Tl + 4HNO3(稀) = 3TlNO3 + NO + 2H2O4.10 TlCl3 + 3KI = TlI + I2 + 3KCl5. 简答题5.1 炭火上泼少量水时，水变成蒸气后与红热的炭反应：C+H2O = CO + H2，产生的H2，CO易燃而使炉火更旺。5.2 按分子轨道理论，CO中C与O间为三重键：一个键，一个键，一个配键。配键是由氧提供电子对向C的空轨道配位。这种配键的存在，使电负性大的氧原子周围电子密度降低，造成CO偶极矩很小。5.3 N2与CO有相同的分子轨道式，原子间都为三重健，互为等电子体。但两者成键情况不完全相同。N2分子结构为NN，CO分子结构：CO：，由于CO分子中O向C有配健，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。5.4 碳在第二周期，硅位于第三周期，C的半径比Si的半径小得多，同时，C的电负性比Si大，使CC键比SiS健，CH键比SiH键的健能大得多。C可形成稳定的 长链化合物而S则不能。另外，由于C的半径小而使p轨道能够重叠形成CC多重健而SiSi则很难。5.5 C为第二周期元素只有2s2p轨道可以成键。最大配位数为4，CCl4无空轨道可以接受水的配位，因而不水解。S为第三周期元素，形成SiCl4后还有空的3d轨道，d轨道接受水分于中氧原子的孤对电子，形成配位键而发生水解。BCl3分子中，B虽无空的价层d轨道，但B有空的p轨道，可以接受电子对因而易水解。NCl3无空的d轨道或空的p轨道，但分子中N原子尚有孤对电子可以向水分子中氢配位而发生水解。5.6 Si和C单质都可采取sp3杂化形成金刚石型结构，但Si的半径比C大得多，因此SiSi健较弱, 键能低，使单质硅的熔点、硬度比金刚石低得多。5.7 Si + 2NaOH + H2ONa2SiO3 + 2H2，产物Na2SiO3易溶于NaOH溶液，使反应能继续进行下去。 Si + 4HF = SiF4 +2H2，SiF4气体脱离体系而使反应进行彻底。若HF过量时，SiF4溶于HF溶液生成H2SiF6，而使反应进行下去。不溶于酸的SiO2附在Si的表面，因而Si不溶于HNO3溶液。5.8 硅与氟和氯形成的化合物SiF4，SiCl4都是共价化合物，分子半径SiF4 SiCl4，色散力SiF4SiCl4，因此熔点SiF4 SiCl4，常温下SiF4为气态，SiCl4为液态。在锡的四卤化物中，氟的电负性较大只有SnF4为离于化合物电负性差大。而氯的电负性较小，与锡形成的SnCl4为共价化台物(电负性差1.7)。因而SnF4熔点比SnCl4较高，常温下SnF4为固态，SnCl4为液态。5.9 将SnCl2加入一定量水中充分搅拌后，再边搅拌边滴加稀盐酸至沉淀消失后并稍过量。再加少许锡粒。加入过量的盐酸是为抑制SnCl2的水解。向配好的溶液中加少量Sn粒，防止SnCl2被氧化。5.10 (1) 酸性条件下分别加入少量FeCl3溶液，充分反应后加入KSCN溶液，变红的未知液为SnC14另一为SnCl2。2Fe3+ +Sn2+ = 2Fe2+ + Sn4+(2) 将少量溶液加入HgCl2溶液中，若产生白色沉淀，未知液为SnCl2,不产生沉淀的未知液为SnCl4. 2HgCl2 + SnCl2 = Hg2Cl2+SnCl4(3) 将未知液分别与（NH4）2S溶液作用，产生黄色沉淀的为SnCl4，产生棕色沉淀的为SnCl2 SnCl4+2(NH4)2S = SnS2+ 4NH4Cl SnCl4+(NH4)2S = SnS+ 2NH4Cl(4) 向二未知液中加八过量NaOH溶液至生成的白色沉淀全部溶解，再加人BiCl3溶液，有黑色沉淀生成的为SnCl2，另一种为SnCl4。 SnCl2 + 4NaOH = Na2Sn(OH)4+2NaCl 3Sn (OH)42- + 2Bi3+ + 6OH- = 2Bi3Sn(OH)62- 5.11 Pb与稀盐酸反应生成的PbCl2附在Pb的表面而阻止反应的进一步进行，因而Pb难溶于稀盐酸。但在浓盐酸中，PbCl2与HCl生成配合物H2PbCl4而溶解，使反应能进行下去： Pb + 4HCl = H2PbCl4 + H2 Pb与稀硝酸反应生成可溶性Pb(NO3)2而使反应进行下去； 3Pb+8HNO3 = 3Pb(NO3)2 + 2NO+ 4H2O 但Pb与冷的浓硝酸反应生成致密的氧化膜使Pb转化从而使反应难以进行下去，因此Pb易溶于稀硝酸而难溶于冷的浓硝酸。5.12 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只以双聚体B2H6形式存在，形成双聚体而解决了缺电子问题，AlCl3气态时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。 5.13 H3BO3为缺电子化合物。OH键不解解，而是接受水分子中的OH-释放出H+： H3BO3 + H2O = B(OH)4- + H- 因而为一元酸。 H3PO3的结构式为 在水中，二个羟基(OH)氢可以电离或被置换，而与中心原于P以共价键相连的H不能解离或被置换因而H3PO3为二元酸。5.14 由电极电势数值： ( H+/ H2) = 00V, ( H2O/ H2) = -0.85V, ( Al3+/ Al) = -1.60 V, ( AlO2-/ Al) = -2.35 V 可知，Al在酸性、中性条件下都可置换出H2 ,Al空气中迅速形成致密的氧化膜，因而在水中不溶。而在浓NH4Cl中或浓Na2CO3中，致密的氧化膜AI2O3溶解而使反应进行下去。AI2O3 + 6NH4Cl = 6NH3+2AlCl3 + 3 H2O ，AI2O3 +2 Na2CO3 + H2O = 2NaAlO2 + 2NaHCO3。 5.15 Sn， A. (SnCl4), B. (SnCl2), C. (SnS2), D. (Na2SnS3), E. (Hg2Cl2), F. Sn(OH)2, G. Na2Sn(OH)4, H. Bi.5.16 A. Pb(NO3)2, B. PbO, C. NO2 +O2, D. PbO2, E. PbCl2, F. Cl2, G. PbI25.17 A. PbCO3, B. PbO, C. CO2, D. Pb(NO3)2, E. PbCrO4, F. Pb(OH)2, G. CaCO3.四、课后习题及答案1. 列出13, 14, 和 15族的元素，并指出哪些是 (a) 双原子气体， (b) 非金属, (c) 准金属， (d) 金属 ？解答13族元素 (硼族) ：B，Al，Ga，In，Tl；14族元素 (碳族) ：C，Si，Ge，Sn，Pb；15族元素 (氮族) ：N，P，As，Sb，Bi.归属如下：(a)：N2；(b)：B，C，P，As；(c)：Si，Ge，Sb；(d)：Al，Ga，In，Tl，Sn，Pb，Bi.2. 写出从矿物中提取下列元素的反应方程式。(a) 镁还原氧化硼的反应；(b) 向Al2O3和Fe2O3固态混合物中，加入热的NaOH溶液；(c) NaAl(OH)4水溶液和CO2的反应；(d) 焦碳高温还原SiO2的反应。解答(a) B2O3 +3 Mg = 3 MgO + 2B；(b) Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2 NaAl(OH)4； (c) 2NaAl(OH)4+CO2=2Al(OH)3+Na2CO3+H2O；(d) SiO2 + 2C = Si + 2CO.3. p-区的轻元素常常与较重的元素在物理和化学性质方面有着不同。通过比较讨论下列各项的相同点和不同点：(a) 硼和铝的结构和电学性质；(b) 碳和硅的结构和电学性质；(c) 氮和磷的物理性质及结构；(d) 碳和硅的氧化物的物理性质及结构；(e) 碳和硅的四卤化物的路易斯酸碱性质；(f) 硼和铝的卤化物的结构。解答(a) B（He2s22p1）为硬的半导体，而Al（Ne3s23p1）为具有延展性的导体。(b) 金刚石的硬度较硅大，但为绝缘体；而硅为半导体。(c) N2为双原子气体，存在氮氮三键，惰性较强；而P4为正四面体，固体，只有单键存在，比较活泼。(d) CO2 为线性分子，在室温下为气体；SiO2 为坚硬的三维构型的固体。(e) CX4不是简单的路易斯酸；SiCl4为弱的路易斯酸。(f) BX3（X = F, Cl, Br, I）均为平面三角形分子；而AlF3为六方向四方过渡的结构，为离子性化合物；AlX3 为二聚体：Al2Cl6(惰性溶剂中)，Al2Br6，Al2I6为两相邻的四面体。4. (a) 确定单个钠沸石笼的骨架中的桥氧原子个数；(b) 描述图13.5 (a)中的A型沸石的结 构中心的多面体(超级笼)。解答(a) Zeolite A的组成为Na12(AlO2)12(SiO2)12zH2O，图13.5有24个顶角，因此Si和Al原子总数为24，因此应有48个氧原子；(b) A型沸石由8个笼排在立方体的8个顶角 (笼为一十四面体)，彼此间由四方形面之间的4个氧桥相联接。骨架中心留下的大体积空腔为笼，笼与其前、后、左、右、上、下的6个相同的笼之间各享用一个正八边形平面。5. MgC2的结构为在一个轴向上拉长的NaCl 构型，试解释这种拉长效应。解答在二碳化镁MgC2中，相当于乙炔中的CC2- 离子，该离子是 CN- 和NN的等电子体。MgC2结构与NaCl 的结构类似，但由于离子为哑铃形，使得晶体沿一个方向拉长。6. 完成并配平下列过程的化学方程式。 (a) 用 Na2B4O7 溶液滴定HCl； (b) 加入多元醇使H3BO3的水溶液的酸度增强； (c) 将Na2S 加入到 Al3+ 溶液中； (d) 用石灰石(CaCO3) 制备CaC2，而后再制备 C2H2. (e) 用粗质硅制备高纯硅。 解答(a) Na2B4O7 10H2O +2 HCl = 4H3BO3 +2 NaCl +5H2O；(b) + = + H3O- + H2O(c) Na2S + Al3+ + H2O = H2S + Al(OH)3 ；2200(d) CaCO3 = CaO + CO2 ；CaO + 3C = CaC2 + CO；CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2 ；(e) Si + 3HCl = SiHCl3 + H2 (300)；SiHCl3 + H2 = Si(高纯硅) +3HCl (1000)。7. 解释下列事实，可能的情况下写出化学方程式。 (a) H3BO3 在水溶液中为一元酸； (b) SiCl4 和BCl3 在水中易水解，但 CCl4 却不水解；(c) 金刚石和立方氮化硼都可以用做磨蚀剂； (d) 石墨和六方氮化硼都可用做润滑剂； (e) 沸石用做分离大小不同的气体；(f) 沸石可用做干燥剂，而且可以代替STPP 成为洁净剂的成分；(g) SiO2 可溶于HF水溶液中。解答(a) H3BO3又可写做 B(OH)3，其质子转移平衡与B原子的缺电子性质密切相关，未满8个电子结构的B原子与一个水分子通过O原子键合，同时将其质子转移给另一个水分子：B(OH)3 + 2 H2O = H3O+ + B(OH)4-，因此，H3BO3为一元酸。(b) SiCl4+4H2O=4H4SiO4+4HCl ；BCl3 +3H2O =B(OH)3 +3HCl；从热力学因素考虑，CCl4可以发生水解，但C-Cl键的水解速率极慢，故CCl4在水中相对稳定。(c) 金刚石和立方氮化硼为等电子体，具有类似的结构，因此具有类似的物化性质。硬度较大使得它们可用做磨蚀剂；(d) 石墨和六方氮化硼同样为等电子体，均具有层状结构，因此均具有滑腻感可用做润滑剂；(e) 沸石为一种最重要的分子筛，加之其空腔中存在较高的静电场，使得易被极化的气体更易被吸附，再通过多级吸附和解吸附过程可达到分离不同大小气体的目的。(f) 沸石可用做干燥剂和洁净剂是由于其能对穿过其微孔的极性小分子具有极强的吸附力。(g) SiO2可以与氢氟酸发生反应：SiO2(s)+4HF(g)=SiF4(g)+2H2O(l) ，而SiF4易溶于水并水解：3SiF4+8H2O=H4SiO4+4H3O+ +2SiF62- 。8. 氨可通过以下方法制备： (a) Li3N的水解或 (b)高温高压下，用H2还原N2。 给出用N2, Li和 H2为原料制备氨的这两种方法的化学平衡方程式。解释第二种方法成本低的原因。解答方程式：(a) Li + N2 = Li3N； Li3N + 3 H2O = 3 LiOH + NH3；(b) N2 + 3 H2 =2 NH3 。第二种方法成本低的原因在于H2较Li廉价易得。9. 写出用羟磷灰石制备H3PO4的各步反应的化学平衡方程式，得到 (a) 高纯度的磷酸； (b) 肥料级磷酸。解释两种方法在成本上巨大的差别。解答(a) 4Ca5(PO4)3(OH) + 20 SiO2 + 30 C = 3P4+ 20CaSiO3 + 30 CO+ 2H2O； P4 + O2 = P4O10；P4O10 + H2O = H3PO4; (b) Ca(PO4)2+3H2SO4 =2H3PO4+3CaSO4；Ca5(PO4)3(OH) (s) + 7 H3PO4(aq) =5 Ca(H2PO4)2(s) + H2O(g) P4 的制备需要较多的能量，因此成本较高。10. 完成并配平下列方程式：，Pt(a) Mg3N2(s) + 6 H2O(l) (b) 4 NH3(g) + 5 O2(g) (c) 2 NaN3(s) (d) I2(s) + 10 HNO3(aq) (e) Pt(s) + H3O+(aq) + NO3-(aq) + Cl-(aq) (f) NH4NO3(s) (g) PCl3(s) + H2O(l) (h) Na2HPO4(s) (i) Na2HPO4(s) + NaH2PO4(s) (j) SnS2(s) + Na2S(aq) 解答(a)，Pt Mg3N2(s) + 6 H2O(l) =3 Mg(OH)2(s) + 2 NH3(g)；(b) 4 NH3(g) + 5 O2(g) =4 NO(g) + 6 H2O(g) ；(c) 2 NaN3(s) =2 Na(l) + 3 N2 (g)；(d) 3 I2(s) + 10 HNO3(aq) = 6 HIO3(aq) + 10 NO(g) + 2 H2O(l);(e) 3 Pt(s) + 16 H3O+(aq) + 4 NO3-(aq) + 18 Cl-(aq) =3 PtCl62-(aq) + 4 NO(g) + 24 H2O(l);(f) NH4NO3(s) = N2O(g) + 2 H2O(g)；(g) PCl3(s) + 3 H2O(l) = H3PO3(aq) + 3 HCl(aq)； (h) 2 Na2HPO4(s) = Na4P2O7(s) + H2O(g)；(i) 2 Na2HPO4(s) + NaH2PO4(s) = Na5P3O10(s) + 2 H2O(g)；(j) SnS2(s) + Na2S (aq) = Na2SnS3 + Na4SnS4(H2O)211. 完成并配平下列用于定性分析的反应方程式：(a) As2O3(s) + Zn(s) + HCl(aq) (b) AsH3(g) (c) AsH3(g) + AgNO3(aq) + H2O(l) (d) HgCl2(aq) + SnCl2(aq) (e) Hg2Cl2(s) + SnCl2(aq) (f) Bi(OH)3(s) + Sn(OH4)2-(aq) 解答(a) As2O3 (s) + 6 Zn (s) + 12 HCl (aq) = 2 AsH3 (g) + 6 ZnCl2 (aq) + 3 H2O (l)；(b) 2 AsH3 (g) = 2As (g) + 3 H2 (g) (加热)；(c) 2AsH3 (g) + 12AgNO3 (aq) + 3H2O(l) = As2O3 (s) + 12HNO3 (aq) + 12Ag (s)；(d) 2 HgCl2 (aq) + SnCl2 (aq) = Hg2Cl2 (s) + SnCl4 (aq)；(e) Hg2Cl2 (s) + SnCl2 (aq) = 2 Hg (s) + SnCl4 (aq)；(f) 2 Bi(OH)3 (s) + 3 Sn(OH4)2- (aq) =2 Bi (s) + 3 Sn(OH)62- (aq)。12. 用常用符号表示13组到15组的每个过渡后p区元素的基态电子构型。并指出具有最强的惰性电子对效应的元素。 解答Ga：Ar3d104s24p1 ；Ge：Ar3d104s24p2 ；As：Ar3d104s24p3；In：Kr4f105s25p1 ；Sn：Kr4f105s25p2 ；Sb：Kr4f105s25p3 ；Tl：Xe4f145d106s26p1 ；Pb：Xe4f145d106s26p2；Bi：Xe4f145d106s26p3 ；惰性电子对效应是指自上而下，价层ns电子对越来越不易参与成键的现象。T1，Pb，Bi的6s电子对表现的相对惰性较强。五、中文参考文献1 陈 静, 刘引峰, 华家栋等. 二氧化碳催化还原反应中的光催化剂. 化学通报, 2