稀有气体和碱金属

1、第九章稀有气体氦的起源是什么？为什么稀有气体的沸点随其原子系数增加呈现规律性的变化?如何从Xe制备XeF2、XeF4和XeF6？写出水与XeF2、XeF4和XeF6作用的平衡反应方程式？怎样制取氙酸盐和高氙酸盐？写出在酸性溶液中，用I-还原XeO3以得到Xe的反应方程式。试用VSEPR理论，推测XeF4、完成下列各反应XeF2 + I XeF2 + H2 XeF2 + NH3 NO + XeF2 NO2 + XeF2 c(PAH4XeO6 +236V XeO3XeO3、XeO64-的结构式。CF3CF = CF2 + XeF4 XeF2 + HOR MXeF7 这BrO3 - + XeF2(a

2、q)Xe(OTeF5)2 吾XeF2 +2.64V Xe+2.12V1(PHXeO6 - +094V HXeO4 XeF2 +264V(PI+1.26V1试述上述电位图中，未知的电极电位？上述哪些电对的电极电位与溶液的pH有关？上述哪些氧化态能发生歧化？利用上述的数据，你能否计算出Kw值，若能，请计算出来。若不能，指出还应有哪 些常数？10.氙和氟作用，生成XeF2、XeF4和XeF6，其反应的平衡常数分别为K p,523kKp,673KXe(g) + F2(g)XeF2(g)8.80X1043.60 X10为了制备压强为1atm为了制备压强为1atm的XeF6，而XeF4含量小于10%。试问

3、用单质合成时，温度选用250 C ？还是400 C好？还是两者都可以？其次在所选用的温度下，平衡时氟的分压为多 大？欲制备XeF4时，应选250C还是400C ？或两者均可？Xe(g) + 2F2(g)XeF4(g)1.07X1081.98X103Xe(g) + 3F2(g)XeF6(g)1.01 X10836.0 现要求制备压强为1atm的XeF2,而XeF4含量小于1%，求在250C和400C时，氙和氟的初压力比应各为多大?第十章碱金属与碱土金属钠、钾、锂、铷和艳在过量氧气中燃烧时，各生成何种氧化物？各类氧化物与水的作 用情况如何？金属钠为什么放在煤油中保存？放在汽油中好不好？放在液氨中行

4、不行？金属锂能否 放在煤油中？Li、Na、K、Rb 和 Cs 的逸出功分别为 2.42、2.28、2.24、2.09 和 1.96eV，这样一个顺序与碱金属的什么性质有关？这些金属中有哪些用可见光照射，能显示光电效应？解释下列事实：碳酸钠溶液加到铜盐溶液中，得到碱式碳酸盐的沉淀。IA族中只有锂与氮反应，生成氮化物。如果用氨一氯法得到碳酸钠的方法来制备碳酸钾是不可行的。提纯NaCl过程中，为什么要先加入BaCl2，再加入Na2CO3，然后将溶液调至酸性？各步 的作用是什么？根据Born-Haber循环，指明什么因素构成氮化锂稳定，氮化钾不稳定？根据Born-Haber循环，指明什么因素构成锂的还

5、原电位与艳的相近？氟化艳晶体虽然具有最高的离子性，但为什么它的熔点却较低？氢化钠和水作用，放出氢气并生成苛性钠。已知氢化钠的生成热为56.43kJ.mol-1，苛 性钠生成热为468.2kJ.mol-1，试计算氢化钠与水反应的热效应。Li(s) + H2O LiOH(aq) + 1/2H2(g) 的AH%98 = -508.3kJ.moi-1，而 Na(s) + H2O NaOH(aq) + 1/2H2(g)的AH%98 = -469.5kJ.mol.-1，但为什么锂与水的反应不激烈？Na+(aq)的AH % = -239.4kJ.mol-1，Na的第一电离势是493.2kJ.mol-1，钠的

6、升华热为 108.6kJ.mol-1，试求：Na+离子的水合能。已知：K的标准还原电位为一2.92V，在水溶液中，K+离子的水合能为一aZZkJ.mol-1，K的升华热为88kJ-mol-1，K的第一电离势为418kJ-mol-1，试计算：K(s) t K+(1mol.dm-3) + e 的AS。钠的第一电离能大于钾的第一电离能，但为什么可通过下列反应来制备金属钾？KCl(l) + Na = NaCl(l) + K在液氨中用氢与钠反应能否制备氢化钠？为什么？如何由Li2O制取LiH？试从热力学观点分析是否可以直接用氢气作用于Li2O而制备 LiH？写出下列各反应的化学方程式：(1)钙与氯气 (

7、2)钡与冷水 (3)氧化钙与水(4)氮化镁与水钙在空气中燃烧时生成何物？为何将所得产物浸泡在水中时，可以觉察到大量的热并 嗅到氨的气味？写出一切有关的化学方程式。根据表列数据，说明氟化钠、碘化钠、氧化镁的熔点为何不同？离子电荷NaFNaIMgO离子电荷112键长(pm)231318210熔点(C)9886602800碱土金属的碳酸盐的热分解温度为什么依Be、Mg. Ba的顺序逐渐增加？IIA族金属的第二电离能远远大于其第一电离能，为什么IIA组金属不形成+1价化合物。为什么在酸性溶液中钡的还原能力强，而在碱性溶液中则钙的还原能力强？盛氢氧化钡溶液的瓶子，在空气中放置一段时间后，内壁蒙有一层白色

8、薄膜，这是什 么物质？欲除去这层薄膜，应采取下列何种物质来洗涤？试说明理由.(1)水 (2)盐酸溶液(3)硫酸溶液为什么高氯酸镁是极好的干燥剂？如何从氧化钡制备过氧化钡？试从EeMg2+/Mg来说明镁与水反应的情况，但与实际情况比较，有何不同？为什么？为什么MgCl2-6H2O在空气中加热不能脱水，怎样才能制备无水MgCl2。如何鉴别下列物质：Na2CO3 和 CaCO3(2) CaSO4 和 CaCO3NaCl 和 MgCl2(4) Mg(OH)2 和 MgCO3镁条在空气中燃烧，产物溶于60.0mmol HCl的盐酸中，加甲基橙并用NaOH溶液回滴， 用去12.0mmol的NaOH，恰好到

9、终点，然后加过量的碱，蒸馏溶液，馏出的NH3被另一酸 性溶液吸收(其中含量10.0mmolHCl)，吸收完后，回滴该溶液用去6.0mmolNaOH，试计算：(1)该镁条燃烧时，有百分之几的镁生成Mg3N2？(2)镁条原来重多少克？从下面的数据，通过计算说明，Ca与Cl2反应生成CaCl2(s)而不能生成CaCl(s)。H e(kJ-mol-1) TOC o 1-5 h z Ca(s) Ca(g)+177Ca(g) Ca+(g) + e+589Ca+(g) Ca2+(g) + e+1146Cl2(g) 2Cl(g)+242Cl(g) + e Cl-354CaCl2 的加=5.00，r=281pm

10、，n=9CaCl 的加=1.748，r=314pm，n=9在一含有Ba2+离子和Sr2+离子的溶液中，已知钡离子的浓度为0.10moldm-3，锶离子 的浓度为0.10moldm-3,若在此溶液中，滴入K2CrO4溶液并充分搅拌。假定反应过程中， 溶液体积保持不变，试通过计算，回答如下问题：首先从溶液中沉淀出来的是SrCrO4还是BaCrO4？在第一种沉淀刚析出时，CrO42-为多少？在第二种沉淀刚析出时，溶液中CrO42-又为多少？当第二种沉淀刚析出时，溶液中第一种沉淀的阳离子的浓度是多少？(已知 Ksp,SrCrO4=2.2 X 10-5，Ksp,BaCrO4=1.17 X 10-10)稀

11、有气体答案He在宇宙中主要是由太阳或恒星提供能量产生热核反应而富集的， 41H 44He + 2P+ 2%稀有气体是单原子单质，原子之间的色散力随原子序数的增加而增加，随着色散力的增 加，稀有气体的沸点升高，所以稀有气体的沸点随其原子系数增加呈规律性的变化。Xe + 3F2 300 ，60 atm XeF6Xe + Xe + 3F2 300 ，60 atm XeF6Xe + 2F2 600 6 厕 XeF4(Xe:质1：5) (Xe:F2=1:20)4. 2XeF2(s) + 2H2O(l)2Xe(g) + 4HF(g) + 02(g)6XeF4(s) + 12H2O(l)=4Xe(g) +

12、24HF(g) + 302(g) + 2Xe03(s)XeF (s) + H 0(l)=Xe0F (s) + 2HF(g)XeOF (s) + 2H O(l)=XeO (s) + 4HF(g)6 24423XeF6 + 3H2O=XeO3 + 6HFXeO3 + OH-HXeO4-XeO3 + 4NaOH + 03 + 6H2O=Na4XeO68H2O +。2 个Xe03+ F2+60H XeO64-+ 2F-+ 3H2O9I- + XeO3+ 6H+=Xe + 3I3- + 3H20XeF4AB4E2型平面四方XeO3AB3E型三角锥XeO64-AB6型正八面体(1) XeF2 + 2I-=

13、 Xe + I2 + 2F-XeF2 + H2=Xe + 2HF3XeF2 + 8NH3=3Xe + 6NH4F + N22N0 + XeF2=2FNO + Xe2N02 + XeF2=2O2NF + Xe2CF CF=CF + XeF =2CF CF CF + Xe324323XeF? + HOR=FXeOR + HF2MXeF7= M2XeF8 + XeF6BrO3- + XeF2 + H2=BrO4- + Xe + 2HF(10) Xe(OTeF ) Xe + 10 + O(TeF )522252，、一G八一,，、一G八一,9-职球0-中 XeQ/XeF2 _+L86V中H4XeO6/X

14、eO3中XeO/XeF32小 小 i , - vHXeO-/HXeO-、HXeO；/XeF PXeF2能发生歧化反应:3XeF2+ 3H3XeF2+ 3H2=XeO3+ 2Xe + 6HF3XeF2+ 7OH -=HXeO4- + 2Xe +6F- +3H6F- +3H2O中令 + 0.0592 H XeO H+2H4Xe6馄032 g16平5-/HXeO-平令 + 0.0592 HXeO3-HXeO6-/HXeO-2g HXeO-OH-44令9令9H4XeO6/XeO39HXeO6-/HXe。-0.0592 H XeO H+2OH-4HXeO- _甲奇_甲令26 HXeO3-4HXeO3-/

15、HXeO-H4XeO6 /XeO36尝lg H4XeO6 X HXO! xH+5OH-5 = +0.94V-2.36V2H+3HXeO3-OH-6K - KaK - Kaia 2H4XeO6=3H+ HXeO63-HXeO4-=XeO3 + OH-10.10. 250C起始分压比 PX : PF =2.39:1,400C时起始分压比Px : Pf =2.54:1。 250CPf =10.6 atm 两者均可。若考虑反应速率，应选400C有利。第十章碱金属与碱土金属答案4Li + O2=2Li2O2Na + O=Na2O2M+ O2(过量)=MO2(M = K、Rb、Cs)Li2O + H2O=

16、2LiOHNa2O2+ 2H2O=2NaOH + H2O22MO2+ 2H2O=2MOH + H2O2 + O2 (M = K、Rb、Cs)金属钠的化学性质很活泼，极易与空气反应，.金属钠必须放在煤油中保存，以隔绝空 气。金属钠放在汽油中也可以，但汽油易挥发，价格贵，.金属钠不保留在汽油中。放 在液氨中不行，在低温时，金属钠溶于液氨，形成Na+(NH3L和e(NH3)y，在通常温度 下，与NH3(l)反应，生成NaNH2和H2O金属锂放在煤油中不行，因为Li的密度小， 它会浮在煤油的表面，起不到隔绝空气的作用，.Li只能封在石蜡或凡士林中。(1)随着碱金属元素的原子序数的增加，原子半径增加，第

17、一电离势变小，.从LifCs的逸出功从2.42 eV降低到1.96 eV。(2)可见光的波长范围为400 nm700 nm (即4000 A7000 A)，其频率范围为：c3 x108c3 x108v = = 7.5 x 1014 秒1； v = = 4.29 x10i4 秒1.i其能量范围为：E1 = hv1=4.97x10-19 J 其能量范围为：E1 = hv1=4.97x10-19 J = 3.1 eV； E2 = hv2 = 2.84x10-19 J = 1.77 eV；.从LifCs所有金属用可见光照射时，都能显示光电效应。由于碳酸钠溶液呈碱性，Cu(OH)2溶解度小，.放入铜盐溶

18、液中，只能生成碱式碳 酸盐，而不是正盐。由于Li的原子半径最小，.Li+离子的半径更小，形成Li3N2离子晶体时，放出的 能量最多，因此在IA中只有Li能直接与N2反应。氨一氯法制碳酸钠为：NaCl + NH4HCO3=NaHCO3 + NH4CI2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O由于第一个反应中生成的NaHCO3的溶解度小，.反应能向右进行，其它MHCO3 溶解度都较大，.不能用此法制备KHCO3，也就不能制备K2CO3o5.加入BaCI2以除去粗盐中的SO42-离子，加入Na2CO3以除去Ca2+、Mg2+以及过量的Ba2+ 离子，把溶液调至酸性是除去溶液中的CO32-离

19、子。若先加入CO32-再加入BaCI2,则 Ba2+离子不可能被除净，由于加入大量CO32-离子，也影响SO42-离子的去除。氮化钾不稳定因素是U 小。K3NArH : =AsH m+ I1 + AhH m 它虽然 C. I ，但|A H l|A H |，且A H 是放热， 1(Li)1(Cs)1 h m,Lih m,Cs h m,即AhHmLi比AhHmCs更负，奇.锂的还原电位与艳相近。4. (1)(2)(3)6.7.8.氮化锂稳定因素是由于L13n大M(s)-s mA 6 HmM+(aq)I占/ h mM(g)4 M+(g)虽然氟化艳晶体具有最高的离子性，这是由于X -X达到最大的贡献，

20、但由于尸 很大，F CsC+.UCsF减小，故CsF的熔点较低。-126.15 kJ-mol-i虽然Li(s)与H2O(l)的反应是放热的，而且比Na(s)与H2O(l)反应放出的热量多，但Li的熔 点高，放出的热量不足以使Li(s)熔化，.反应表面积没有增大，另外LiOH的溶解度小， 会阻碍Li继续与H2O的反应，故锂与水的反应不如钠与水的反应激烈。-841.2 kJ-mol-i12. 1562 J-mol-i-K-i因为/攸r，.K晶体中的金属键小于Na晶体中的金属键，导致K的沸点小1(K) 1(Na) K Na于Na的沸点，因此KCl(l) + Na(l)4NaCl(l) + K(g)个

21、，K(g)脱离体系，反应向右移动。不能，这是由于NaH与NH3会发生如下反应：NaH + NH=NaNH2 + H2Li2O+ 2HCl=2LiCl + H2O LiCl (l) 2Li + Cl2 2Li + H2 725r 2LiH否。Li2O(s) + 2H2(g)=2LiH + H2O(g)，G刀=195.810，正反应不能自发进行。(1) Ca + Cl2=CaCl2(2) Ba + 2H2O=Ba(OH)2 + H2个(3) CaO + H2O=Ca(OH)2(4) Mg3N2 + 6H2=3Mg(OH)2 + 2NH3钙在空气中燃烧可生成CaO和Ca3N2 (但Ca不能直接与N2

22、反应)：2Ca + O=2CaO, 3Ca + N2=Ca3N2,所得产物放在水中，放出大量的热是由于CaO与水、Ca3N2与水 反应的热效应，NH3是由于Ca3N2与水反应得到：CaO + H O=Ca(OH)，Ca N + 6H O=3Ca(OH) + 2NH 个 223 2223NaF、NaI和MgO都是离子晶体，离子晶体的熔点与其晶格能有关，即晶格能越大，熔点越高，而 U-Z+Z-e2, U-1/r，AUMgOUNaFUNaI，m.P.(MgO)m.P.(NaF)m.P (NaI)。19.按一般性的规律来看，金属性越强，其盐越稳定，似乎应该BaCO319.最难分解。然而金属碳酸盐的分解

23、，可以看作金属离子对，o(iv)CO32-离子的反极化作用。从Be2+3Ba2+，离子半径不断增大，反极化作用、：,.。：、.、。 对CO32-离子中O2-离子的反极化作用越小，CO32-越稳定，:.m2+ 极化作用.从Be2+3Ba2+的碳酸盐的热稳定性增加。虽然IIA族金属的/2远远大于/但由于M2+离子在形成离子化合物时所放出的能量足 以补偿第二电离能(/2)，IIA族碱土金属元素不形成+1价化合物。在碱性溶液中Ba2+不产生Ba(OH)2J，而Ca(OH)2溶解度小，会产生Ca(OH)*.9 = 9 一 ，而9 * 一 ，在酸性溶液中，它们都以Ba2+、A(Ba2+/Ba)B(Ba2+/Ba)A(Ca2+/Ca)BCa(OH)JCaCa2+离子出现，由于Ba比Ca活泼，.Ba的还原性强，而在碱性溶液中由于Ca2+ 降低，使9bc(oh)c 更负，使得Ca的还原能力大于Ba。BaCO3，因为 Ba2+ + CO2 + H2=BaCO3 + 2H+。应采取 HCl(aq)来洗涤。因为Mg(ClO4)2吸水后生成Mg(ClO4)26H2O，.高氯酸镁是极好的干燥剂。BaO + H O=Ba(OH)Ba(OH) + H O =BaO + 2H O2222 222Mg2+/Mg -Q-Mg2+/Mg -Q- 一一 E= -2.372