大学无机化学第十三章试题及答案

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.NaHCO3Na2CO3BaCO3 B.Na2CO3NaHCO3BaCO3 C.BaCO3NaHCO3Na2CO3 D.NaHCO3PbCO3 C.(NH4)2CO3K2CO3 D.Na2SO3Na2SO4 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 0.2molL-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 0.2molL-1Cu2+盐代替 Ca2+盐产物是什么？再以 0.2molL-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 0.629gL-1；B2H5在 292K 和 6916Pa 时的密度为 0.1553gL-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，Na2OxSiO2(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：NN：，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，OH 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=4.3010-7，K2=5.6110-11，由于 K1/K2100， 故可按一元酸进行计算： 在 293K 和 101Kpa 下，H2CO3饱和溶液的浓度为 0.033molL-1，c/K1400， 可利用 147 1 1019 . 1 033 . 0 103 . 4 LmolcKH pH=-lg(1.1910-4)=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)=8.710-9，KspCa(OH)2= 6.910-3，H2CO3的 K2=5.610-11。 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-=(Kh1c)1/2=(110-140.1)/(5.610-11) 1/2= 4.210-3 molL-1 CO32-=0.1-4.210-3=0.0958 molL-1 有关离子的浓度乘积为： Ca2+OH-2=0.1(0.0042)2=1.7610-6KspCa(OH)2 Ca2+CO32-=0.10.0958=9.5810-3Ksp(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-2Ksp 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 = 1.310-33， Al3+OH-3=0.1(4.210-3)3Ksp 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=(0.6298.314103290)/53978=28 gmol -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=(0.15538.314103292)/6916=54.5gmol -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) 468 338 228 5 x