無機(jī)化學(xué)第三下冊(cè)答案碳族元素

1、第十五章 碳族元素1碳單質(zhì)有哪些同素異形體？其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及物理性質(zhì)如何？答：碳單質(zhì)有三種同素異形體：石墨，金剛石和C60。結(jié)構(gòu)分為層狀，網(wǎng)狀和球狀，見教材p730-732。物理性質(zhì)主要是石墨能導(dǎo)電，金剛石硬度大，C60有超導(dǎo)性。2實(shí)驗(yàn)室里如何制取二氧化碳?xì)怏w？工業(yè)如何制取二氧化碳?xì)怏w？答：實(shí)驗(yàn)室法： 工業(yè)法： 3圖156中，三條直線相交于一點(diǎn)，這是必然的還是偶然的，試討論其原因。答：是一種必然。在Ellingham圖中，以rG=rHTrS作rGT圖，斜率為rS，截距為rH。反應(yīng)： rS 0，所以為一直線反應(yīng)： rS< 0，直線上斜反應(yīng)： rS> 0，直線下斜所以三線相交于一點(diǎn)是必然的

2、。3.分別向0.20mol·dm-3的Mg2+和Ca2的溶液中加入等體積的0.20mol·dm-3的Na2CO3溶液，產(chǎn)生沉淀的情況有何不同，試討論其規(guī)律性。答：有CaCO3沉淀，也有MgCO3沉淀。 沉淀： CaCO3 MgCO3 Mg(OH)2Ksp 2.9×109 3.5×108 1.8×1011溶液中加入Na 2CO3后溶液濃度為0.1mol/L。溶液中計(jì)算： 0.1-x x x xCO=0.1-x0.1 mol.L-1Qi=Ca2+CO=0.1×0.1 =0.01Ksp,CaCO3 =2.9×109Qi>Ks

3、p ，所以有CaCO3和MgCO3沉淀。QiMg2+OH2=0.1×(4.221×103)21.78×107>Ksp,Mg(OH)2= 1.8×1011 也有Mg(OH)2沉淀。5CCl4不易發(fā)生水解，而SiCl4較易水解，其原因是什么？答：C為第二周期元素，只有2s，2p軌道可以成鍵，最大配位數(shù)為4，CCl4無空軌道可以接受水的配位，因此不水解。SiCl4中Si為第三周期元素，有d軌道，可以接受水分子中的氧原子的孤對(duì)電子形成配位鍵生成五配位的中間體而發(fā)生水解；而CCl4中的C原子無空d軌道。6通過計(jì)算回答下述問題：（1）在298K，1.013&#

4、215;105Pa下生成水煤氣的反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？（2）用rS0值判斷，提高溫度對(duì)生成水煤氣反應(yīng)是否有利？（3）在1.013×105Pa下，生成水煤氣的反應(yīng)體系達(dá)到平衡時(shí)的溫度有多高？解：（1）水煤氣反應(yīng)：298K，1.013×105Pa時(shí) ，所以常溫下水煤氣反應(yīng)不能自發(fā)。（2）提高溫度時(shí)：C + H2O = CO + H2 5.73 188.7 197.6 130 =197.61305.73188.7133.17(Jmol-1.K-1)>0，所以，升高溫度對(duì)反應(yīng)有利。（3）平衡溫度：求： C + H2O = CO + H2 0 -241.8 -110.5 0=110

5、.5(241.8)131.3 (kJ/mol)7比較CO和CO2的性質(zhì)。如何除去CO中含有的少量CO2？如何除去CO2中含有的少量CO？答： CO CO2 還原性 強(qiáng) 無 配位性 有 無 毒性 有 無除去CO中含有的少量CO2，使氣體通過Ca(OH)2溶液： 除去CO2中含有的少量CO，使氣體通過CuCl溶液（或PbCl2溶液） 通過赤熱的CuO粉末：8計(jì)算當(dāng)溶液的pH分別等于4，8，12時(shí)，H2CO3，所占的百分?jǐn)?shù)。答：當(dāng)pH4，8，12時(shí)，溶液中H+104，108，1012 mol/L (1) Ka1= 4.27×107 (2) Ka2=5.6×1011（1）pH4時(shí)

6、H+1×104 mol/L，則 1×104 mol/L因 所以： H2CO3是二元弱酸， H2CO3=C0H+=0.0421.0×1040.0399 mol/L（2）pH8時(shí)， H+1×108 mol/L， OH1×106 mol/L 已知： OH=H2CO3=1×106 mol/L開始時(shí) CNaHCO3 = H2CO3OH = 2OH = 2×106 mol/L平衡時(shí) = CNaHCO3OH =2×1061×1061×106 mol/L9. 烯烴能穩(wěn)定存在，而硅烯烴如 H2Si-SiH2 卻難

7、以存在。其原因是什么？答：與C和Si的半徑大小和電負(fù)性差別有關(guān)。C原子半徑小，電負(fù)性大，除形成CC 鍵外，p軌道按肩并肩在較大重疊，還可形成的C=C雙鍵或2個(gè)鍵的CC叁鍵，而且鍵能大，故烯烴可穩(wěn)定存在，且數(shù)量多，C以sp2和sp雜化形成重鍵；Si的半徑大，電負(fù)性小，p軌道肩并肩重疊很少，不能有效地形成鍵，因而Si只能形成SiSi 單鍵，Si=Si難以存在，Si只能以sp3雜化成鍵。10從水玻璃出發(fā)怎樣制造變色硅膠？答：將Na2SiO3溶液與適量酸混合生成硅酸：Na2SiO3 + 2H+ = SiO2.H2O + 2Na+調(diào)節(jié)酸和Na2SiO3的用量，使生成的硅凝膠中含有8%10%的SiO2，將

8、生成物放置一天，用熱水洗去鹽分如NaCl，將凝膠在6070下烘干，徐徐升溫至300即得多孔硅膠。將硅膠干燥活化前先用CoCl2溶液浸泡，再經(jīng)干燥得變色硅膠。11用化學(xué)方程式表示單質(zhì)硅的制備反應(yīng)，單質(zhì)硅的主要化學(xué)性質(zhì)，二氧化硅的制備和性質(zhì)。答：（1）制備單質(zhì)Si： （2）單質(zhì)硅的主要化學(xué)性質(zhì) （3）SiO2的制備： （4）SiO2的性質(zhì)：SiO2屬于原子晶體，熔點(diǎn)高，硬度大，難熔化。12什么是沸石分子篩？試述其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用？答：自然界中存在的某些網(wǎng)絡(luò)狀的硅酸鹽和鋁酸鹽具有籠形結(jié)構(gòu)，這些均勻的籠可以有選擇地吸附一定大小的分子，即起到篩分子的作用，這種作用叫做分子篩作用。通常把這樣的含有結(jié)晶水的多

9、孔結(jié)構(gòu)的天然鋁硅酸鹽（Na2O·Al2O3·2SiO2·nH2O）叫做沸石分子篩。主要應(yīng)用于吸收或失去能進(jìn)入網(wǎng)孔通道的小分子，有些大分子則不能通過。A型分子篩中，所有硅氧四面體和鋁氧四面體通過共用氧原子聯(lián)結(jié)成多元環(huán)。13實(shí)驗(yàn)室中配制SnCl2溶液時(shí)，要采取哪些措施？其目的是什么？答：因?yàn)槁然瘉嗗a極易水解，生成Sn(OH)Cl沉淀，此沉淀一旦生成很難再溶于HCl中。所以配置氯化亞錫溶液時(shí)，應(yīng)先將固體溶于適量濃鹽酸中，然后再加水稀釋。 另外，配好的溶液久置或使用后Sn2+易被空氣中的氧氣氧化為Sn4+而失效： 所以，配置好的溶液中應(yīng)加幾顆錫粒，以維持Sn2+的濃度:

10、Sn4+ + Sn = 2Sn2+14單質(zhì)錫有哪些同素異形體，性質(zhì)有何異同？錫酸和錫酸的制取和性質(zhì)方面有何異同？答：錫有三種同素異形體： （） （） （） 立方晶系 四方晶系 正交晶系在常溫下白錫是穩(wěn)定態(tài)，低于286K時(shí)，灰錫是穩(wěn)定態(tài)，高于434K時(shí)脆錫穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)室中常用的是白錫。錫與濃硝酸反應(yīng)得H2SnO3： 而SnCl4與NH3·H2O反應(yīng)可得H2SnO3： H2SnO3溶于酸堿，而H2SnO3是晶態(tài)的，不溶于酸堿： 15試述鉛蓄電池的基本原理。答：鉛蓄電池正極為PbO2，負(fù)極為灰Pb，電極板為鉛銻合金，電解質(zhì)為30H2SO4(1.25)放電時(shí)：負(fù)極 Pb(s) + SO= Pb

11、SO4(s) + 2e正極 PbO2(s)+ 4H+ + SO + 2e = PbSO4(s) + 2H2O充電時(shí)：充電時(shí)正負(fù)極反應(yīng)向左進(jìn)行：陽極 PbSO4 + 2H2O = PbO2 + 4H+ + SO + 2e 陰極 PbSO4(s) + 2e = Pb(s) + SO電池符號(hào)： () PbH2SO4PbO2(+)電池總反應(yīng)：電壓：2.2v。當(dāng)H2SO4密度小于1.19時(shí)必須進(jìn)行充電。16鉛的氧化物有幾種，分別簡(jiǎn)述其性質(zhì)？如何用實(shí)驗(yàn)的方法證實(shí)Pb3O4中鉛有不同價(jià)態(tài)？答：鉛的氧化物主要有3種：PbO、Pb3O4和PbO2。PbO顯偏堿性，易溶于HNO3和濃HCl；PbO2偏堿性，而且有

12、強(qiáng)氧化性： ？Pb3O4的組成為2PbO·PbO2, 證實(shí)Pb3O4中鉛有不同價(jià)態(tài)可用HNO3處理Pb3O4: 過濾，沉淀物與濃HCl反應(yīng)，加熱，有Cl2產(chǎn)生，表明為PbO2，濾液調(diào)至中性加入K2CrO4，有黃色PbCrO4生成，表示有Pb2+： 17在298K時(shí)，將含有Sn(ClO4)2和Pb(ClO4)2的某溶液與過量的粉末狀Sn-Pb合金一起振蕩，測(cè)得溶液中平衡濃度之比 Sn2+/Pb2+為0.46。已知，計(jì)算值。答：Pb2+Sn = Pb+Sn2+ 平衡時(shí)E0；又已知 代入上式： 18完成并配平下列化學(xué)反應(yīng)方程式： 答：(1) Sn + 2HCl SnCl2 + H2 (2)

13、 Sn + Cl2 SnCl2 Sn + 2Cl2 SnCl4(3) SnCl2 + 2FeCl3 SnCl4 + 2FeCl2(4) SnCl4 + 4H2O H4SnO4+ 4HCl(5) (6) (7) SnCl4 + Sn = 2SnCl2 (8) 3PbS + 8H+ + 2 = 3Pb2+ +3 S + 2NO + 4H2O (9) Pb3O4 14 HI I23H2PbI44H2O (10) Pb2+2OH-=Pb(OH)2 Pb(OH)2+OH-=Pb(OH)3 Pb(OH)3CIOPbO2CIOHH2O19現(xiàn)有一白色固體A，溶于水產(chǎn)生白色沉淀B，B可溶于濃鹽酸。若將固體A溶于稀硝酸中，得無色溶液C。將AgNO3溶液加入C中，析出白色沉淀D。D溶于氨水得溶液E，E酸化后又產(chǎn)生白色沉淀D。將H2S氣體通入溶液C中，產(chǎn)生棕色沉淀F，F(xiàn)溶液(NH4)2S形成溶液G。酸化溶液G，得黃色沉淀H。少量溶液C加入HgCl2溶液得白色沉淀I，繼續(xù)