2021年张祖德《无机化学习题》及答案第十四章.pdf

第十四章答案1.金刚石中碳原子采取sp3杂化，C 原子与 C 原子之间以共价键结合形成原子晶体，金刚石的主要特征为高硬度，高熔点，高沸点，不导电。石墨中碳原子采取sp2杂化，一个C原子与三个C 原子以共价键连接形成层状结构，每个C 原子上还有一个垂直于层状平面的 p 轨道，这些p 轨道重叠形成离域键，其 p 电子离域在每一层上，另外层与层之间是分子间作用力，石墨是混合型晶体，它的主要特征为具有润滑性，导电性和导热性。2.CO 与 N2物理性质相似之处：具有较低的熔点和沸点，具有相近的临界温度和临界压力：m.p.()b.p.()临界压力(atm)临界温度()CO 200 190 36 140 N2210 196 33 146 化学性质相似之处：CO 与 N2都不助燃；化学性质不同之处：CO 作还原剂，N2的还原性很差；CO 可以作为配体，而N2配位能力弱。CO 与 N2分子性质之所以不同是因为，在 CO 分子中 O 原子上的一对电子占有 C 原子的 2p 轨道，增强了C 的电子密度，C 原子的配位能力强于N2（）分子中的 N 原子。CO2与 N2O 相似性很小，而差异性很大，显然它们并不是等电子体之故。3.SiCl4(1)Na2SiO3(2)Si(3)SiHCl3(4)H2SiF6(5)SiF4(6)SiO2(7)Na2SiO3(8)H2SiO3(1)Si+2Cl2高温SiCl4(2)Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2(3)Si+3HCl(g)250300ChemPasterSiHCl3+H2(4)SiO2+2MgSi+2MgO(5)3SiF4+4H2OH4SiO4+2H2SiF6(6)SiO2+4HFSiF4+2H2O(7)SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2(8)SiO32+2H+H2SiO34.SiO2晶体属于原子晶体，基本单元为SiO4，Si 原子为四面体中心，四个O 原子位于正四面体的顶点，原子之间以OSiO共价键相连，以固体状态存在；而CO2是直线型分子，低温下固体CO2属于分子晶体，每个CO2分子通过分子间作用力连接，作用力很弱，温度略微上升，分子间作用力就被破坏而形成单个CO2分子，常温时为气态。5.Si 原子除了3s、3p 价轨道外，还有 3d 空价轨道，可以形成SiF62（配位数可以大于4），即 SiF4+2FSiF62，而 CF4中 C 原子的配位数已达饱和（C 原子只有2s、2p 价轨道），因此CF4不能与 F离子反应。6.SiC 与金刚石为等电子体，Si、C 原子都采取sp3杂化，形成金刚石结构，SiC 是原子晶体，高硬度，可作磨砂；A12O3离子晶格能极高，硬度也大，故也可以作为工业用磨砂。7.CH4和 CCl4不发生水解，而SiH4和 SiC14会强烈水解的原因有两条：第一、SiH4和 SiC14有能量较低的3d 轨道，能接受H2O中羟基上的孤电子对，而CH4和 CCl4无空的 d 轨道；第二、CH CCl SiH SiCl 键能(kJ mol1)413.38 328.44 320.08 358.57 C ON N精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 1 页，共 5 页而 OH 的键能 E(OH)462.75 kJ mol1，E(SiCl)的能量比E(CCl)的能量更接近于E(O H)，SiC14发生水解而CCl4不发生水解。8.虽然二氧化硅和水反应是吸热的，但硅胶的吸水作用是由于硅胶为多硅酸，是多孔性物质，水汽存在于多孔中，硅胶可以作干燥剂。9.因为 SnC14许多物理性质不像典型的盐，如 SnC14是无色液体，而且是许多非极性分子（I2、P4、S8等）的良好溶剂，不能把SnC14归为盐类。10.Sn、Pb 在 IVA 族中的下方，C、Si 在 IVA 族中的上方，Sn、Pb 的金属性大于C、Si，Sn、Pb 比 C、Si 更易失电子，Sn、Pb 的 2氧化态要比C、Si 的 2 氧化态更稳定；Pb2+最外层是 6s2惰性电子对，Pb2+更难失去电子，即Pb2+比 Sn2+更稳定，11.(1)PbO(2)Pb3O4（Pb的氧化数为+8/3，或分别为+2、+4）(3)Pb(CH3COO)212.SnC12、PbSO4一定存在：SnC12水解，生成Sn(OH)Cl，它可溶于HCl(aq)，SnC12也可与I2反应生成 I离子而使淀粉溶液褪色，A 是 Sn(OH)Cl。SnC12+HOHSn(OH)Cl +HClSn(OH)Cl+HClSnC12+H2O SnC12+2HCl+I2SnC14+2HI B 为 PbSO4，PbSO4一定存在。PbSO4+4OHPb(OH)42+SO42PbSO4+2AcPbAc2(aq)+SO42(aq)PbAc2+H2SPbS(黑色)+2HAc Bi(NO3)3、As2O3和 Sb2S3不存在。13.A Pb(N3)2，BPb，CN2，DPb(NO3)2，E NO，F PbC12，GMg3N2，HMg(OH)2，JNH3，KPbS，LHCl，MS。Pb(N3)2ChemPasterPb+3N23Pb+8HNO33Pb(NO3)2+2NO+4H2O 2NO+O22NO2PbC12在热水中溶解度增大，PbC12+2ClPbCl423Mg+N2Mg3N2Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3PbCl42+H2SPbS(黑色)+2H+4Cl3PbS+8HNO33Pb(NO3)2+2NO+4H2O+3S 14.MSn，ASnCl4，BSnCl2，C(C6H5)4Sn，D(C6H5)2SnCl2，E SnS，F(NH4)2SnS3。Sn+2C12SnCl4 Sn+SnCl42SnCl2SnCl2+2Hg2+Sn4+Hg22+2ClSnCl2(过量)+Hg22+Sn4+2Hg+2ClNO2+3SnCl2+6H+NH2+3Sn4+6Cl+2H2OSnCl2+2Fe3+Sn4+2Fe2+2Cl4C6H5MgBr+SnCl4(C6H5)4Sn+2MgBr2+2MgCl2(C6H5)4Sn+SnCl42(C6H5)2SnCl2+2C6H5Cl n(C6H5)2SnCl2+nH2O2nHCl+SnCl2+H2S2HCl+SnSSnS+(NH4)2S2(NH4)2SnS315.XSn，YSnS，ZNa2SnO3。Sn+2HClSnCl2+H2SnCl2+2NaOHSn(OH)2+2NaClSn+SSnS SnS+S22SnS32黄色硫化铵中一定含(NH4)2S2 SiOC6H5C6H5n精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 2 页，共 5 页Sn+O2SnO2SnO2+2NaOHNa2SnO3+H2O16.取四种溶液少量分装四支试管，加入少量HgCl2，有黑色 Hg 出现者原溶液为SnC12；另取Al2(SO4)3、MgSO4、Na2CO3溶液少量分装三支试管，分别加入过量NaOH(aq)，无沉淀产生的原溶液为Na2CO3；有白色沉淀产生，加入过量NaOH(aq)后沉淀不消失者原溶液为 MgSO4；先出现白色沉淀，加入过量NaOH(aq)后沉淀消失，原溶液为Al2(SO4)3。17.(1)加入 HCl(aq)，有白色沉淀者原溶液为AgNO3(aq)；(2)加入 NaOH(aq)至过量，K+、Ba2+、AlO2、Pb(OH)42、Na+为溶液，有NH3放出者，原溶液为NH4NO3，有沉淀者为Mg(OH)2、Ca(OH)2、Hg(OH)2；(3)在K+、Ba2+、Al(OH)3、Pb(OH)42、Na+中分别滴加 HCl，有沉淀者为 Al(OH)3，Pb(OH)2；加入过量HCl(aq)，再加入H2S(aq)，有白色沉淀者原溶液为Al(NO3)3；有黑色沉淀者原溶液为Pb(NO3)2；(4)在K+、Ba2+、Na+中分别加入 SO42离子，有白色沉淀者，原溶液为Ba(NO3)2；(5)在K+、Na+离子的溶液中分别加入Na3Co(NO2)6溶液，有沉淀者，原溶液为KNO3，无沉淀者，其原溶液为NaNO3；(6)另取加碱有沉淀的Mg2+、Ca2+和 Hg2+三种溶液分装三支试管，加入SnCl2(aq)，有黑色沉淀者，其原溶液为Hg(NO3)2；(7)另取Mg2+、Ca2+溶液，加入OH，再不断通入CO2气体，先有白色沉淀，然后消失者，其原溶液为Ca(NO3)2，白色沉淀不消失者，其原溶液为Mg(NO3)2。18.SiO2(s)4HF(g)SiF4(g)2H2O(g)rHm 53.09 kJ mol1SiO2(s)4HCl(g)SiCl4(g)2H2O(g)rHm+127.78 kJ mol1SiO2(s)与 HF(g)反应是放热的，而SiO2(s)与 HCl(g)反应是吸热的，虽然两个反应的rSm都小于零，但在常温下，rHmTrSm，在常温下，第一个反应的rGm0，即盐酸不能腐蚀玻璃（对于第二个反应而言rGm总是大于零）。19.(1)GeC14+2H2OGeO2+4HCl(2)GeCl4+2(NH4)2SGeS2+4NH4Cl GeS2+(NH4)2S(过量)(NH4)2GeS3(3)SnO2+2NaOH熔融ChemPasterNa2SnO3+H2O(4)Sn(OH)62+CO2H2SnO3+CO32+2H2O(5)HCOOH24浓H SOCO +H2O(6)2Ag(NH3)2+4OH+CO2Ag +4NH3+2H2O+CO32(7)GeS+(NH4)2S2(NH4)2GeS3(8)GeCl4+Ge2GeCl2(9)Pb3O4+4HNO32Pb(NO3)2+PbO2+2H2O 20.ASi，BH2，CSiO2，DSiF4，EH2SiO3，FH2SiF6，GNa2SiO3，FNa2SiF6。Si+O2燃烧SiO2SiO2+4HFSiF4+2H2O 3SiF4+3H2OH2SiO3 +2H2SiF6H2SiO3+2NaOHNa2SiO3+2H2O Na2SiO3+2NH4ClH2SiO3+2NaCl+2NH3H2SiF6+NaCl(过量)Na2SiF6 +2HCl21.SnPb 合金。合金与浓HNO3共煮生成的白色 不溶于酸，也不溶于碱，只溶于熔融苛性碱和热的浓盐酸，说明白色 为 锡酸：Sn+4HNO3煮H2SnO3()+4NO2+H2O 精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 3 页，共 5 页H2SnO3+2NaOH熔融Na2SnO3+2H2O H2SnO3+6HCl(浓)H2SnCl6+3H2O 滤液调至弱酸性后，加入K2CrO4有黄色沉淀，说明合金中含Pb：Pb+4HNO3煮Pb(NO3)2+2NO2+2H2O Pb(NO3)2+K2CrO4弱酸性PbCrO4 +2KNO322.HCN 在水溶液中是弱酸，说明 HCN 难电离成H+CN，也说明 HCN中的 HC共价键强。HCN 中 C 原子采取 sp 杂化，其中一个sp杂化轨道与N 原子的 sp 杂化轨道重叠成键，另一个 sp 杂化轨道与 H 原子的 1s形成 ssp的 键，由于ssp杂化的重叠程度大，HC 键强，在水中难电离，HCN 为弱酸。而液态HCN 是强酸，这与CN离子可以聚合有关，根据电荷守恒，液态HCN 中，H+=CN+(CN)22+(CN)33+(CN)nn，H+大大增加，液态 HCN 是强酸。23.C 原子与 N、O、F 原子形成的双原子分子显著不同点为C 原子不存在孤电子对，N、O、F 原子上都有孤电子对，由于孤电子对的排斥，使NN、OO、FF 键能减弱，在N2、O2、F2中单键键能的大小次序为：NP，O S，FC1，而在C2和 Si2中CSi。24.Sn2+和 Fe2+；Pb2和 Fe3；PbC142和SnCl62能共存于同一溶液；Sn2+和 Fe3+不能共存，Sn2+2Fe3+Sn4+2Fe2+；Sn(OH)42和 Pb(OH)62不能共存，Pb(OH)62有强氧化性，Sn(OH)42+Pb(OH)62Sn(OH)62+Pb(OH)42Pb2+和Pb(OH)62不能共存，虽然Pb(II)与 Pb(IV)之间不存在稳定的Pb(III)，但 Pb2+存在于酸性溶液，而Pb(OH)62存在于碱性溶液，它们之间发生下列反应：Pb2+Pb(OH)62Pb(OH)2+PbO2+2H2O25.CO 和 N2在性质上不同的解释见第2 题答案。2p2p2s2s1s1sN22p2s*1s1s*2s2p2p*2pN NC2p2p2s2s1s1sCOO2154326126.CNH精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 4 页，共 5 页HHCCCCHHCCCHHCHHHCCCCHH（I）（II）（III）H（I）不稳定，因为其电子数 4，不符合4n+2 规则；（II）不稳定，其中每个C 原子 sp3杂化，理应CCC109o28，但三元环中的CCC 远小于 109o28，环中存在张力，不稳定。（III）中两端的两个碳原子是sp2杂化，中间两个碳原子是sp 杂化，成键为：HHHHCCCC同系物 C3H4中两端的两个碳原子是sp2杂化，中间碳原子是sp 杂化，成键为：HHHHCCC27.(1)C3O2（线型）：O CCCO，每个碳原子采取sp 杂化，每个O 原子 sp2杂化。或可看作 C、O 原子都采取sp 杂化，形成两个65。OCCCOOCCCO6565(2)C4O42（环状）：每个 C 原子采取sp2杂化，其中两个碳原子未参与杂化的 2p 轨道分别与两个O 原子的 2p 轨道“肩并肩”形成 键，另外两个碳原子未参与杂化的2p 轨道相互“肩并肩”重叠成键。OOCCCCOO精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 5 页，共 5 页