化學(xué)奧賽無機(jī)元素化學(xué)習(xí)題硼族元素含答案

【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.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?Mg2B2O5?H2ONa2B4O7^10H2OBF3H[BF4]H2SO4B2O3HBO2H3BO3BPO4CH2－O (CH3)3BO3HO－C B－OHCH2－O.試解釋下列各術(shù)語：(1)缺電子化合物 (2)三中心鍵.B2H6的結(jié)構(gòu)怎樣此分子中呈現(xiàn)出什么類型的鍵.為什么BN和BP都能形成石墨型的結(jié)構(gòu)？.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.硼酸H3BO3有沒有象磷酸那樣的堿式鹽為什么.用鹽酸可以溶解難溶的碳酸鹽(如碳酸鈣)，但如用醋酸(K=1.8X10-5)或硼酸(K=7.8X10-10)能溶解碳酸鈣嗎？為什么.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,Fe2O3,NiO。.為什么不能用A1C13?6H2O加熱脫水制備無水的A1C13.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。.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？.已知A12O3(s),Fe2O3(s),MnO2(s^DMgO(s)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓分別為：-1672,-823.5,-518.3,-601.9kJmol-1(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lmolMn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還原至UMg.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？.為什么不能制得TlI3和Tl2s3.雖然TlI與KI是同晶型的，但為什么TlI不溶于水？.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(shí)來說明上述敘述。.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。.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也能得到沉淀D，問AE各是何物？寫出有關(guān)反應(yīng)式。.已知?dú)鈶B(tài)化合物(HNBCl)3(環(huán)狀)的Hf=—1012kJmol-1，氣態(tài)單原子的B、Cl、N和H的標(biāo)準(zhǔn)生成焓分別為590kJmol-1，122kJmol-1，472kJmol-1和218kJmol-1，Em=(B-Cl)456kJmol-1，E(nh)=390kJmol-1，試計算此化合物中E(BN)值。.分離下列各組離子并恢復(fù)到原來離子狀態(tài)：Ba2+、Al3+和口Fe3+Mg2+、Al3+和Zn2+Al3+、Pbz+和Bi3+.計算：Al3+完全沉淀為A1(OH)3時，溶液的pH值；10mmolA1(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).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；NaAlO2溶液中加NH4cl溶液；BF3通入Na2cO3溶液；(4)向硼砂溶液中加入濃硫酸。.下列化學(xué)反應(yīng)方程式均與事實(shí)不符，請說明原因并改正：H3BO3+NH3H2O=NH4BO2+2H2OAlC136H2O=AlC13+6H2O2TlC13+3Na2S=Tl2S3+6NaClT12O3+3H2SO4=Tl2(SO4)3十3H2O24.試寫出B2cl4和B4c14的結(jié)構(gòu)式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)？K3B3O6(環(huán)狀陰離子) (3)CaB2O4(鏈狀陰離子)KB5O84H2O (4)Na2B4O710H2O給出三種硼氫化合物的溶沸點(diǎn)：NaBH4 Be(BH4)2 Al(BH4)3熔點(diǎn)(℃) 505 123 64.5沸點(diǎn)(℃) 一 在1atm下91.3℃升華 44.5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Mg2B2O5-H2O⑺>Na2B4O7-10H2O⑻>BF3(10)>H[BF4]B2O3-⑺⑺HBO2―⑺⑺H3BO3-⑺^BPO4 B2H6/ 一'"""斗)22—J (ch3)3bo3HO-C、 /B—OHCH2-0h3bo3+HPO3=BO(PO3)3CH3OH+B(OH)3^=(CH3)3BO3+3H2OfH20H ,CH2OCHOH+B(OH)3 HO-f B(OH)CH20H CH20H3BO3=0=HBO2+H2O⑸4HBO2 H2B4O7+H2O H2B4O7=2B2O3+H2OMg2B2O5-H2O+2H2sO4^2MgSO4+2B(OH)32Mg2B2O5-H2O+4NaOH+CO2+10H2O^^Na2B4O5(OH)4.8H2O+Na2cO3+4Mg(OH)2Na2B4O7.10H2O+12HF^=Na2O(BF3)4+6H2ONa2O(BF3)4+2H2sO4^=4BF3+2NaHSO4+H2OBF3+HF^=H[BF4] (10)4BF3+3LiAlH4^=2B2H6+3LiF2.⑴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(npJ2(np)(npj。，即為6電子結(jié)構(gòu)，如BF3>A1C13等，有一個空的n&軌道，象這樣的共價化合物稱為缺電子化合物。 "H-a.史H

-：B ~%.⑵三中心鍵：a.3c-2e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3c-2e鍵。b.3c-4e鍵：如XeF2中Xe與2個F原子形成⑹2(onon)29*)0的超共價鍵。c.三中心離域n鍵：例如CO,中有兩個口4。23H.'.-H H.U 產(chǎn)'B2H6的結(jié)構(gòu)式為I 1,B原子采取sp3雜化，分子中有B-H。鍵和B氫橋鍵。,「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n鍵，該n電子與石墨中的n電子不同，不是離域的，??.BN、BP不導(dǎo)電。硼酸晶體形成鱗片狀是由于H3B03中的B原子采取sp2雜化，每個B原子與三個氧原子連接，NOBO=120。，每個氧原子與另一個H3B03中的H原子以氫鍵連接起來，成為片狀結(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。硼酸沒有象磷酸那樣的酸式鹽，???硼酸為一元弱酸，H3BO3+H2O^B(OH)4-+H+,???NaOH+H3BO3^NaB(OH)4+H2O,即硼酸與堿只形成正鹽而不形成酸式鹽。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。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+CuO—熔-Cu(BO2)22NaBO2Na2B4O7+NiO—熔-Ni(BO2)22NaBO23Na2B4O7+Fe2O3^=2Fe(BO2)3-6NaBO2AlC13-6H2O加熱時會發(fā)生水解：2[AlC/6H20Ks)^=Al2O3(s)+6HCl(g)+9H2O(g),工不能用AlC13-6H2O加熱脫水制備無水AlCl3。A12s3一遇水會發(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A12s3。A12s3+6H2O^=2Al(OH)3+3H2S$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。(1)—423.84kJmol-1；(2)—596.64kJmol-1；(3)+44.77kJmol-1,此反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，且Ar5mt0???A1不能把MgO還原到Mg。銦的氯化物中有一種分子式為InCl2，其實(shí)質(zhì)為2InCl2——>In(I)[In(m)Cl4],AInCl2中含有如⑴和In(III)的混合氯化物。Tl的原子核外電子構(gòu)型為⑶司4f145d106s26p1,??.形成T1(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，???口(皿不穩(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T1I、T12s而不能制得T1I和T12S3O雖然T1I與KI是同晶型，T1+和K+有類似的離子半徑，預(yù)期T1I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，?T1I很難以T1+和I-離子狀態(tài)溶于水中。T1是IIIA族元素，??.T1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；T1(I)又與IA族M+相似，如T1OH與MOH都是強(qiáng)堿，都能從空氣中吸收H2O或CO2并能腐蝕玻璃。(1)通入H2s(g),得到沉淀SnS、Sb2S3、PbS和Bi2s3,仍是溶液的為K2sO4和A12(SO4)；⑵取K2SO4和A12(SO4)3分裝兩支試管，緩慢加入NaOH(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；⑶在四種硫化物沉淀中加入網(wǎng)4)盧54),沉淀溶解者為Sb2s3，則原溶液為SbC13，???Sb2S3+3S2- 2SbS33-；(4)再加入多硫化銨(aq),沉淀溶解者原溶液為SnC12，?「SnS+S22-^=SbS/-；⑸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。A—Al,B—H2,C—NaAlO2,D—Al(OH)3,E—AlCl3。Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化，二不發(fā)生反應(yīng)，2A1+2NaOH+2H2O^=2NaA1O2+3H2TNaA1O2+HC1+H2O^=A1(OH)3；+NaCl A1(OH)3+3HC1^=A1C13+3H2O2A1+6HC1^=2A1C13+3H2T A1C13+3NaOH^=A1(OH)3；+3NaClA1C13+3Na2CO3+3H2O^=2Al(OH)3；+6NaCl+382TA1C13+3(NH4)2s+6H2O^=2A1(OH)31+6NH4C1+3H2S?447kJmol－1(1)1)pH=7(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pH=7,[NaOH]=10/20=0.5moldm-3。(1)Na2cO3+A12O3 2NaA1O2+CO2TNaA1O2+NH4C1+H2O^=NaC1+A1(OH)"+NH3T4BF3+2Na2cO3+2H2O^=3NaBF4+NaB(OH)4+2CO2TNa2[B40710H2O]+H2sO4^=Na2sO4+4H3BO3+5H2O(1)H3BO3+NH3H2O^=NH4B(OH)4A1C136H2O A1(OH)3+3H2O+3HC1T2T1C13+3Na2S^=T12s+2S+6NaC1ti2o3+h2so4^=t12