无机化学13章氮族元素
第13 章氮、磷、砷
13.1 请回答下列有关氮元素性质的问题。
( l )为什么N－N 键的键能(167KJ.mol－1)比P－P 键(201 kJ·mol－1)的小？而N≡N叁键的键
能(942 kJ·mol－1)又比P≡P叁键(481 kJ·mol－1 )的大？
( 2 )为什么氮不能形成五卤化物？
( 3 )为什么NO的第一电离能比N原子的小？
解：( l )氮的原子半径比磷的小很多，价层中又有孤对电子，当两个氮原子靠近成键时，电子对间的排斥作用抵消了部分键能，故N－N键的键能比P－P键的小。但正由于氮原子的半径小，且内层电子也比磷的少，有利于p 轨道的侧向重叠，氮形成多重键的倾向比磷强，故N≡N叁键的键能反比P≡P叁键的大。
( 2 )氮原子的价层只有4个价轨道，只能形成4个共价键，故不能形成含有5个N－X键的NX5。
( 3 )氮原子价电子层半满，稳定。从NO→NO+是失去π*反键轨道上的电子，故所需的能量比N的IE1 要小得多。
13.2．请回答下列问题：
( l )如何除去N2中少量NH3和NH3中的水气？
( 2 )如何除去NO中微量的NO2和N2O中少量的NO ?
解：( l )将含有少量的NH3的N2气，通入水中除去NH3，NH3中的水气用碱石灰吸收。
( 2 )将含有微量的NO2和N2O通入水中以吸收NO2(用碱液吸收更好)。将含有少量NO的N2O通入FeSO4溶液中，使NO与FeSO4络合成Fe(NO)SO4。
13.3 以NH3与H2O作用时质子传递情况，讨论H2O，NH3和质子之间键能的强弱：为什么醋酸
在水中是一弱酸，而在液氨溶剂中却是强酸？
解：2O作用时，质子传递情况为：
NH3+H2O NH4++OH－K＝1.77×10－5
O H3O++OH－K＝1.0×10－14
22
从K值可知：NH3与H+结合的键能比H2O与H+间的键能大。
NH3接受H+的能力比H2O强，故醋酸在液氨中几乎完全电离，表现强酸性；而醋酸在水中则不能完全电离，表现弱酸性。
13.4．将下列物质按碱性减弱顺序排序，并给予解释。
NH2OH NH3N2H4PH3AsH3
解：碱性减弱次序为：NH3、N2H4、NH2OH 、PH3、AsH3
因为按此顺序，各物种中的中心原子负电荷密度减小，对质子的亲和力减弱。
13.5．请解释下列事实：
( 1 )为什么可用浓氨水检查氯气管道的漏气？ ( 2 )过磷酸钙肥料为什么不能和石灰一起使用贮存？ ( 3 )由亚砷酸钠制备As 2O 3，为什么需要在浓的强酸溶液中？ 解：( 1 ) 利用NH 3的还原性和Cl 2的氧化性，发生下列反应： 2 NH 3+ 3Cl 2 ＝ N 2 + 6HCl
产生的HCl 遇NH 3，产生NH 4Cl 白烟。
( 2 )过磷酸钙主要有效成分为酸性的Ca(H 2PO 4) 2 ，遇碱性石灰会转变为溶解度不大的
CaHPO 4或不溶性的Ca 3(PO 4) 2而失去肥效。
( 3 )使AsO 33－
转变为As 3+， AsO 33－ + 6H + ＝As 3+ + 3H 2O
13.6. 请解释下列有关健长和键角的问题：
( 1 )在N 3－离子中．两个N －N 键有相等的键长，而在HN 3 中两个N －N 键长却不相等。 ( 2 )从NO +、NO 到NO －的键长逐渐增大。
( 3 ) NO 2+、NO 2 、NO 2－
分子中的键角依次为107°
、93.08°、9l . 8° ，逐渐减小． ( 4 ) NH 3 、PH 3、AsH 3分子中的键角依次为107°、93.08°、9l . 8° ，逐渐减小。 解：(1)在N 3－离子中N 1－ N 2和N 2－N 3间均有σ键和π34键，故两个N —N 键长相等。而在
HN 3中3个N 原子成键情况不同：靠近H 原子的N 1 – N 2间只有σ键和1/2π34键，N 2 – N 3间不仅有σ键、1/2π34键，还有p －pπ键，所以N 2－N 3间的键长比N 1－N 2间的短。
( 2 )从NO +、NO 到NO －，反键轨道上电子数按0 、l 、2 次序增加，故键级减小，键长增
大。
( 3 )此小题可有两种解释：
一种是按沃尔施(walsh)的轨道能一键角相关图解释。
另一种解释是从成键电子对排斥作用大小分析：在NO 2+中，N 原子采取sp 杂化，故键角为180°：在NO 2和NO 2－中，N 原子采取sp 2，分子(离子)构型为角形，但NO 2分子中由于有π34键，使N 、O 成键原子间电子密度增加，排斥作用增大，故∠ONO 比正常的120° 要大。在NO 2－中，由于N 原子杂化轨道上孤对电子密度比NO 2大，致使键角压缩，比120°还要小。
( 4 ) NH 3分子中的N 原子价电子层充满电子，而PH 3、AsH 3分子中的P 、As 原子价电子层
有空的d 轨道，前者键合电子对间的斥力大于后二者，故NH 3分子中的键角比PH 3、AsH 3 的大。至于PH 3的键角比AsH 3的稍大，是因为P 的原子半径比As 的小，键合电子对间的排斥作用较大所致。
13.7 已知F 2 、Cl 2 、N 2 的解离能(D)分别为156.9 kJ·mol －1 、242.6 kJ·mol －1和946 kJ·mol －1 ，
平均键能N －Cl 、N －F 分别为192.5 kJ·mol －1、276 kJ·mol －1。试计算NF 3(g)和NCl 3 (l)的标准生成焓，说明何者稳定？指出在玻恩—哈伯循环中哪几步的能量变化对稳定性影响较大？(本题忽略NF 3(g)和NCl 3 (l)间的相变热效应。) 解：( 1 )
1/2 N 2
(g) + 3/2 F 2 (g)
N(g) + 3F(g)
Δf H m (NF 3,g) ＝ 1/2D(N 2,g) + 3/2D(F 2,g) － 3E (N —F)
＝1/2×946+3/2×156.9－3×276＝－117.4 kJ·mol －1
Δf H m
1/2D －3E (N —F)
1/2 N 2(g) + 3/2Cl
3(g)
N(g) + 3Cl(g)
Δf H m (NCl 3,g)＝ 1/2D(N 2,g) + 3/2D(Cl 2,g) － 3E (N —Cl)
＝1/2×946+3/2×242.6－3×192.56＝259.4 kJ·mol －1
计算结果说明NF 3比NCl 3 稳定，影响稳定性的主要能量变化是离解能和键能，因为D F2 < D Cl2而E N －F ＞E N －Cl ，故导致Δf H m (NF 3,g)＜Δf H m (NCl 3,l)
13.8 为了测定铵态氮肥中含氮量，称取固体样品0. 2471g ，加过量NaOH 溶液并进行蒸馏，用
50.00 mL 、0.1050 mol·dm －3 HCl 吸收蒸出的氨气，然后用0.1022 mol·dm －3NaOH 溶液滴定吸收液中剩余的HCl ，滴定中消耗了11. 69mLNaOH 溶液，试计算肥料中氮的百分含量。 解：生成氨的摩尔数＝50/1000×0.1050－11.69/1000×0.1022=0.004055mol
肥料中氨的百分含量＝(0.004055×14)/0.2471×100%=22.98%
13.9 为什么PF 3、PH 3可以和许多过渡金属形成配合物，而NF 3、NH 3几乎不具有这种性质？PF 3、
PH 3和过渡金属形成配合物的能力为什么比NF 3、NH 3的强？
解：PF 3、PH 3 与过渡金属形成配合物时，除了作为电子对给予体与过渡金属形成σ配位键外，
P 原子价层还有空的3d 轨道，可以接受过渡金属反馈的d 电子形成π反馈键，从而增加了配合物的稳定性。但NF 3、NH 3 中的N 原子价层无空的d 轨道可利用，与过渡金属只能形成σ配位键，无π反馈键形成，所以它们与过渡金属形成配合物的能力不如PF 3、PH 3 。
13.10 红磷长时间放置在空气中逐渐潮解，与NaOH 、CaCl 2在空气中潮解，实质上有什么不同？
潮解的红磷为什么可以用水洗涤来进行处理？
解：红磷在空气中缓慢被氧化为P 4O 10，由于该氧化物吸水性极强而潮解；NaOH 、CaCl 2是由于
吸收水气后生成水合物而潮解，两者有本质不同。
用水洗涤是把已氧化的那部分P 4O 10溶于水后除去，而未氧化的红磷不溶于水，经小心烘干后仍可使用，但应密闭保存，防止氧化而潮解。
13.11 在同素异形体中，菱形硫和单斜硫有相似的化学性质，而O 2与O 3，黄磷和红磷的化学性
质却有很大差异，试加以解释。
解： 单斜硫与斜方硫都是S 8环状分子组成，仅仅晶系不同(单斜与正交)，故它们有相似的化学
性质。而O 2与O 3的分子中原子个数不同，成键情况也不同，故化学性质有很大差异。同理，黄磷与红磷也是由于分子结构不同导致化学性质差异，前者为P 4四面体组成的分子晶体，后者则为链状结构。
13.12 回答下列有关硝酸的问题：
( 1 )根据HNO 3的分子结构，说明HNO 3为什么不稳定？ ( 2 )为什么久置的浓HNO 3会变黄？
( 3 )若将一定质量的Ag 溶于最少量的硝酸，应使用何种浓度（浓或稀）的硝酸？ 解： ( 1 ) HNO 3分子中N 处于最高氧化态，无d 轨道不能生成反馈键，分子中与H 相连的N －
O 键比其它两个N －O 键较长（这两个N －O 键中有π34键成分），具有较大的不对称性， 因而不稳定。
1/2D －3E (N —Cl)
Δf H
( 2 )因为HNO 3 见光分解：
4HNO 3 === 4NO 2↑+ 2H 2O + O 2↑ NO 2溶于HNO 3使其变黄
( 3 )根据浓、稀HNO 3和Ag 的反应式：
3Ag + 4HNO 3(稀)＝ 3AgNO 3 + NO↑+ 2H 2O Ag + 2HNO 3(浓)＝ AgNO 3 + NO 2↑+ H 2O 应使用稀HNO 3。
13.13若将0.0001molH 3PO 4加到PH ＝7 的1L 缓冲溶液中(假定溶液的体积不变)，计算在此溶液
中H 3PO 3、H 2PO 4－、HPO 42－、PO 43－的浓度．
解：因为溶液是缓冲溶液，故假定加入H 3PO 4pH 不变，即[H +]不变，每种离子浓度的比值仅和
电离常数有关。
[H 3PO 4]/ [H 2PO 4－] ＝[H +]/K 1 ＝ 1.0×10－7 /7.5×10－3＝1.3×10－5 [H 2PO 4－]/[ HPO 42－]＝[H +]/K 2 ＝ 1.0×10－7 /6.2×10－8＝1.6 [HPO 42－]/[ PO 43－]＝[H +]/K 3 ＝ 1.0×10－7 /2.2×10－13＝4.5×105 因为[H 3PO 4]/[ H 2PO 4－]比值非常小，[HPO 42－]/[ PO 43－]比值非常大，
所以，四种物种中，主要存在的是H 2PO 4－和HPO 42－，两者总浓度是1.0×10－4 mol·dm －3 [H 2PO 4－]+[HPO 42－]＝1.0×10－4 mol·dm －3 设[HPO 42－]＝x [H 2PO 4－]＝1.0×
10－4－x (0.00010－x )/x ＝1.6 x ＝3.8×10－5 [H 2PO 4－]＝1.0×10－4－3.8×10－5＝6.2 ×10－5 [H 3PO 4] ＝1.3 ×10－5 ×6.2 ×10－5＝8.1 ×10－10
[PO 43－]＝[HPO 42－]/4.5 ×
105＝3.8×10－5/4.5 ×105＝8.4 ×10－11
13.14 试从平衡移动的原理解释为什么在Na 2HPO 4或NaH 2PO 4溶液中加入AgNO 3溶液，均析出
黄色的沉淀Ag 3PO 4？析出Ag 3PO 4沉淀后，溶液的酸碱性有何变化？写出相应的反应方程式。
解：在Na 2HPO 4及NaH 2PO 4溶液中存在少量的PO 43－
离子，以Na 2HPO 4为例：
Na 2HPO 4＝2Na + + HPO 42－
HPO 42
H + + PO 4
3－
加入AgNO 3以后．由于正盐的溶解度比相应的酸式盐小得多，故有黄色沉淀Ag 3PO 4析出。
3Ag + + PO 43－
= Ag 3PO 4↓
由于Ag 3PO 4的析出，溶液中[PO 43－
]降低，使HPO 42－的电离平衡向生成PO 43－方向移动，结
果溶液中H +浓度增加，pH 值降低。总反应式为：
3Ag + + HPO 42－
= Ag 3PO 4↓+ H + 同理：
H 2PO 4 H + + HPO 42－ HPO 42 H + + PO 4
3－ 3Ag + + H 2PO 4－ ＝ Ag 3PO 4↓ + 2H +
溶液酸性更强，pH 值降低更多。
13.15试计算浓度都是0.1 mol·dm －3的H 3PO 4、NaH 2PO 4、Na 2HPO 4和Na 3PO 4各溶液的pH 。 解： (1)0.1 mol·dm －3 H 3PO 4溶液的pH 值：
H 3PO 4 H + + H 2PO 4
－
hv
平衡浓度 0.1－x x x
因K 1?K 2即K 1/ K 2﹥102，故只考虑第一步电离，又因为c/ K 1＝0.1/7.5×10－3＝13.3<400。 所以不能近似计算，应精确计算。
由K 1＝[H 2PO 4－] [H +]/ [H 3PO 4] 得x 2/(0.1－x )＝7.5×
10－3 解得：[H +]＝x ＝2.4×10－2 mol·dm －3 pH ＝－lg[H +]＝－lg[2.4×10－2] ＝ 1.62 (2)0.1 mol·dm －3 NaH 2PO 4溶液的pH 值：
NaH 2PO 4＝ Na + + H 2PO 4－
H 2PO 4－ 在溶液中既可以作为质子酸，继续给出质子： H 2PO 4 H + + HPO 4
2－ 酸常数K a ＝K 2(H 3PO 4)
242 H 3PO 4 + OH
－ 碱常数K b ＝K W /K 1(H 3PO 4) 溶液的酸碱性决定于K a 和K b 的相对大小，而K a 和K b 又和H 3PO 4的K 1 、K 2有关，经过理论上推导，最后得到计算溶液中[H +]的近似公式为：
[H +] ≈ (K 1·K 2)1/2
故NaH 2PO 4溶液的[H +]＝(7.5×10－3 × 6.2×10－8)1/2＝ 2.2 ×10－5 mol·dm －3
pH ＝－lg[H +]＝－lg[2.2×10－5] ＝4.66
(3)0.1 mol·dm －3 Na 2HPO 4溶液的pH 值：
Na 2HPO 4＝2Na + + HPO 4
2－
同理：
2－ H + + PO 43－
K a ＝K 3(H 3PO 4)
42 H 2PO 4－ + OH
－ 碱常数K b ＝ K W /K 2(H 3PO 4) [H +]＝(K 2·K 3)1/2＝(6.2× 10－8×2.2 ×10－13)1/2＝1.2 ×10－10 mol·dm －3 pH ＝－lg[H +]＝－lg[1.2 ×10－10] ＝9.33
(4) 0.1 mol·－3溶液的pH 值：
42O HPO 42－ + OH
－
K b ＝ K W /K 3(H 3PO 4) 平衡浓度 0.1－x x x
x 2/(0.1－x )＝ K W /K 3＝ 1.0×10－14/2.2×10－13＝4.5 ×10－2 mol·dm －3 因为c /K b<400，故应精确计算，解得[OH －]＝x ＝4.8 ×10－2 mol·dm －3 [H +]＝ K W /[OH －]＝1.0×10－14/4.8 ×10－2＝2.1 ×10－13 mol·dm －3 pH ＝－lg[H +]＝－lg[2.1 ×10－13]＝12.68
13.16 AsO 43－能在碱性溶液中被I 2氧化成AsO 43－
而H 3AsO 4又能在酸性溶液中还原成H 3AsO 3，二
者是否矛盾？为什么？
解： 从电对AsO 43－/ AsO 33－在酸、碱介质中的φ值分析：
φB
(AsO 43－/ AsO 33－) ＝－0.71(V) φ (1/2 I 2/I －)＝0.535(V)
故碱性溶液中I 2可将AsO 33－氧化为AsO 43－
φ (AsO 43－/ AsO 33－) ＝ 0.560(V) 在酸性溶液中，AsO 43－
可将I －氧化为I 2，特别是强酸性介质中： AsO
43－+ 2H + + 2e AsO 33－ + H 2O
电对AsO 43－/ AsO 33－
的φ值将大大增加，氧化反应更易进行。
13.17 试解释下列含氧酸的有关性质：
( l )H 4P 2O 7和(HPO 3)n 的酸性比H 3PO 4强。
( 2 ) HNO 3和H 3AsO 4均有氧化性，H 3PO 4而却不具有氧化性。 ( 3)H 3PO 4、H 3PO 3、H 3PO 2三种酸中，H 3PO 2的还原性最强。
解：( 1 ) H 4P 2O 7和(HPO 3)n 均为多酸，酸根阴离子比PO 43－
大，负电荷密度小，对H +
吸引力弱，
易于电离，故酸性强。
( 2)和HNO 3相比，H 3PO 4中P 的电负性比N 小，吸引电子能力弱，同时，H 3PO 4分子中有d
－pπ配键，故H 3PO 4比HNO 3稳定。H 3AsO 4具有氧化性是因为As 位于p 区第四周期，次外层已有了10个d 电子，d 电子屏蔽效应比同层s 、p 电子要小，导致有效核电荷Z*增加得多，吸引电子能力增强，故有氧化性。
( 3 )H 3PO 4分子中，P 具有最高氧化态，故没有还原性，H 3PO 3的结构为
，P －H 键易受氧原子进攻故有还原性。H 3PO 2结构中有两个P －H 键
，更易受氧原子进攻。所以，还原性最强。
13.18
( l )
NH
4NO 3O 3―NH 4+ ( 2 )
Ca 4
( 3 )
As 2O 3―Na 3AsO 4―Na 3AsS 4
解：( 1 )２NH 4NO 3 2 N 2↑ + O 2↑+ H 2O
N 2 + O 2 === 2NO
2NO + O 2 ＝ 2NO 2 3NO 2+ H 2O ＝2HNO 3+ NO NO + NO 2+ H 2O ＝ 2HNO 2 HNO 2 + H 2O 2 ＝ HNO 3 ＋ H 2O
4Zn + 10HNO 3(极稀) ＝ 4Zn(NO 3) 2 + NH 4NO 3 + 3H 2O ( 2 )
2Ca 3(PO 4)2 + 6SiO 2+ 10C==== P 4+ 6CaSiO 3+ 10CO↑ P 4 + 3KOH+ 3H 2O PH 3↑ + 3KH 2PO 2 PH 3 + 8Ag +
+ 4H 2O ＝ H 3PO 4 + 8Ag+ 8H +
P 4 + 5O 2 P 4O 10 P 4O 10 + 6H 2O 4H 3PO 4
Ca 3(PO 4)2 + 3H 2SO 4(浓) 3CaSO 4 + 2H 3PO 4 ( 3 )
>573k
电弧 （高温） 1773K
As2O3+6NaOH＝2Na3AsO3+3H2O
Na3AsO3+ 2NaOH + I2 ＝Na3AsO4＝+ 2NaI + H2O
2Na3AsO4 + 6HCl + 5H2S ＝As2S5↓ + 6NaCl + 8H2O
As2S5 + 3Na2S ＝2Na3AsS4
13.19 鉴别下列各组物质：
( l ) NO2－和NO3－( 2 ) AsO43－和PO43－
( 3 ) AsO43－和AsO33－(4 )PO43－和P2O72－
( 5 ) H3PO4和H3PO3 (6 ) AsO43－和AsS43－
解：( l )分别在两溶液中，先加H2SO4酸化，再加入KMnO4溶液，紫红色消失者为NO2－
5 NO2－+2MnO4－+ 6H+＝ 5 NO3－+ 2Mn2++3H2O
( 2 )分别在两溶液中，先加酸酸化，再加入KI 溶液。溶液变为棕色或红棕色有I2产生者为AsO43－。
AsO43－+ 2H++ 2I－＝AsO33－+ I2+ H2O
(3 ) 分别在两溶液中加入I2水，I2水颜色消失者为AsO33－
AsO33－+ I2 + 2OH－＝AsO43－+ 2I－+ H2O
( 4 )分别在两溶液中加入AgNO3溶液，有黄色沉淀析出者为PO43－；有白色沉淀析出者为P2O72－
3Ag++ PO43－＝Ag3PO4↓黄色
2Ag++ P2O72－＝Ag2P2O7↓白色
( 5 )分别在两溶液中加入AgNO3溶液，有黑色金属Ag析出者为H3PO3，H3PO4则无此还原性，但有黄色沉淀Ag3PO4析出。
H3PO3 + 2AgNO3 + H2O＝H3PO4 + 2Ag↓ + HNO3
( 6 )分别将两溶液加酸酸化，有淡黄色As2S5沉淀析出者为AsS43－，无沉淀析出者为AsO43－。 2 AsS43－+6H+＝As2S5↓+3H2S
13.20 完成并配平下列反应方程式：
( l ) NH4Cl + NaNO2→
( 2 ) NO2－+ ClO－+ OH－→Cl－
( 3 ) N2H4 + H2O2→
( 4 ) NH2OH + Fe3+→N2O
( 5 ) HN3 + Mg→
( 6 ) KNO3 + C + S→
( 7 ) AsH3 + Br2 + KOH→K3AsO4
( 8 ) PH3 + AgNO3 + H2O→
( 9 ) HPO32－+ Hg2+ + H2O→
( 10) H2PO2－+ Cu2+ + OH－→
( 11) [Ag(NH3)2]+ + AsO33－+ OH－→
( 12) Na3AsO4 + Zn + H2SO4→
解：( 1 ) NH4Cl + NaNO2 N2↑ + NaCl + 2H2O
( 2 ) NO2－+ ClO－＝Cl－+ NO3－
( 3 )N2H4 + 2H2O2 ＝N2+ 4H2O
( 4 ) 2NH2OH + 4Fe3+＝N2O + 4Fe2+ + H2O + 4H+
( 5 ) 2HN3 + Mg＝Mg(N3) 2 + H2↑
( 6 ) 2KNO3 + 3C + S＝N2 + 3CO2 + K2S
( 7 ) AsH3 + 4Br2 + 11KOH＝K3AsO4 + 8KBr + 7H2O
( 8 ) PH3 + 8AgNO3 + 4H2O＝8Ag↓ + 8HNO3 + H3PO4
( 9 ) HPO32－+ Hg2+ + H2O＝Hg + H3PO4
( 10 ) H2PO2－+ 2Cu2+ + 6OH－＝PO43－+ 2Cu + 4H2O
( l1) 2[Ag(NH3)2] ++ AsO33－+2OH－＝2Ag + AsO43－+ 4NH3 + H2O
( 12 ) 2Na3AsO4+ 8Zn+ 11H2SO4＝2AsH3 + 8ZnSO4 +3Na2SO4 + 8H2O
13.21 有一种无色气体A ，能使热的CuO 还原，并逸出一种相当稳定的气体B ，将A通过加
热的金属钠生成一种固体C ，并逸出一种可燃性气体D。A能与Cl2分步反应，最后得到一种易爆的液体E，指出A、B 、C 、D 和E 各为何物？并写出各过程的反应方程式。解：
NH3 ( g ) + 3CuO N2+ 3Cu + 3H2O
( A ) (B)
NH3 ( l ) + Na NaNH2( s ) + H2↑
( C ) ( D )
NH3 ( g ) + 3Cl2 NCl3( l )+ 3HCl
( E )
以每族氢化物蒸发焓对其摩尔质量作图，假定NH3和H2O不存在氢键时，估计它们的蒸发焓是多少？在液氮和H2O 中，何者具有较强的氢键？
解：根据作图后推的结果，当不存在氢键时，NH3的蒸发焓为12 . 5 kJ? mol－1，H2O的蒸发焓为17 . 8 KJ·mol－1。H2O有较强的氢键。
13.23根据下图回答下列问题：
( 1 )其中哪个物质最称定？
( 2 )写出能发生歧化反应的化学方程式；
( 3 )写出一个能相互发生氧化还原反应的化学方程式。
解：(1)NH4+
(2)3NH2OH + H+＝NH4+ +N2 + 3H2O
5HNO2＝3NO3－+ N2 + 3H++ 3H2O
(3) 3NH2OH+ HNO2＝2N2 + 5H2O
大连理工大学《无机化学》自测练习题
大连理工大学《无机化学》自测练习题 第十章:固体结构 一、判断 1、固体物质可以分为晶体和非晶体两类。............................................................（√） 2、仅依据离子晶体中正负离子半径的相对大小即可决定晶体的晶格类型。. ............................. ............................. ............................. ................................ （×） 3、自然界存在的晶体或人工制备的晶体中，所有粒子都是按照一定规律有序排列的，没有任何缺陷。............................. ............................. ..................................（×） 4、在常温常压下，原子晶体物质的聚集状态只可能是固体................................（√） 5、某物质可生成两种或两种以上的晶体，这种现象叫做类质多晶现象。........（×） 1、√ 2、× 3、× 4、√ 5、× 二、单选题 1、下列物质的晶体结构中既有共价键又有大p键和分子间力的是....................（C） (A) 金刚砂；(B) 碘；(C) 石墨；(D) 石英。 2、氯化钠晶体的结构为.... ............................. ......................................................（B） (A) 四面体；(B) 立方体；(C) 八面体；(D) 单斜体。 3、下列各组离子中极化力由大到小的顺序正确的是. .........................................（B） (A) Si4+ > Mg2+ > Al3+ > Na+；(B) Si4+ > Al3+ > Mg2+ > Na+； (C) Si4+ > Na+ > Mg2+ > Al3+；(D) Na+ > Mg2+ > Al3+ > Si4+。 4、在离子极化过程中，通常正离子的主要作用是................................................（A） (A) 使负离子极化；(B) 被负离子极化； (C) 形成正离子时放热；(D) 正离子形成时吸收了负离子形成时放出的能量。 5、下列两组物质： ① MgO、CaO、SrO、BaO ② KF、KCl、KBr、KI 每组中熔点最高的分别是............. ............................. ...........................................（D） (A) BaO 和KI；(B) CaO 和KCl；(C) SrO 和KBr；(D) MgO 和KF。 1、C 2、B 3、B 4、A 5、D 三、填空题 1、指出下列离子的外层电子构型的类型： Ba2+ __2__ e-；Mn2+ __9～17__ e-；Sn2+ _18 + 2_ e-；Cd2+ _18_ e-。 2、钾原子半径为235 pm，金属钾晶体为体心立方结构。试确定每个晶胞内有__2_个原子，晶胞边长为__543__pm，晶胞体积为__1.60 ×10-22_cm3，并推算金属钾的密度为__0.812__ g·cm-3。（钾的相对原子质量为39.1） 3、试判断下列各组物质熔点的高低（用">"或"<"符号表示）： NaCl __>__RbCl，CuCl__<__NaCl，MgO __>__BaO，NaCl__>__MgCl2。 4、氧化钙晶体中晶格结点上的粒子为_ Ca2+_和_ O2-_；粒子间作用力为_离子键_，晶体类型为__离子晶体__。 1、2；9～17；18 + 2；18。 2、2；543；1.60 ×10-22；0.812。 3、>；<；>；>。 4、Ca2+；O2-；离子键；离子晶体。 第十一章:配合物结构 一、判断
《无机化学下》第四版习题答案
第13章 氢和稀有气体 13-1 氢作为能源，其优点是？目前开发中的困难是什么？ 1、解：氢作为能源，具有以下特点： （1）原料来源于地球上储量丰富的水，因而资源不受限制； （2）氢气燃烧时放出的热量很大； （3）作为燃料的最大优点是燃烧后的产物为水，不会污染环境； （4）有可能实现能量的储存，也有可能实现经济高效的输送。 发展氢能源需要解决三个方面的问题：氢气的发生，氢气的储备和氢气的利用 13-2按室温和常压下的状态（气态 液态 固态）将下列化合物分类，哪一种固体可能是电的良导体？ BaH 2;SiH 4;NH 3;AsH 3;PdH 0.9;HI 13-3试述从空气中分离稀有气体和从混合气体中分离各组分的根据和方法。 3、解：从空气中分离稀有气体和从混合稀有气体中分离各组分，主要是利用它们不同的物理性质如：原子间不同的作用力、熔点沸点的高低以及被吸附的难易等差异达到分离的目的。 13-4试说明稀有气体的熔点 、沸点、密度等性质的变化趋势和原因？ 4、解：氦、氖、氩、氪、氙，这几种稀有气体熔点、沸点、密度逐渐增大。 这主要是由于惰性气体都是单原子分子，分子间相互作用力主要决定于分子量。分子量越大，分子间相互作用力越大，熔点沸点越来越高。 密度逐渐增大是由于其原子量逐渐增大，而单位体积中原子个数相同。 13-5你会选择哪种稀有气体作为：（a ）温度最低的液体冷冻剂；（b ）电离能最低 安全的放电光源；（c ）最廉价的惰性气氛。 13-6用价键理论和分子轨道理论解释HeH 、HeH + 、He 2+ 粒子存在的可能性。为什么氦没有双原子分子存在？ 13-7 给出与下列物种具有相同结构的稀有气体化合物的化学式并指出其空间构型： (a) ICl 4- (b)IBr 2- (c)BrO 3- (d)ClF 7、 解： 4XeF 平面四边形 2XeF 直线形 3XeO 三角锥 XeO 直线形
化学反应速率与化学平衡知识点归纳
⑴. 化学反应速率的概念及表示方法：通过计算式：v =Δc /Δt来理解其概念： ①化学反应速率与反应消耗的时间(Δt)和反应物浓度的变化(Δc)有关； ②在同一反应中，用不同的物质来表示反应速率时，数值可以相同，也可以是不同的。但这些数值所表示的都是同一个反应速率。因此，表示反应速率时，必须说明用哪种物质作为标准。用不同物质来表示的反应速率时，其比值一定等于化学反应方程式中的化学计量数之比。如：化学反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 的：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D) = m∶n∶p∶q ③一般来说，化学反应速率随反应进行而逐渐减慢。因此某一段时间内的化学反应速率，实际是这段时间内的平均速率，而不是瞬时速率。 ⑵. 影响化学反应速率的因素： I. 决定因素（内因）：反应物本身的性质。 Ⅱ.条件因素（外因）（也是我们研究的对象）： ①. 浓度：其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大活化分子总数，从而加快化学反应速率。值得注意的是，固态物质和纯液态物质的浓度可视为常数； ②. 压强：对于气体而言，压缩气体体积，可以增大浓度，从而使化学反应速率加快。值得注意的是，如果增大气体压强时，不能改变反应气体的浓度，则不影响化学反应速率。③. 温度：其他条件不变时，升高温度，能提高反应分子的能量，增加活化分子百分数，从而加快化学反应速率。 ④. 催化剂：使用催化剂能等同地改变可逆反应的正、逆化学反应速率。 ⑤. 其他因素。如固体反应物的表面积（颗粒大小）、光、不同溶剂、超声波等。 2. 化学平衡： ⑴. 化学平衡研究的对象：可逆反应。 ⑵. 化学平衡的概念（略）； ⑶. 化学平衡的特征： 动：动态平衡。平衡时v正==v逆≠0 等：v正＝v逆 定：条件一定，平衡混合物中各组分的百分含量一定（不是相等）； 变：条件改变，原平衡被破坏，发生移动，在新的条件下建立新的化学平衡。 ⑷. 化学平衡的标志：（处于化学平衡时）： ①、速率标志：v正＝v逆≠0； ②、反应混合物中各组分的体积分数、物质的量分数、质量分数不再发生变化； ③、反应物的转化率、生成物的产率不再发生变化； ④、反应物反应时破坏的化学键与逆反应得到的反应物形成的化学键种类和数量相同； ⑤、对于气体体积数不同的可逆反应，达到化学平衡时，体积和压强也不再发生变化。【例1】在一定温度下，反应A2(g) + B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是( C ) A. 单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的AB B. 容器内的压强不随时间变化 C. 单位时间生成2n mol的AB同时生成n mol的B2 D. 单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的B2 ⑸. 化学平衡状态的判断： 举例反应mA(g) ＋nB(g) pC(g) ＋qD(g) 混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡 ②各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡 ④总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡
无机化学知识点摘要大连理工大学第五版
第一章气体 1、气体具有两个基本特性：扩散性和可压缩性。主要表现在： (1)气体没有固定的体积和形状。 (2)不同的气体能以任意比例相互均匀地混合。 (3)气体是最容易被压缩的一种聚集状态。气体的密度比液体和固体的密度小很多。 2、理想气态方程：pV=nRT，其中p、V、T分别为一定量气体的体积、压力和热力学温度。R为摩尔气体 常数。在国际单位制中，p以Pa、V以m3、T以K为单位，则R=8.314J·mol-1·K-1。 3、理想气体是一种假想的模型，它忽略了气体本身的体积和分子之间的相互作用。对于真实气体，只有在 低压高温下，分子间作用力比较小，分子间平均距离比较大，分子自身的体积与气体体积相比，完全微不足道，才能把它近似地看成理想气体。 4、理想气体混合物：当两种或两种以上的气体在同一容器中混合时，相互间不发生化学反应，分子本身的 体积和它们相互间的作用力都可以忽略不计，这就是理想气体混合物。其中每一种气体都称为该混合气体的组分气体。 5、混合气体中某组分气体对器壁所施加的压力叫做该组分气体的分压。对于理想气体来说，某组分气体的 分压力等于在相同温度下该组分气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力。 6、Dalton分压定律：混合气体的总压等于混合气体中各组分气体的分压之和。 7、Amage分体积定律：混合气体中组分B的分体积V B是该组分单独存在并具有与混合气体相同温度和压 力时占有的体积。 8、气体分子动理论的基本要点： (1)气体是由分子组成的，分子是很小的粒子，彼此间的距离比分子的直径大许多，分子体积与气体体 积相比可以略而不计。 (2)气体分子以不同的速度在各个方向上处于永恒地无规则运动之中。 (3)除了在相互碰撞时，气体分子间相互作用是很弱的，甚至是可以忽略的。 (4)气体分子相互碰撞或对器壁的碰撞都是弹性碰撞。碰撞时总动能保持不变，没有能量损失。 (5)分子的平均动能与热力学温度成正比。 9、气体的压力是由气体分子对器壁的弹性碰撞而产生的，是“分子群”对器壁碰撞作用的统计平均的结果。 压力与气体分子每次对器壁的碰撞力和碰撞速度成正比。每次的碰撞力等于分子的质量与分子运动速度的乘积。碰撞速度与单位体积内的分子数和分子的运动速度成正比;分子数越多，分子运动得越快，其碰撞器壁的速度就越大。即气体的压力是由单位体积中分子的数量、分子的质量和分子的运动速度所决定的。 10、分子的平均动能与热力学温度成正比。气体分子的平均动能越大，系统的温度越高。和压力一样，物 体的温度也是大量分子(“分子群”)集体运动产生的总效应，含有统计平均的意义。对单个分子而言，温度是没有意义的。 11、在一定温度下，每种气体的分子速度分布是一定的。除了少数分子的速度很大或很小以外，多数分子 的速度都接近于方均根速度V rms。当温度升高时，速度分布曲线变得更宽了，方均根速度增大，高于这一速度的分子数增加得更多。 第二章热化学 一、热力学术语和基本概念
第四版 无机化学 答案
第一章原子结构和原子周期系 1-1根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态： （a）K （b）Al （c）Cl （d）Ti（Z=22）（e）Zn（Z=30）（f）As（Z=33） 答：（a）[Ar]4s1（b）[Ne]3s23p1（c）[Ne]3s23p5（d）[Ar]3d54s2（e）[Ar] 3d104s1（f）[Ar]4s24p3 1-2给出下列原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨道，填入轨道的电子用箭头表示。 （a）Be （b）N （c）F （d）Cl-（e）Ne+（f）Fe3+（g）As3+ 1-3 Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+的基态的最外层电子组态与次外层电子组态分别如何 1-4以下+3价离子那些具有8电子外壳Al3+、Ga3+、Bi3+、Mn3+、Sc3+ 答：Al3+和Sc3+具有8电子外壳。 1-5已知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为： （a）3s23p5（b）3d64s2（c）5s2（d）4f96s2（e）5d106s1 试根据这个信息确定它们在周期表中属于那个区、哪个族、哪个周期。 答：（a）p区，ⅦA族，第三周期（b）d区，Ⅷ族，第四周期（c）s区，ⅡA族，第五周期（d）f区，ⅢB族，第六周期（e）ds区，ⅠB族，第六周期 1-6根据Ti、Ge、Ag、Rb、Ne在周期表中的位置，推出它们的基态原子的电子组态。答：Ti位于第四周期ⅣB族，它的基态原子的电子组态为[Ar]3d24s2； Ge位于第四周期ⅣA族，它的基态原子的电子组态为[Ar]3d104s24p2； Ag位于第五周期ⅠB族，它的基态原子的电子组态为[Kr] 4d105s1； Rb位于第五周期ⅠA族，它的基态原子的电子组态为[Kr] 5s1； Ne位于第二周期0族，它的基态原子的电子组态为[He] 2s22p6。 1-7某元素的基态价层电子构型为5d36s2，给出比该元素的原子序数小4的元素的基态原子电子组态。 答：该元素的基态原子电子组态为[Xe] 4f126s2。
化学反应速率和平衡知识点归纳
化学反应速率和化学平衡 【专题目标】 1．了解化学反应速率的概念及表示方法，掌握同一反应中不同物质的化学反应速率与化学方程式中各物质的化学计量数的关系。 （1）概念：通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。 （2）表达式：t c v ??=(A) (A)；单位：mol/(L ·min)或mol/(L ·s)。 （3）在同一反应中，用不同的物质表示反应速率的数值之比等于它们在化学方程式中的化学计量数之比。 2．了解化学反应的可逆性，理解化学平衡的特征，了解化学平衡与化学反应速率之间的内在联系。 （1）概念：在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态叫做化学平衡状态，简称化学平衡。 （2）化学平衡状态的特征： ①“动” ：化学平衡是动态平衡，即：v 正＝v 逆≠0 ②“等” ：达到化学平衡时v 正＝v 逆，即同一物质的消耗速率等于生成速率 ③“定” ：外界条件不变时，处于化学平衡状态的各物质的浓度、质量分数或体积分数保持不变 ④“变” ：可逆反应的平衡状态是相对的，暂时的，当影响平衡的条件改变时，化学平衡即被破坏，并在新的条件下建立新的平衡状态 3．理解浓度、压强和温度等条件对化学平衡的影响，理解平衡移动原理的涵义。 理解勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就会向着能够减弱这种改变的方向移动。
4．学会应用建立等效平衡的思维方式解决化学平衡中的常见问题。 【经典题型】 一、化学反应速率 题型一：根据化学计量数之比，计算反应速率 【例1】反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)在10L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45mol，则此反应的平均速率) (X v（反应物的消耗速率或产物的生成速率）可表示为（C ） A．) mol/(L 0.010 ) (NH 3 s v? =B．) mol/(L 0.001 ) (O 2 s v? = C．) mol/(L 0.001 (NO)s v? =D．) mol/(L 0.045 O) (H 2 s v? = 【方法点拨】速率之比化学计量数之比 题型二：以图象形式给出条件，计算反应速率 【例2】某温度时，在2L容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由图中数据分析：该反应的化学方程式为___3X+Y_______2Z_______。反应开始至2min，用Z表示的平均反应速率为__0.05mol/(L·min)__________。 题型三：根据已知的浓度、温度等条件，比较反应速率的大小 【例3】把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL 2mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是（ B ） A．10℃20mL 3mol/L的X溶液 B．20℃30mL 2mol/L的X溶液 C．20℃10mL 4mol/L的X溶液 D．10℃10mL 2mol/L的X溶液 二、化学平衡 题型四：已知一个可逆反应、一种起始状态
第四版无机化学习题及答案
第四版无机化学习题及 答案 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
第一章原子结构和原子周期系 1-1根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态： （a）K （b）Al （c）Cl （d）Ti（Z=22）（e）Zn（Z=30）（f）As （Z=33） 答：（a）[Ar]4s1（b）[Ne]3s23p1（c）[Ne]3s23p5（d）[Ar]3d54s2（e）[Ar] 3d104s1（f）[Ar]4s24p3 1-2给出下列原子或离子的价电子层电子组态，并用方框图表示轨道，填入轨道的电子用箭头表示。 （a）Be （b）N （c）F （d）Cl-（e）Ne+（f）Fe3+（g）As3+ 1-3 Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+的基态的最外层电子组态与次外层电子组态分别如何 1-4以下+3价离子那些具有8电子外壳Al3+、Ga3+、Bi3+、Mn3+、Sc3+ 答：Al3+和Sc3+具有8电子外壳。 1-5已知电中性的基态原子的价电子层电子组态分别为： （a）3s23p5（b）3d64s2（c）5s2（d）4f96s2（e）5d106s1 试根据这个信息确定它们在周期表中属于那个区、哪个族、哪个周期。
答：（a）p区，ⅦA族，第三周期（b）d区，Ⅷ族，第四周期（c）s区，ⅡA族，第五周期（d）f区，ⅢB族，第六周期（e）ds区，ⅠB族，第六周期1-6根据Ti、Ge、Ag、Rb、Ne在周期表中的位置，推出它们的基态原子的电子组态。 答：Ti位于第四周期ⅣB族，它的基态原子的电子组态为[Ar]3d24s2； Ge位于第四周期ⅣA族，它的基态原子的电子组态为[Ar]3d104s24p2； Ag位于第五周期ⅠB族，它的基态原子的电子组态为[Kr] 4d105s1； Rb位于第五周期ⅠA族，它的基态原子的电子组态为[Kr] 5s1； Ne位于第二周期0族，它的基态原子的电子组态为[He] 2s22p6。 1-7某元素的基态价层电子构型为5d36s2，给出比该元素的原子序数小4的元素的基态原子电子组态。 答：该元素的基态原子电子组态为[Xe] 4f126s2。 1-8某元素基态原子最外层为5s2，最高氧化态为+4，它位于周期表哪个去是第几周期第几族元素写出它的+4氧化态离子的电子构型。若用A代表它的元素符号，写出相应氧化物的化学式。 答：该元素的基态原子电子组态为[Kr] 4d25s2，即第40号元素锆（Zr）。它位于d区，第五周期ⅣB族，+4氧化态离子的电子构型为[Kr]，即 1s22s22p63s23p63d104s24p6, 相应氧化物为AO2。 第二章分子结构 2-1用VSEPR模型讨论CO2、H2O、NH3、CO32-、PO33-、PO3-、PO43-的分子模型，画出他们的立体结构，用短横代表σ键骨架，标明分子构型的几何图形的名称。
北师大《无机化学》第四版习题参考答案
精心整理 第十一章电化学基础11-1用氧化数法配平下列方程式 （1）KClO 3→KClO 4+KCl （2）Ca 5（PO 4）3F+C+SiO 2→CaSiO3+CaF 2+P 4+CO （3）NaNO 2+NH 4Cl →N 2+NaCl+H 2O （4）K 2Cr 2O 7+FeSO 4+H 2SO 4→Cr 2（SO 4）3+Fe 2（SO 4）3+K 2SO 4+H 2O （5）CsCl+Ca →CaCl 2+Cs 解：（（（（（11-2（1（2（3（4（5解：（2（3（4（511-3.用半反应法（离子-电子法）配平下列方程式 （1）K 2Cr 2O 7+H 2S+H 2SO 4——K 2SO 4+Cr 2(SO 4)3+H 2O （2）MnO 42-+H 2O 2———O 2+Mn 2+（酸性溶液） （3）Zn+NO 3-+OH -——NH 3+Zn （OH ）42- （4）Cr （OH ）4-+H 2O 2——CrO 42- （5）Hg+NO 3-+H +——Hg 22++NO 解：（1）K 2Cr 2O 7+3H 2S+4H 2SO 4==K 2SO 4+Cr 2(SO 4)3+7H 2O+3S （2）MnO 42-+2H 2O 2+4H +==2O 2+Mn 2++4H 2O （3）Zn+NO 3－+3H 2O+OH -==NH 3+Zn （OH ）42-
（4）2Cr(OH)4－+3H2O2+2OH==-2CrO42－+8H2O （5）6Hg+2NO3-+8H+==3Hg22++2NO+4H2O 11-4将下列反应设计成原电池，用标准电极电势判断标准态下电池的正极和负极，电子传递的方向，正极和负极的电极反应，电池的电动势，写出电池符号. (1)Zn+2Ag+=Zn2++2Ag (2)2Fe3++Fe=3Fe2+ (3)Zn+2H+=Zn2++H2 (4)H2+Cl2=2HCl (5)3I2+6KOH=KIO3+5KI+3H2O 11-5写出下列各对半反应组成的原电池的电池反应、电池符号，并计算标准电动势。 （1）Fe (2)Cu2+ (3)Zn2+ (4)Cu2+ (5)O2 11-6 （氧 11-7 半反应 半反应 11—8 Fe3+］? 11-9用能斯特方程计算来说明，使Fe+Cu2+=Fe2++Cu的反应逆转是否有现实的可能性？ 解：ΦΘ(Cu+/Cu)=0.345V,ΦΘ(Fe2+/Fe)=-0.4402V 要使反应逆转，就要使ΦΘ(Fe2+/Fe)>ΦΘ(Cu2+/Cu) 由能斯特方程得[Fe2+]/[Cu2+]>1026.5=3.2×1026 11-10用能斯特方程计算与二氧化锰反应得到氯气的盐酸在热力学理论上的最低浓度解：设与二氧化锰反应得到氯气的盐酸在热力学理论上的最低浓度是X， 因：反应方程式为：MnO2+4HCl＝MnCl2+2H2O+Cl2↑ 半反应为：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O（正） Cl2+2e-=2Cl－（负） 要使反应顺利进行，须φ（MnO2/Mn2+）=φ（Cl2/Cl-）
无机化学第15章 氮族元素习题演示教学
第15章氮族元素 15-1 给出下列物质的化学式。 （1）雄黄；（2）雌黄；（3）辉锑矿；（4）锑硫镍矿；（5）辉铋矿；（6）砷华；（7）锑华；（8）铋华 解： （1）As4S4；（2）As2S3；（3）Sb2S3；（4）NiSbS；（5）Bi2S3；（6）As2O3；（7）Sb2O3；（8）Bi2O3 15-2 在稀硫酸介质中完成并配平下列反应的方程式。 （1）I-+NO2- ------ （2）NH4++NO2- ------ （3）MnO4-+NO2- ------ （4）MnO4-+As2O3------ （5）NaBiO3+Mn2+ ------ （6）H3PO3+NO2- ------ （7）I-+AsO43- ------ （8）N2H4+NO2- ------ （9）N2H4+AgCl------ （10）As2O3+Zn------ 解： （1）2I-+2NO2-+4H+ ═== I2+2NO↑+2H2O （2）NH4++NO2- ? ===N 2 +2H2O （3）4MnO4-+5NO2-+6H+ === 2Mn2++5NO3-+5H2O （4）4MnO4-+5As2O3+9H2O+2H+ ===4 Mn2++10H2AsO4-（5）5NaBiO3+2Mn2++14H+ === 5Bi3++2MnO4-+5Na++7H2O （6）H3PO3+NO2-+2H+ === H3PO4+2NO↑+H2O （7）2I-+AsO43-+2H+ === I2+AsO33-+H2O （8）N2H4+NO2-+H+ === HN3+2H2O （9）N2H4+4AgCl === 4Ag+N2↑+4HCl （10）As2O3+6Zn+12H+ === 2AsH3↑+6Zn2++H2O 15-3 完成并配平下列NaOH溶液参与的反应。 （1）NaOH+P4------ （2）NaOH(过量)+H3PO2------ （3）NaOH+As2S3------ （4）NaOH+Sb(OH)3------ （5）NaOH+NCl3------ （6）NaOH+NO2------
大连理工大学无机化学教研室《无机化学》(第5版)(复习笔记 原子结构)
8.1 复习笔记 一、氢原子光谱与Bohr 理论 1．氢原子光谱 氢原子光谱是人们认识原子结构的实验基础，原子光谱是线状光谱。 每种元素的原子辐射都具有由一定频率成分构成的特征光谱，是一条条离散的谱线，称为线状光谱。 每一种元素都有各自不同的原子光谱。氢原子光谱的频率的经验公式：，n=3，4，5，615122113.28910()s 2v n -=?-2．Bohr 理论 Bohr 理论（三点假设）： （1）核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上运动，且不辐射能量； （2）通常，电子处在离核最近的轨道上，能量最低——基态；原子获得能量后，电子被激发到高能量轨道上，原子处于激发态； （3）从激发态回到基态释放光能，光的频率取决于轨道间的能量差。 氢原子光谱中各能级间的能量关系式为： 21 h E E ν=-氢原子能级图如图8-1所示。
图8-1 能级间能量差为 H 2212 11 (E R n n ?=-式中，R H 为Rydberg 常数，其值为2.179×10-18 J 。 当时，，即氢原子的电离能。 121n n ==∞或182.17910J E -?=?二、微观粒子运动的基本特征 1．波粒二象性 微观粒子具有粒子和光的特性，即具有波粒二象性。 微观粒子的波长为： h h mv p λ==式中，m 为实物粒子的质量；v 为粒子的运动速度；p 为动量。
2．不确定原理 Heisenberg 不确定原理： 2h x p π ???≥ 式中，Δx 为微观粒子位置的测量偏差；Δp 为微观粒子的动量偏差。 微观粒子的运动不遵循经典力学的规律。 微观粒子的波动性是大量微粒运动表现出来的性质，即具有统计意义的概率波。 三、氢原子结构的量子力学描述 1．薛定谔方程与波函数 式中，ψ为量子力学中描述核外电子在空间运动的数学函数式，即原子轨道；E 为轨道能量（动能与势能总和）；V 为势能；m 为微粒质量；h 为普朗克常数；x ，y ，z 为微粒的空间坐标。 2．量子数 主量子数n ：n =1，2，3…正整数，它决定电子离核的远近和能级。 角量子数l ：l =0，1，2，3…，（n -1），以s ，p ，d ，f 对应的能级表示亚层，它决定原子轨道或电子云的形状。n 确定后，l 可取n 个数值。 磁量子数m ：原子轨道在空间的不同取向。在给定角量子数l 的条件下， m =0，±1，±2，±3…，±l ，一种取向相当于一个轨道，共可取2l +1个数值。m 值反映
无机化学第四版答案——下册
第13章氢和稀有气体 13-1 氢作为能源，其优点是什么？目前开发中的困难是什么？ 1、解：氢作为能源，具有以下特点： （1）原料来源于地球上储量丰富的水，因而资源不受限制； （2）氢气燃烧时放出的热量很大； （3）作为燃料的最大优点是燃烧后的产物为水，不会污染环境； （4）有可能实现能量的储存，也有可能实现经济高效的输送。 发展氢能源需要解决三个方面的问题：氢气的发生，氢气的储备和氢气的利用 13-2按室温和常压下的状态（气态 液态 固态）将下列化合物分类，哪一种固体可能是电的良导体？ BaH 2;SiH 4;NH 3;AsH 3;PdH 0.9;HI 13-3试述从空气中分离稀有气体和从混合气体中分离各组分的根据和方法。 3、解：从空气中分离稀有气体和从混合稀有气体中分离各组分，主要是利用它们不同的物理性质如：原子间不同的作用力、熔点沸点的高低以及被吸附的难易等差异达到分离的目的。 13-4试说明稀有气体的熔点 、沸点、密度等性质的变化趋势和原因？ 4、解：氦、氖、氩、氪、氙，这几种稀有气体熔点、沸点、密度逐渐增大。 这主要是由于惰性气体都是单原子分子，分子间相互作用力主要决定于分子量。分子量越大，分子间相互作用力越大，熔点沸点越来越高。 密度逐渐增大是由于其原子量逐渐增大，而单位体积中原子个数相同。 13-5你会选择哪种稀有气体作为：（a ）温度最低的液体冷冻剂；（b ）电离能最低 安全的放电光源；（c ）最廉价的惰性气氛。 13-6用价键理论和分子轨道理论解释HeH 、HeH +、He 2+ 粒子存在的可能性。为什么氦没有双原子分子存在？ 13-7 给出与下列物种具有相同结构的稀有气体化合物的化学式并指出其空间构型： (a) ICl 4- (b)IBr 2- (c)BrO 3- (d)ClF 7、 解： 4XeF 平面四边形 2XeF 直线形 3XeO 三角锥 XeO 直线形 13-8用 VSEPR 理论判断XeF 2 、XeF 4、XeF 6、XeOF 4及ClF 3的空间构型。 8、解： 2XeF 直线形 4XeF 平面四边形 6XeF 八面体 4XeOF 四方锥 4ClF 三角锥 13-9用化学方程式表达下列化合物的合成方法（包括反应条件）： (a) XeF 2 (b) XeF 6 (c) XeO 3 9、解： )()()(21.0,4002g XeF g F g Xe MPa C ????→?+? )()(3)(66,3002g XeF g F g Xe MPa C ????→?+? HF XeO O H XeF 63326+=+
第四版无机化学 章课后答案
第21章 p区金属 思考题 21-1如何制备无水AlCl3？能否用加热脱水的方法从AlCl3·6H2O中制取无水AlCl3？解：制备无水AlCl3，可采用干法，即用Al和Cl2在加热的条件下反应制得。 2Al + 3Cl2 === 2AlCl3 也可在HCl气氛下，由AlCl3·6H2O加热脱水得到。但不能直接由AlCl3·6H2O 加热脱水得到无水AlCl3，因为铝离子的强烈水解性，在加热过程中，发生水解，不能得到无水AlCl3。 21-2矾的特点是什么？哪些金属离子容易成矾？ 解：矾在组成上可分为两类：M I2SO4·M II SO4·6H2O（M I=K+、Rb+、Cs+和NH4+等， M II=Mg2+、Fe2+等）；M I M III(SO4)2·12H2O（M I=Na+、K+、Rb+、Cs+和NH4+等，M II=Al3+、Fe3+、Cr3+、Co3+、Ga3+、V3+等），都为硫酸的复盐，形成复盐后，稳定性增强，在水中的溶解性减小。 21-3 若在SnCl2溶液中含有少量的Sn4+，如何除去它？若在SnCl4溶液中含有少量Sn2+，又如何除去？ 解：(1) SnCl2中含有少量的Sn4+，可加入锡粒将其除去。发生的化学反应是： SnCl4＋Sn === 2SnCl2 (2) 在SnCl4中含有少量的Sn2+，可利用Sn2+的还原性，用H2O2将其氧化为Sn4+。 21-4比较Sb、Bi的硫化物和氧化物的性质，并联系第16章内容，总结归纳砷分族元素的氧化物及其水合物、硫化物的酸碱性、氧化还原性的递变规律。 解：砷分族元素的氧化物及其水合物的酸碱性和氧化还原性的递变规律与其对应的硫化物相似。即：从上到下，酸性减弱，碱性增强；+V氧化值的氧化性从上到下增强，+III 氧化值的还原性从上到下减弱；同一元素+V氧化值的酸性比+III氧化值的强。 21-5 说明三氯化铝在气态及在水溶液中的存在形式。 解：由于铝的缺电子性，三氯化铝在气体时以双聚分子形式存在Al2Cl6，但Al2Cl6溶于水后，立即离解为[Al(H2O)6]3+和Cl-离子，并强烈水解。 21-6 Al(CN)3能否存在于水溶液中[K a(HCN)=6.2×10-10]？配离子Al(CN)63-能否生成，为什么？ 解：由于Al3+的强烈水解性和HCN的弱酸性，所以Al(CN)3在水溶液中不能稳定存在，会发生强双水解；同样，Al(CN)63-在水溶液中也很难生成。 21-7 略
无机化学氮族元素及其化合物
氮族元素 NO和NO2的常见反应 NO与空气相遇立即被氧化为红棕色的NO2; 2NO + O2 == 2NO2 这是个放热反应, 但反应速率随温度变化很特殊, 在温度低时反应快, 温度高时却缓慢。
NO2在常温下压缩或在常压下冷却,会有无色的N2O4生成: 2NO2?N2O4 3NO2 + H2O == 2HNO3 + NO 4NO2 + O2 + 2H2O == 4HNO3 4NO + 3O2 +2H2O == 4HNO3 NO + NO2 + O2 + H2O == 2HNO3 氮的氧化物对大气的污染 1. 污染对象:但的氧化物都是大气的污染物,常见的以NO和NO2为主.它们都能刺激和损害呼吸系统,也伤害植物的生长和发育. NO还易与血红蛋白结合,形成亚硝基血红蛋白而失去输氧能力. NO2跟血红蛋白能生成硝基血红蛋白, 同样失去输氧功能. 所以,在空气中浓度大时, 会导致严重的伤害甚至死亡. 在低浓度NO、NO2的空气中时间过长时, 可因NO、NO2在肺中生成HNO3和HNO2而发生病变. NO和NO2在湿空气中产生的硝酸,对金属、机械、建筑物等都有明显的腐蚀作用. NO上升到臭氧层, 也会对臭氧层产生破坏作用. 2. 污染来源:污染大气的氮的氧化物, 主要来源是化工燃料(煤、石油)的燃烧废气. 如汽车尾气、喷气飞机尾气和火电厂废气等. 未经处理的硝酸厂和某些工厂的废气排放, 也会产生较高浓度的氮的氧化物. 3. 主要防污染发应: 伦敦和洛杉矶化学烟雾事件. 2CO + 2NO == N2 + 2CO2 6NO + 4NH3 == 5N2 + 6H2O 6NO2 + 8NH3 == 7N2 + 12H2O
北师大《无机化学》第四版习题答案
第十二章 配位平衡 12-1 在1L 6 mol ·L － 1的NH 3水中加入0.01 mol 固体CuSO 4，溶解后加入0.01 mol 固体NaOH ，铜氨络离子能否被破坏？（K 稳[Cu(NH 3)42+]=2.09×1013，K SP [Cu(OH)2]=2.2×10-20） 解：CuSO 4在过量的氨水溶液中几乎完全形成[Cu(NH 3)4]2+，则 [Cu(NH 3)4]2+ === Cu 2+ + 4NH 3 平衡时： 0.01-x x (6-0.04)+4x 134 2431009.2) 496.5() 01.0(])([?=+?-= +x x x NH Cu K 稳 11910792.3--??=L mol x ])([108.3)01.0(10792.3]][[22321922OH Cu K OH Cu sp
无机化学13章氮族元素
第13 章氮、磷、砷 13.1 请回答下列有关氮元素性质的问题。 ( l )为什么N－N 键的键能(167KJ.mol－1)比P－P 键(201 kJ·mol－1)的小？而N≡N叁键的键 能(942 kJ·mol－1)又比P≡P叁键(481 kJ·mol－1 )的大？ ( 2 )为什么氮不能形成五卤化物？ ( 3 )为什么NO的第一电离能比N原子的小？ 解：( l )氮的原子半径比磷的小很多，价层中又有孤对电子，当两个氮原子靠近成键时，电子对间的排斥作用抵消了部分键能，故N－N键的键能比P－P键的小。但正由于氮原子的半径小，且内层电子也比磷的少，有利于p 轨道的侧向重叠，氮形成多重键的倾向比磷强，故N≡N叁键的键能反比P≡P叁键的大。 ( 2 )氮原子的价层只有4个价轨道，只能形成4个共价键，故不能形成含有5个N－X键的NX5。 ( 3 )氮原子价电子层半满，稳定。从NO→NO+是失去π*反键轨道上的电子，故所需的能量比N的IE1 要小得多。 13.2．请回答下列问题： ( l )如何除去N2中少量NH3和NH3中的水气？ ( 2 )如何除去NO中微量的NO2和N2O中少量的NO ? 解：( l )将含有少量的NH3的N2气，通入水中除去NH3，NH3中的水气用碱石灰吸收。 ( 2 )将含有微量的NO2和N2O通入水中以吸收NO2(用碱液吸收更好)。将含有少量NO的N2O通入FeSO4溶液中，使NO与FeSO4络合成Fe(NO)SO4。 13.3 以NH3与H2O作用时质子传递情况，讨论H2O，NH3和质子之间键能的强弱：为什么醋酸 在水中是一弱酸，而在液氨溶剂中却是强酸？ 解：2O作用时，质子传递情况为： NH3+H2O NH4++OH－K＝1.77×10－5 O H3O++OH－K＝1.0×10－14 22 从K值可知：NH3与H+结合的键能比H2O与H+间的键能大。 NH3接受H+的能力比H2O强，故醋酸在液氨中几乎完全电离，表现强酸性；而醋酸在水中则不能完全电离，表现弱酸性。 13.4．将下列物质按碱性减弱顺序排序，并给予解释。 NH2OH NH3N2H4PH3AsH3 解：碱性减弱次序为：NH3、N2H4、NH2OH 、PH3、AsH3 因为按此顺序，各物种中的中心原子负电荷密度减小，对质子的亲和力减弱。 13.5．请解释下列事实：
北师大《无机化学》第四版习题答案
第五章化学热力学基础 5-1从手册中查出常用试剂浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、浓氨水的密度和质量分数计算它们的（体积）物质的量浓度和质量摩尔浓度。 解：经查阅:p(HCl)=1.19g/mlw(HCl)=37.23% p(H2SO4)=1.83g/mlw(H2SO4)=98% p(HNO3)=1.42g/mlw(HNO3)=69.80% p(NH3.H2O)=0.9g/mlw(NH3.H2O)=26% 由公式c=pw/M可得：c(HCl)=12mol·L–1c(H2SO4)=18.3mol·L–1 c(HNO3)=15.7mol·L–1c(NH3.H2O)=13.8mol·L–1 设1㎏水中含溶质nmol,则由w=m/(m+1000)（m为溶质质量）可得： m(HCl)=16.2mol/㎏ m(H2SO4)=500mol/㎏ m(HNO3)=36.69mol/㎏ m(NH3.H2O)=20.67mol/㎏ 5-2从手册查出常温下的饱和水蒸气压，计算当时相对湿度为40%时，水蒸气压多大。 解：在298K下，P（饱和水蒸气压）=3.167Kpa，P（不饱和）/P （饱和）=40%， 则P（不饱和）/P（饱和）=40%×P（饱和）=0.4×3.167=1.2668Kpa 答：水蒸气压为1.2668Kpa. 5-3化学实验中经常用蒸馏水冲洗已用自来水洗净的烧杯。设洗净烧杯内残留“水”为1mL,试计算，用30mL蒸馏水洗1次和2次，烧杯中残留的“自来水的浓度”分别多大？
解：再用自来水洗之后，烧杯中自来水为1ml之后，加入30ml 蒸馏水，一共为31ml水，自来水占1/31，倒掉后又倒1ml，故自来水浓度为1/31。 若第一次加入的蒸馏水倒掉之后，1ml中含1/31ml的自来水； 再加入30ml蒸馏水，一共为31ml水，自来水占1/312=1/963 所以倒掉后自来水占1/312=1/963 5-4计算15℃,97kPa下15g氯气的体积。 5-520℃，97kPa下0.842g某气体的体积为0.400L，求气体的摩尔质量。 解：由理想气体状态方程：p×v=n×R×T，n=m/M，得p×v=m/M ×R×T M=mpT/pv=0.842×8.314×293/97×103×0.4=52.8g/mol 该气体的摩尔质量为：52.8g/mol。 5-6测得2.96g氯化在407℃的1L容积的真空系统里完全蒸发到的压力为60kPa，求氯化汞蒸气的摩尔质量和化学式。 解：(1)设氯化汞蒸汽的摩尔质量为M，则由n=m/M,p×v=n×R ×T 得M=m×R×T/p×v=2.96×8.314×680/60=278.9g/mol (2)设氯化汞的化学式为HgCl n,则 200.6+35.5n=278.9 解得n=2 答：氯化汞的摩尔质量是278.9g/mol,化学式是HgCl2 5-7在1000℃和97kPa下测得硫蒸气的密度为0.5977gL-1,求蒸气的摩尔质量和化学式。 解：（1）设硫蒸气的体积为1L，则由p×v=n×R×T得 M=m×R×T/p×v=0.5977×8.314×1273/97×1=65g/mol