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硼族元素

硼族元素
硼族元素

硼族元素

第ⅢA族包括硼、铝、镓、铟和铊五种元素。其中除硼是非金属元素外,其余的都是金属元素,且其金属性随着原子序数的增加而增强。

硼族元素的一些基本性质列于下表中。

本族元素原子的价电子层结构为ns2np1,常见氧化态为+3和+1,随原子序数的递增,ns2电子对趋于稳定,特别是6s上的2个电子稳定性特别强。使得从硼到铊高氧化数(+Ⅲ)稳定性依次减小,即氧化性依次增强;而低氧化数(+I)稳定性依

次增强,其还原性依次减弱。例如:Tl(Ⅲ)是很强的氧化剂,而Tl(Ⅰ)很稳定,其化合物具有较强的离子键特性。

+Ⅲ氧化态的硼族元素具有相当强的形成共价键的倾向。硼因原子半径较小,电负性较大,使其共价倾向最强,其它的硼族元素成键时表现为极性共价键。硼族元素的价电子层有4条轨道(ns、np x、np y、np z),而只有3个价电子,这种价电子层中价轨道数超过价电子数的原子称为缺电子原子,中心原子价轨道数超过成键电子对数的化合物称为缺电子化合物。如本族+Ⅲ价单分子化合物BF3、AlCl3等。缺电子原子在形成共价键时,往往采用接受电子形成双聚分子或稳定化合物和形成多中心键(即较多中心原子靠较少电子结合起来的一种离域共价键)的方式来弥补成键电子的不足。

下面列出了硼族元素的标准电极电势图。

硼原子的价电子构型是2s22p1,它能提供成键的电子是2s12p1x2p1y,还有一个空轨道。硼在化合物的分子中配位数为4还是3,取决于sp3或sp2杂化轨道中σ键的数目。同硅一样,它不能形成多重键,而倾向于形成聚合体,例如通过B-O-B 链形成B2O3或H3BO3或硼酸盐的庞大“分子”。

硼原子成键有三大特性:(1)共价性—以形成共价化合物为特征;(2)缺电子性—除了作为电子对受体易与电子对供体形成σ配键以外,还有形成多中心键的特征;(3)多面体习性—晶态硼和许多硼的化合物为多面体或多面体的碎片而成笼状或巢状等结构。这种多面体习性同它能形成多种类型的键有关。硼的化学主要表现在缺电子性质上。

无定形和粉末状硼比较活泼,而晶态硼惰性较大。

(1)与氧的作用

4B + 3O2 2B2O3△rHθ=-2887kJ.mol-1

无定形硼在空气中燃烧,除生成B2O3以外,还可生成少量BN。从硼的燃烧热及B-O键的键能(561~590kJ.mol-1)可知硼与氧的亲和力超过硅,所以它能从许多稳定的氧化物(如SiO2,P2O5,H2O等)中夺取氧而用作还原剂。它在炼钢工业

中用作去氧剂。

(2)与非金属作用

无定形硼在室温下与F2反应得到BF3,加热时也能与Cl2、Br2、S和N2反应,分别得到BCl3、BBr3、B2S3和BN(在1473K以上)。它不与H2作用。

2B + 3F22BF3

(3)与酸的作用

它不与盐酸作用,仅被氧化性酸,如浓HNO3、浓H2SO4和王水所氧化:

B + 3HNO3H3BO3 + 3NO2↑

2B + 3H2SO42H3BO3 + 3SO2↑

(4)与强碱作用

无定形硼与NaOH有类似硅那样的反应:

2B + 6NaOH 2Na3BO3 + 3H2↑

(5)与金属作用

硼几乎与所有金属都生成金属型化合物。它们的组成一般为M4B、M2B、MB、M3B4、MB2及MB6,如Nb3B4、Cr4B、LaB6、…等。这些化合物一般都很硬,且耐高温、抗化学侵蚀,通常它们都具有特殊的物理和化学性质。

一:硼烷的概况

用类似于制硅烷的方法已制得二十多种硼的氢化物-硼烷。硼烷在组成上与硅烷、烷烃相似,而在物理、化学性质方面更像硅烷。

硼烷有B n H n+4和B n H n+6两大类,前者较稳定。在常温下,B2H6及B4H10为气体,B5~B8的硼烷为液体,B10H14及其它高硼烷都是固体。常见硼烷的物理性质见下表。

硼烷多数有毒、有气味、不稳定,有些硼烷加热即分解。硼烷水解即放出H2,它们还是强还原剂,如与卤素反应生成卤化硼。在空气中激烈地燃烧且放出大量的热。因此,硼烷曾被考虑用作高能火箭燃料。如:

B2H6 + 3O2 B2O3 + 3H2O△r Hθ=-2166kJ.mol-1

B2H6 + 6X2 2BX3 + 6HX

组成相当于CH4和SiH4的BH3是否能瞬时存在,至今还是个疑问,制备反应中得到的是BH3的二聚体B2H6。

4BF3.Et2O + 3NaBH42B2H6↑+ 3NaBF4 + 4Et2O

二、乙硼烷的性质

1. 分子结构

在B2H6分子中,每个B原子都采用sp3杂化,4条杂化轨道中2条与两个H原子形成σ键,这4个σ键在同一平面。另两条杂化轨道和另一个硼原子的两条杂化轨道以及另两个氢的1s轨道重叠并分别共用2个电子,形成了垂直于上述平面的两个三中心二电子键,一个在平面之上,另一个在平面之下(见图13-26)。每个三中心二电子键是由一个氢原子和两个硼原子共用2个电子构成的,又称“硼氢桥键”。

图13-26 B2H6的分子结构

这种三中心二电子键是由三个原子(2个B,1个H)轨道组成三个分子轨道—成键、反键、非键轨道(其能级与原来的硼原子的一样),而让2个电子填充在成键轨道上形成的(见图13-27)。在B2H6分子中共有两种键:B-H(2c-2e)硼氢键和(3c-2e)氢桥键。

图13-27 (3c-2e)键中分子轨道能级图

2. 性质:

乙硼烷受热容易分解,它的热分解产物很复杂,有B4H10、B5H9、B5H11和B10H14等,控制不同条件,可得到不同的主产物。如:

2B2H6 B4H10 + H2

它遇水立即发生水解:

B2H6 + 6H2O2H3BO3↓+ 6H2↑

乙硼烷是缺电子化合物,属路易斯酸,它可以与路易斯碱化合,如:B2H6 + 2LiH2Li[BH4]

B2H6 + 2CO 2[H3B·CO]

与NH3反应产物复杂,由反应条件决定:

三:高硼烷的分子结构

在高硼烷中,除了B-H(2c-2e)硼氢键和(3c-2e)氢桥键这两种键以外,还可能有:B-B(2c-2e)硼-硼键,(3c-2e)开口三中心键(硼桥键)和(或

)(3c-2e)闭合三中心键(闭合硼键)。所以硼烷分子中常见的键型共有五种。

高硼烷的分子构型为正二十面体,或为不完整的二十面体碎片(去掉一个或几个顶角)所具有的巢状或蛛网状结构(见图13-28)。

图13-28 巢状硼烷结构

B2H6与LiH反应,将得到一种比B2H6的还原性更强的还原剂硼氢化锂LiBH4。让过量的NaH与BF3反应,或让NaH与硼酸三甲脂B(OCH3)3反应,可得到硼氢化钠NaBH4。

2LiH + B2H6 2LiBH4

4NaH + BF3 NaBH4 + 3NaF

4NaH + B(OCH3)3 NaBH4 + 3NaCH3O

硼氢化物都是白色盐型化合物晶体,能溶于水或乙醇,无毒,化学性质稳定。由于其分子中有BH4-离子(即H-离子),它们是极强的还原剂。在还原反应中,它们各有选择性(例如NaBH4只还原醛、酮和酰氯类)且用量少,操作简单,对温度又无特殊要求,在有机合成中副反应少,这样就使得一些复杂的有机合成反应变得快而简单,并且产品质量好。它在制药、染料和精细化工制品(作为制氢化物的起始原料)的生产中已得到越来越广泛的应用。LiBH4的燃烧热很高,可作火箭燃料。

硼的四种卤化物BX3均已制得,它们的一些物理性质列于表13-30中.

表13-30 卤化硼的一些物理性质

它们都是共价化合物,易溶于非极性溶剂,都易于水解.这些化合物都是缺电子化合物,是很强的路易士酸,因此,都易于和具有孤电子对的物质如HF、NH3、醚、醇以及胺类等反应,有的形成加合物.

BCl3遇水强烈地水解:

BCl3(l) + 3H2O(l)H3BO3(s) + 3HCl(aq)

当BF3遇水则形成1:1或1:2的加合物。只有在较小量BF3通入水时,才能得到氟硼酸溶液:

4BF3 + 3H2O3BF4- + 3H+ + H3BO3

它是一种强酸,仅以离子状态存在于水溶液中。铜、锡、铅、镉、钴、铁、镍等金属的氟硼酸盐用于电镀,速度快,镀层质量好,又省电。

三氧化二硼B2O3的熔点为72OK,沸点为2523K;易溶于水,形成硼酸:B2O3 + 3H2O2H3BO3

但遇热的水蒸气可生成易挥发的偏硼酸:

B2O3 + H2O(g)2HBO2(g)

由于B-O键能大,即使在高温下也只能被强还原剂镁或铝所还原。熔融玻璃体B2O3可以溶解多种金属氧化物得到有特征颜色的玻璃,也用此来作定性鉴定。

一:结构

如果说构成二氧化硅、硅酸和硅酸盐的基本结构单元是SiO4四面体,那么,构成三氧化二硼、硼酸和多硼酸的基本结构单元是平面三角形的BO3(见图13-30,a)和四面体的BO4(见图13-32)。在H3BO3的晶体中,每个硼原子用3个sp2杂化轨道与3个氢氧根中的氧原子以共价键相结合(见图13-30,b)。每个氧原子除以共价键与一个硼原子和一个氢原子相结合外,还通过氢键同另一H3PO3单元中的氢原子结合而连成片层结构(如图13-30,C),层与层之间则以范德华力相吸引。硼酸晶体是片状的,有滑腻感,可作润滑剂。硼酸的这种缔合结构使它在冷水中的溶解度很小(273K时为6.359/100g水);加热时,由于晶体中的部分氢键被破坏,其溶解度增大(373K时为27.6g/100g水)。

图13-30 BO3及H3BO3结构示意图

二:性质

硼酸H3BO3为白色片状晶体,微溶于水,在热水中溶解度明显增大,这是由于受热时,晶体中的氢键部分断裂所致。

H 3BO 3是一元弱酸,K a =6×10-10。它之所以有酸性并不是因为它本身给出质子,而是由于硼是缺电子原子,它加合了来自H 2O 分子的OH -(其中氧原子有孤电子对)而释出H +离子。

利用H 3BO 3的这种缺电子性质,加入多羟基化合物(如甘油或甘露醇等),可使硼酸的酸性大为增强:

所生成的配合物的K a =7.08×10-6,此时溶液可用强碱以酚酞为指示剂进行滴定。 常利用硼酸和甲醇或乙醇在浓H 2SO 4存在的条件下,生成挥发性硼酸酯燃烧所特有的绿色火焰来鉴别硼酸根。 H 3BO 3 + 3CH 3OH

B(OCH 3)3 + 3H 2O

H 3BO 3与强碱NaOH 中和,得到偏硼酸钠NaBO 2,在碱性较弱的条件下则得到四硼酸盐,如硼砂Na 2B 4O 7·10H 2O ,而得不到单个BO 33-离子的盐。但反过来,在任何一种硼酸盐的溶液中加酸时,总是得到硼酸,因为硼酸的溶解度较小,它容易从溶液中析出。

加热灼烧H 3BO 3时起下列变化:

H 3BO 3

HBO 2 B 2O 3

一:结构

硼酸同硅酸相似,可缩合为链状或环状的多硼酸xB2O3.yH2O,所不同的是在多硅酸中,只有SiO4四面体这一种结构单元,而在多硼酸中有两种结构单元,一种即前述BO3平面三角形,另一种系硼原子以sp3杂化轨道与氧原子结合而成的BO4四面体。在多硼酸中最重要的是四硼酸。实验证明四硼酸根[B4O5(OH)4]2-离子的结构如图13-31所示。

图13-31 [B4O5(OH)4]2-离子的立体结构

二:性质

除IA族金属元素以外,多数金属的硼酸盐不溶于水。多硼酸盐与硅酸盐一样,加热时容易玻璃化。

最常用的硼酸盐即硼砂。它是无色半透明的晶体或白色结晶粉末。在它的晶体中,[B4O5(OH)4]2-离子通过氢键连接成链状结构,链与链之间通过Na+离子键结合,水分子存在于链之间,所以硼砂的分子式按结构应写为Na2B4O5(OH)4.8H2O。硼砂在干燥空气中容易风化,加热到623~673K时,成为无水盐,继续升温至

1151K则熔为玻璃状物。它风化时首先失去链之间的结晶水,温度升高,则链与键之间的氢键因失水而被破坏,形成牢固的偏硼酸骨架。

硼砂同B2O3一样,在熔融状态能溶解一些金属氧化物,并依金属的不同而显出特征的颜色(硼酸也有此性质)。例如:

Na2B4O7 + CoO2NaBO2.Co(BO2)2(蓝宝石色)

因此,在分析化学中可以用硼砂来作“硼砂珠试验”,鉴定金属离子。此性质也被应用于搪瓷和玻璃工业(上釉、着色)和焊接金属(去金属表面的氧化物)。硼砂还可以代替B2O3用于制特种光学玻璃和人造宝石。

硼酸盐中的B-O-B键不及硅酸盐中的Si-O-Si键牢,所以硼砂较易水解。它水解时,得到等物质的量的H3BO3和B(OH)4-,

B4O5(OH)42- + 5H2O2H3BO3 + 2B(OH)4-

这种水溶液具有缓冲作用。硼砂易于提纯,水溶液又显碱性,所以分析化学上常用它来标定酸的浓度。硼砂还可以作肥皂和洗衣粉的填料。

一: 过硼酸盐

将硼酸盐与H2O2反应或者让H3BO3与碱金属的过氧化物反应,都可以得到过硼酸盐。如

H3BO3 + Na2O2 + HCl + 2H2O NaBO3· 4H2O + NaCl

过硼酸钠NaBO3· 4H2O是强氧化剂,水解时放出H2O2,用于漂白羊毛、丝、革和象牙等物或加在洗衣粉中作漂白剂。过硼酸钠的分子结构尚未弄明白,可看

作是含H2O2的水合物NaBO2· H2O2· 3H2O。它是无色晶体,加热失水后成为黄色固体。

二: 氮化硼

将硼砂与NH4Cl一同加热,再用盐酸、热水处理、可得到白色固体氮化硼BN。

Na2B4O7 + 2NH4Cl2NaCl + B2O3 + 2BN + 4H2O

在高温下用硼和氨或氮作用也可得BN。BN具有石墨型晶体结构,层内的硼原子和氮原子均采取sp2杂化轨道相互结合。结构中B-N基团同C-C基团是等电子体。BN耐腐蚀、热稳定性好,在3272K的高温下仍保持稳定的固体状态。它的电阻大,导热率大,绝缘性能好。当前它主要用作润滑材料,耐磨材料,电气和耐热的涂层材料。

在高温高压下,石墨晶形的BN可转化为金刚石型立方晶系的BN。这种金刚石结构的BN的硬度可与金刚石的硬度相比拟。

铝是银白色金属,熔点930K, 沸点2700K.具有良好的导电性和延展性,也是光和热的良好反射体.

铝最突出的化学性质是亲氧性,同时它又是典型的两性元素。

铝一接触空气或氧气,其表面就立即被一层致密的氧化膜所覆盖,这层膜可阻止内层的铝被氧化,它也不溶于水,所以铝在空气和水中都很稳定。

铝的亲氧性还可以从氧化铝非常高的生成焓看出来。

4Al + 3O2 2Al2O3 △f Hθ =-3339 kJ·mol-1

由于铝的亲氧性,它能从许多氧化物中夺取氧,故它是冶金上常用的还原剂。且常被用于冶炼铁,镍,铬,锰,钒等难熔金属,称为铝还原法。

Fe2O3 + 2Al Al2O3 + 2Fe

高纯度的铝(99.950%)不与一般酸作用,只溶于王水。普通的铝能溶于稀盐酸或稀硫酸,被冷的浓H2SO4或浓、稀HNO3所钝化。所以常用铝桶装运浓H2SO4、浓HNO3或某些化学试剂。

但是铝能同热的浓H2SO4反应。

2Al + 6H2SO4(浓) Al2(SO4)3 + 3SO2↑+ 6H2O

铝比较易溶于强碱中。

2Al + 2NaOH + 6H2O2Na[Al(OH)4] + 3H2↑

一:α-Al2O3

自然界存在的刚玉为α-Al2O3,它的晶体属于六方紧密堆积构型,6个氧原子围成一个八面体,在整个晶体中有2/3的八面体孔穴为Al原子所占据。由于这种紧密堆积结构,加上晶体中Al3+离子与O2-离子之间的吸引力强,晶格能大,所以α-Al2O3的熔点(2288±15K)和硬度(8.8)都很高。它不溶于水,也不溶于酸或碱,耐腐蚀且电绝缘性好,用作高硬度材料、研磨材料和耐火材料。天然的或人造刚玉由于含有不同杂质而有多种颜色。例如,合微量Cr(Ⅲ)的呈红色,称为红宝石;含有Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)或Ti(Ⅳ)的称为蓝宝石;含少量Fe3O4的称为刚玉粉。将任何一种水合氧化铝加热至1273K以上,都可以得到α-Al2O3。工业上用高温电炉或氢氧焰熔化氢氧化铝以制得人造刚玉。

二:γ-Al2O3

在温度为723K左右时,将Al(OH)3、偏氢氧化铝AlO(OH)或铝铵矾

(NH4)2SO4·Al2(SO4)3·24H2O加热,使其分解,则得到γ-Al2O3。这种Al2O3不溶于水,但很易吸收水分,易溶于酸。把它强热至1273K,即可转变α-Al2O3。γ-Al2O3的粒子小,具有强的吸附能力和催化活性,所以又名活性氧化铝,可用作吸附剂和催化剂。

三:β-Al2O3

还有一种β-Al2O3,它有离子传导能力(允许Na+通过),以β-铝矾土为电解质制成钠-硫蓄电池。由于这种蓄电池单位重量的蓄电量大,能进行大电流放电,因而具有广阔的应用前景。这种电池负极为熔融钠,正极为多硫化钠(Na2S x),电解质为β-铝矾土(钠离子导体)其电池反应为:

正极2Na+ + xS + 2e-Na2S x

负极2Na 2Na+ + 2e-

-------------------------------------------------

总反应:2Na + xS Na2S x

这种蓄电池使用温度范围可达620~680K,其蓄电量为铅蓄电池蓄电量的3~5倍。用β-Al2O3陶瓷做电解食盐水的隔膜生产烧碱,有产品纯度高,公害小的特点。

Al2O3的水合物一般都称为氢氧化铝。它可以由多种方法得到。加氨水或碱于铝盐溶液中,得一种白色无定形凝胶沉淀。它的含水量不定,组成也不均匀,统

称为水合氧化铝。无定形水合氧化铝在溶液内静置即逐渐转变为结晶的偏氢氧化铝AlO(OH),温度越高,这种转变越快。若在铝盐中加弱酸盐碳酸钠或醋酸钠,加热,则有偏氢氧化铝与无定形水合氧化铝同时生成。只有在铝酸盐溶液中通入CO2,才能得到真正的氢氧化铝白色沉淀,称为正氢氧化铝。结晶的正氢氧化铝与无定形水合氧化铝不同,它难溶于酸,而且加热到373K也不脱水;在573K 下,加热两小时,才能变为AlO(OH)。

氢氧化铝是典型的两性化合物。新鲜制备的氢氧化铝易溶于酸也易溶于碱: 3H2O + Al3+Al(OH)3Al(OH)4-

例如:Al(OH)3 + 3HNO3 Al(NO3)3 + 3H2O

Al(OH)3 + KOH K[Al(OH)4]

一: 铝盐

用金属铝或氧化铝或氢氧化铝与酸反应即可得到铝盐。铝盐都含有Al3+离子,在水溶液中Al3+离子实际上以八面体的水合配离子[Al(H2O)6]3+而存在。它在水中水解,而使溶液显酸性。如

[Al(H 2O)6]3+ + H2O Al(H2O)5OH]2+ + H3O+

[Al(H2O)5OH]2+还将逐级水解。因为Al(OH)3是难溶的弱碱,一些弱酸(如H2CO3、H2S、HCN等)的铝盐在水中几乎完全或大部分水解,所以弱酸的铝盐如Al2S3及Al2(CO3)2等不能用湿法制得。

二: 铝酸盐

用金属铝或氧化铝或氢氧化铝与与碱反应即生成铝酸盐。铝酸盐中含

Al(OH)4-[或Al(OH)4(H2O)2-]及Al(OH)63-等配离子,拉曼光谱已证实有Al(OH)4-离子存在。

铝酸盐水解使溶液显碱性,水解反应式如下:

Al(OH)4-Al(OH)3 + OH-

在这溶液中通入CO2,将促进水解的进行而得到真正的氢氧化铝沉淀。工业上利用此反应从铝土矿制取纯Al(OH)3和Al2O3,方法是:先将铝土矿与烧碱共热,使矿石中的Al2O3转变为可溶性的偏铝酸钠而溶于水,然后通入CO2,即得到Al(OH)3沉淀,滤出沉淀,经过煅烧即成Al2O3。

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O2NaAl(OH)4

2NaAl(OH)4 + CO2 H2O + 2Al(OH)3↓+ Na2CO3

2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O

这样制得的Al2O3,可用于冶炼金属铝。

将上法得到的Al(OH)3和Na2CO3一同溶于氢氟酸,则得到电解法制铝所需要的助熔剂冰晶石Na3AlF6。

2Al(OH)3 + 12HF + 3Na2CO3 2Na3AlF6 + 3CO2↑+ 9H2O

一: 铝的三卤化物

铝的四种卤化物AlX3都存在,它们的一些物理性质如下表所示.

*表示在250kPa下.

这些卤化物中, 仅AlF3为离子型化合物, 其余均为共价化合物。在通常条件下都是双聚分子,这是因为这些共价化合物都是缺电子的,为了解决这一矛盾,只能采用双聚形式。

二、三氯化铝

无水AlCl3在常温下是一种白色固体,遇水强烈水解,解离为Al(H2O)63+和Cl-离子。AlCl3还容易与电子对给予体形成配离子(如AlCl4-)和加合物(如AlCl3· NH3)。这一性质使它成为有机合成中常用的催化剂。

三: 碱式氯化铝

以铝灰和盐酸为主要原料(还有其他方法和原料),在控制的条件下制得的碱式氯化铝是一种高效净水剂。它为无色或黄色树脂状固体,溶液无色或呈黄褐色,粗制品为灰黑色。它是由介于AlCl3和Al(OH)3之间一系列中间水解产物聚合而成的高分子化合物。它的组成式为[Al2(OH)n Cl6-n]m,1≤n≤5,m≤10,是一种多羟基多核配合物,通过羟基架桥而聚合。因其式量较一般絮凝剂Al2(SO4)3、明矾

或FeCl3大得多且有桥式结构,所以它有强的吸附能力。另一方面,它在水溶液中形成许多高价配阳离子,如[Al2(OH)2(H2O)8]4+和[Al3(OH)4(H2O)10]5+ …等。它

能显著地降低水中泥土胶粒上的负电荷,所以它有高的凝聚效率和沉淀作用,能除去水中的铁、锰、氟、放射性污染物和重金属、泥沙、油脂、木质素以及印染废水中的流水性染料等,因而在水质处理方面大有取代Al2(SO4)3和FeCl3之势。

碳族和硼族元素练习

碳族和硼族元素练习 一、选择题 ( 共17题 34分 ) 1. (7643)与Na 2CO 3溶液作用全部都生成碱式盐沉淀的一组离子是……………………( ) (A) Mg 2+,Al 3+,Co 2+,Zn 2+ (B) Fe 3+,Co 2+,Ni 2+,Cu 2+ (C) Mg 2+,Mn 2+,Ba 2+,Zn 2+ (D) Mg 2+,Mn 2+,Co 2+,Ni 2+ 2. (7462)下列说法不正确的是…………………………………………………………… ( ) (A) SiCl 4在与潮湿的空气接触时会冒“白烟” (B) NF 3因会水解,不能与水接触 (C) SF 6在水中是稳定的 (D) PCl 5不完全水解生成POCl 3 3. (3718) 铅蓄电池在充电时,阳极反应是……………………………………………( ) (A) PbSO 4 + H 2O = PbO 2 + 4H + + SO -24+ 2e (B) Pb + SO -24 = PbSO 4 + 2e (C) PbSO 4 + 2e = Pb + SO -24 (D) PbO 2 + 4H + + SO - 24 + 2e = PbSO 4 + 2H 2 O 4. (0545) 已知在一定温度下 SnO 2(s) + 2H 2(g)Sn(s) + 2H 2O(g) K c = CO(g) + H 2O(g)CO 2(g) + H 2(g) K c = 因此下列反应SnO 2(s) + 2CO(g)Sn(s) + 2CO 2(g) 的K c 值………………………( ) (A) (B) (C) (D) 5. (7476)分离SnS 和PbS ,应加的试剂为…………………………………………………( ) (A) 氨水 (B) 硫化钠 (C) 硫酸钠 (D) 多硫化铵 6. (7475)鉴别Sn 4+和Sn 2+ 离子,应加的试剂为……………………………………………( ) (A) 盐酸 (B) 硝酸 (C) 硫酸钠 (D) 硫化钠(过量) 7. (7466)下列分子中,C 与O 之间键长最短的是…………………………………………( ) (A) CO (B) Ni(CO)4 (C) CO 2 (D) CH 3COOH 8. (7363)将过量SiF 4通入NaOH 溶液中,主要产物是……………………………………( ) (A) H 4SiO 4,NaF (B) Na 2SiO 3,NaF (C) Na 2SiO 3,Na 2SiF 6 (D) SiO 2,HF 9. (4370)下列说法不正确的是………………………………………………………… ( ) (A)HCO 3- 可通过氢键形成双聚离子 (B) NaHCO 3的热稳定性不如NaCO 3高 (C) BeCO 3在热水中就可发生分解 (D) 所有碱金属碳酸盐都是易溶于水的 10. (4308) CO 32- 的几何构型是……………………………………………………… ( ) (A) 平面三角形 (B) 三角锥形 (C) T 形 (D) 直线形 11. (1460) 下列硫化物,能溶于Na 2S 溶液生成硫代酸盐的是…………………………( ) (A) SnS (B) SnS 2 (C) PbS (D) Bi 2S 3 12. (1456) 试判断 Ge 、Sn 、Pb 分别与浓HNO 3作用时,正确的说法是………………( ) (A) 三元素都被氧化成 +2价 (B) 三元素都被氧化成 +4价 (C) Ge 和Sn 被氧化成 +4价,但Pb 却被氧化成 +2价 (D) Ge 被氧化成 +4价,但Sn 和Pb 只却被氧化成 +2价 13. (1451) IVA 族元素从Ge 到Pb ;下列性质随原子序数的增大而增加的是…………( ) (A) +2氧化态的稳定性 (B) 二氧化物的酸性 (C) 单质的熔点 (D) 氢化物的稳定性 14. (7354)从分子轨道理论出发,可以认为在B 2分子中存在的化学键是………………( )

第15章碳族元素

第15章 碳族元素习题 1.选择题 15-1 在下列物质中,熔点最高的是……………………………………………..( ) (A )4SiF (B )4SnCl (C )3AlCl (D )KCl 15-2 下列物质中热稳定性最高的是…………………………………………….( ) (A )23)Mg(HCO (B )3MgCO (C )32CO H (D )3CaCO 15-3 能与碳酸钠溶液作用,生成沉淀,而此沉淀又能溶于氢氧化钠溶液的是( ) (A )3AgNO (B )2FeCl (C )3AlCl (D )23)Ba(NO 15-4 下列化合物中,不水解的是……………………………………………….( ) (A )4SiCl ; (B )4CCl ; (C )3BCl ; (D )5PCl 15-5 下列各对物质中,中心原子的轨道杂化类型不同的是………………….( ) (A )4CH 与4SiH ; (B )+O H 3与3NH ; (C )4CH 与+ 4NH ; (D )4CF 与4SF 。 15-6 下列物质在水中溶解度最小的是………………………………………….( ) (A )32CO Na ; (B )3NaHCO ; (C )3CaCO ; (D )3KHCO 15-7 下列分子中,偶极矩不为零的是………………………………………….( ) (A )3BCl ; (B )4SiCl ; (C )5PCl ; (D )2SnCl 。 15-8 与32CO Na 溶液反应生成碱式盐沉淀的离子是…………………………..( ) (A )+3Al ; (B )+2Ba ; (C )+2Cu ; (D )+Ag 15.9 碳化铝固体与水作用产生的气体是……………………………………….( ) (A )22H C ; (B )COOH CH 3; (C )2CO ; (D )4CH 15-10 下列物质中还原性最强的是…………………………………………( ) (A )4GeH ; (B )3AsH ; (C )Se H 2; (D )HI 15-11 能与CO 生成较稳定配合物的是…………………………………..( ) (A )Fe 3+; (B )Fe 2+; (C )Fe ; (D )Mg 2+

第13章 硼族元素习题

第13章硼族元素 一、选择题 1、在下列金属中,熔沸点相差最大的是(). A、Pb B、Al C、Ga D、Ge 2、电解法制备铝时,需加冰晶石,其作用是( ) A. 加快电解速度 B. 降低Al2O3的熔点 C. 作为电解原料 D. 防止制得的铝再次氧化 3、关于铝的化学性质叙述错误的是( ) A. 能溶于稀酸 B. 能与热的强碱反应 C.与氢气直接化合 D. 高温下可与S.P.C.N等直接反应 4、下列硼烷在室温呈气态的是(). A、B4H10 B、B5H9 C、B5H11 D、B6H10 5、硼砂珠实验产生蓝色表示存在(). A、Cr B、Ni C、Co D、Fe 6、B的独特性质表现在(). A、亲氧元素 B、生成正氧化态的化合物 C、能形成离域大 键 D、是缺电子原子 7、下列制备无水三氯化铝的方法,正确的是(). A、将过量Al加入稀HCl中,反应完毕后蒸干所得溶液. B、往盐酸中加入稀Al(OH)3,反应完毕后蒸干所得溶液. C、在Cl2气流中加热Al箔 D、将AlCl3·6H2O加热脱水 8、金属Ga常用于制造测量高温的温度计,这是利用了Ga的哪种性质() A、密度大 B、硬度大 C、溶沸点高 D、溶沸点相差大 9、下列金属单质中,熔点最低的是() A、Cu B、Zn C、Na D、Ga 10、α—Al2O3和γ—Al2O3性质差别很大,不能作出判断的是 ( ) A. 水溶性 B. 在酸碱中的溶解性 C. 表面吸附性 D. 催化活性 11、在铝酸盐溶液中加入足量的氢氧化钠固体则( ) A. 生成白色沉淀 B.有气体放出 C. 先生成白色沉淀,而后沉淀消失 D. 生成白色沉淀,并放出气体 二、填空题 1、写出下列物质的化学式: 冰晶石硼砂刚玉

化学奥赛无机元素化学习题硼族元素含答案

【高中化学奥林匹克竞赛辅导】无机元素化学习题 第十一章硼族元素 1. 下列为有关硼酸的一些反应的图解,试写出其反应方程式,并指出反应条件。 B2H6 ↑ Mg2B2O5·H2O→Na2B4O7·10H2O→BF3→H[BF4] ↓H2SO4 B2O3←HBO2←H3BO3→BPO4 CH2-O (CH3)3BO3 HO-C B-OH CH2-O 2. 试解释下列各术语: (1)缺电子化合物(2)三中心键 3. B2H6的结构怎样?此分子中呈现出什么类型的键? 4. 为什么BN和BP都能形成石墨型的结构? 5. 硼酸晶体为什么呈鳞片状?晶体中硼酸分子是怎样结合在一起的? 6. 硼酸H3BO3有没有象磷酸那样的碱式盐?为什么? 7. 用盐酸可以溶解难溶的碳酸盐(如碳酸钙),但如用醋酸(K=1.8×10-5)或硼酸(K=7.8×10-10)能溶解碳酸钙吗?为什么? 8. 在焊接金属时,使用硼砂的原理是什么?用反应方程式表示硼砂和下列各氧化物共熔时所发生的化学反应:CaO,Fe2O3,NiO。 9. 为什么不能用AlC13·6H2O加热脱水制备无水的AlCl3? 10. 铝与硫混合,当加热时会剧烈的反应,生成硫化铝,但是此硫化铝不能从混有铝离子和硫离子的溶液中得到,如何解释?写出硫化铝与水的化学反应方程式。 11. 按金属的电极电位,铝的还原性远大于氢,但它不能将水中的H+还原为H2,可是在氢离子浓度比水小得多的碱性溶液中,铝反而可以容易地取代出氢气来,为什么? 12. 已知A12O3(s),Fe2O3(s),MnO2(s)和MgO(s)的标准生成焓分别为: -1672,-823.5,-518.3,-601.9kJ?mol-1 (1) 试求生成1mol铁,铝热剂反应的热效应? (2) 若用MnO2来代替Fe2O3,要得到lmol Mn反应的热效应如何? (3) 如果用MgO来代替Fe2O3,此反应是放热还是吸热,Al能否把MgO还原到Mg? 13. 铟能显示+l和+3价态,但没有+2价态,但是它的氯化物中有一种分子式为InCl2,如何解释? 14. 为什么不能制得TlI3和Tl2S3? 15. 虽然TlI与KI是同晶型的,但为什么TlI不溶于水? 16. 铊的化学性质,在某些方面相似于铝,在一些方面相似于IA金属,试用化学事实来说明上述叙述。 17. 今有K2SO4、Pb(NO3)2、SnC12、SbC13、A12(SO4)3和Bi(NO3)3等六瓶溶液,如何用

第12章 氮族、碳族和硼族元素 习题参考答案

第12章 氮族、碳族和硼族元素 习题参考答案 1. (1)解: NH 4 (NH 4)2SO 4HSO 4(NH 4)2Cr 2O 2O 3 + N 2 O (2)解: 2KNO 32 + O 2Cu(NO 3) 222 2AgNO 3 2.解:(1) 5NO 2-+ 2MnO 4- + 6H 5NO 3- + 2Mn 2+ + 3H 2O 3NO 2-+ Cr 2O 27 + 8H + →3NO 3- +2Cr 3+ +7H 2O (2) 2NO 2- + 2I - + 4H +2NO↑+ I 2 + 2H 2O (3) HNO 2+NH 2+ 2H 2O 3.解:(1) NH 4(NH 4)2SO 产生白色沉淀(BaSO 4) (2) KNO KNO 产生蓝色溶液(N 2O 3)、红棕色气体(NO 2) (3) AsCl BiCl SbCl 产生黄色沉淀(As 2S 3) Sb 2S 3)产生黑色沉淀(Bi 2S 3) 4.解:(1)S + 2HNO 3(浓) H 2SO 4 + 2NO↑ (2)4Zn + 10HNO 3(很稀) 4Zn(NO 3)2 + NH 4NO 3 + 3H 2 O (3)3CuS + 8HNO 3 3Cu(NO 3)2 + 3S↓ + 2NO↑ + 4H 2O (4)PCl 5+4H 2H 3PO 4+ 5HCl

(5)2AsO 33- + 3H 2S + 6H As 2S 3↓ + 6H 2O (6)AsO 43- + 2I - + 5H +H 3AsO 3 + I 2 + H 2O (7)2Mn 2+ + 5NaBiO 3 + 14H 2MnO 4- + 5Bi 3+ + 5Na + + 7H 2O (8)Sb 2S 3 + 3S 2-2SbS 33- 5.解:(1) NH 4 NH 3 O 2 Pt NO O 2 NO O 2H 2(Fe) N 2 2 2 NH 3 43 H 2SO 4( H 2SO 2 3 NH 3 (2) AsCl H 2As 23 2Na 3AsS 3 H 3AsO 3 H 4 2S(HCl)2S 5 Na 3AsS 4 (3) Na 3SbO Sb(OH) 3 SbOCl 2S 2S Na 3SbS 3 (4) 3 43) 3)3 Bi(OH)BiONO 3 6.解:A 是AsCl 3,B 是AgCl ,C 是[Ag(NH 3)2]Cl ,D 是As 2S 3,E 是(NH 4)3AsS 4,F 是As 2S 5,G 是H 2S 。有关反应式如下:

碳族元素

第十四章 碳族元素 Chapter 14 The Carbon Family Elements Carbon (C) Silicon (Si) Germanium (Ge) Stannum (Sn) Plumbum (Pb) §14-1 碳及其化合物 Carbon and its Compounds 一、General Properties 1.根据σ键的数目,碳可采取sp 、sp 2、sp 3杂化,其最大配位数为4 2.由于碳—碳单键的键能特别大,所以C -C 键非常稳定,具有形成均键(homochains)的 倾向 C -C N -N O -O F -F E (kJ·mol -1) 374 250 210 159 实 例 H 3C -CH 3 H 2N -NH 2 HO -OH 从碳到氮的单键键能的突减,是由于N 2分子中氮原子之间非键电子对排斥的缘故。 二、The Simple Substance 1.在第二周期中,氟、氧和氮都以双原子分子存在:F 2、O 2和N 2;而碳存在多聚物,其理由为:O 2和N 2的多重键要比σ单键(均键)强得多 如: , E (kJ·mol -1) 494 > 210 + 210 , 946 > 250 + 250 而: E (kJ·mol -1) 627 < 374 + 374 即C 2分子中的多重键比均链中的两个σ单键之和小,所以碳往往形成多原子均键,虽然在星际空间存在有C 2(g)分子。 2.Allotropes: diamond 、graphite 、fullerene (C 60、C 70)、carbin (carbon fibers) (1) 熵 S carbin >S graphite >S diamond (2) d C-C (nm): diamond > graphite > benzene > ethylene > carbin > acethylene (3) C graphite → C diamond ?r H m >0,?r S m <0 根据平衡,需要高压Pa 100.1106109?-?,(because of the insignificant reduction of volume),升高温度不利于平衡的移动,但为了达到该过程可以接受 的速率,反应温度大约在2000℃,近来已发明一种低压生产金刚石的方法:把金刚石晶种(seed )放在气态碳氢化合物(甲烷methane ,ethane )中,温度升高到1000℃,可以得到金刚石粉末或者crystal whiskers (4) C 60 由12个正五边形和20个正六边形组成,每个碳原子以sp 3、sp 2杂化轨道与 相邻的三个碳原子相连,使∠CCC 小于120?而大于109?28',形成曲面,剩余的p 轨道在C 60球壳的外围和内腔形成球面π键,从而具有芳香性。 O N N N N N C C C C C O O O

碳族元素和硼族元素

碳族元素和硼族元素 第1题(共6分) 实验室制备少量硅一般采用镁粉还原SiO2的方法,然后用稀盐酸洗涤产品以除去杂质。某同学在进行上述操作时,在制得的产品中加HCl洗涤时突然起火。 (1)请用化学方程式解释: ①稀盐酸洗涤产品可除去哪些主要杂质? ②为什么加HCl洗涤时突然起火? (2)请设计一个实验来验证你的解释。(不必画出装置图,也不必指出具体化学药品,不要写方程式,只要 简明指出方法。) 1.(共6分) (1) ① 2HCl+MgO H2O+MgCl2 2HCl+Mg H2↑+MgCl2 ② SiO2+4Mg Mg2Si +2MgO Mg2Si+4HCl SiH4+2MgCl2 SiH4+2O2SiO2+2H2O (2) 在N2保护下(或惰性气体),对硅烷气体进行检验。 SiH4+2KMnO4H2+K2SiO3+2MnO2↓+ H2O (不要求) (方程式各1分,检验1分) 第2题(8分) C60的发现开创了国际科学的一个新领域,除C60分子本身具有诱人的性质外,人们发现它的金属掺杂体系也往往呈现出多种优良性质,所以掺杂C60成为当今的研究热门领域之一。经测定C60晶体为面心立方结构,晶胞参数a=1420pm。在C60中掺杂碱金属钾能生成盐,假设掺杂后的K+填充C60分子堆积形成的全部八面体空隙,在晶体中以K+和C60-存在,且C60-可近似看作与C60分子半径相同的球体。已知C的范德华半径为170pm,K+的离子半径133pm。 11-1 掺杂后晶体的化学式为;晶胞类型为; 如果为C60-顶点,那么K+所处的位置是;处于八面体空隙中心的K+到最邻近的C60-中心的距离是pm。 11-2 实验表明C60掺杂K+后的晶胞参数几乎没有发生变化,试给出理由。 11-3 计算预测C60球内可容纳的掺杂原子的半径。 第11题(8分) 11-1 KC60面心立方晶胞体心和棱心710pm (各1分,共4分) 11-2 C60分子形成面心立方最密堆积,由其晶胞参数可得C60分子的半径:

无机化学第三版下册答案第二十一章第十五章_碳族元素(1)

第十五章 碳族元素 1.碳单质有哪些同素异形体?其结构特点及物理性质如何? 答:碳单质有三种同素异形体:石墨,金刚石和C 60。结构分为层状,网状和球状,见教材p730-732。物理性质主要是石墨能导电,金刚石硬度大,C 60有超导性。 2.实验室里如何制取二氧化碳气体?工业如何制取二氧化碳气体? 答:实验室法:O H CO CaCl HCl 2CaCO 2223+↑+=+ 工业法: CaCO 3 CaO CO 3.图15-6中,三条直线相交于一点,这是必然的还是偶然的,试讨论其原因。 答:是一种必然。 在Ellingham 图中,以ΔrG θ=ΔrH θ-TΔrS θ作ΔrG θ-T 图,斜率为ΔrS θ,截距为ΔrH θ。 反应:22CO O C =+ ΔrS θ≈ 0,所以为一直线 反应:22CO 2O CO 2=+ ΔrS θ< 0,直线上斜 反应:CO 2O C 22=+ ΔrS θ> 0,直线下斜 所以三线相交于一点是必然的。 3.分别向0.20mol·dm -3的Mg 2+和Ca 2+的溶液中加入等体积的0.20mol·dm -3的Na 2CO 3溶液,产生沉淀的情况有何不同,试讨论其规律性。 答:有CaCO 3沉淀,也有MgCO 3沉淀。 沉淀: CaCO 3 MgCO 3 Mg(OH)2 K sp 2.9×10-9 3.5×10-8 1.8×10-11 溶液中122L mol 1.02 1 20.0]Mg []Ca [-++?=?== 加入Na 2CO 3后溶液浓度为0.1mol/L 。 溶液中- 23CO []计算: 31[] 4.2210OH mol L ---= = = =?? ∵ -- +=+OH HCO O H CO 32_23 0.1-x x x

第16章-硼族元素

第16章硼族元素 16.1 硼族元素的通性 16.1.1 硼族元素的通性 包括硼、铝、镓、铟、铊五种元素。硼在自然界中有硼镁矿、硼砂等;铝在地壳中的含量仅次于氧和硅,占第三位,主要以长石、云母、高岭土等硅酸盐形式存在。镓、铟、铊比较分散,没有单独矿藏,与其他矿物共生。 硼的原子半径最小,核电荷对外层电子的吸引较强,为非金属,其余四种元素为金属,从硼到铝是由非金属突变到金属,不是逐渐过渡的。 ●硼族元素氧化物的酸碱性递变规律:硼的氧化物呈酸性,铝和镓的氧化物为两性,铟和铊的氧化物是碱性的。 ●硼族元素的价电子构型为ns2np1,一般氧化态为+III。“惰性电子对效应”,随着原子序数的递增,生成低氧化态的(+I)的倾向增强。 镓、铟、铊在一定的条件下能显示出+I氧化态,特别是Tl ,其+I氧化态常见,Tl(+I)的化合物具有较强的离子健特征。 ●硼、铝两元素亲氧特性表现得突出。 ●硼族元素价电子轨道(ns和np)数为4,而价电子仅为3,为缺电子原子,它们所形成的化合物有些为缺电子化合物。 有空的价键轨道,这些化合物有很强的接受电子的趋势,容易形成聚合分子(如:Al2Cl6)和配合物(如:HBF4)。在此过程中,中心原子价轨道由sp2杂化过渡到sp3杂化,相应分子从平面结构过渡到立体结构。硼原子最高配位数为4,而其它元素外层d轨道可参与成键,最高配位数可以为6。 16.2 硼族元素的单质及其化合物 硼在自然界主要以含氧化合物的形式存在。硼的重要矿石有硼砂

Na2B4O7·10H2O,方硼石2Mg3B8O15?MgCl2,硼镁矿Mg2B2O5?H2O等。铝在自 然界分布很广,主要以铝矾土矿形式存在,它是一种含有杂质的水合氧化铝矿。镓、铟、铊在自然界单独矿物,以杂质的形式分散在其它矿物中。 16.2.1 硼族元素的单质 1. 单质硼 (1) 单质硼的结构 单质硼有多种同素异形体,包括无定形硼和晶体硼。无定形硼为棕色粉末,晶体硼呈黑灰色。晶体硼有各种复杂的晶体结构(只有三种测出结构),但都是以B12 的20面体为基本单元。该20面体有20个等边三角形面和12个顶角硼 原子,每个硼原子与邻近的5个硼原子距离相等,如图16-2(a) 所示。 图16-2 B12 20面体 由于20面体之间的连结方式不同,键型不同,所形成的硼晶体类型不同。 图16-3 在α—菱形硼中的三中心键(虚线三角形表示三中心键) 最普通的一种是α—菱形硼:由B12单元组成的层状结构。在每层中,每个B12单元通过6个硼原子用6个三中心二电子键与在同一平面的6个B12单元

无机化学16硼族元素

第十六章 硼族元素 1. 下表中给出第二、三周期元素的第一电离能数据(单位kJ ·mol 1-)试说明B,Al 的第 一电离能为什么比左右两元素的都低? 形成全充满的稳定结构。 2. 在实验室中如何制备乙硼烷,乙硼烷的结构如何? 答:氢负离子置换法: 3LiAlH 4+4BF 3??→?乙醚2B 2H 6+3LiF+3AlF 3 3NaBH4+4BF3?? →?乙醚 2B 2H 6+3NaBF 4 B 2H 6 的结构见课本P 778 3. 说明三卤化硼和三卤化铝的沸点高低顺序,并指出蒸汽分子的结构。 答:三卤化物的熔沸点顺序见课本P780 三卤化硼的蒸气分子均为单分子,AlF 3的蒸气为单分子。而AlCl 3的蒸气为二聚分子,其结构见课本P781 4. 画出B 3N 3H 6(无机苯)的结构。 答: 5. B 10H 14的结构中有多少种形式的化学键?各有多少个? 答:B 10H 14的结构 6. 为什么硼酸是一种路易斯酸?硼砂的结构应怎样写法?硼砂水溶液的酸碱性如何? 答:硼酸为缺电子化合物,中心原子B 上还有一个空的p 轨道,能接受电子对,因而为路易斯酸; 硼砂的结构式见课本P787; 硼砂水溶液显强碱性。 7. 试用化学反应方程式表示从硼砂制备下列各化合物的过程: (1)H 3BO 3 (2) BF 3 (3) NaBH 4 答:将硼砂浓溶液与浓硫酸作用后冷却得H 3BO 3 4233242454243])([SO Na BO H O H SO H OH O B Na +=++; 8. 怎样从明矾制备(1) 氢氧化铝,(2)硫酸钾,(3)铝酸钾?写出反应式。 答:将明矾KAl (SO 4)2 12H 2O 溶于水,加入适量KOH 溶液得到Al (OH )3沉淀; Al 3++3OH -=Al (OH )3↓

(推荐)硼族元素

硼族元素硼族元素基本性质 第ⅢA族包括硼、铝、镓、铟和铊五种元素。其中除硼是非金属元素外,其余的都是金属元素,且其金属性随着原子序数的增加而增强。 硼族元素的一些基本性质列于下表中。 性质硼(B)铝(Al)镓(Ga)铟(In)铊(Tl)原子序数513314981 原子量10.8126.9869.72114.82204.38价电子构型2s22p13s23p14s24p15s25p16s26p1主要氧化态+3,0+3,0+3,(+1),0+3,+1,0(+3),+1,0共价半径(pm)88125125150155离子半径(pm)M+ M3+ - 23 - 51 - 62 132 81 144 95 第一电离势(kJ/mol)800.6577.6578.8558.3589.3电负性 2.04 1.61 1.81 1.78 2.04 硼族元素的特性 本族元素原子的价电子层结构为ns2np1,常见氧化态为+3和+1,随原子序数的递增,ns2电子对趋于稳定,特别是6s上的2个电子稳定性特别强。使得从硼到铊高氧化数(+Ⅲ)稳定性依次减小,即氧化性依次增强;而低氧化数(+I)稳

定性依次增强,其还原性依次减弱。例如:Tl(Ⅲ)是很强的氧化剂,而Tl(Ⅰ)很稳定,其化合物具有较强的离子键特性。

+Ⅲ氧化态的硼族元素具有相当强的形成共价键的倾向。硼因原子半径较小,电负性较大,使其共价倾向最强,其它的硼族元素成键时表现为极性共价键。 硼族元素的价电子层有4条轨道(ns、np x 、np y 、np z ),而只有3个价电 子,这种价电子层中价轨道数超过价电子数的原子称为缺电子原子,中心原子价轨道数超过成键电子对数的化合物称为缺电子化合物。如本族+Ⅲ价单分子化合 物BF 3、AlCl 3 等。缺电子原子在形成共价键时,往往采用接受电子形成双聚分子 或稳定化合物和形成多中心键(即较多中心原子靠较少电子结合起来的一种离域共价键)的方式来弥补成键电子的不足。 硼族元素电势图 下面列出了硼族元素的标准电极电势图。

硼族和碳族元素习题

一、选择题 1 硼的独特性质表现在: (D) (A) 能生成正氧化态化合物如BN,其它非金属则不能 (B) 能生成负氧化态化合物,其它非金属则不能 (C) 能生成大分子 (D) 在简单的二元化合物中总是缺电子的 2 二氧化硅: (A) (A) 与NaOH共熔反应生成硅酸钠(B) 是不溶于水的碱性氧化物 (C) 单质是分子晶体,与CO2晶体相似(D) 属AB2型的化合物,晶体结构属CaF2型 3 CO与金属形成配合物的能力比N2强的原因是: (D) (A) C原子电负性小易给出孤对电子 (B) C原子外层有空d轨道易形成反馈键 (C) CO的活化能比N2低 (D) 在CO中由于C-←O+配键的形成,使C原子负电荷偏多,加强了CO 与金属的配位能力 6 下列无机酸中能溶解酸性氧化物SiO2的是: (C) (A) HCl (B) H2SO4(浓) (C) HF (D) HNO3(浓) 7 下列元素性质最相似的是: (A) (A) B和Al (B) B和Si (C) B和Mg (D) B和C 二、简答题: 1 为什么SiCl4水解而CCl4不水解? 要点:SiCl4具有空的3d轨道可接受H2O:中的孤电子对而水解,CCl4无空的价轨道不能接受H2O:中的孤电子对,因此不能水解. 2 为什么说H3BO3是一个一元弱酸? 要点:H3BO3是一个一元弱酸,它的酸性是由于B的缺电子性而加合了来自H2O中氧原子上的孤电子对成配键,而释放出H+,使溶液的[H+]大于[OH-]的结果: B(OH)3 + H2O ←→B(OH)4- + H+ 3、等电子原理是什么?与CO互为等电子体的有哪些?与CO2互为等电子体的有哪些?要点:核外电子总数相等的分子或离子; N2, NO+; NO2+ ,N2O,N3- 三、推断题 14mg某黑色固体A,与浓NaOH共热时产生无色气体B 22.4ml(标况下)。A燃烧的产物为

碳族和硼族元素练习

碳族和硼族元素练习 一、选择题( 共17题34分) 1. (7643)与Na2CO3溶液作用全部都生成碱式盐沉淀的一组离子是……………………() (A) Mg2+,Al3+,Co2+,Zn2+ (B) Fe3+,Co2+,Ni2+,Cu2+ (C) Mg2+,Mn2+,Ba2+,Zn2+ (D) Mg2+,Mn2+,Co2+,Ni2+ 2. (7462)下列说法不正确的是……………………………………………………………() (A) SiCl4在与潮湿的空气接触时会冒“白烟”(B) NF3因会水解,不能与水接触 (C) SF6在水中是稳定的(D) PCl5不完全水解生成POCl3 3. (3718) 铅蓄电池在充电时,阳极反应是……………………………………………() (A) PbSO4 + H2O = PbO2 + 4H+ + SO-24+ 2e-(B) Pb + SO-24= PbSO4 + 2e- (C) PbSO4 + 2e-= Pb + SO-24(D) PbO2 + 4H+ + SO-24+ 2e-= PbSO4 + 2H2O 4. (0545) 已知在一定温度下 SnO2(s) + 2H2(g)Sn(s) + 2H2O(g) K c= 21.0 CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g) K c= 0.0340 因此下列反应SnO2(s) + 2CO(g)Sn(s) + 2CO2(g) 的K c值………………………() (A) 21.0 (B) 0.714 (C) 0.0243 (D) 21.1 5. (7476)分离SnS和PbS,应加的试剂为…………………………………………………() (A) 氨水(B) 硫化钠(C) 硫酸钠(D) 多硫化铵 6. (7475)鉴别Sn4+和Sn2+离子,应加的试剂为……………………………………………() (A) 盐酸(B) 硝酸(C) 硫酸钠(D) 硫化钠(过量) 7. (7466)下列分子中,C与O之间键长最短的是…………………………………………() (A) CO (B) Ni(CO)4(C) CO2(D) CH3COOH 8. (7363)将过量SiF4通入NaOH溶液中,主要产物是……………………………………() (A) H4SiO4,NaF (B) Na2SiO3,NaF (C) Na2SiO3,Na2SiF6(D) SiO2,HF 9. (4370)下列说法不正确的是…………………………………………………………() (A)HCO3-可通过氢键形成双聚离子(B) NaHCO3的热稳定性不如NaCO3高 (C) BeCO3在热水中就可发生分解(D) 所有碱金属碳酸盐都是易溶于水的 10. (4308) CO32-的几何构型是………………………………………………………() (A) 平面三角形(B) 三角锥形(C) T形(D) 直线形 11. (1460) 下列硫化物,能溶于Na2S溶液生成硫代酸盐的是…………………………() (A) SnS (B) SnS2(C) PbS (D) Bi2S3 12. (1456) 试判断Ge、Sn、Pb 分别与浓HNO3作用时,正确的说法是………………() (A) 三元素都被氧化成+2价(B) 三元素都被氧化成+4价 (C) Ge和Sn被氧化成+4价,但Pb却被氧化成+2价 (D) Ge被氧化成+4价,但Sn和Pb只却被氧化成+2价 13. (1451) IV A族元素从Ge到Pb;下列性质随原子序数的增大而增加的是…………() (A) +2氧化态的稳定性(B) 二氧化物的酸性 (C) 单质的熔点(D) 氢化物的稳定性 14. (7354)从分子轨道理论出发,可以认为在B2分子中存在的化学键是………………() (A) 三中心二电子键(B) 一个σ键 (C) 二个单电子π键(D) 一个σ键和一个π键

第16章 硼族元素..

第十六章硼族元素 §16-1 硼族元素的通性 硼族元素:B、Al、Ga、In、Tl 价电子层结构:ns2np1 主要氧化数: B Al Ga In Tl +3 +3 +3,(+1) +1,+3 +1,(+3) 从Al开始为金属,但成键时表现为极性共价键 +3氧化态化合物特点:缺电子,易聚合,易与路易斯碱形成稳定化合物 元素电势图(P769):所有单质都具有还原 性,无氧化性,碱性 条件下还原性更强。 酸性条件下Tl3+具有 较强氧化性,Ga2+、 In2+、In+易歧化。 §16-2 硼族元素的单质及其化合物 一、硼族元素在自然界中的分布 二、硼族元素的单质

2Al

3.镓、铟、铊 Ga: 银白色光泽的软金属。熔、沸点相差最大,m.p.=302.78K, b.p.=2343K。凝固时体积膨胀。在 干燥的空气中不起变化。两性金 属。 In: 银白略带淡蓝色金属,比铅还软。 在干燥的空气中不起变化。不与 碱作用。 Tl:灰白色,重而软的金属,在空气中生成一层Tl2O膜。不与碱作用。 化学性质:M+O2(或S) 灼热M2O3(或M2S3)(M=Ga,In,Tl) M+X2= MX3(M=Ga,In,Tl)(X=Br,Cl; Tl无三溴化物) M+I MI3(或MI) (M=Ga,In) 2In(粉末)+6H2O=2In(OH)3+3H2↑ M+HCl MCl3(或

MCl)+H2↑ M+HNO3(稀)M(NO 3)3(或MNO3)+NO↑+H2O 2Ga+2NaOH+6H2O=2Na[Ga (OH)4]+3H2↑ 4.单质的提取和冶炼 B的制备: 碱法:Mg2B2O5.H2O+2NaOH=2NaBO2+2Mg (OH)2 4NaBO2+CO2+10H2O=Na2B4O7.10H2 O+Na2CO3 Na2B4O7+H2SO4+5H2O=4H3BO3+Na2S O4 2H3BO3 O3+3H2O B B2O3+3Mg=2B+3MgO 酸法:

碳族和硼族元素练习题

碳族和硼族元素练习 (C) BeCO 3 在热水中就可发生分解 (D) 所有碱金属碳酸盐都是易溶于水的 10. (4308) CO 32 的几何构型是 (A) 平面三角形 (B) 三角锥形 (C) T 形 (D) 直线形 11. (1460) 下列硫化物,能溶于Na 2S 溶液生成硫代酸盐的是 ......................... ( (A) SnS (B) SnS 2 (C) PbS (D) Bi 2S 3 12. (1456) 试判断 Ge 、Sn 、Pb 分别与浓HNO 3作用时,正确的说法是 ................... ( (A) 三元素都被氧化成 +2 价 (B) 三元素都被氧化成 +4 价 (C) Ge 和 Sn 被氧化成 +4 价,但 Pb 却被氧化成 +2 价 (D) Ge 被氧化成 +4 价,但 Sn 和 Pb 只却被氧化成 +2 价 13. (1451) IVA 族元素从Ge 到Pb ;下列性质随原子序数的增大而增加的是 ............... ( (A) +2 氧化态的稳定性 (B) 二氧化物的酸性 (C) 单质的熔点 (D) 氢化物的稳定性 14. (7354)从分子轨道理论出发,可以认为在 B 2分子中存在的化学键是 ........... ( (A) 三中心二电子键 15. (4403) BF 3通入过量的 Na 2CO 3溶液,得到的产物是 ........................ ( ) 一、选择题 ( 共 17 题 34 分 ) 1. (7643)与Na 2CO 3溶液作用全部都生成碱式盐沉淀的一组离子是 ........... (A) Mg 2+,Al 3+,Co 2+,Zn 2+ (B) Fe 3+,Co 2+,Ni 2+,Cu 2+ (C) Mg 2+,Mn 2+, Ba 2+,Zn 2+ (D) Mg 2+,Mn 2+,Co 2+,Ni 2+ 2. (7462)下列说法不正确的是 ................ (A) SiCl 4在与潮湿的空气接触时会冒“白烟” (C) SF 6 在水中是稳定的 3. (3718) 铅蓄电池在充电时,阳极反应是??… (A) PbSO 4 + H 2O = PbO 2 + 4H + + SO 2 4 2 (C) PbSO 4 + 2e = Pb + SO 24 4. (0545) 已知在一定温度下 SnO 2(s) + 2H 2(g)Sn(s) + 2H 2O(g) CO(g) + H 2O(g)CO 2(g) + H 2(g) (B) NF 3 因会水解,不能与水接触 (D) PCl 5不完全水解生成 POCl 3 2 (B) Pb + SO 2 4 = PbSO 4 + 2e (D) PbO 2 + 4H + + SO 24 + 2e = PbSO 4 + 2H 2O + 2e K c = 21.0 K c = 0.0340 因此下列反应 SnO 2(s) + 2CO(g)Sn(s) + 2CO 2(g)的 K c 值??… (A) 21.0 (B) 0.714 (C) 0.0243 (D) 21.1 5. (7476)分离SnS 和PbS,应加的试剂为 .................... (A) 氨水 (B) 硫化钠 (C) 硫酸钠 6. (7475)鉴别Sn 4+和Sn 2+离子,应加的试剂为 ................ (A) 盐酸 (B) 硝酸 (C) 硫酸钠 (D) 多硫化铵 7. (7466)下列分子中, C 与 O 之间键长最短的是 (A) CO 8. (7363)将过量SiF 4通入NaOH 溶液中,主要产物是 (A) H 4SiO 4, NaF (B) Na 2SiO 3, NaF (C) Na 2SiO 3, Na 2SiF 6 (B) Ni(CO) 4 (C) CO 2 (D) 硫化钠 (过量 ) ...... ( (D) CH 3COOH ........ ( 9. (4370)下列说法不正确的是 ......................................... (A) HCO 3 可通过氢键形成双聚离子 (B) NaHCO 3 的热稳定性不如 ) (D) SiO 2,HF ) NaCO 3 高 ) ) ) ) (C) 二个单电子 键 (D) 一个 键和一个 键 (B) 一个 键

第十六章硼族元素

第十六章硼族元素 一、选择题 1 下列化合物属于缺电子化和物的是() a. BeCl2 b. H[BF4] c. B2O3 d. Na[Al(OH)4] 2 在硼的化合物中,硼原子的最高配位数不超过4,这是因为() a. 硼原子半径小 b. 配位原子半径大 c. 硼与配位原子电负性差小 d. 硼原子无价层d 轨道 3 下列关于BF3的叙述中,正确的是() a. BF3易形成二聚体 b. BF3为离子化合物 c. BF3为路易斯酸 d.BF3常温下为液体 4 下列各对物质中,中心原子的轨道杂化类型不同的是() a. CH4与SiH4 b. H3O+与NH3 c. CH4与NH4+ d. CF4与SiF4 5 下列金属单质中,熔点最低的是() a. Cu b. Zn c. Na d. Ga 6 下列化合物中,熔点最低的是() a. BCl3 b. CCl 4 c.SiCl4 d. SnCl4 7 下列物质在水中溶解度最小的是() a. Na2CO3 b. NaHCO3 c. Ca(HCO3)2 d. KHCO3 8 下列分子中,偶极矩不为零的是() a. BCl3 b.SiCl4 c. PCl5 d. SnCl2 9 下列金属中,与硝酸反应得到产物价态最高的是: () a. In b. Tl c. Sb d. Bi 10 下列氧化物中,氧化性最强的是: () a. SiO2 b. GeO2 c. SnO2 d. Pb2O3 二、简答题 1 炭火烧得炽热时,泼少量水的瞬间炉火烧得更旺,为什么? 2 C 和O 的电负性相差较大,但CO 分子的偶极矩却很小,请说明原因。 3 N2 和CO 具有相同的分子轨道和相似的分子结构,但CO 与过渡金属形成配合物

第13章 硼族元素

第十三章P区元素(一) 姓名:,学号:,成绩: 一、选择题 1.关于硼族元素所形成的化合物的类型,下列叙述错误的是( ) A. 硼只能形成共价化合物 B. 除硼外,其它元素都可以形成纯离子化合物 C. 除硼外,其它元素都可以形成离子化合物,但M(Ⅲ)化合物有一定程度的共 价性 D. Tl+化合物是稳定的离子化合物 2.硼族元素的原子都属缺电子原子,而硼原子的缺电子性在形成化合物时表现得 尤为突出,其原因是( ) A. 原子的半径最小,电离能最高 B. 原子的半径最小,电负性最大 C. 原子的非金属性最强 D. 原子半径小,电负性大,有空2P轨道 3.电解法制备铝时,需加冰晶石,其作用是( ) A. 加快电解速度 B. 降低Al2O3的熔点 C. 作为电解原料 D. 防止制得的铝再次氧化 4.铝在地壳中含量高,它在自然界的主要存在形式是( ) A. 铝单质 B. Al2O3.2H2O C. NaAlO2 D.明矾 5.在擦净的铝片上滴加数滴HgCl2溶液,2-3分钟后,用滤纸拭去,铝片放热并 有蓬松的铝毛生长,此实验现象说明铝具有( )

A.金属性 B. 两性 C. 亲氧性 D. 缺电子性 6.下列因果关系不成立的是( ) A.由于铝在空气中和水中都很稳定,所以铝的性质不活泼 B.由于△f H?Al2O3 == -1669.7kJ·mol-1,所以铝是一个亲氧元素 C.由于铝既可溶于稀酸,又可溶于强碱,所以它是一个典型的两性元素 D.由于铝表面极易被氧化,生成致密的氧化膜,所以在空气中,水中都很稳 定. 7.下列关于Al(OH)3性质的叙述错误的是( ) A. Al(OH)3是两性的,其酸性与碱性相当 B. Al(OH)3是两性的,其酸性弱于碱性 C. 可溶于酸 D. 可溶于过量的强碱 8.明矾广泛用作净水剂是由于( ) A. 铝离子的凝聚作用 B. 铝离子的水解作用 C. 氢氧化铝的吸附作用 D. 铝离子的一系列水解产物的吸附作用和Al3+的凝聚作用 9.下列关于氯化铝存在形式的叙述,正确的是( ) A. 蒸气状态时为氯化铝分子 B. 在非极性溶剂中是二聚分子Al2Cl6 C. 液态氯化铝都电离为Al3+和Cl- D. 晶体是链状的大分子(AlCl3)n 10.下列铝的卤化物,熔点最高的是( ) A. AlF3 B. AlCl3 C. AlBr3 D. AlI3 11.关于Al2Cl6分子结构的叙述错误的是( ) A. 每个铝原子采用SP3杂化 B. 分子中存在氯桥键

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