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______________________________________________________________________________________________________________ 第13章 氫和稀有氣體 13-1 氫作為能源，其優(yōu)點(diǎn)是什么？目前開發(fā)中的困難是什么？ 1、解：氫作為能源，具有以下特點(diǎn)： （1） 原料來源于地球上儲(chǔ)量豐富的水，因而資源不受限制； （2） 氫氣燃燒時(shí)放出的熱量很大； （3） 作為燃料的最大優(yōu)點(diǎn)是燃燒后的產(chǎn)物為水，不會(huì)污染環(huán)境； （4） 有可能實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存，也有可能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的輸送。 發(fā)展氫能源需要解決三個(gè)方面的問題：氫氣的發(fā)生，氫氣的儲(chǔ)備和氫氣的利用 13-2按室溫和常壓下的狀態(tài)（氣態(tài) 液態(tài) 固態(tài)）將下列化合物分類，哪一種固體可能是電的良導(dǎo)體？ BaH2;SiH4;NH3;AsH3;PdH0.9;HI 13-3試述從空氣中分離稀有氣體和從混合氣體中分離各組分的根據(jù)和方法。 3、解：從空氣中分離稀有氣體和從混合稀有氣體中分離各組分，主要是利用它們不同的物理性質(zhì)如：原子間不同的作用力、熔點(diǎn)沸點(diǎn)的高低以及被吸附的難易等差異達(dá)到分離的目的。 13-4試說明稀有氣體的熔點(diǎn) 、沸點(diǎn)、密度等性質(zhì)的變化趨勢(shì)和原因？ 4、解：氦、氖、氬、氪、氙，這幾種稀有氣體熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度逐漸增大。 這主要是由于惰性氣體都是單原子分子，分子間相互作用力主要決定于分子量。分子量越大，分子間相互作用力越大，熔點(diǎn)沸點(diǎn)越來越高。 密度逐漸增大是由于其原子量逐漸增大，而單位體積中原子個(gè)數(shù)相同。 13-5你會(huì)選擇哪種稀有氣體作為：（a）溫度最低的液體冷凍劑；（b）電離能最低 安全的放電光源；（c）最廉價(jià)的惰性氣氛。 13-6用價(jià)鍵理論和分子軌道理論解釋HeH、HeH+、He2+ 粒子存在的可能性。為什么氦沒有雙原子分子存在？ 13-7 給出與下列物種具有相同結(jié)構(gòu)的稀有氣體化合物的化學(xué)式并指出其空間構(gòu)型： (a) ICl4- (b)IBr2- (c)BrO3- (d)ClF 7、 解： 平面四邊形 直線形 三角錐 直線形 13-8用 VSEPR理論判斷XeF2 、XeF4、XeF6、XeOF4及ClF3的空間構(gòu)型。 8、解： 直線形 平面四邊形 八面體 四方錐 三角錐 13-9用化學(xué)方程式表達(dá)下列化合物的合成方法（包括反應(yīng)條件）： (a) XeF2 (b) XeF6 (c) XeO3 9、解： 13-10 完成下列反應(yīng)方程式： (1) XeF2 + H2O → (2) XeF4 + H2O → (3) XeF6 + H2O → (4) XeF2 + H2 → (5) XeF4 + Hg→ (6) XeF4 + Xe→ 10、解： 第14章鹵素 14-1 電解制氟時(shí)，為何不用 KF 的水溶液？液態(tài)氟化氫為什么不導(dǎo)電，而氟化鉀的無水氟化氫溶液卻能導(dǎo)電？ 1、解：因?yàn)镕2與水能發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)；液態(tài)HF分子中，沒有自由移動(dòng)的離子，故而不能導(dǎo)電。而在KF的無水HF溶液中，存在K+，HF2-； 14-2氟在本族元素中有哪些特殊性？氟化氫和氫氟酸有哪些特性？ 2、解：（1）由于F的半徑特別小，故F2的離解能特別小，F(xiàn)-的水合熱比其他鹵素離子多。 （2）HF分子間存在氫鍵，因而HF分子的熔沸點(diǎn)和汽化熱特別高。 （3）AgF為易溶于水的化合物。 （4）F2與水反應(yīng)產(chǎn)物復(fù)雜。 （5）HF是一弱酸，濃度增大，酸性增強(qiáng)。 （6）HF能與SiO2或硅酸鹽反應(yīng)，生成氣態(tài)SiF4； 14-3（1）根據(jù)電極電勢(shì)比較KMnO4 ﹑K2Cr2O7 和 MnO2 與鹽酸(1mol.L-1)反應(yīng)而生成Cl2 的反應(yīng)趨勢(shì)。 （2）若用MnO2與鹽酸反應(yīng)，使能順利地發(fā)生Cl2 ，鹽酸的最低濃度是多少？ 3、解：(1)根據(jù)電極電勢(shì)的關(guān)系，可知反應(yīng)趨勢(shì)： KMnO4>K2Cr2O7>MnO2; 14-4根據(jù)電勢(shì)圖計(jì)算在298K時(shí)，Br2 在堿性水溶液中歧化為Br- 和BrO3- 的反應(yīng)平衡常數(shù)。 4、解：由公式：-ZFE=-RTlnK 得：K=exp（ZFE/RT） =2.92×1038 14-5 三氟化氮NF3（沸點(diǎn)-129℃）不顯Lewis 堿性，而相對(duì)分子質(zhì)量較低的化合物NH3 （沸點(diǎn)-33℃）卻是個(gè)人所共知的Lewis 堿。（a）說明它們揮發(fā)性差別如此之大的原因；（b）說明它們堿性不同的原因。 5、解：（1）NH3有較高的沸點(diǎn)，是因?yàn)樗肿娱g存在氫鍵。 （2）NF3分子中，F(xiàn)原子半徑較大，由于空間位阻作用，使它很難再配合Lewis酸。 另外，F(xiàn)原子的電負(fù)性較大，削弱了中心原子N的負(fù)電性。 14-6 從鹽鹵中制取Br2 可用氯氣氧化法。不過從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，Br- 可被O2 氧化為Br2 ，為什么不用O2 來制取Br2 ？ 14-7通Cl2于消石灰中，可得漂白粉，而在漂白粉溶液中加入鹽酸可產(chǎn)生Cl2 ，試用電極電勢(shì)說明這兩個(gè)現(xiàn)象。 7、解：因?yàn)镃l2通入消石灰是在堿性介質(zhì)中作用的，又因?yàn)?，所以Cl2在堿性條件下易發(fā)生歧化反應(yīng)。 而在漂白粉溶液中加入鹽酸后，酸性條件中, ，故而如下反應(yīng)能夠向右進(jìn)行: HClO + Cl- + H+ = Cl2 + H2O 14-8 下列哪些氧化物是酸酐：OF2 ﹑Cl2O7﹑ClO2﹑Cl2O﹑Br2O 和 I2O5 ？若是酸酐，寫出由相應(yīng)的酸或其它方法得到酸酐的反應(yīng)。 8、解：Cl2O7是HClO4的酸酐。Cl2O，Br2O分別是HClO，HBrO 的酸酐 14-9 如何鑒別KClO﹑KClO3和 KClO4 這三種鹽？ 9、解：分別取少量固體加入干燥的試管中，再做以下實(shí)驗(yàn) 加入稀鹽酸即有Cl2氣放出的是KClO; KClO+2HCl=KCl+Cl2+H2O 加入濃鹽酸有Cl2與放出且溶液變黃的是KClO3; 8KC1O3+24HCl(濃)=9Cl2↑+8KCl+60ClO2(黃)+12H2O 另一種則為KClO4 14-10 以 I2 為原料寫出制備HIO4﹑KIO3﹑I2O5 和KIO4 的反應(yīng)方程式。 14-11（1）I2 在水中的溶解度很小，試從下列兩個(gè)半反應(yīng)計(jì)算在298K 時(shí) ，I2飽和溶液的濃度。 I2(s) + 2e- ≒ 2I-； Φθ = 0.535V I2(aq) + 2e- ≒ 2I-； Φθ = 0.621V （2）將0.100mol I2 溶解在1.00L 0.100mol.L-1 KI 溶液中而得到I3- 溶液 。I3-生成反應(yīng)的 Kc 值為0.752，求 I3- 溶液中I2 的濃度。 14-11、(1)I2（aq）=I2（s） K=exp（ZFE/RT） =812 K=1/[I2（aq）] I2（aq）=1/812=0.00123mol/L (2) I2+I-=I3-; KC=;所以[I2]= 解得x=0 .0934mol/L。 14-12利用電極電勢(shì)解釋下列現(xiàn)象：在淀粉碘化鉀溶液中加入少量NaClO 時(shí) ，得到藍(lán)色溶液A，加入過量NaClO 時(shí) ，得到無色溶液 B ，然后酸化之并加少量固體 Na2SO3 于B 溶液，則A的藍(lán)色復(fù)現(xiàn)，當(dāng)Na2SO3 過量時(shí)藍(lán)色又褪去成為無色溶液C ，再加入NaIO3 溶液藍(lán)色的A 溶液又出現(xiàn)。指出A﹑B﹑C各為何種物質(zhì)，并寫出各步的反應(yīng)方程式。 12、解：A：I2 ； B：NaIO3 ； C：NaI 14-13寫出碘酸和過量 H2O2 反應(yīng)的方程式，如在該體系中加入淀粉，會(huì)看到什么現(xiàn)象？ 13、解：HIO3+3H2O2=3O2+HI+3H2O；如果在該體系中加入淀粉，溶液慢慢變藍(lán)，后又褪色。 14-14寫出三個(gè)具有共價(jià)鍵的金屬鹵化物的分子式，并說明這種類型鹵化物的共同特性。 14、解：（AlCl3）2；（AlBr3）2；（AlI3）2；分子中均含有配位鍵 14-15什么是多鹵化物？與I3- 離子比較，形成Br3-﹑Cl3- 離子的趨勢(shì)怎樣？ 14-16什么是鹵素互化物？ （a）寫出ClF3﹑BrF3 和 IF3 等鹵素互化物中心原子雜化軌道，分子電子構(gòu)型和分子構(gòu)型。 （b）下列化合物與BrF3 接觸時(shí)存在爆炸危險(xiǎn)嗎？說明原因。 SbF5 ; CH3OH ; F2 ; S2Cl2 （c）為什么鹵素互化物常是反磁性共價(jià)型而且比鹵素化學(xué)活性大？ 14-17 實(shí)驗(yàn)室有一鹵化鈣，易溶于水，試?yán)脻釮2SO4 確定此鹽的性質(zhì)和名稱。 17、解：利用鹵化物與濃硫酸反應(yīng)的不同現(xiàn)象，可以鑒別。 14-18 請(qǐng)按下面的實(shí)例，將溴﹑碘單質(zhì)﹑鹵離子及各種含氧酸的相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)化條件繪成相互關(guān)系圖。 第15章氧族元素 15-1空氣中O2 與N2 的體積比是21:78 ，在273K 和101.3kPa下1L水能溶解 O2: 49.10 mL ,N2:23.20mL。問在該溫度下溶解于水的空氣所含的氧與氮的體積比是多少？ 15-2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下， 750mL含有O3 的氧氣，當(dāng)其中所含O3 完全分解后體積變?yōu)?80mL ，若將此含有 O3的氧氣1L通入KI 溶液中，能析出多少克I2 ？ 2、解：由方程式： 2 O3=3O2可知該混合氣體中含有臭氧60ml； 由O3+2I-+H2O=O2+I2+2OH-；可算出析出I2的質(zhì)量；(0.06/22.4)×2×126.9=0.68g; 15-3 大氣層中臭氧是怎樣形成的？哪些污染物引起臭氧層的破壞？如何鑒別 O3 ，它有什么特征反應(yīng)？ 3、解：見課本P490 15-4 比較O3 和O2 的氧化性﹑沸點(diǎn)﹑極性和磁性的相對(duì)大小。 4、解：氧化性：O3>O2; 沸點(diǎn)：O3>O2; 極性：O3>O2; 磁性；O3BeCO3; (2)NaHCO3CaSO4>CaCO3>Ca(HCO3)2>H2CO3 (2)K3PO4>KClO3>KNO3>AgNO3>HNO3 18-12用BaCO3﹑CaCO3 以及它們的組成氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓計(jì)算BaCO3和CaCO3 的分解焓，并從結(jié)構(gòu)上解釋為什么BaCO3 比CaCO3 穩(wěn)定？ 12、 解：由標(biāo)準(zhǔn)生成焓數(shù)據(jù)表，經(jīng)計(jì)算得 由于值相差很小，故值主要取決于值，所以 沒有穩(wěn)定。 18-13用表18-18中各元素最高氧化態(tài)含氧酸（包括氧化物）的ψθ 為縱坐標(biāo)，各元素的原子序數(shù)為橫坐標(biāo)，作出p區(qū)各族元素含氧酸的氧化性強(qiáng)度曲線，并從曲線圖形分析各周期及各族非金屬元素最高氧化態(tài)含氧酸氧化性的變化規(guī)律。 18-14試解釋下列各組含氧酸（鹽）氧化性的強(qiáng)弱： （1）H2SeO4 ﹥H2SO4 (稀)(2)HNO2﹥HNO3(稀)（3）濃H2SO4﹥稀H2SO4（4）HClO﹥HBrO﹥HIO （5）HClO3(aq) ﹥KClO3(aq) 14、解：見課本P626 18-15何謂次極周期性？為什么它在p區(qū)第二 ﹑第四﹑第六周期中表現(xiàn)出來？為什么它主要表現(xiàn)在最高氧化態(tài)化合物的性質(zhì)（穩(wěn)定性和氧化性）上？ 15、解：見課本18-5 P區(qū)元素的次級(jí)周期性 18-16試解釋下列現(xiàn)象： （1）硅沒有類似于石墨的同素異性體。 （2）氮沒有五鹵化氮NX5 ，卻有+Ⅴ 氧化態(tài)的 N2O5﹑HNO3 及其鹽，這二者是否矛盾？ （3）砷的所有三鹵化物均已制得，而五鹵化物只制得AsF5 和 AsCl5 ，而且后者極不穩(wěn)定。 （4）硫可形成n=2～6 的多硫鏈，而氧只能形成n=2 的過氧鏈。 第19章金屬通論 19-1舉例說明哪些金屬能