海南大学：《无机化学》课程教学资源（作业习题）第十三章 硼族碳族元素（含解答）

第十三章硼族碳族元素 1、写出用硼砂进行硼砂珠实验的反应方程式。 答：NaB,O+MO=2NaBO2MBO2h(M:Co,Cr等) NaB,O,+Co0=-2NaBO2Co(BO22(蓝色) 3NaB,O,+Cr03=6NaB022Cr(BO2(绿色) 2、用反应方程式表示下列物质在溶液中发生的变化，这些变化说明物质的什么性质？ ()SnC与HgCl2:(2)SnC,中加入过量的NaOH,然后加入Bi:(3)PbO,与浓HC 答：(I)SnC+2HgCh=Hg2C1(白色)+SnC4 SnCh的还原性 HgCh+SnCl=2Hgl(黑色)+SnCl: (2)SnC+2NaOH=SnOH)l(白色)+2 NaCl SnClz的两性 Sn(OH)2+NaOH=NaSn(OH)3 3 Sn(OH)x+2Bi++9OH=2Bi(黑)+3Sn(OH)Sn(OH)3的还原性 (3)PbO2+4HC(浓)=PbC2(S)+C12(g)+2H0PbO2的氧化性 PbCl2(s)+Cl=PbCl- 3、将CO2通入到Na:SiO3溶液中得到什么产物？NaCO:和SiO高温反应得到什么产物？ 答：C02+NaSiO3+H0=hSi0+NaCO3: 高温下，SiO2+NaCO,=CO2+Na:SiO 4、试说明碳酸盐的热稳定性。 答：一般说来，碳酸、碳酸氢盐、碳酸盐的热稳定性顺序是：碳酸<酸式盐<正盐。可用离 子极化理论加以解释。C02的结构可以看作是C+和0的作用，C+对周围的0有一定的 极化作用，当一金属离子（如M)与CO2结合成碳酸盐时，M+对邻近的氧产生一定的极化 作用，称反极化作用。由于反极化作用的存在，削弱了C一0健的结合力，当反极化作用较 强时，可使C一O健断裂，生成金属氧化物和CO2,阳离子的反极化作用和它的电子构型、 离子半径和电荷有关。H离子半径最小，反极化作用最强，故C0极易分解，碱金属阳 离子半径大、电荷少，反极化作用较弱，一般温度较高，故碱金属碳酸盐较稳定。碱土金属 阳离子，由上至下离子半径逐渐增大，反极化作用逐渐减弱，因此分解温度逐渐升高。 碳酸盐热稳定性的一般规律是：

第十三章 硼族碳族元素 1、写出用硼砂进行硼砂珠实验的反应方程式。 答： Na2B4O7 + MO = 2NaBO2·M(BO2)2 (M：Co，Cr 等) Na2B4O7 + CoO = 2NaBO2·Co(BO2)2 (蓝色) 3Na2B4O7 + Cr2O3 = 6NaBO2·2Cr(BO2)3 (绿色) 2、用反应方程式表示下列物质在溶液中发生的变化，这些变化说明物质的什么性质？ (1) SnCl2 与 HgCl2；(2) SnCl2 中加入过量的 NaOH，然后加入 Bi3+；(3) PbO2 与浓 HCl。 答：(1) SnCl2 + 2HgCl2 = Hg2Cl2↓ (白色) + SnCl4 SnCl2 的还原性 Hg2Cl2 + SnCl2 = 2Hg ↓(黑色) + SnCl4 (2) SnCl2 + 2NaOH = Sn(OH)2↓ (白色) +2NaCl SnCl2 的两性 Sn(OH)2 + NaOH = NaSn(OH)3 3Sn(OH)3 - + 2Bi3+ + 9OH- = 2Bi (黑) + 3Sn(OH) 2− 6 Sn(OH)3 -的还原性 (3) PbO2 + 4HCl (浓) = PbCl2 (s) + Cl2 (g) + 2H2O PbO2 的氧化性 PbCl2 (s) + Cl- = PbCl 2− 4 3、将 CO2 通入到 Na2SiO3 溶液中得到什么产物？Na2CO3 和 SiO2 高温反应得到什么产物？ 答：CO2 + Na2SiO3 + H2O = H2SiO3 + Na2CO3 ； 高温下，SiO2 + Na2CO3 = CO2 + Na2SiO3 4、试说明碳酸盐的热稳定性。 答：一般说来，碳酸、碳酸氢盐、碳酸盐的热稳定性顺序是：碳酸<酸式盐<正盐。可用离 子极化理论加以解释。CO3 2-的结构可以看作是 C 4+和 O2-的作用，C 4+对周围的 O2-有一定的 极化作用，当一金属离子(如 Mn+)与 CO3 2-结合成碳酸盐时，Mn+对邻近的氧产生一定的极化 作用，称反极化作用。由于反极化作用的存在，削弱了 C—O 键的结合力，当反极化作用较 强时，可使 C—O 键断裂，生成金属氧化物和 CO2，阳离子的反极化作用和它的电子构型、 离子半径和电荷有关。H+离子半径最小，反极化作用最强，故 H2CO3 极易分解，碱金属阳 离子半径大、电荷少，反极化作用较弱，一般温度较高，故碱金属碳酸盐较稳定。碱土金属 阳离子，由上至下离子半径逐渐增大，反极化作用逐渐减弱，因此分解温度逐渐升高。 碳酸盐热稳定性的一般规律是：

()同族元素的碳酸盐由上至下分解温度逐渐升高： (2)酸式盐的热稳定性小于正盐： (③)同一元素不同氧化态的阳离子，高氧化态的碳酸盐分解温度较低： (4)同周期元素的含氧酸盐中，热稳定性次序通常为：碱金属>碱土金属>过渡金属>铵 盐。t如：K,C0>CaC0>ZnCO>NH),CO1 5、为何HBO为一元酸？ 答：在HBO分子中，中心原子B采用sp杂化，另一条空的p轨道可接受：0中0提 供的孤对电子而解离出氢离子，所以H山B0:是一元弱酸。 B(OH)3+H2O=B(OH)4+H* K9=5.8x10-1 试比较C02与Si02的结构和性质。 答：C02与SiO2的组成相似，但它们的内部结构不同，C02是分子晶体，晶格节点上是C02 小分子，分子间是微弱的范德华力，因此它的熔沸点较低，所以在常温常压下C0,为气体， 而SO2是有硅氧四面体组成的原子晶体，整个晶体为一个巨大的分子，晶格节点上是氧原 子和硅原子，原子间是较强的共价健，因此它的熔沸点较高，所以在常温常压下S02为固 体。 6、何谓缺电子原子？何谓缺电子化合物 答：缺电子原子是指价电子数小于价键轨道数的原子。它们所形成的化合物有些为缺电子化 合物。在缺电子化合物中，成键电子对数小于中心原子的键轨道数。由于有空的价键轨道存 在，所以它们有很强的接受电子对的能力，容易形成聚合型分子和配位化合物。 7、为何BC13的沸点比AC1的低？ 答：这是因为AC形成二聚分子，而BC不形成，B原子虽然也为缺电子原子，但半径很 小，随着卤素原子半径的增大，在硼原子周围容纳4个较大的原子更加困难。 8、在配制纯净的SC2溶液时，应如何防止它水解和被氧化？ 答：由于SnC2容易水解生成白色沉淀，SnC:+H0一Sn(OHC+HCl,而且Sn(OHCI 不易溶于盐酸，因此在配制纯净的SnC2溶液时，应先用盐酸把SCl2溶解后，再用水稀释 配制完后要向溶液中加入少量锡粒以防止其被氧化：2Sn2+02+4r一2Sn“+20 Sn+Sn-→2Sm2

(1) 同族元素的碳酸盐由上至下分解温度逐渐升高； (2) 酸式盐的热稳定性小于正盐； (3) 同一元素不同氧化态的阳离子，高氧化态的碳酸盐分解温度较低； (4) 同周期元素的含氧酸盐中，热稳定性次序通常为：碱金属>碱土金属>过渡金属>铵 盐。如：K2CO3>CaCO3>ZnCO3>(NH3)2CO3。 5、为何 H3BO3 为一元酸？ 答：在 H3BO3 分子中，中心原子 B 采用 sp2 杂化，另一条空的 p 轨道可接受： H2O 中 O 提 供的孤对电子而解离出氢离子，所以 H3BO3 是一元弱酸。 B(OH)3 + H2O B(OH)4 + H+  Ka =5.8×10-10 试比较 CO2 与 SiO2 的结构和性质。 答：CO2 与 SiO2 的组成相似，但它们的内部结构不同，CO2 是分子晶体，晶格节点上是 CO2 小分子，分子间是微弱的范德华力，因此它的熔沸点较低，所以在常温常压下 CO2 为气体， 而 SiO2 是有硅氧四面体组成的原子晶体，整个晶体为一个巨大的分子，晶格节点上是氧原 子和硅原子，原子间是较强的共价键，因此它的熔沸点较高，所以在常温常压下 SiO2 为固 体。 6、何谓缺电子原子？何谓缺电子化合物？ 答：缺电子原子是指价电子数小于价键轨道数的原子。它们所形成的化合物有些为缺电子化 合物。在缺电子化合物中，成键电子对数小于中心原子的键轨道数。由于有空的价键轨道存 在，所以它们有很强的接受电子对的能力，容易形成聚合型分子和配位化合物。 7、为何 BCl3 的沸点比 AlCl3 的低？ 答：这是因为 AlCl3 形成二聚分子，而 BCl3 不形成，B 原子虽然也为缺电子原子，但半径很 小，随着卤素原子半径的增大，在硼原子周围容纳 4 个较大的原子更加困难。 8、在配制纯净的 SnCl2 溶液时，应如何防止它水解和被氧化？ 答：由于 SnCl2 容易水解生成白色沉淀，SnCl2 + H2O → Sn(OH)Cl↓ + HCl，而且 Sn(OH)Cl 不易溶于盐酸，因此在配制纯净的 SnCl2 溶液时，应先用盐酸把 SnCl2 溶解后，再用水稀释。 配制完后要向溶液中加入少量锡粒以防止其被氧化：2Sn2++O2+4H+→2Sn4++2H2O， Sn4++Sn→2Sn2+

9、如何分别鉴定溶液中的S2+和Pb2+? 答：在溶液中加入HgCl2溶液，生成白色沉淀，继而加入SnCl2溶液，沉淀变黑的是Sn+。 因为SnC2+2HgC2=Hg2Cl2l(白色)+SnCl4:Hg2Ch+SnCh=2Hgl(黑色)+SnCl4 在溶液中加入CrO?,生成黄色沉淀，加过量的NaOH溶液，沉淀溶解的是Pb2+。因为 Pb2++CrO42-=PbCrO4↓：PbCrO4+3OH=Pb(OH)3]+CrO。 10、碳和氧的电负性差很大，但C0分子的偶极矩却很小，为什么？ 答：按分子轨道理论，C0中C与O间为三重键：一个。键，一个π键，一个π配键。π配 键是有氧提供电子对向C的空轨道配位。这种配位键的存在，使电负性大的氧原子周围电 子密度降低，造成C0分子的偶极矩很小。 11、在过量氧气中加热2.00g铅，得到红色粉末。将其用浓硝酸处理，形成棕色粉末，过滤 并干燥。在滤液中加入碘化钾溶液，生成黄色沉淀。写出每一步反应方程式，并计算最多能 得到多少克棕色粉末和黄色粉沉淀？（已知M=207.2) 答： Pb+02=Pb304:Pb304+4HNO3=2Pb(NO3)2+PbO2 +H2O; Pb2++I=Pbl;m(Pb02)=0.77g,m(Pbl)=2.97g. 12、某VA族单质的灰黑色固体甲与浓NaOH溶液共热时，可产生无色、无味、无嗅的可 燃性气体乙。灰黑色固体甲在空气中燃烧可得白色、难溶于水的固体丙，丙不溶于一般的酸， 但可与氢氟酸作用生成一无色气体丁，根据上述实验现象，推断甲、乙、丙、丁分别是什么 物质？ 答： Si+OH+H2O=SiO+2H2 Si+O2=SiO2 SiO2+HF =SiF4(g)+2H2O 甲：Si:乙：H2:丙：SiO2:丁：Sif4

9、如何分别鉴定溶液中的 Sn2+和 Pb2+？ 答：在溶液中加入 HgCl2 溶液，生成白色沉淀，继而加入 SnCl2 溶液，沉淀变黑的是 Sn2+。 因为 SnCl2 + 2HgCl2 = Hg2Cl2↓ (白色) + SnCl4； Hg2Cl2 + SnCl2 = 2Hg ↓(黑色) + SnCl4 在溶液中加入 CrO 2− 4 ，生成黄色沉淀，加过量的 NaOH 溶液，沉淀溶解的是 Pb2+。因为 Pb2+ + CrO4 2- = PbCrO4↓； PbCrO4 + 3OH- = [Pb(OH)3] - + CrO 2− 4 。 10、碳和氧的电负性差很大，但 CO 分子的偶极矩却很小，为什么？ 答：按分子轨道理论，CO 中 C 与 O 间为三重键：一个 σ 键，一个 π 键，一个 π 配键。π 配 键是有氧提供电子对向 C 的空轨道配位。这种配位键的存在，使电负性大的氧原子周围电 子密度降低，造成 CO 分子的偶极矩很小。 11、在过量氧气中加热 2.00g 铅，得到红色粉末。将其用浓硝酸处理，形成棕色粉末，过滤 并干燥。在滤液中加入碘化钾溶液，生成黄色沉淀。写出每一步反应方程式，并计算最多能 得到多少克棕色粉末和黄色粉沉淀？（已知 MPb=207.2） 答： Pb + O2 = Pb3O4 ; Pb3O4 + 4HNO3 = 2Pb(NO3)2 + PbO2 + H2O ; Pb2+ + I- = PbI ; m(PbO2)=0.77g; m(PbI)=2.97g. 12、某ⅣA 族单质的灰黑色固体甲与浓 NaOH 溶液共热时，可产生无色、无味、无嗅的可 燃性气体乙。灰黑色固体甲在空气中燃烧可得白色、难溶于水的固体丙，丙不溶于一般的酸， 但可与氢氟酸作用生成一无色气体丁，根据上述实验现象，推断甲、乙、丙、丁分别是什么 物质？ 答： Si+OH-+H2O = SiO 2− 3 +2H2 Si+O2 = SiO2 SiO2+HF = SiF4(g)+2H2O 甲：Si；乙：H2；丙：SiO2；丁：SiF4