p區(qū)元素課后習(xí)題答案

第13章p區(qū)元素課后習(xí)題答案

第一組

10.1下面給出第2第3周期元素的第一電離能數(shù)據(jù)（單位kJmoH）試說明BAl

的數(shù)值為什么低于左右元素

LiBeBCNOFNc

520900SOI10861402131116812081

NaMgAlSiPSaAr

1967385787871012100012511521

解答

同周期內(nèi)，自左至右第一電離能h總的變化趨勢(shì)是逐漸增大的但中間有明顯的跳躍性變化也就是

說，由于自左至右核電荷依次增加半徑依次減小h值必然依次增大但由于外圍電子構(gòu)型對(duì)電離

能影響較大。因此就出現(xiàn)和外圍電子構(gòu)型相應(yīng)的跳躍式變化因ns2ns2np3ns2np?

屬全滿或半滿狀態(tài)比較穩(wěn)定。故此時(shí)的第一電離能就較大，如失去一個(gè)電子后成半滿，全滿或全空的穩(wěn)定

狀態(tài)，則Ii值就較小

物4.。參看圖1.18

10.2回答下列用途所依據(jù)的性質(zhì)可能情況下并寫出相關(guān)的反應(yīng)式

1某些型號(hào)的分子篩用于干燥氣體中的微量水

2擔(dān)載在硅膠上的MnO用于除去氮?dú)夂拖∮袣怏w中的微量氧

3甘油用于強(qiáng)堿滴定H.,BO3

4硫酸鋁做為絮凝劑凈化水

5硼砂用做定標(biāo)準(zhǔn)酸溶液的基準(zhǔn)物

6硼鋼用做核反應(yīng)堆的控制棒

7BF3和AlCh用做有機(jī)反應(yīng)的催化劑（參考第5章課文）

解答

1基于分子篩的性質(zhì)和選擇性。分子篩是具有分子那般大小孔經(jīng)（微孔）的一類結(jié)晶鋁硅酸鹽。當(dāng)分子

篩（例如4A或5A）的微孔使水分子能穿過時(shí)，就對(duì)水分子產(chǎn)生了極強(qiáng)的親合力（收附力）且吸水

容量大。

2MnO高度分散在硅膠上，能與雜質(zhì)02在室溫或接近室溫的條件下迅速反應(yīng)：

6MnO+O2==2Mn3O4

而這一反應(yīng)一般是在高溫下才能進(jìn)行的。擔(dān)載MnO也可再生使用。

3HsBCh的酸性極弱，不能直接用NaOH滴定。甘油與之反應(yīng)生成穩(wěn)定配合物而使其顯強(qiáng)酸性從而使滴

定法可用于測(cè)定硼的含量。

/OHHO—CH2

HO—ST+NO-CH+H30*+H,0

HO—CH,

HO—CH2

+JO-CH

+HM+H?O

HO—tn.

4硫酸鋁在水中易水解生成膠狀A(yù)1(OH)3沉淀，可吸附水中雜質(zhì)。

5硼砂易制得純品，穩(wěn)定，易溶于水并水解使溶液顯強(qiáng)堿性，可配得極準(zhǔn)確的濃度，

因而可作基準(zhǔn)物。例如

Na2B4O7,l0H2O+2HCl===4H3BO3+2NaCl+5H2O

6基于硼吸收中子的能力。

7見節(jié)523。因?yàn)锽和A1在其三鹵化合物中價(jià)層未滿足8電子結(jié)構(gòu)，是缺電子化合物。因而是路易斯酸,

在有機(jī)反應(yīng)中它們能拉開鍵合于碳原子上的路易斯堿產(chǎn)生正碳離子。

+

RjC-X+BFJ==R3C+[XBF3]-

+

R3C-X+AlCb===R3C+|XAlCh]-

置換出來的正碳離子非?；顫姡c另一有機(jī)反應(yīng)物反應(yīng)得目標(biāo)產(chǎn)物。

81203是A1(OH)3在特定條件(低溫快速)下加熱而得，比表面高而有活性，因而具有催化性能。

10.3解釋

I六方晶體氮化硼與石墨在結(jié)構(gòu)上的異同

2硼酸在水中是一元弱酸

3水溶液中Na2s和鋁鹽相互作用生成A1(OH)3而不是AI2S3

4TKHI)鹵化物TDG中的X只能是F或C1或Br(組成為Tib的化合物是TF陽(yáng)離子與h-陰離子的化

合物。

5BF3是個(gè)路易斯酸，而A1F3對(duì)簡(jiǎn)單給予體分子幾乎不顯路易斯酸。

6等電子物種BHJ,CH4和NFT4中H原子的酸堿性。

7BC13.A1C1,和GaCb對(duì)O原子或S原子給予體路易斯堿顯示相反的路易斯酸性強(qiáng)弱順序

解答：

1參見節(jié)13.1

2

AhSj是弱酸弱堿鹽，在水中完全水解

A12S3(s)+6H2O(l)===2Al(OH)3(s)+3H2S(g)

因而在水中Na2s和鋁鹽不能作用生成AhS3若要制得，則可用下法:

2A1(屑>-H2S(g<--hmU'C》,USr3H2

(粉)

2A1(-—3S“ML'〉A(chǔ)I2S,

4Tl(Ill)由于6s惰性電子對(duì)效應(yīng)高價(jià)具強(qiáng)氧化性而上按F-1-的還原性增加

因而Tl(lll)與「會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成低價(jià)T1I(或T1U)而得不到高價(jià)Tlh

從下面的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)可說明

Tl3++2e=Tl+E=+1.252

h+2e-E=+0.536

5BF3是路易斯酸的原因題12.1(7)已有說明AlCh也是路易斯酸但由于F-離子半徑特小使

A1C13的熔點(diǎn)和升華焰較其他鹵化物高得多較高的晶格焙還導(dǎo)致了它在大部分有機(jī)溶劑和無機(jī)溶劑中

都不溶解水中的溶解度25時(shí)為0.41%,因此對(duì)簡(jiǎn)單給予體而言，雖然A1F3中A)為缺電子，

仍不能將電子給ALA1F3也就幾乎不顯路易斯酸性

63個(gè)物種中H原子的性質(zhì)隨中心原子電負(fù)性不同而不同NHT提供H+而顯酸性BH4?而因提供H+

而顯酸性。CH4則既不顯酸性也不顯堿性

7參見節(jié)5.2.2軟硬軟堿BAIGa雖都為缺電子但體積增大變形性增大對(duì)電子的吸引力減小，按BA1

Gd硬度減小，而02-和S2?均為給電子，但體積增大電負(fù)性減小，吸引電子的力減小，按02,堿度

減小依“軟親軟硬親硬”選擇的參照物不同自然顯示出不同的路易斯酸性強(qiáng)弱順序

104寫出下列過程的反應(yīng)方程式

1鎂的硼酸鹽礦物酸法制硼砂

2乙硼烷在空氣中燃燒

3鋁土礦生產(chǎn)金屬鋁

4金屬氯化法和氧化鋁還原氯化法制備三氯化鋁

5BC13水解

解答

1Mg2B2O5H2O+2H2so4==2H3BO3+2MgSO4

硼鎂礦

4H3BO3+2NaOH+3H2O===Na2B4O7IOH2O

2B2H6(g)+3O2(g)===3B(OH)3(s)-2166kJ/mol

3A12O3+2NaOH+3H2O===2Na[Al(OH)4]

鋁磯土

2Na[Al(OH)4]+CO2===2Al(OH)3+Na2CO34-H2O

A

2A1(OH)3===A12O3+3H2O

NasAlF6

2AhO3======4A1+302

電解(陰極)(陽(yáng)極)

4金屬氯化法

600-750℃

2Al(l)+3C12(g)========2AlCh(s)

氧化鋁還原氯化法

800—9()0℃

A12O3(s)+3C(s)+3C12(g)=======2AlCh(s)+3CO(g)

5BCh(g)+3H2O(l)===B(OH)3(aq)+3HCl(aq)

105組成最簡(jiǎn)單的硼氫化合物為什么是B2H6而不是BH3?描述B2H6分子中的化學(xué)鍵

解答

BF3不能存在是由于B原子缺電子性質(zhì)所決定的。如果存在BF3則其結(jié)構(gòu)為

H

B；H

H

B還有一個(gè)空的2p軌道未參與成鍵如果該軌道能用來成鍵將會(huì)使體系的能量進(jìn)一步降低

故從能量上講是不穩(wěn)定體系事實(shí)上在B2H6中由于所有的價(jià)軌道都用來成鍵

分子的總鍵能比兩個(gè)BH3的總鍵能大故B2H6比BH3穩(wěn)定這就是BH,不能存在的原因

B2H6的分子結(jié)構(gòu)為

B2H6的結(jié)構(gòu)

B為sp?雜化，每個(gè)B原子用兩個(gè)雜化軌道分別與兩個(gè)H原子形成正常的共價(jià)鍵當(dāng)兩個(gè)處于同一平面的

BH?就相互接近時(shí)則剩下的另兩個(gè)sp3雜化軌道在垂直方相遇，如果這時(shí)讓兩個(gè)H原子置于適當(dāng)位置，

那么H的Is軌道與兩個(gè)B的sp3雜化軌道對(duì)稱性相同可相互重疊組成三個(gè)分子軌道，成鍵軌

道甲1非鍵軌道甲2反鍵軌道中3這三個(gè)軌道只有兩個(gè)電子它們占據(jù)成鍵軌道中1形成一個(gè)包

括B-H-B三個(gè)原子的化學(xué)鍵稱為三中二電子鍵

V'：.

B2H6分子中H的Is軌道與B的吵3雜化軌道形

成三個(gè)分子軌道的示意圖

10.6用反應(yīng)式表達(dá)人們?yōu)锽C13水解反應(yīng)建議的機(jī)理為什么說H2O分子配位于B原子那一步的

機(jī)理是合理的

解答

反應(yīng)機(jī)理見節(jié)13.3.3,因?yàn)锽Ch為路易斯酸，較BF3弱，H2O為溫和的路易斯堿。因此它們反應(yīng)會(huì)生成

不太穩(wěn)定的配合物，繼而因Q?的電負(fù)性大加合HQ+而消除一個(gè)HC1

10.7乙硼烷B2H6與路易斯堿N(CH3)3和NH3反應(yīng)的產(chǎn)物分別為H3BN(CH3)3和H2B(NH2)+

試從反應(yīng)機(jī)理作說明

解答

由于B的缺電子性能，B2H6是路易斯酸與富電子的N(CH3力和NH3(顯路易斯堿性)反應(yīng)生成配合物，

其反應(yīng)產(chǎn)物決定于B2H6在具體反應(yīng)中的斷裂方式。

108用威德規(guī)則計(jì)算下列硼氫化合物的骨架電子對(duì)數(shù)并判斷結(jié)構(gòu)為閉合式巢式或蛛式

|B12Hl2產(chǎn)B6HIOB5Hli

BII單4余H次廣負(fù)分f佛

化合物共計(jì)

兀提供熄」提供電荷提供構(gòu)類7

12對(duì)0對(duì)1對(duì)(12-1)0做臺(tái)式

BbHio6句2月01?)(6+2W繼式

BSHH5對(duì)30月(5+3)對(duì)蛛人

解答

109氣相中的AlC13,AlBr3和A1I3為什么均以雙聚分子A12X6形式存在?描述AI2c16分

子中的化學(xué)鍵參考第5章課文

解答

參見節(jié)5.2.3A1原子是缺電子原子半徑又較B大雖形成的鍵不如BX3強(qiáng)但隨著配位數(shù)增加中心原子與更

多的配位原子生成鍵因此在AlX3(X=ClBrI)中A13原子空的p軌道可接受另一個(gè)A1X3中X原子上的孤

對(duì)電子形成如下的雙聚結(jié)構(gòu)

雙聚結(jié)構(gòu)的形成使A1X3中A1原子空的p軌道得到利用故A12X6分子比兩個(gè)A1X3

分子的能量更低更穩(wěn)定。

第二組

1010回答下列用途所依據(jù)的性質(zhì)可能情況下并寫出相關(guān)的反應(yīng)式

1金屬銀在石墨轉(zhuǎn)化為金剛石過程中的催化作用

2活性炭用于凈化食用油飲料脫色以及水處理

3金剛石和立方晶體氮化硼用做磨料而石墨和六方晶體氮化硼用做潤(rùn)滑劑

4沸石用做氣體的干燥劑和凈化劑

5沸石可望用于02和N2的分離以獲得富氧空氣

6PdC12水溶液用于檢驗(yàn)微量CO的存在

7Sn()的還原性用于鑒定Hg2+和Bi3+

解答

1金屬Ni催化作用是基于在高溫高壓下，熔化了的Ni與石墨大面積地接觸同時(shí)兩種同素異形體在Ni

熔體中的溶解度不同石墨的溶解度高于金剛石對(duì)石墨飽和了的Ni熔體對(duì)金剛石而言已達(dá)到過飽和，

一旦冷卻Ni催化劑在結(jié)晶時(shí)就帶動(dòng)石墨使其構(gòu)型快速定向地向金剛石轉(zhuǎn)化，溶解了的石墨即

以金剛石形態(tài)析出

2活性炭的高比表面積成為高效吸附劑(參見節(jié)13.5.1)

3結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的相似性（參見節(jié)13.1）

4沸石的吸附性（參見節(jié)13.6.3）

5沸石的分離功能（參見節(jié)13.6.3）

6基于常溫下CO的還原性

PdC12（aq）+CO（g）+H2OQ）==CO2（g）+Pd（s）+2HCl（aq）

黑

72HgCl2+SnCh===Hg2Ch+SnC14

（白色沉淀）

Hg2Ch+SnC12===2Hg+SnC14

（黑色沉淀）

1011解釋

1Si和Ge是很好半導(dǎo)體材料而同族的C（金剛石）和Sn則不是

2CO能使人案息死亡而CO2卻用于制造碳酸飲料（提示從配位能力考慮）

3配制SnCh溶液時(shí)需加入鹽酸和錫粒

4甲烷熱解產(chǎn)生的C原子在加熱物體表面上沉積出混有石墨的金剛石微晶

5CO?具有直線形分子結(jié)構(gòu)

6鐘乳石的形成過程（提示溶有C02的天然水對(duì)難溶碳酸鹽礦物的轉(zhuǎn)移作用）

7金屬鈉用于干燥酸類溶劑但不能用于干燥CCk

8產(chǎn)生溫室效應(yīng)的原因

9玻璃（包括石英玻璃）不能用于含HF氣體的場(chǎng)合

10SnS溶于含有多硫化物雜質(zhì)的Na2s溶液而PbS卻不溶

解答

1是否是半導(dǎo)體的判據(jù)只能是禁帶的寬度而不能以其導(dǎo)電能力判斷參見表13.3

說明

2CO的結(jié)構(gòu)顯示它有路易斯酸性，具有很強(qiáng)的配位能力，可與低氧化態(tài)金屬形成?大類非常重要的無

機(jī)配合物，其毒性的產(chǎn)生即與此性質(zhì)有關(guān)。例如CO與血紅蛋白中Fe（II）原子的結(jié)合力比O）高出300

倍過高濃度（高配體濃度有利于配位）的CO可使血紅蛋白失去結(jié)合02的能力導(dǎo)致頭痛眩暈甚至死

亡.CO2的結(jié)構(gòu)決定了它的路易斯酸性極弱，不是一個(gè)好的配體，就沒有了破壞機(jī)體中有用金屬原子的

作用因而無毒。非但如此，它在飽和水溶液中溶解也只有1%通過水合作用轉(zhuǎn)化為H2cCh一旦碳

酸飲料的壓力取消，CO2立即就跑出來，同時(shí)帶走了熱量。

3加入酸是為了防止SnCh的水解［Sn（OH）Cl］不溶于HC1:SnCh+H2O===Sn（OH）Cl+HC1

加入錫粒是為了防止Sn2+被氧化

Sn2+(aq)+l/2O2(g)+2H3O+(aq)===Sn4+(aq)+2H2O(l)

一旦被氧化又被Sn粒還原為Sn2+:SnC14+Sn===2SnCh

4C原子由CH4熱解的方法產(chǎn)生有人認(rèn)為熱解過程中同時(shí)產(chǎn)生的原子態(tài)氫對(duì)金剛石微晶的形成有重

要作用，原子態(tài)氫與石墨反應(yīng)重新生成碳?xì)浠衔锏姆磻?yīng)速率比與金剛石反應(yīng)生成碳?xì)浠衔锏姆磻?yīng)速率

大，從而使混雜的石墨被消除

5也可用雜化軌道理論解釋中心原子C運(yùn)用sp雜軌道與兩個(gè)0

原子的價(jià)層軌道重疊形成兩根鍵自然軌道夾角為180?

2s22p.J2P32p?

ffi]ITITIT口

2s-22p2(SMI“/6%少」

tc*o-c=o

ITITlITITl

2?

皿ITIT1ITI

6CaCOj難溶于水但Ca(HCO3)2易溶于水它們之間存在如下平衡

CaCO3（s）+CO2（g）+H2O（l）==Ca（HCO3）2（aq）

在地殼深處由于壓力大C02的分壓也隨之而變大，上述平衡向右移動(dòng)，使CaC03以Ca(HCO3)2的形

式溶于地下水中。長(zhǎng)期被含CO2的地下水侵蝕過的石灰?guī)r地帶就會(huì)出現(xiàn)溶洞，含有Ca(HCO3)2的地下

水流出地表后，由于壓力大大減小則上述平衡向左移動(dòng)，CaCO3沉淀下來而逸出CO?這種反應(yīng)

年復(fù)一年不斷地進(jìn)行著，隨著CaCO,的積聚便形成了石筍和鐘乳石。

7金屬鈉與CCU會(huì)劇烈反應(yīng)

CCL(l)+4Na⑼4\aCI(qrC(s)與G：=-249kJ?mol」

8

9SiO2(s)+4HF(g)===SiF4(g)+2H2O(l)SiF4易溶于并水解

+2

3SiF4+8H2O===H4SiO4+4H3O+2[SiF6]-

結(jié)果玻璃被腐蝕

10SnS并不能溶于Na2s或(NH/S水溶液中(無論冷時(shí)或熱時(shí))，但當(dāng)Na2s或

(NH4)2S中含有雜質(zhì)多硫離子時(shí)卻可氧化S/+至Sn4+進(jìn)而形成硫代錫酸鹽例如

SnS+(NH4)2S2===(NH4)2SnS3

S?2?卻不能將Pb2+氧化成Pb4+(具有強(qiáng)氧化性)

1012寫出下列過程的反應(yīng)方程式

1用水蒸氣轉(zhuǎn)化法和水煤氣反應(yīng)制備合成氣

2實(shí)驗(yàn)室制備少量CO氣體

3鼓風(fēng)爐煉鐵

4CaC2(電石)與水反應(yīng)生成乙塊

5由冶金級(jí)硅經(jīng)三氯硅烷制備半導(dǎo)體所需要的高純硅

6SiF4和SiCl4的水解

2+

7PbO2在酸性介質(zhì)中氧化Mn

8SnS2溶于(NH6S的水溶液

解答

1水蒸氣轉(zhuǎn)化法

1000℃

CH4(g)+H2O(g)=====3H2(g)+CO(g)

水煤氣

1000℃

C(s)+H2O(g):H2(g)+CO(g)

2HCOOH(l)=====CO(g)+H2O(l)

濃H2SO4

ll2(Als)CO(g)-K'()2(g)-H2()(l)

A

濃H2so?)

33Fe2O3+CO===2Fe3O4+CO2

Fe3O4+CO===3FeO+CO2

FeO+CO===Fe+CO2

4CaC2(s)+2H2O(l)===Ca(OH)2(s)+C2H2(g)

5Si(s)+3HCl(g)====SiHCh(g)+H2(g)

(不純)

產(chǎn)物經(jīng)分鏘提純后再通過上述反應(yīng)的逆反應(yīng)于1000下在硅棒上沉積出純硅

1000

SiHCl3(g)+H2(g)======Si(s)+3HCl(g)

(純)

6SiEi水解方程見題13.11(9)

SiC14+4H2O===4HjSiO4+4HCl

2+

72Mn"+5PbCh+4HO===2MnO「+5Pb+6H2O

8PbQ+8HCl===3PbCb+Cb+4H2O

Pb3O4+4HNO3===2Pb(NO3)2+PbO2+2H2O

9SnS2+(NH4)2S===(NH4)2SnS3

1013從熱力學(xué)因素考慮所有四鹵甲烷都能發(fā)生下述水解反應(yīng)

CX4(g或l)+2H2O(l)===CO2(g)+4HX(aq)

但CF,和CCL的水解速率極慢，你能給出動(dòng)力學(xué)上的原因嗎(提示：從空間因素考慮)

SiF4和SiCU的水解反應(yīng)速率能否支持你提出的觀點(diǎn)。

解答

參見表13.9,由于從F-r的半徑增大，變形性增大，同時(shí)C-X鍵的鍵能隨FI下降分別為485、327、

1

285、213kJ/mol-因而CX4的水解速率從FI增大。即是說H9中氧原子對(duì)CX4的親核反

應(yīng)速率由于空間效應(yīng)從F-I增大(4個(gè)F或4個(gè)。一嚴(yán)密地包圍了C原子)。水解速率也隨之

增大，因而CF4和CCL不但是熱力學(xué)上的穩(wěn)定物質(zhì)，而且是動(dòng)力學(xué)上的穩(wěn)定物質(zhì)。

1014一個(gè)簡(jiǎn)單鈉沸石籠的骨架中有多少個(gè)橋氧原子用文字描述圖13.5中A型沸石結(jié)構(gòu)中心的

多面體(超級(jí)籠)

ZeoliteA的組成為Nal2(AIO2)12(SiO2)12ZH2O圖13.5有24個(gè)頂角因此Si和Al原子總數(shù)為24因此

應(yīng)有48

1015當(dāng)今發(fā)展中的硅無機(jī)高分子材料有哪兩大類你能找出兩種結(jié)構(gòu)式［見課文中的圖(13.20)和圖

(13.22)］之間的關(guān)系嗎

解答

1016據(jù)認(rèn)為Pb3O』(鉛丹)中存在Pb(II)和Pb(IV)兩種氧化態(tài)你能從化學(xué)和結(jié)構(gòu)證據(jù)作出適當(dāng)說

明嗎？

解答

其結(jié)構(gòu)由八面體的鏈組成這些鏈之間是以Pb()周圍配位3個(gè)氧原子呈棱形的原子團(tuán)連接

?PbfB')

?Pb(n>

PM)4的結(jié)構(gòu)

第三組

1017回答下列用途所依據(jù)的性質(zhì)可能情況下寫出相關(guān)的反應(yīng)式

ISiO?或CaO用于高溫冶煉過程降低反應(yīng)溫度

2POio用作高效干燥劑

3AsHs的某些性質(zhì)用于檢驗(yàn)種毒

4亞磷酸鹽和次磷酸鹽都可作溫和還原劑

5SbFs加于氟磺酸制備超強(qiáng)質(zhì)子酸

解答

1SiO2或CaO易與高溫冶煉過程中的雜質(zhì)氧化物形成硅酸鹽或碳酸鹽沉淀是一放熱反應(yīng)同時(shí)因

密度小又浮在反應(yīng)物上層，減小了熱量損失，特別是SiO2與CaO的反應(yīng)（造渣反應(yīng)）

SiO2+CaO===CaSiO3

可使一些原本不能進(jìn)行的反應(yīng)能進(jìn)行這便是反應(yīng)的偶合

2PaOio不但極易吸水生成H3POa甚至可以?shī)Z取某些化合物的HzO

1AsH3在無氧條件下通過加熱的玻璃管形成亮黑色的碎鏡稱為馬氏試碑法

加熱

2AsHj：：2As+3H2

另外AsH3的還原性可還原AgN03而形成銀鏡稱為古氏試碑法

加熱

2AsFh+12AgNO3+3H2O=====AS2O3+12HNO3+12Ag

4磷酸根的氧化數(shù)為+3次磷酸根的氧數(shù)為+1在水溶液(特別是在堿性溶液中)都是還原劑

酸性溶液

H3Po4+2H++2e-=H3PO3+H2OE=-0.276V

H3Po3+2H++2e-=H3PO2+H2OE=-0.499V

PO；-+2H2()+2e-=HP()^+3OH'E*-1,I2V

PO,+2H2(A2e-=H2PO5+3OH-E'-1.565V

堿性溶液

52HSChF+2SbF5=H2sChF++Sb2Fio(FS03)-

在此體系中有一半HSO3F接受質(zhì)子而形成H2sCXF+共筑酸酸性顯然比氟磺酸強(qiáng)得多，另外生成大

的負(fù)離子SbzFWFSCh)-由于負(fù)電荷分散而特別穩(wěn)定

10.18解釋

1白磷的活潑性遠(yuǎn)高于N2

2碑酸的存在形式是HaAsOa而錦酸則是H[Sb(OH)6]

3N(V)和Bi(V)的氧化能力比同族中介于它們之間的三個(gè)元素在+5氧化態(tài)時(shí)都要強(qiáng)(提示：考慮元素的

電負(fù)性變化趨勢(shì)和惰性電子對(duì)效應(yīng))

4ASO43.的組成和性質(zhì)與.PO3-4相似但前者攝入人體卻引起中毒

5PC15在氣態(tài)是個(gè)分子化合物(三角雙錐結(jié)構(gòu))而固態(tài)則是離子化合物

6HFO“磷酸)H3P03(亞磷酸)和HsPO"次磷酸)的化學(xué)式中均有3個(gè)H原子它們卻分別是三元酸

二元酸和一元酸

解答

1氮是第二周期元素半徑較小易形成多重鍵N2分子是由三重組鍵鍵合而成鍵能942kJ/moH這一結(jié)

構(gòu)決定了它的化學(xué)性質(zhì)不活潑而磷是第三周期元素半徑較大不易形成多重鍵單質(zhì)磷由4個(gè)P

原子通過單鍵鍵合而形成四面體結(jié)構(gòu)在此P-P-P的鍵角只能是60°,比純P軌道形成的鍵角(90。)小

得多(實(shí)際上P4分子中P-P鍵還含有少量的s,d軌道成分)可見P-P鍵是受張力作用而重彎曲的

鍵，使P-P鍵的鍵能只有201kJ/mol,故很易斷開使白磷具有了很高的化學(xué)活性

2碑(V)含氧酸的形式為H3ASO4是因?yàn)樗且环N三元酸與H3POa組成形式相同As為sp3雜化而

鍬V)的含氧酸是一元酸Sb(V)為d2sp3雜化和同周期的HsIOs.HfiTeOft一樣H[Sb(0H)6]中Sb周圍排布

著6個(gè)0H基形成八面體結(jié)構(gòu)

3N的半徑小同族里電負(fù)性最大，反應(yīng)過程自然易得到電子，N(V)的氧化能力就特別強(qiáng)，甚至被還原

為N*形式，而Bi因惰性電子對(duì)效應(yīng)，較易形成氧化數(shù)為+3的化合物，呈Bi"形式因而Bi(V)的氧

化能力也強(qiáng)

4AsOZ的組成和性質(zhì)與POa.3-相似才容易進(jìn)入細(xì)胞里但與p不同的是AsO：的氧化性比PChJ?強(qiáng)的多在

細(xì)胞里易被還原為有毒的As(IH)物種毒性就產(chǎn)生于As(IU)這個(gè)軟原子對(duì)含硫氨基酸中S原子的強(qiáng)親和力使

肌體受害。

5PCk在氣態(tài)時(shí)是三角雙錐形P原子采取sp%雜化，而當(dāng)成固態(tài)時(shí)PCk的P傾向于達(dá)到六配位生

成［PCI］離子(正八面體P原子采取sp3d2雜化)而另一分子的PCk提供了cr后使形成［PCL］+離子。正

四面體p原子采取sp3雜化這樣形成了離子晶體其產(chǎn)生的晶格能是cr轉(zhuǎn)移的驅(qū)動(dòng)力，固態(tài)的

PC15標(biāo)準(zhǔn)生成蠟為463kJ/moH?但易升華(162度)

6可從其結(jié)構(gòu)看出：由于可從羥基氧上電離出的H+分別為3、2、1因此它們分別為三元酸、

二元酸和一元酸

HJPOIH3PO3H3PO2

19掌握氮的重要氧化態(tài)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系

1寫出固氮的3個(gè)反應(yīng)方程式并注明反應(yīng)條件工業(yè)上選用其中一個(gè)反應(yīng)在大規(guī)模合成時(shí)考慮的主要

因素是什么

2以NH3和其他適當(dāng)?shù)脑蠟槠鹗嘉锖铣傻南铝姓趸瘧B(tài)化合物（以反應(yīng)式表示）

NONO2HNOjNO

2

3以NFh和其他適當(dāng)?shù)脑蠟槠鹗嘉锖铣傻南铝胸?fù)氧化態(tài)化合物（以反應(yīng)式表

示）N2H■,NH2OHHN,（提示盡管含氮物種的氧化還原行為相當(dāng)復(fù)雜

但還是能夠歸納出某些規(guī)律由N2合成含氮化合物總是先將其還原為最低氧化態(tài)的NHj因而氨

在含氮化合物的合成中占有居高臨下的地位以NH,為起始物通過多步氧化合成氮的+2、+4

和+5氧化態(tài)化合物。同樣重要的+3氧化態(tài)物種則是由+4氧化態(tài)物種歧化得到的，除-3之外其他3個(gè)

重要負(fù)氧化態(tài)（-2、-1-1/3）物種分別通過低氧化態(tài)物種的氧化，高氧化態(tài)物種的還原和高低氧化態(tài)物種之

間的反歧化過程制備本習(xí)題的全部答案可從課文中找到目的主要是讓學(xué)生建立起清晰的概念）

解答

500℃,3X104kPa

N2+3H2============2NHJ

鐵觸媒

4000℃

N2+O2======2NO

放電

常溫

N2(g)+6Li(s)=====2Li3N(s

工業(yè)上選用第一個(gè)反應(yīng)大規(guī)模合成時(shí)考慮的主要因素是原料易得(H2比Li易制價(jià)格低)反應(yīng)條件易控制產(chǎn)

品量大并可直接將產(chǎn)物利用

1000

14NH3(g)+5O2(g)=========4NO(g)+6H2O(I)

Pt-Ph催化劑

2NO+O2===2NO2

3NO2+H2O===2HNO3+NO

NaCl+HNO3===NaNO3+HCl

加熱

2NaNO3===2NaNO2+O2

冷

2NaNO2+H2so4==2HNO2+Na2s04

22NH3+NaOCl===N2H4+H2O+NaCl

NO-2(aq)+2HSO3(aq)====N(OH)(SO3)2(aq)+OH-(aq)

50℃

N(OH)(SO3)2-2(aq)+H3O+(aq)+H2O(l)=====H3NOH+(aq)+2HSO4(aq)

N2H4+HNCh===2H2O+HN3

10.20尿素是當(dāng)今世界上產(chǎn)量最大的含氮化合物試寫出以NH3和CCh為原料生產(chǎn)尿素的兩步主要反

應(yīng)

解答

1021寫出王水溶解金和祐的反應(yīng)方程式，簡(jiǎn)述促進(jìn)溶解的主要化學(xué)因素(提示：有人稱王水為，三效試

劑)

解答

參見節(jié)13.7.3王水溶解Au和Pt的功能來自兩方面NO-3使金屬氧化的功能和高濃度的CL使

金屬離子配位的功能，這兩種功能都促使溶解反應(yīng)進(jìn)行到

1022掌握重要磷物種之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系

1以白磷和其他適當(dāng)?shù)脑蠟槠鹗嘉锖铣蒔』O”>H3PO4PCh和PCk

2以磷酸為起始物合成NaH2PO4Na2HPO4Na3P0』Na4P2O7和Na5P3O7

提示(白磷在磷化學(xué)中的地位有點(diǎn)類似于氨在氮化學(xué)中的地位但它的氧化還原行為對(duì)