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1、 17 - 1第 14 章碳、硅、硼14.1. 对比等电子体 CO 与 N2 的分子结构及主要物理、化学性质。解：CO 和 N2 是等电子体（14e） ，分子轨道能级图相似，分子中都有三重键：NN 、，键能相近。一般条件下，两种物质都是气体，很少溶于水；熔、沸点，CO-临界压力，临界温度等一些物理性质也相似。但 CO 和 N2 分子中三重键特点并不完全相同，N 2 分子中负电荷分布是对称的，而 CO 却是不对称的。C 原子略带负电荷，再加上 C 的电负性比 N 小，因此 CO 比 N2 较易给出电子对向过渡金属原子（离子）配位，除形成 配键外，还有 反馈键形成，故生成的配合物较稳定。而 N2
2、的配位能力远不如 CO，分子氮配合物远不如羰基化合物稳定。所以CO 的键能虽比 N2 略大，但化学性质却比 N2 要活泼，不象 N2 那样“惰性” 。14.2 概述 CO 的实验室制法及收集方法，写出 CO 与下列物质起反应的方程式并注明反应的条件：（1）Ni ；（2）CuCl ；（3）NaOH ；（4）H 2 ；（5）PdCl 2解：CO 的实验室制法： HCOH2SO4C + H2O用排水集气法收集。（1） Ni+ 4CO10 -250atm423 -493KNi(CO)4（2）（3） CO +NaOHHCONa1.0103kPa473K（4） CO +3H2 CH4 +2OFeCoNi5
3、3K,10kPa（5）CO + PdCl 2 + H2O = Pd + CO 2 + 2HCl14.3. 某实验室备有 CCl4、干冰和泡沫灭火器（内为 Al2(SO4)3 和 NaHCO3） ，还有水源和砂。若有下列失火情况，各宜用哪种方法灭火并说明理由：（1）金属镁着火； （2）金属钠着火；（3）黄磷着火； （4）油着火； （5）木器着火。 17 - 2解：CCl4 干冰 泡沫灭火器 水 砂 理由 （1）Mg Mg 和 CO2、酸、水反应（2）Na Na 和水、酸反应（3）P 4 P4 和上述物质不起反应（4）油 （5）木器 14.4. 标准状况时，CO 2 的溶解度为 170 mL /
4、100g 水：（1）计算在此条件下，溶液中 H2CO3 的实际浓度。（2）假定溶解的 CO2 全部转变为 H2CO3，在此条件下，溶液的 pH 值是多少？解：（1）溶解在水中的 CO2 大部分以弱的水合分子存在，只有 1% 4%的 CO2 与 H2O 反应生成 H2CO3，实验测得：CO 2/ H2CO3 600标况下，CO 2 的摩尔溶解度为：1.70L / 22.4 Lmol 1 7.59 10 2 mol dm3 溶液中 H2CO3 的实际浓度： H2CO3 1/600 CO2 7.59 10 2 / 600 1.27 10 4 mol dm3（2） H2CO3 H+ CO3-K1 =4
5、.3 x10 -7平衡浓度 7.59 10 2x x xH+ x (7.59 10 2 4.3 10 7 )1/2 1.81 10 4 mol dm3pH lgH+ lg1.81 104 3.7414.5. 将含有 Na2CO3 和 NaHCO3 的固体混合物 60.0g 溶于少量水后稀释到 2.00L，测得该溶液的 pH 为 10.6，试计算原来的混合物中含 Na2CO3 及 NaHCO3 各多少克？解 ：Na 2CO3 和 NaHCO3 水溶液为缓冲溶液pH 10.6 H+ 2.51 10 11 mol dm3 H+ K2 (C NaHCO3 /C Na2CO3 )设固体混合物中 Na2C
6、O3 的含量为 x 克，NaHCO 3 的含量为(60.0x)克x 44.3 克则 NaHCO3 的含量 60.0 44.3 15.7 克14.6. 试分别计算 0.1 mol dm3 NH4HCO3 和 0.1 mol dm3 （NH 4） 2CO3 溶液的 pH。 （提示： 17 - 3NH4HCO3 按弱酸弱碱盐水解计算。 ）（已知：NH 3H2O Kb 1.7710 5 ；H 2CO3 K1 4.310 7 ，K 2 5.6110 11 ）（1）0.1mol dm3 NH4HCO3 溶液 pH 值：平衡浓度（mol dm3 ） 0.1 x 0.1x x xK h Kw / KNH3H2
7、O K1H2CO3 1.010 14 / (1.7710 54.310 7) 1.3110 3x / (0.1x ) 2 1.3110 3x / (0.1x ) 3.62 10 2x H 2CO3 3.49 10 3HCO3 0.13.49 10 3 0.0996 0.1 mol dm3 H+ = K1H2CO3 / HCO3 (4.310 73.49 10 3) / 0.1 1.510 8pH lgH+ lg1.5 10 8 7.82（2）0.1 mol dm3 (NH4)2CO3 溶液 pH 值：平衡浓度（mol L1） 0.2x 0.1x x xK h Kw / K NH3H2O K2
8、H2CO3 1.010 14 / (1.7710 55.6110 11) = 10.07x2 / (0.2x)(0.1 x) 10.07 x 0.0922H+ K2HCO3 / CO32 (5.6110 110.0922) / (0.1 0.0922) 6.63 10 10pHlgH + lg 6.63 10 10 9.1814.7在 0.2 mol dm3 的 Ca2+盐溶液中，加入等浓度、等体积的 Na2CO3 溶液，将得到什么产物？若以 0.2 mol dm3 的 Cu2+代替 Ca2+盐，产物是什么？再以 0.2 mol dm3 的 Al3+盐代替Ca2+盐，产物又是什么？试从溶度积计
9、算说明。解：已知 CaCO3 K sp 4.96 10 9 CuCO3 K sp 1.4 10 10 Ca(OH)2 K sp 4.68 10 6 Cu(OH)2 K sp 2.6 10 19Al(OH)3 K sp 1.3 10 33溶液中Ca 2+ Cu2+ Al 3+ CO32 0.1mol dm 3 CO32- +H2O HCO3- +H-OH (Kw / K2 Ca 盐) 1/2 (1.010 14 / 5.6110 11 )0.11/2 4.22 10 3（1） Ca2+CO32 102 4.68 10 6 (K sp CaCO3 )Ca2+OH2 0.1 (4.22 10 3)2
10、 1.78 10 6 1.4 10 10 (K sp CuCO3 )Cu2+OH2 0.1 (4.22 10 3)2 1.78 10 6 2.6 10 19 (K sp Cu(OH)2 )故有 Cu2(OH)2 CO3 沉淀析出（3）Al(OH) 3 的溶度积极小，Al 3+ 和 CO32完全水解，故生成氢氧化物沉淀。Al3+OH3 0.1 (4.22 10 3)3 7.5 10 4 1.3 10 33 (K sp Al(OH)3 )14.8. 比较下列各对碳酸盐热稳定性的大小（1）Na 2CO3 和 BeCO3 （2）NaHCO 3 和 Na2CO3 17 - 4（3）MgCO 3 和 Ba
11、CO3 （4）PbCO 3 和 CaCO3解： 含氧酸盐热稳定性和金属离子的极化力大小有关，离子势（Z/r ）大、或 18 、18+2 电子构型的金属离子，对酸根的反极化作用大，酸根中 RO 键易断，含氧酸盐变得不 稳定。（1）Na 2CO3 BeCO3，因为 Be2+的离子势（Z/r）比 Na+的大。对 CO32的反极化作用强。（2）NaHCO 3 Na2CO3，因为 H+是裸露质子，半径又很小，正电荷密度大，反极化作用特别强。（3）MgCO 3 BaCO3 ，因为 r Mg2+ r Ba2+ ，Mg 2+的 Z/r 比 Ba2+的大，极化能力比 Ba2+强。（4）PbCO 3 CaCO3
12、，因为 Pb2+为 18+2 电子构型，极化能力比 8 电子构型的 Ca2+大。14.9. 如何鉴别下列各组物质：（1）Na 2CO3 、Na 2SiO3 、Na 2B4O710H2O（2）NaHCO 3 、Na 2CO3（3）CH 4、SiH 4解：（1）分别于三种溶液中加酸，有气体（CO 2）放出者为 Na2CO3 ，有白色沉淀析出者可能是 Na2SiO3 或 Na2B4O710H2O 。再分别取二者溶液，加入浓 H2SO4 和甲醇，并点燃，有绿色火焰产生者为 Na2B4O710H2O。（2）分别用 pH 试纸检验两溶液，pH 11，溶液呈强碱性者为 Na2CO3 ，pH 在 8 左右为弱
13、碱性者为 NaHCO3 。也可以分别将两固体加热，容易分解产生 CO2 气体者为 NaHCO3 ，而 Na2CO3 加热到熔化也不分解。（3）分别将两种气体通入 AgNO3 溶液中，有黑色 Ag 析出者为 SiH4 。14.10. 怎样净化下列两种气体：（1）含有少量 CO2、O 2 和 H2O 等杂质的 CO 气体。（2）含有少量 H2O、CO、O 2、N 2 及微量 H2S 和 SO2 杂质的 CO2 气体。解： （1）将含有杂质的 CO 气体，首先通过连二亚硫酸钠的碱性溶液吸收 O2 ：2Na2S2O4 + O2 + 4NaOH 4Na2SO3 + 2H2O然后，再依次通过 Ca(OH)2 溶液、浓 H2SO4 以吸收 CO2 和 H2O。（2）将含有杂质的 CO2 气体通过冷的、浓 K2CO3 溶液吸收 CO2 ，CO、O 2、N 2 不被吸收，H2S、SO 2 也同时被吸收，但产物不同：CO2 + K2CO3 + H2O 2KHCO3SO2 + K2CO3 K2SO3 + CO2H2S + K2CO3 K2S + H2O+ CO2将吸收过 CO2 的 KHCO3 溶液再加热， CO2 即逸出。2KHCO3 CO2 + K2CO3 +H
