2025年《無(wú)機(jī)化學(xué)習(xí)題》及答案14

PAGE第十四章答案1.金剛石中碳原子采取sp3雜化，C原子與C原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合形成原子晶體，∴金剛石的主要特征為高硬度，高熔點(diǎn)，高沸點(diǎn)，不導(dǎo)電。石墨中碳原子采取sp2雜化，一個(gè)C原子與三個(gè)C原子以共價(jià)鍵連接形成層狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)C原子上還有一個(gè)垂直于層狀平面的p軌道，這些p軌道重疊形成離域π鍵，其p電子離域在每一層上，另外層與層之間是分子間作用力，∴石墨是混合型晶體，它的主要特征為具有潤(rùn)滑性，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。2.CO與N2物理性質(zhì)相似之處：具有較低的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，具有相近的臨界溫度和臨界壓力：m.p.(℃)b.p.(℃)臨界壓力(atm)臨界溫度(℃)CO－200－19036－140N2－210－19633－146化學(xué)性質(zhì)相似之處：CO與N2都不助燃；化學(xué)性質(zhì)不同之處：CO作還原劑，N2的還原性很差；CO可以作為配體，而N2配位能力弱。CO與N2分子性質(zhì)之所以不同是因?yàn)?，在CO分子中O原子上的一對(duì)電子占有C原子的2p軌道，增強(qiáng)了C的電子密度，∴C原子的配位能力強(qiáng)于N2（）分子中的N原子。CO2與N2O相似性很小，而差異性很大，顯然它們并不是等電子體之故。3.SiCl4(1)Na2SiO3SiSiHCl3(4)H2SiF6SiF4SiO2Na2SiO3H2SiO3(1)Si+2Cl2SiCl4(2)Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑(3)Si+3HCl(g)SiHCl3+H2(4)SiO2+2MgSi+2MgO(5)3SiF4+4H2OH4SiO4+2H2SiF6(6)SiO2+4HFSiF4+2H2O(7)SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑(8)SiO32－+2H+H2SiO3↓4.SiO2晶體屬于原子晶體，基本單元為SiO4，Si原子為四面體中心，四個(gè)O原子位于正四面體的頂點(diǎn)，原子之間以—O—Si—O—共價(jià)鍵相連，∴以固體狀態(tài)存在；而CO2是直線型分子，低溫下固體CO2屬于分子晶體，每個(gè)CO2分子通過(guò)分子間作用力連接，作用力很弱，溫度略微上升，分子間作用力就被破壞而形成單個(gè)CO2分子，∴常溫時(shí)為氣態(tài)。5.Si原子除了3s、3p價(jià)軌道外，還有3d空價(jià)軌道，∴可以形成SiF62－（配位數(shù)可以大于4），即SiF4+2F－SiF62－，而CF4中C原子的配位數(shù)已達(dá)飽和（∵C原子只有2s、2p價(jià)軌道），因此CF4不能與F－離子反應(yīng)。6.SiC與金剛石為等電子體，Si、C原子都采取sp3雜化，形成金剛石結(jié)構(gòu)，∴SiC是原子晶體，高硬度，可作磨砂；A12O3離子晶格能極高，∴硬度也大，故也可以作為工業(yè)用磨砂。7.CH4和CCl4不發(fā)生水解，而SiH4和SiC14會(huì)強(qiáng)烈水解的原因有兩條：第一、SiH4和SiC14有能量較低的3d軌道，能接受H2O中羥基上的孤電子對(duì)，而CH4和CCl4無(wú)空的d軌道；第二、C—HC—ClSi—HSi—Cl鍵能(kJ·mol－1)413.38328.44320.08358.57而OH的鍵能E(O—H)＝462.75kJ·mol－1，E(Si—Cl)的能量比E(C—Cl)的能量更接近于E(O—H)，∴SiC14發(fā)生水解而CCl4不發(fā)生水解。8.雖然二氧化硅和水反應(yīng)是吸熱的，但硅膠的吸水作用是由于硅膠為多硅酸，是多孔性物質(zhì)，水汽存在于多孔中，∴硅膠可以作干燥劑。9.因?yàn)镾nC14許多物理性質(zhì)不像典型的鹽，如SnC14是無(wú)色液體，而且是許多非極性分子（I2、P4、S8等）的良好溶劑，∴不能把SnC14歸為鹽類。10.Sn、Pb在IVA族中的下方，C、Si在IVA族中的上方，∴Sn、Pb的金屬性大于C、Si，∴Sn、Pb比C、Si更易失電子，Sn、Pb的＋2氧化態(tài)要比C、Si的＋2氧化態(tài)更穩(wěn)定；Pb2+最外層是6s2惰性電子對(duì)，∴Pb2+更難失去電子，即Pb2+比Sn2+更穩(wěn)定，11.(1)PbO(2)Pb3O4（Pb的氧化數(shù)為+8/3，或分別為+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也可與I2反應(yīng)生成I－離子而使淀粉溶液褪色，∴A是Sn(OH)Cl。SnC12+HOHSn(OH)Cl↓+HClSn(OH)Cl+HClSnC12+H2OSnC12+2HCl+I2SnC14+2HIB為PbSO4，∴PbSO4一定存在。PbSO4+4OH－Pb(OH)42－+SO42－PbSO4+2Ac－PbAc2(aq)+SO42－(aq)PbAc2+H2SPbS↓(黑色)+2HAcBi(NO3)3、As2O3和Sb2S3不存在。13.A—Pb(N3)2，B—Pb，C—N2，D—Pb(NO3)2，E—NO，F(xiàn)—PbC12，G—Mg3N2，H—Mg(OH)2，J—NH3，K—PbS，L—HCl，M—S。Pb(N3)2Pb+3N23Pb+8HNO33Pb(NO3)2+2NO↑+4H2O2NO+O22NO2PbC12在熱水中溶解度增大，PbC12+2Cl－PbCl42－3Mg+N2Mg3N2Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2↓+2NH3↑PbCl42－+H2SPbS↓(黑色)+2H++4Cl－3PbS+8HNO33Pb(NO3)2+2NO↑+4H2O+3S↓14.M—Sn，A—SnCl4，B—SnCl2，C—(C6H5)4Sn，D—(C6H5)2SnCl2，E—SnS，F(xiàn)—(NH4)2SnS3。Sn+2C12SnCl4Sn+SnCl42SnCl2SnCl2+2Hg2+Sn4++Hg22++2Cl－SnCl2(過(guò)量)+Hg22+Sn4++2Hg↓+2Cl－+3SnCl2+6H++3Sn4++6Cl－+2H2OSnCl2+2Fe3+Sn4++2Fe2++2Cl－4C6H5MgBr+SnCl4(C6H5)4Sn+2MgBr2+2MgCl2(C6H5)4Sn+SnCl42(C6H5)2SnCl2+2C6H5Cln(C6H5)2SnCl2+nH2O2nHCl+SnCl2+H2S2HCl+SnS↓SnS+(NH4)2S2(NH4)2SnS315.X—Sn，Y—SnS，Z—Na2SnO3。Sn+2HClSnCl2+H2↑SnCl2+2NaOHSn(OH)2↓+2NaClSn+SSnSSnS+S22－SnS32－[黃色硫化銨中一定含(NH4)2S2]Sn+O2SnO2SnO2+2NaOHNa2SnO3+H2O16.取四種溶液少量分裝四支試管，加入少量HgCl2，有黑色Hg↓出現(xiàn)者原溶液為SnC12；另取Al2(SO4)3、MgSO4、Na2CO3溶液少量分裝三支試管，分別加入過(guò)量NaOH(aq)，無(wú)沉淀產(chǎn)生的原溶液為Na2CO3；有白色沉淀產(chǎn)生，加入過(guò)量NaOH(aq)后沉淀不消失者原溶液為MgSO4；先出現(xiàn)白色沉淀，加入過(guò)量NaOH(aq)后沉淀消失，原溶液為Al2(SO4)3。17.(1)加入HCl(aq)，有白色沉淀者原溶液為AgNO3(aq)；(2)加入NaOH(aq)至過(guò)量，K+、Ba2+、AlO2－、Pb(OH)42－、Na+為溶液，有NH3放出者，原溶液為NH4NO3，有沉淀者為Mg(OH)2、Ca(OH)2、Hg(OH)2；(3)在K+、Ba2+、Al(OH)3、Pb(OH)42－、Na+中分別滴加HCl，有沉淀者為Al(OH)3，Pb(OH)2；加入過(guò)量HCl(aq)，再加入H2S(aq)，有白色沉淀者原溶液為Al(NO3)3；有黑色沉淀者原溶液為Pb(NO3)2；(4)在K+、Ba2+、Na+中分別加入SO42－離子，有白色沉淀者，原溶液為Ba(NO3)2；(5)在K+、Na+離子的溶液中分別加入Na3[Co(NO2)6]溶液，有沉淀者，原溶液為KNO3，無(wú)沉淀者，其原溶液為NaNO3；(6)另取加堿有沉淀的Mg2+、Ca2+和Hg2+三種溶液分裝三支試管，加入SnCl2(aq)，有黑色沉淀者，其原溶液為Hg(NO3)2；(7)另取Mg2+、Ca2+溶液，加入OH－，再不斷通入CO2氣體，先有白色沉淀，然后消失者，其原溶液為Ca(NO3)2，白色沉淀不消失者，其原溶液為Mg(NO3)2。18.SiO2(s)＋4HF(g)SiF4(g)＋2H2O(g)rHm＝－53.09kJmol－1SiO2(s)＋4HCl(g)SiCl4(g)＋2H2O(g)rHm＝+127.78kJmol－1SiO2(s)與HF(g)反應(yīng)是放熱的，而SiO2(s)與HCl(g)反應(yīng)是吸熱的，雖然兩個(gè)反應(yīng)的rSm都小于零，但在常溫下，│rHm│>TrSm，∴在常溫下，第一個(gè)反應(yīng)的rGm<0，即氫氟酸可以腐蝕玻璃，而第二個(gè)反應(yīng)的rGm>0，即鹽酸不能腐蝕玻璃（對(duì)于第二個(gè)反應(yīng)而言rGm總是大于零）。19.(1)GeC14+2H2OGeO2↓+4HCl(2)GeCl4+2(NH4)2SGeS2↓+4NH4ClGeS2+(NH4)2S(過(guò)量)(NH4)2GeS3(3)SnO2+2NaOHNa2SnO3+H2O(4)[Sn(OH)6]2－+CO2H2SnO3↓+CO32－+2H2O(5)HCOOHCO↑+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↓+2H2O20.A—Si，B—H2，C—SiO2，D—SiF4，E—H2SiO3，F(xiàn)—H2SiF6，G—Na2SiO3，F(xiàn)—Na2SiF6。Si+O2SiO2SiO2+4HFSiF4+2H2O3SiF4+3H2OH2SiO3↓+2H2SiF6H2SiO3+2NaOHNa2SiO3+2H2ONa2SiO3+2NH4ClH2SiO3+2NaCl+2NH3↑H2SiF6+NaCl(過(guò)量)Na2SiF6↓+2HCl21.Sn—Pb合金。合金與濃HNO3共煮生成的白色↓不溶于酸，也不溶于堿，只溶于熔融苛性堿和熱的濃鹽酸，說(shuō)明白色↓為β錫酸：Sn+4HNO3H2SnO3↓(β)+4NO2↑+H2OH2SnO3+2NaOHNa2SnO3+2H2OH2SnO3+6HCl(濃)H2SnCl6+3H2O濾液調(diào)至弱酸性后，加入K2CrO4有黃色沉淀，說(shuō)明合金中含Pb：Pb+4HNO3Pb(NO3)2+2NO2↑+2H2OPb(NO3)2+K2CrO4PbCrO4↓+2KNO322.HCN在水溶液中是弱酸，說(shuō)明HCN難電離成H++CN－，也說(shuō)明H－C≡N中的H－C共價(jià)鍵強(qiáng)。HCN中C原子采取sp雜化，其中一個(gè)sp雜化軌道與N原子的sp雜化軌道重疊成σ鍵，另一個(gè)sp雜化軌道與H原子的1s形成s－sp的σ鍵，由于s－sp雜化的重疊程度大，∴H－C鍵強(qiáng)，在水中難電離，∴HCN為弱酸。而液態(tài)HCN是強(qiáng)酸，這與CN－離子可以聚合有關(guān)，根據(jù)電荷守恒，液態(tài)HCN中，[H+]=[CN－]+[(CN)22－]+[(CN)33－]+···+[(CN)nn－]，[H+]大大增加，∴液態(tài)HCN是強(qiáng)酸。23.C原子與N、O、F原子形成的雙原子分子顯著不同點(diǎn)為C原子不存在孤電子對(duì)，N、O、F原子上都有孤電子對(duì)，由于孤電子對(duì)的排斥，使N—N、O—O、F—F鍵能減弱，∴在N2、O2、F2中單鍵鍵能的大小次序?yàn)椋篘＜P，O＜S，F(xiàn)＜C1，而在C2和Si2中C＞Si。24.Sn2+和Fe2+；Pb2＋和Fe3＋；[PbC14]2－和[SnCl6]2－能共存于同一溶液；Sn2+和Fe3+不能共存，∵Sn2++2Fe3+Sn4++2F