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1、精选优质文档-倾情为你奉上第 13 章p 区元素课后习题答案 第 一 组10.1 下面给出第 2 第 3 周期元素的第一电离能数据(单位 kJ mol-1) 试说明 B Al的数值为什么低于左右元素 解答同周期内，自左至右第一电离能 I1 总的变化趋势是逐渐增大的 但中间有明显 的跳跃性变化 也就是说，由于自左至右核电荷依次增加 半径依次减小I1 值 必然依次增大 但由于外围电子构型对电离能影响较大。因此就出现和外围电子 构型相应的跳跃式变化 因 ns2 ns2np3 ns2np6 属全满或半满状态 比较稳定。故此时的第一电离能就较大，如失去一个电子后成半满，全满或全空的稳定状态，则 I1 值
2、就较小物 4. 。参看图 1.1810.2 回答下列用途所依据的性质 可能情况下并写出相关的反应式1 某些型号的分子筛用于干燥气体中的微量水2 担载在硅胶上的 MnO 用于除去氮气和稀有气体中的微量氧3 甘油用于强碱滴定 H3BO34 硫酸铝做为絮凝剂净化水5 硼砂用做定标准酸溶液的基准物6 硼钢用做核反应堆的控制棒7 BF3 和 AlCl3 用做有机反应的催化剂(参考第 5 章课文)解答 1 基于分子筛的性质和选择性。分子筛是具有分子那般大小孔经（微孔）的一类结晶铝硅酸盐。当分子筛（例如 4A 或 5A）的微孔使水分子能穿过时， 就对水分子产生了极强的亲合力（收附力）且吸水容量大。2 MnO
3、高度分散在硅胶上，能与杂质O2 在室温或接近室温的条件下迅速反应：6MnO+O2=2Mn3O4而这一反应一般是在高温下才能进行的。担载MnO也可再生使用。3 H3BO3 的酸性极弱，不能直接用NaOH滴定。甘油与之反应生成稳定配合物而使其显强酸性 从而使滴定法可用于测定硼的含量。4 硫酸铝在水中易水解生成胶状 Al(OH)3 沉淀，可吸附水中杂质。5 硼砂易制得纯品，稳定，易溶于水并水解使溶液显强碱性，可配得极准确的浓度，因而可作基准物。例如Na2B4O7.10H2O+2HCl=4H3BO3+2NaCl+5H2O6 基于硼吸收中子的能力。7 见节5.2.3。因为B和Al在其三卤化合物中价层未满
4、足8电子结构，是缺电子化合物。因而是路易斯酸，在有机反应中它们能拉开键合于碳原子上的路易斯碱产生正碳离子。R3C-X+BF3=R3C+XBF3- R3C-X+AlCl3=R3C+XAlCl3-置换出来的正碳离子非常活泼，与另一有机反应物反应得目标产物。8 l2O3 是 Al(OH)3 在特定条件(低温快速)下加热而得，比表面高而有活性，因而具有催化 性能。10.3 解释1 六方晶体氮化硼与石墨在结构上的异同 2 硼酸在水中是一元弱酸3 水溶液中Na2S和铝盐相互作用生成Al(OH)3而不是 Al2S34 Tl()卤化物TIX3中的X只能是F或Cl或 Br(组成为 TlI3 的化合物是 TI+阳
5、离子 与 I 3 阴离子的化合物。5 BF3 是个路易斯酸，而AlF3对简单给予体分子几乎不显路易斯酸。6 等电子物种BH4，CH4和NH4中H原子的酸碱性。7 BCl3，AlCl3 和GaCl3对O原子或S原子给予体路易斯碱显示相反的路易斯酸性强弱顺序解答：1 参见节 13.12 参见节 13.3.23 参见 P182 节 8.3.2 Al2S3 是弱酸弱碱盐，在水中完全水解Al2S3(s)+6H2O(l)=2Al(OH)3(s)+3H2S(g)因而在水中Na2S和铝盐不能作用生成 Al2S3。若要制得，则可用下法： 4 Tl()由于 6s 惰性电子对效应 高价具强氧化性 而 X-按 F-
6、I-的还原性增加因而Tl()与 I-会发生氧化还原反应生成低价 TlI(或 TlI3) 而得不到高价 TlI3从下面的标准电极电势可说明TI3+ +2e- Tl+ E =+1.252I3+2e- 3I- E =+0.5365 BF3 是路易斯酸的原因 题 12.1(7)已有说明 AlCl3 也是路易斯酸 但由于 F- 离子半径特小 使 AlCl3 的熔点和升华焓较其他卤化物高得多 较高的晶格焓 还导致了它在大部分有机溶剂和无机溶剂中都不溶解 水中的溶解度 25 时 为 0.41% ，因此 对简单给予体而言，虽然 AlF3 中 Al 为缺电子，仍不能将 电子给 Al，AlF3 也就几乎不显路易斯
7、酸性6 3 个物种中 H 原子的性质随中心原子电负性不同而不同 NH4 +提供 H+而显酸性 BH4-而 因提供H+而显酸性。CH4 则既不显酸性也不显碱性7 参见节 5.2.2 软硬软碱BAl Ga 虽都为缺电子 但体积增大 变形性增大对电子的吸引力减小，按 B Al Gd 硬度减小，而 O2-和 S2-均为给电子，但 体积增大 电负性减小，吸引电子的力减小，按 O2- S2-碱度减小依“软亲软 硬亲硬” 选择的参照物不同 自然显示出不同的路易斯酸性强弱顺序10 4 写出下列过程的反应方程式1 镁的硼酸盐矿物酸法制硼砂2 乙硼烷在空气中燃烧3 铝土矿生产金属铝4 金属氯化法和氧化铝还原氯化法
8、制备三氯化铝5 BCl3 水解解答1 Mg2B2O5 H2O+2H2SO4=2H3BO3+2MgSO4硼镁矿4H3BO3+2NaOH+3H2O=Na2B4O7 10H2O2 B2H6(g)+3O2(g)=3B(OH)3(s) rH0m -2166kJ/mol3 Al2O3+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4铝矾土 2NaAl(OH)4+CO2=2Al(OH)3+Na2CO3+H2O 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O Na3AlF6 2Al2O3= 4Al + 3O2电解 (阴极) (阳极)4 金属氯化法600-750 2Al(l)+3Cl2(g)=2AlCl3(s)氧化铝还原氯化
9、法800-900Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)=2AlCl3(s)+3CO(g)5 BCl3(g)+3H2O(l)=B(OH)3(aq)+3HCl(aq)10 5 组成最简单的硼氢化合物为什么是 B2H6 而不是 BH3?描述 B2H6 分子中的化学键解答 BF3 不能存在是由于 B 原子缺电子性质所决定的。如果存在 BF3 则其结构为 B 还有一个空的 2p 轨道未参与成键 如果该轨道能用来成键 将会使体系的能 量进一步降低 故从能量上讲 BH3 是不稳定体系 事实上 在 B2H6 中由于所有的价 轨道都用来成键分子的总键能比两个 BH3 的总键能大 故 B2H6 比 BH3
10、稳定这就是BH3 不能存在的原因 B2H6 的分子结构为B 为 sp3 杂化，每个 B 原子用两个杂化轨道分别与两个 H 原子形成正常的共价键当两个处于同一平面的 BH2 就相互接近时 则剩下的另两个 sp3 杂化轨道在垂直方相遇，如果这时让两个 H 原子置于适当位置，那么 H 的 Is 轨道与两个 B 的 sp3 杂化轨道对 称性相同 可相互重叠组成三个分子轨道，成键轨道 1 非键轨道2 反键轨道3 这三个轨道只有两个电子 它们占据成键轨道1 形成一个包括 BHB 三个原子的 化学键 称为三中二电子键 106 用反应式表达人们为 BCl3 水解反应建议的机理 为什么说 H2O 分子配位于 B
11、 原 子那一步的机理是合理的解答反应机理见节 13.3.3，因为 BCl3 为路易斯酸，较 BF3 弱，H2O 为温和的路易斯碱。因此它们反应会生成不太稳定的配合物，继而因 Cl-的电负性大加合 H3O+而消除一个HCl10 .7 乙硼烷B2H6与路易斯碱N(CH3)3 和NH3反应的产物分别为H3BN(CH3)3和H2B(NH2)+试从反应机理作说明解答由于 B 的缺电子性能，B2H6 是路易斯酸 与富电子的 N(CH3)3 和 NH3(显路易斯碱 性)反应生成配合物，其反应产物决定于 B2H6 在具体反应中的断裂方式。10 8 用威德规则计算下列硼氢化合物的骨架电子对数并判断结构为闭合式
12、巢式或蛛 式 B12H122- B6H10 B5H11解答10 9 气相中的AlCl3,AlBr3 和AlI3 为什么均以双聚分子Al2X6 形式存在?描述Al2Cl6 分子中的化学键参考第5 章课文解答参见节5.2.3 Al 原子是缺电子原子半径又较B 大虽形成的键不如BX3强但随着配位数增加中心原子与更多的配位原子生成键因此在AlX3(X=ClBr I)中Al3 原子空的p 轨道可接受另一个AlX3 中X 原子上的孤对电子形成如下的双聚结构 双聚结构的形成使AlX3 中Al 原子空的p 轨道得到利用故Al2X6 分子比两个AlX3分子的能量更低更稳定。第 二 组10 10 回答下列用途所依
13、据的性质 可能情况下并写出相关的反应式1 金属镍在石墨转化为金刚石过程中的催化作用2 活性炭用于净化食用油 饮料脱色以及水处理3 金刚石和立方晶体氮化硼用做磨料 而石墨和六方晶体氮化硼用做润滑剂4 沸石用做气体的干燥剂和净化剂5 沸石可望用于 O2 和 N2 的分离以获得富氧空气6 PdCl2 水溶液用于检验微量 CO 的存在7 Sn( )的还原性用于鉴定 Hg2+和 Bi3+解答1金属 Ni 催化作用是基于在高温高压下，熔化了的 Ni 与石墨大面积地接触 同 时两种同素异形体在 Ni 熔体中的溶解度不同 石墨的溶解度高于金刚石对石 墨饱和了的 Ni 熔体对金刚石而言已达到过饱和，一旦冷却 Ni 催化剂在结晶 时就带动石墨使其构型快速
