化學(xué)奧賽無機(jī)元素化學(xué)習(xí)題--硼-族-元-素(共6頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上【高中化學(xué)奧林匹克競賽輔導(dǎo)】 無機(jī)元素化學(xué)習(xí)題第十一章 硼 族 元 素 1. 下列為有關(guān)硼酸的一些反應(yīng)的圖解，試寫出其反應(yīng)方程式，并指出反應(yīng)條件。 B2H6 Mg2B2O5H2ONa2B4O710H2OBF3HBF4 H2SO4B2O3HBO2H3BO3BPO4 CH2O (CH3)3BO3 HOC BOH CH2O 2. 試解釋下列各術(shù)語： (1)缺電子化合物 (2)三中心鍵 3. B2H6的結(jié)構(gòu)怎樣？此分子中呈現(xiàn)出什么類型的鍵？ 4. 為什么BN和BP都能形成石墨型的結(jié)構(gòu)？ 5. 硼酸晶體為什么呈鱗片狀？晶體中硼酸分子是怎樣結(jié)合在一起的？ 6. 硼酸H3BO3有沒

2、有象磷酸那樣的堿式鹽？為什么？ 7. 用鹽酸可以溶解難溶的碳酸鹽（如碳酸鈣），但如用醋酸（K=1.8105）或硼酸（K=7.81010）能溶解碳酸鈣嗎？為什么? 8. 在焊接金屬時，使用硼砂的原理是什么？用反應(yīng)方程式表示硼砂和下列各氧化物共熔時所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：CaO，F(xiàn)e2O3，NiO。 9. 為什么不能用AlC136H2O加熱脫水制備無水的AlCl3? 10. 鋁與硫混合，當(dāng)加熱時會劇烈的反應(yīng)，生成硫化鋁，但是此硫化鋁不能從混有鋁離子和硫離子的溶液中得到，如何解釋？寫出硫化鋁與水的化學(xué)反應(yīng)方程式。 11. 按金屬的電極電位，鋁的還原性遠(yuǎn)大于氫，但它不能將水中的H+還原為H2，可是在氫離子濃

3、度比水小得多的堿性溶液中，鋁反而可以容易地取代出氫氣來，為什么？ 12. 已知A12O3(s)，F(xiàn)e2O3(s)，MnO2(s)和MgO(s)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓分別為： 1672，823.5，518.3， 601.9kJmol1 (1) 試求生成1mol鐵，鋁熱劑反應(yīng)的熱效應(yīng)? (2) 若用MnO2來代替Fe2O3，要得到lmol Mn反應(yīng)的熱效應(yīng)如何？ (3) 如果用MgO來代替Fe2O3，此反應(yīng)是放熱還是吸熱，Al能否把MgO還原到Mg？ 13. 銦能顯示l和3價態(tài)，但沒有2價態(tài)，但是它的氯化物中有一種分子式為InCl2，如何解釋？ 14. 為什么不能制得TlI3和Tl2S3? 15. 雖然Tl

4、I與KI是同晶型的，但為什么TlI不溶于水？ 16. 鉈的化學(xué)性質(zhì)，在某些方面相似于鋁，在一些方面相似于IA金屬，試用化學(xué)事實來說明上述敘述。 17. 今有K2SO4、Pb(NO3)2、SnC12、SbC13、A12(SO4)3和Bi(NO3)3等六瓶溶液，如何用最方便的化學(xué)方法來區(qū)別它們？寫出現(xiàn)象及有關(guān)離于方程式。 18. 一單質(zhì)A難溶于濃硝酸，與NaOH溶液作用放出氣體B，得到溶液C，C用鹽酸酸化后得到白色沉淀D，D溶于過量的鹽酸，若將A與鹽酸反應(yīng)也能放出氣體B，同時生成溶液E，用NaOH將E小心堿化，也能得到沉淀D，D溶于過量的NaOH，如果在E中加入Na2CO3或(NH4)2S也能得到

5、沉淀D，問AE各是何物？寫出有關(guān)反應(yīng)式。 19. 已知氣態(tài)化合物( HNBCl )3（環(huán)狀）的DH f = 1012kJmol1，氣態(tài)單原子的B、Cl、N和H的標(biāo)準(zhǔn)生成焓分別為590kJmol1，122kJmol1，472kJmol1和218kJmol1，E(B-Cl)456kJmol1，E(N-H)390kJmol1，試計算此化合物中E(B-N)值。 20. 分離下列各組離子并恢復(fù)到原來離子狀態(tài)： (1) Ba2+、Al3+和Fe3+ (2) Mg2+、Al3+和Zn2+ (3) Al3+、Pb2+和Bi3+ 21. 計算： (1) Al3+完全沉淀為A1(OH)3時，溶液的pH值； (2)

6、 10mmol A1(OH)3為20cm3NaOH溶液完全溶解時，溶液的最低pH值和所用NaOH溶液的最低濃度為多少？（不考慮偏鋁酸根水解） 22. 寫出下列各反應(yīng)的化學(xué)方程式： (1)固體Na2CO3和Al2O3一起熔燒，然后放入水中； (2) NaAlO2溶液中加NH4Cl溶液； (3) BF3通入Na2CO3溶液； (4)向硼砂溶液中加入濃硫酸。 23. 下列化學(xué)反應(yīng)方程式均與事實不符，請說明原因并改正： (1) H3BO3NH3H2ONH4BO22H2O (2) AlC136H2OAlC136H2O (3) 2TlC133Na2STl2S36NaCl (4) T12O33H2SO4Tl

7、2(SO4)3十3H2O 24. 試寫出B2Cl4和B4C14的結(jié)構(gòu)式 25. 試寫出下列各鹽中陰離于的結(jié)構(gòu)式并指出陰離子的負(fù)電荷數(shù)與什么因素有關(guān)？ (1) K3B3O6（環(huán)狀陰離子） (3) CaB2O4（鏈狀陰離子） (3) KB5O84H2O (4) Na2B4O710H2O 26. 給出三種硼氫化合物的溶沸點：NaBH4Be(BH4)2Al(BH4)3熔點（）505123-64.5沸點（）在1atm下91.3升華44.5 (1) 討論存在于這些硼氫化合物中的鍵型 (2) 推測LiBH4和Al(BH4)3的結(jié)構(gòu)式答案1. Mg2B2O5H2ONa2B4O710H2OBF3HBF4 B2O

8、3HBO2H3BO3BPO4 B2H6 (3) (2) CH2O (CH3)3BO3 HOC BOH CH2O (1) H3BO3 + HPO3BO(PO3) (2) 3CH3OH + B(OH)3(CH3)3BO3 + 3H2O(3) + B(OH)3(4) H3BO3HBO2 + H2O(5) 4HBO2H2B4O7 + H2O H2B4O72B2O3 + H2O(6) Mg2B2O5H2O + 2H2SO42MgSO4 + 2B(OH)3(7) 2Mg2B2O5H2O + 4NaOH + CO2 + 10H2ONa2B4O5(OH)48H2O + Na2CO3 + 4Mg(OH)2(8)

9、 Na2B4O710H2O + 12HFNa2O(BF3)4 + 6H2ONa2O(BF3)4 + 2H2SO44BF3 + 2NaHSO4 + H2O(9) BF3 + HFHBF4 (10) 4BF3 + 3LiAlH42B2H6 + 3LiF2. (1)缺電子化合物：對于IIIA族元素，形成+3氧化態(tài)的共價化合物時，原子的外層電子結(jié)構(gòu)為(ns)2(npx)2(npy)2(npz)0，即為6電子結(jié)構(gòu)，如BF3、AlCl3等，有一個空的npz軌道，象這樣的共價化合物稱為缺電子化合物。(2)三中心鍵：a. 3c2e鍵：例如 中的氫橋鍵，是兩個B原子的sp3雜化軌道與H原子的1s軌道重疊，形成3

10、c2e鍵。b. 3c4e鍵：如XeF2中Xe與2個F原子形成()2(non)2(*)0的超共價鍵。c. 三中心離域鍵：例如CO2中有兩個。3. B2H6的結(jié)構(gòu)式為 ，B原子采取sp3雜化，分子中有BH 鍵和氫橋鍵。4. BN和BP都可以看作C2的等電子體，B原子、N原子、P原子都可以采取sp2雜化，形成層狀結(jié)構(gòu)，N原子、P原子上的孤電子對占有B原子的2p空軌道，形成鍵，該電子與石墨中的電子不同，不是離域的，BN、BP不導(dǎo)電。5. 硼酸晶體形成鱗片狀是由于H3BO3中的B原子采取sp2雜化，每個B原子與三個氧原子連接，OBO120o，每個氧原子與另一個H3BO3中的H原子以氫鍵連接起來，成為片狀

11、結(jié)構(gòu)。晶體中的硼酸分子是用氫鍵和分子間的作用力結(jié)合在一起的。6. 硼酸沒有象磷酸那樣的酸式鹽，硼酸為一元弱酸，H3BO3 + H2OB(OH)4 + H+，NaOH + H3BO3NaB(OH)4 + H2O，即硼酸與堿只形成正鹽而不形成酸式鹽。7. 由于鹽酸和醋酸的酸性強(qiáng)于碳酸，它們能把碳酸鹽中的H2CO3置換出來，但硼酸的酸性弱于H2CO3，不能置換出H2CO3，故不能溶解難溶的碳酸鹽。8.硼砂在高溫情況下可以熔解金屬表面的氧化物，以清洗金屬的表面：Na2B4O7 + CuOCu(BO2)22NaBO2Na2B4O7 + NiONi(BO2)22NaBO23Na2B4O7 + Fe2O32

12、Fe(BO2)36NaBO29. AlC136H2O加熱時會發(fā)生水解：2AlC136H2O(s)Al2O3(s) + 6HCl(g) + 9H2O(g)，不能用AlC136H2O加熱脫水制備無水AlCl3。10. Al2S3一遇水會發(fā)生強(qiáng)烈水解，當(dāng)Al3+與S2離子在溶液中相遇時發(fā)生雙水解，分別生成Al(OH)3和H2S，而不能獲得Al2S3。Al2S3 + 6H2O2Al(OH)3 + 3H2S11. 通常情況下，鋁表面有一層致密的氧化層，阻礙金屬鋁與水的反應(yīng)，而在堿溶液中，此層氧化膜可溶于堿，然后Al與H2O反應(yīng)，很容易取代出氫氣來。12. (1) 423.84 kJmol1；(2) 59

13、6.64 kJmol1；(3) + 44.77 kJmol1，此反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，且rSm 0，Al不能把MgO還原到Mg。13. 銦的氯化物中有一種分子式為InCl2，其實質(zhì)為2InCl2In(I)In(III)Cl4，InCl2中含有In(I)和In(III)的混合氯化物。14. Tl的原子核外電子構(gòu)型為Xe4f145d106s26p1，形成Tl(III)不僅失去6p1上一個電子，還失去6s2上2個電子，6s2是惰性電子對，失去它需要很高的能量，Tl(III)不穩(wěn)定，是強(qiáng)氧化劑，而I、S2都是還原劑，它們之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成TlI、Tl2S而不能制得TlI和Tl2S3。15. 雖然Tl

14、I與KI是同晶型，Tl+和K+有類似的離子半徑，預(yù)期TlI和KI有相近的水合能和溶解熵，但由于Tl+和I之間的極化和附加極化作用強(qiáng)于K+和I離子之間的極化和附加極化作用， TlI很難以Tl+和I離子狀態(tài)溶于水中。16. Tl是IIIA族元素，Tl單質(zhì)與金屬鋁有某些相似性，都有金屬通性，都可溶于稀酸而放出氫氣；Tl(I)又與IA族M+相似，如TlOH與MOH都是強(qiáng)堿，都能從空氣中吸收H2O或CO2并能腐蝕玻璃。17. (1) 通入H2S(g)，得到沉淀SnS、Sb2S3、PbS和Bi2S3，仍是溶液的為K2SO4和A12(SO4)；(2) 取K2SO4和A12(SO4)3分裝兩支試管，緩慢加入N

15、aOH(aq)，再加入過量NaOH(aq)，產(chǎn)生白色沉淀，然后白色沉淀消失者，原溶液為A12(SO4)3，無現(xiàn)象者為K2SO4；(3) 在四種硫化物沉淀中加入(NH4)2S(aq)，沉淀溶解者為Sb2S3，則原溶液為SbC13，Sb2S3 + 3S22SbS33；(4) 再加入多硫化銨(aq)，沉淀溶解者原溶液為SnC12，SnS+ S22SbS32；(5) 分別在PbS和Bi2S3中加入濃硝酸，沉淀消失的為PbS，原溶液為Pb(NO3)2，PbS+ 2NO3 + 8H+3Pb2+ + 3S + 2NO + 4H2O；由于Bi2S3溶解度非常小，濃硝酸不能使之溶解，原溶液為Bi(NO3)3。1

16、8. AAl，BH2，CNaAlO2，DAl(OH)3，EAlCl3。Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化，不發(fā)生反應(yīng)，2Al + 2NaOH + 2H2O2NaAlO2 + 3H2NaAlO2 + HCl + H2OAl(OH)3 + NaCl Al(OH)3 + 3HClAlCl3 + 3H2O2Al + 6HCl2AlCl3 + 3H2 AlCl3 + 3NaOHAl(OH)3 +3NaClAlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O2Al(OH)3 + 6NaCl + 3CO2AlCl3 + 3(NH4)2S + 6H2O2Al(OH)3 + 6NH4Cl + 3H2S19. 447 kJmol12

17、0. (1)(2)(3)21. (1) pH7（考慮水電離）；(2) 不考慮偏鋁酸根水解，當(dāng)A1(OH)3完全溶解，而NaOH不過量時溶液的pH7，NaOH=10/200.5 moldm3。22. (1) Na2CO3 + Al2O32NaAlO2 + CO2(2) NaAlO2 + NH4Cl + H2ONaCl + Al(OH)3 + NH3 (3) 4BF3 + 2Na2CO3 + 2H2O3NaBF4 + NaB(OH)4 + 2CO2 (4) Na2B4O710H2O + H2SO4Na2SO4 + 4H3BO3 + 5H2O23. (1) H3BO3NH3H2ONH4B(OH)4 (2) AlC136H2OAl(OH)3 + 3H2O3HCl (3) 2TlC13 + 3Na2STl2S + 2S + 6NaCl (4) T12O3 + H2SO4Tl