28张祖德无机化学答案14-17章

第十四章答案1.金刚石中碳原子采取sp3杂化，C原子与C原子之间以共价键结合形成原子晶体，∴金刚石的主要特征为高硬度，高熔点，高沸点，不导电。石墨中碳原子采取sp2杂化，一个C原子与三个C原子以共价键连接形成层状结构，每个C原子上还有一个垂直于层状平面的p轨道，这些p轨道重叠形成离域π键，其p电子离域在每一层上，另外层与层之间是分子间作用力，∴石墨是混合型晶体，它的主要特征为具有润滑性，导电性和导热性。2.CO与N2物理性质相似之处：具有较低的熔点和沸点，具有相近的临界温度和临界压力：m.p.(℃)b.p.(℃)临界压力(atm)临界温度(℃)CO－200－19036－140N2－210－19633－146化学性质相似之处：CO与N2都不助燃；化学性质不同之处：CO作还原剂，N2的还原性很差；CO可以作为配体，而N2配位能力弱。CO与N2分子性质之所以不同是因为，在CO分子中O原子上的一对电子占有C原子的2p轨道，增强了C的电子密度，∴C原子的配位能力强于N2（）分子中的N原子。CO2与N2O相似性很小，而差异性很大，显然它们并不是等电子体之故。3.SiCl4(1)Na2SiO3(2)Si(3)SiHCl3(4)H2SiF6(5)SiF4(6)SiO2(7)Na2SiO3(8)H2SiO3(1)Si+2Cl2高温SiCl4(2)Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑(3)Si+3HCl(g)250－300℃ChemPasterSiHCl3+H2(4)SiO2+2MgSi+2MgO(5)3SiF4+4H2OH4SiO4+2H2SiF6(6)SiO2+4HFSiF4+2H2O(7)SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑(8)SiO32－+2H+H2SiO3↓4.SiO2晶体属于原子晶体，基本单元为SiO4，Si原子为四面体中心，四个O原子位于正四面体的顶点，原子之间以—O—Si—O—共价键相连，∴以固体状态存在；而CO2是直线型分子，低温下固体CO2属于分子晶体，每个CO2分子通过分子间作用力连接，作用力很弱，温度略微上升，分子间作用力就被破坏而形成单个CO2分子，∴常温时为气态。5.Si原子除了3s、3p价轨道外，还有3d空价轨道，∴可以形成SiF62－（配位数可以大于4），即SiF4+2F－SiF62－，而CF4中C原子的配位数已达饱和（∵C原子只有2s、2p价轨道），因此CF4不能与F－离子反应。6.SiC与金刚石为等电子体，Si、C原子都采取sp3杂化，形成金刚石结构，∴SiC是原子晶体，高硬度，可作磨砂；A12O3离子晶格能极高，∴硬度也大，故也可以作为工业用磨砂。7.CH4和CCl4不发生水解，而SiH4和SiC14会强烈水解的原因有两条：第一、SiH4和SiC14有能量较低的3d轨道，能接受H2O中羟基上的孤电子对，而CH4和CCl4无空的d轨道；CONN第二、C—HC—ClSi—HSi—Cl键能(kJ·mol－1)413.38328.44320.08358.57而OH的键能E(O—H)＝462.75kJ·mol－1，E(Si—Cl)的能量比E(C—Cl)的能量更接近于E(O—H)，∴SiC14发生水解而CCl4不发生水解。8.虽然二氧化硅和水反应是吸热的，但硅胶的吸水作用是由于硅胶为多硅酸，是多孔性物质，水汽存在于多孔中，∴硅胶可以作干燥剂。9.因为SnC14许多物理性质不像典型的盐，如SnC14是无色液体，而且是许多非极性分子（I2、P4、S8等）的良好溶剂，∴不能把SnC14归为盐类。10.Sn、Pb在IVA族中的下方，C、Si在IVA族中的上方，∴Sn、Pb的金属性大于C、Si，∴Sn、Pb比C、Si更易失电子，Sn、Pb的＋2氧化态要比C、Si的＋2氧化态更稳定；Pb2+最外层是6s2惰性电子对，∴Pb2+更难失去电子，即Pb2+比Sn2+更稳定，11.(1)PbO(2)Pb3O4（Pb的氧化数为+8/3，或分别为+2、+4）(3)Pb(CH3COO)212.SnC12、PbSO4一定存在：SnC12水解，生成Sn(OH)Cl↓，它可溶于HCl(aq)，SnC12也可与I2反应生成I－离子而使淀粉溶液褪色，∴A是Sn(OH)Cl。SnC12+HOHSn(OH)Cl↓+HClSn(OH)Cl+HClSnC12+H2OSnC12+2HCl+I2SnC14+2HIB为PbSO4，∴PbSO4一定存在。PbSO4+4OH－Pb(OH)42－+SO42－PbSO4+2Ac－PbAc2(aq)+SO42－(aq)PbAc2+H2SPbS↓(黑色)+2HAcBi(NO3)3、As2O3和Sb2S3不存在。13.A—Pb(N3)2，B—Pb，C—N2，D—Pb(NO3)2，E—NO，F—PbC12，G—Mg3N2，H—Mg(OH)2，J—NH3，K—PbS，L—HCl，M—S。Pb(N3)2△ChemPasterPb+3N23Pb+8HNO33Pb(NO3)2+2NO↑+4H2O2NO+O22NO2PbC12在热水中溶解度增大，PbC12+2Cl－PbCl42－3Mg+N2Mg3N2Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2↓+2NH3↑PbCl42－+H2SPbS↓(黑色)+2H++4Cl－3PbS+8HNO33Pb(NO3)2+2NO↑+4H2O+3S↓14.M—Sn，A—SnCl4，B—SnCl2，C—(C6H5)4Sn，D—(C6H5)2SnCl2，E—SnS，F—(NH4)2SnS3。Sn+2C12SnCl4Sn+SnCl42SnCl2SnCl2+2Hg2+Sn4++Hg22++2Cl－SnCl2(过量)+Hg22+Sn4++2Hg↓+2Cl－NO2－+3SnCl2+6H+NH2－+3Sn4++6Cl－+2H2OSnCl2+2Fe3+Sn4++2Fe2++2Cl－4C6H5MgBr+SnCl4(C6H5)4Sn+2MgBr2+2MgCl2(C6H5)4Sn+SnCl42(C6H5)2SnCl2+2C6H5Cln(C6H5)2SnCl2+nH2O2nHCl+SnCl2+H2S2HCl+SnS↓SnS+(NH4)2S2(NH4)2SnS315.X—Sn，Y—SnS，Z—Na2SnO3。Sn+2HClSnCl2+H2↑SnCl2+2NaOHSn(OH)2↓+SiOC6H5C6H5n2NaClSn+SSnSSnS+S22－SnS32－[黄色硫化铵中一定含(NH4)2S2]Sn+O2SnO2SnO2+2NaOHNa2SnO3+H2O16.取四种溶液少量分装四支试管，加入少量HgCl2，有黑色Hg↓出现者原溶液为SnC12；另取Al2(SO4)3、MgSO4、Na2CO3溶液少量分装三支试管，分别加入过量NaOH(aq)，无沉淀产生的原溶液为Na2CO3；有白色沉淀产生，加入过量NaOH(aq)后沉淀不消失者原溶液为MgSO4；先出现白色沉淀，加入过量NaOH(aq)后沉淀消失，原溶液为Al2(SO4)3。17.(1)加入HCl(aq)，有白色沉淀者原溶液为AgNO3(aq)；(2)加入NaOH(aq)至过量，K+、Ba2+、AlO2－、Pb(OH)42－、Na+为溶液，有NH3放出者，原溶液为NH4NO3，有沉淀者为Mg(OH)2、Ca(OH)2、Hg(OH)2；(3)在K+、Ba2+、Al(OH)3、Pb(OH)42－、Na+中分别滴加HCl，有沉淀者为Al(OH)3，Pb(OH)2；加入过量HCl(aq)，再加入H2S(aq)，有白色沉淀者原溶液为Al(NO3)3；有黑色沉淀者原溶液为Pb(NO3)2；(4)在K+、Ba2+、Na+中分别加入SO42－离子，有白色沉淀者，原溶液为Ba(NO3)2；(5)在K+、Na+离子的溶液中分别加入Na3[Co(NO2)6]溶液，有沉淀者，原溶液为KNO3，无沉淀者，其原溶液为NaNO3；(6)另取加碱有沉淀的Mg2+、Ca2+和Hg2+三种溶液分装三支试管，加入SnCl2(aq)，有黑色沉淀者，其原溶液为Hg(NO3)2；(7)另取Mg2+、Ca2+溶液，加入OH－，再不断通入CO2气体，先有白色沉淀，然后消失者，其原溶液为Ca(NO3)2，白色沉淀不消失者，其原溶液为Mg(NO3)2。18.SiO2(s)＋4HF(g)SiF4(g)＋2H2O(g)rHm＝－53.09kJmol－1SiO2(s)＋4HCl(g)SiCl4(g)＋2H2O(g)rHm＝+127.78kJmol－1SiO2(s)与HF(g)反应是放热的，而SiO2(s)与HCl(g)反应是吸热的，虽然两个反应的rSm都小于零，但在常温下，│rHm│TrSm，∴在常温下，第一个反应的rGm0，即氢氟酸可以腐蚀玻璃，而第二个反应的rGm0，即盐酸不能腐蚀玻璃（对于第二个反应而言rGm总是大于零）。19.(1)GeC14+2H2OGeO2↓+4HCl(2)GeCl4+2(NH4)2SGeS2↓+4NH4ClGeS2+(NH4)2S(过量)(NH4)2GeS3(3)SnO2+2NaOH熔融ChemPasterNa2SnO3+H2O(4)[Sn(OH)6]2－+CO2H2SnO3↓+CO32－+2H2O(5)HCOOH24浓HSOCO↑+H2O(6)2Ag(NH3)2++4OH－+CO2Ag↓+4NH3+2H2O+CO32－(7)GeS+(NH4)2S2(NH4)2GeS3(8)GeCl4+Ge2GeCl2(9)Pb3O4+4HNO32Pb(NO3)2+PbO2↓+2H2O20.A—Si，B—H2，C—SiO2，D—SiF4，E—H2SiO3，F—H2SiF6，G—Na2SiO3，F—Na2SiF6。Si+O2燃烧SiO2SiO2+4HFSiF4+2H2O3SiF4+3H2OH2SiO3↓+2H2SiF6H2SiO3+2NaOHNa2SiO3+2H2ONa2SiO3+2NH4ClH2SiO3+2NaCl+2NH3↑H2SiF6+NaCl(过量)Na2SiF6↓+2HCl21.Sn—Pb合金。合金与浓HNO3共煮生成的白色↓不溶于酸，也不溶于碱，只溶于熔融苛性碱和热的浓盐酸，说明白色↓为β锡酸：Sn+4HNO3煮H2SnO3↓(β)+4NO2↑+H2OH2SnO3+2NaOH熔融Na2SnO3+2H2OH2SnO3+6HCl(浓)△H2SnCl6+3H2O滤液调至弱酸性后，加入K2CrO4有黄色沉淀，说明合金中含Pb：Pb+4HNO3煮Pb(NO3)2+2NO2↑+2H2OPb(NO3)2+K2CrO4弱酸性PbCrO4↓+2KNO322.HCN在水溶液中是弱酸，说明HCN难电离成H++CN－，也说明H－C≡N中的H－C共价键强。HCN中C原子采取sp杂化，其中一个sp杂化轨道与N原子的sp杂化轨道重叠成σ键，另一个sp杂化轨道与H原子的1s形成s－sp的σ键，由于s－sp杂化的重叠程度大，∴H－C键强，在水中难电离，∴HCN为弱酸。而液态HCN是强酸，这与CN－离子可以聚合有关，根据电荷守恒，液态HCN中，[H+]=[CN－]+[(CN)22－]+[(CN)33－]+···+[(CN)nn－]，[H+]大大增加，∴液态HCN是强酸。23.C原子与N、O、F原子形成的双原子分子显著不同点为C原子不存在孤电子对，N、O、F原子上都有孤电子对，由于孤电子对的排斥，使N—N、O—O、F—F键能减弱，∴在N2、O2、F2中单键键能的大小次序为：N＜P，O＜S，F＜C1，而在C2和Si2中C＞Si。24.Sn2+和Fe2+；Pb2＋和Fe3＋；[PbC14]2－和[SnCl6]2－能共存于同一溶液；Sn2+和Fe3+不能共存，∵Sn2++2Fe3+Sn4++2Fe2+；[Sn(OH)4]2－和Pb[(OH)6]2－不能共存，∵[Pb(OH)6]2－有强氧化性，[Sn(OH)4]2－+[Pb(OH)6]2－[Sn(OH)6]2－+[Pb(O