大学无机化学第十三章试题及答案.docx
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大学无机化学第十三章试题及答案
第十四章碳族元素
总体目标:
1.掌握碳、硅单质、氢化物、卤化物和含氧化物的性质和制备
2.了解硅酸和硅酸盐的结构与特性
3.了解锗、锡、铅单质、氧化物、氢氧化物的性质
各节目标:
第一节碳单质及其化合物
1.了解单质碳的结构、同素异形体和性质
2.掌握CO、CO2的结构、性质、制取和用途;碳酸的酸性;碳酸盐的水解性和热稳定性。
第二节硅单质及其化合物
1.掌握单质硅的结构、性质和制取
2.掌握SiO2的结构和性质
3.了解硅酸的酸性;硅酸盐的结构和性质;A型分子筛的结构和实际应用
4.掌握硅烷的制备、热稳定性、还原性和水解性
5.了解卤化硅的制备和性质
第三节锗、锡、铅
1.了解锗、锡、铅单质的性质;氧化物、氢氧化物的酸碱性
2.掌握Sn(Ⅱ)的还原性、水解性和Pb(Ⅳ)的氧化性、Pb(Ⅱ)盐的溶解性,从而掌握高价化合物氧化—还原的变化规律。
习题
一选择题
1.石墨晶体中层与层之间的结合力是()(吴成鉴《无机化学学习指导》)
A.金属健B.共价健C.范德华力D.离子键
2.碳原子之间能形成多重键是因为()(吴成鉴《无机化学学习指导》)
A.碳原子的价电子数为4B.碳原子的成键能力强
C.碳原子的半径小D.碳原子有2p电子
3.下列碳酸盐与碳酸氢盐,热稳定顺序中正确的是()
A.NaHCO3 C.BaCO3 4.下列化合物属于缺电子化合物的是() A.BCl3B.HBF4C.B2O3D.Na[Al(OH)4] 5.碳原子的配位数为4时,它所采取的杂化方式是() (吴成鉴《无机化学学习指导》) A.sp2dB..dsp2C.sp3D.d2sp 6.下列各对物质中,中心原子的轨道杂化类型不同的是() A.CH4和SiH4B.H3O+和NH3C.CH4和 D.CF4和SF4 7.下列含氧酸根中,具有环状结构的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》) A. B. C. D. 8.下列分子中偶极距不为零的是() A.BCl3B.SiCl4C.PCl5D.SnCl2 9.下列物质中酸性最强的是() A.B(OH)3B.Al(OH)3C.Si(OH)4D.Sn(OH)4 10.下列物质中酸性最强的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》) A.H2SnO3B.Ge(OH)4C.Sn(OH)4D.Ge(OH)2 11.下列各组化合物中,对稳定性判断正确是()(吉林大学《无机化学例题与习题》) A.H2CO3>Ca(HCO3)2B.Na2CO3>PbCO3 C.(NH4)2CO3>K2CO3D.Na2SO3>Na2SO4 12.下列化合物中,不水解的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》) A.SiCl4B.CCl4C.BCl3D.PCl5 13.1mol下列物质生成正酸时需要水的mol数最多的是() A.B2O3B.P4O10C.(SO3)3D.N2O5 14.下列物质中还原性最强的是() A.GeH4B.AsH3C.H2SeD.HBr 16.常温下,不能稳定存在的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》) A. B.SnCl4C.PbCl4D.GeCl4 17.下列氧化物中,氧化性最强的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》) A.SiO2B.GeO2C.SnO2D.Pb2O3 18.下列化合物中不能稳定存在的是() A.SbI3B.PI3C.AlI3D.TlI3 19.下列分子中,几何构型为平面三角形的是() A.BF3B.NH3C.PCl3D.ClF3 20.下列晶体熔化时,需要破坏共价键的是() A.HFB.CuC.KFD.SiO2 21.碳原子的配位数为4时,它所采取的杂化方式是() A.sp2dB.dsp2C.sp3D.d2sp 22.下列分子中,存在多中心键的是() A.BCl3B.SiF4C.CCl4D.CO2 23.价电子数目与价电子数目相等的原子称为()(吴成鉴《无机化学学习指导》) A.缺电子原子B.等电子原子C.等电子体D.缺电子体 二名词解释 1.缺电子原子2.多中心键 3.桥键4.对角线规则 三填空题 1.硅胶的化学组成式;主要性质。 (川师大《无机化学学习指导》) 2.硬度;金刚石单质硅;原因是。 (吉林大学《无机化学例题与习题》) 3蓄电池是的装置。 铅蓄电池的电极材料是.,电解液是。 川师大《无机化学学习指导》) 4向MgCl2溶液中加入Na2CO3溶液,生成的沉淀物是。 (吴成鉴《无机化学学习指导》) 5.将各氧化物写成盐的形式,三氧化铅,四氧化三铅,四氧化三铁。 (川师大《无机化学学习指导》) 6.Pb3O4呈色,俗称,与HNO3作用时,铅有生成,有生成.(吉林大学《无机化学例题与习题》) 7.碳的同素异性体有;分别是。 (吉林大学《无机化学例题与习题》) 8.写出下列化合物的颜色 PbCl2;PbI2;SnS;SnS2;PbS; PbSO4;PbO;Pb2O3。 (吉林大学《无机化学例题与习题》) 9.碳族元素的价电子构型是,所以常见的氧化态为和。 由于,从上到下高价稳定,低价稳定。 10.晶态硅的晶体结构;干冰的化学式。 石英的晶体结构。 水玻璃的化学式。 (川师大《无机化学学习指导》) 四简答题 1.N2和CO是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能力比N2强得多,请解释原因。 2.不存在BH3而只存在其二聚体B2H6,AlCl3气态时也为双聚体,但BCl3却不能形成二聚体。 请解释原因。 3.H3BO3与H3PO3化学性质相似,为什么H3BO3为一元酸,而H3PO3为二元酸? 4.在温热气候条件下的浅海地区往往发现有厚厚的石灰岩沉积,而在深海地区很少见到。 试用平衡移动原理说明CO2浓度的变化对海洋中碳酸钙的沉积有何影响? 5.两种区别NaHCO3和Na2CO3的方法是? 6.为什么BCl3能强烈水解? 写出水解反应方程式。 五计算题 1.试计算;在293K和101Kpa下,饱和H2CO3溶液的pH值是多少? 2.将含有Na2CO3和NaHCO3的固体混合物60.0g溶于少量水后,稀释到2.00L,测的该溶液的pH值为10.6。 试计算原来混合物中Na2CO3及NaHCO3各多少克? 3.在0.2mol·L-1的Ca2+盐溶液中加入等体积的Na2CO3溶液,将得到什么产物? 若以0.2mol·L-1Cu2+盐代替Ca2+盐产物是什么? 再以0.2mol·L-1的Al3+盐代替Ca2+盐,产物又是什么? 以容度积计算说明。 4.两种气态硼氢化物的化学式和密度ρ如下: BH3在290K和53978Pa时的密度为0.629g·L-1;B2H5在292K和6916Pa时的密度为0.1553g·L-1。 这两种化合物的相对分子质量各是多少? 写出它们的分子式。 5.有人根据下列反应式制备了一些硼烷: 4BF3(g)+3LiAlH4(s)→2B2H6(g)+3LiF(s)+3AlF3(s)若产率为100%,用5gBF3和10.0gLiAlH4反应能得到多少克B2H6? 制备时由于用未经很好干燥的乙醚,有些B2H6与水反应损失了。 B2H6(g)+6H2O(l)→2H3BO3(乙醚)+6H2(g) 有多少B2H6将与0.01g水起反应? 参考答案 一选择题 1.C2.C3.D4.A5.C6.D7.A8.D9.A10.B11.B12.B13.B14.A15.C16.C 17.D18.D19.A20.D21.C23.B二名词解释(略) 三填空题 1.xSiO2.yH2O,干燥剂、吸附剂 2.》碳的半径比硅小,金刚石的碳原子间共价健强。 3.化学能和电解能相互转化。 Pb和PbO2H2SO4溶液 4.Mg2(OH)2CO3 5.Pb(PbO3)、Pb2(PbO4)、Fe(FeO2)2 6.红、铅丹、1/3PbO2、2/3Pb(NO3)2 7.8.白、黄、棕、黄、黑、白、黄、橙黄 9.ns2np2,+4和+2,惰性电子对效应,越来越不。 10.金刚石(原子晶体),CO2,SiO4四面体联结的网状结构,Na2O·xSiO2(或用Na2SiO3表示) 四简答题 1.N2与CO有相同的分子轨道式,原子间都为三重键,互为等电子体。 但两者成键情况不完全相同,N2分子结构: N≡N: ,CO分子结构 ,由于CO分子中O向C有 配键,使C原子周围电子密度增大,另外,C的电负性比N小得多,束缚电子能力弱,给电子对能力强,因此,CO配位能力强。 2.BH3,AlCl3,BCl3都是缺电子化合物,都有形成双聚体的倾向。 BH3由于形成双聚体倾向特别大而以双聚体B2H6形式存在,形成双聚体而解决了缺电子问题,AlCl3气态也以双聚体形式存在。 BCl3中存在 键缓解了其缺电子问题;同时B半径小,Cl-半径大,在B周围容纳4个Cl-,显得拥挤也使BCl3不能形成双聚体。 3.H3BO3为缺电子化合物,O—H键不离解,而是接受水分子中的OH-,释放出H+: 因而为一元酸。 H3PO3的结构式为: 在水中,二羟基(OH)氢可以电离或被置换,而与中心原子P以共价键相连的H不能离解或被置换,因而H3PO3为二元酸。 4.碳灰岩的形成是CaCO3的沉积结果,海水中溶解一定量CO2,因此CaCO3与CO2、H2O之间存在着下列平衡CaCO3(s)+CO2+H2O Ca(HCO3)2(aq)海水中CO2的溶解度升高而较小,随压力的增大而增大,在浅海地区,海水底层压力较小,同时水温较高,因而CO2浓度较小,据平衡移动的原理,上述平衡向生成CaCO3方向移动,因而浅海地区有较多的CaCO3沉淀。 深海地区情况相反,故深海底层沉积的CaCO3很少。 5.⑴NaHCO3(s)加热产生CO2气体,而Na2CO3加热无气体产生。 ⑵NaHCO3的溶液pH值(~8),小于Na2CO3液的pH(~11) 6.∵BCl3为缺电子化合物,有一空轨道可给H2O分子的未配电子对进攻: 第一步水解的产物二氯氢氧化硼继续与水反应,重复配位和取代作用,最后得H3BO3和HCl。 BCl3+3H2O=H3BO3+3HCl 五计算题 1.解: H2CO3的K1=4.30×10-7,K2=5.61×10-11,由于K1/K2>100, 故可按一元酸进行计算: 在293K和101Kpa下,H2CO3饱和溶液的浓度为0.033mol·L-1,c/K1>400, 可利用 pH=-lg(1.19×10-4)=3.92 饱和Na2CO3溶液的pH为3.92。 2.解: 设原有混合物中含xgNa2CO3,则NaHCO3的质量为60.0-xg。 Na2CO3和NaHCO3组成了缓冲溶液,其pH值可用 pH=pK2- =Pk2- 将已知数据代入得 x=44.3g 混合物Na2CO3和NaHCO3的质量分别为: m(Na2CO3)=x=44.3g m(NaHCO3)=60.0-x=15.7g。 3.解: (1)Ksp(CaCO3)=8.7×10-9,Ksp[Ca(OH)2]=6.9×10-3,H2CO3的K2=5.6×10-11。 CO32-在溶液中发生水解反应: CO32-+H2O HCO3-+OH- 溶液中的OH-浓度和CO32-浓度分别为: [OH-]=(Kh1·c)1/2=[(1×10-14×0.1)/(5.6×10-11)]1/2=4.2×10-3mol·L-1 [CO32-]=0.1-4.2×10-3=0.0958mol·L-1 有关离子的浓度乘积为: [Ca2+][OH-]2=0.1×(0.0042)2=1.76×10-6<Ksp[Ca(OH)2] [Ca2+][CO32-]=0.1×0.0958=9.58×10-3>Ksp(CaCO3) 所以,加入Na2CO3后,产生的沉淀物是CaCO3,而不会生成Ca(OH)2沉淀。 (2)查出CuCO3和Cu(OH)2的溶度积常数。 由于[Cu2+][OH-]2>Ksp[Cu(OH)2],[Cu2+][CO32-]>Ksp(CuCO3),可生成Cu(OH)2和CuCO3沉淀,沉淀物是碱式碳酸铜Cu(OH)2·CuCO3。 (3)Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33, [Al3+][OH-]3=0.1×(4.2×10-3)3>Ksp[Al(OH)3],所以生成Al(OH)3沉淀。 4.解: 设化学式为BH3和B2H5的两种气态硼氢化物的分子式分别为(BH3)x和(B2H5)y。 则(BH3)x的摩尔质量为: (1)M=ρRT/P=(0.629×8.314×103×290)/53978=28g·mol-1 BH3的式量为14,则x值为: x=28/14=2 故相对分子质量为28,分子式为B2H6。 (2)(B2H5)y的摩尔质量为: M=(0.1553×8.314×103×292)/6916=54.5g·mol-1 B2H5的式量为27,则y值为: y=54.5/27=2 故相对分子质量为54.5,分子式为B4H10。 5.解: 首先判断哪种反应物过量。 设5gBF3能与xgLiAlH4 发生反应。 则: 4BF3(g)+3LiAlH4(s)→2B2H6(g)+3LiF(s)+3AlF3(s) 4×683×382×28 5xy x=(3×38×5)/(4×68)=2.1g 计算结果表明5gBF3只能与2.1gLiAlH4反应,故LiAlH4 过量,应根据BF3的量进行计算。 设5gBF3跟足量的LiAlH4反应生成ygB2H6。 y=(5×2×28)/(4×68)=1.0g 设有zgB2H6与0.01g水起反应。 B2H6(g)+6H2O(l)→2H3BO3(乙醚)+6H2(g) 286×18 z0.01 z=(28×0.01)/(6×68)=0.003g ∴5gBF3和10.0gLiAlH4反应能得到1.0克B2H6,有0.003gB2H6将与0.01g水起反应。 WelcomeTo Download! ! ! 欢迎您的下载,资料仅供参考!
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