大学无机化学第十二章试题及答案.docx
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大学无机化学第十二章试题及答案
第十三章硼族元素
总体目标:
1.掌握硼单质、氢化物、卤化物和含氧化物的性质、用途和制备方法
2.通过硼及其化合物的结构和性质,掌握缺电子化合物的成键特征
3.掌握铝及其化合物的结构、性质和制备
4..认识铍和铝的相似性
各节目标:
第一节硼单质及其化合物
1.掌握硼单质的结构、化学性质、用途和制备方法
2.掌握乙硼烷、硼酸(H3BO3)、硼砂和三卤化硼的性质、结构和制备方法
3.通过硼及其化合物的结构和性质,掌握缺电子化合物的成键特点和桥键的形成
第二节铝单质及其化合物
1.掌握铝及其化合物的主要性质和AlCl3的结构,了解铝的提取和冶炼
2.认识铍和铝的相似性,如金属单质、无水卤化物、水合卤化物、氢氧化物
第三节镓、铟、铊
了解镓、铟、铊单质及其重要化合物的性质
习题
一、选择题
⒈下列有关硼、铝性质的叙述,错误的是()
A.都是缺电子原子B.B(OH)3是弱酸,Al(OH)3是两性偏碱性
C.其三卤化物分子都是平面三角形结构D.都是亲氧元素
⒉在下列a—Al2O3的制备方法中,不妥的是()
A.灼烧Al(OH)3B.灼烧Al(NO3)3
C.高温电解Al2(SO4)3D.金属铝在氧中燃烧
⒊下列铝的化合物不能用湿法制得的是()
A.Al2(CO3)3B.Al2(SO4)3C.AlCl3D.Al(Ac)3
4.以下矿物中含有铝的是()
A.冰晶石B.孔雀石C.白云石D.方铅矿
5.下列化合物属于缺电子化合物的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)
A.BCL3B.H[BF4]C.B2O3D.Na[Al(OH)4]
6.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
7.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
8.下列金属单质中,熔点最低的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)
A.CuB.ZnC.NaD.Ga
9.下列化合物中,熔点最低的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)
A.BCl3B.CCl4C.SiCl4D.SnCl4
10.下列物质中水解并能放出H2的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)
A.B2H6B.N2H4C.NH3D.PH3
11.下列化合物中不能稳定存在的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)
A.SbI3B.PI3C.AlI3D.TiI3
12.下列含氧酸中属于一元酸的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)
A.H3AsO3B.H3BO3C.H3PO3D.H2CO3
13.下列物质中,酸性最弱的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)
A..H3PO3B.H2SC.H3BO3D.H5IO6
14.下列金属中,与硝酸反应得到产物的氧化数最低是()
A.InB.TlC.FeD.Bi
15.下列金属中,氧化能力最强的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)
A.NO2B.SO3C.B2O3D.Tl2O3
16.下列分子中,偶极矩最小的是()(吉林大学《无机化学例题与习题》)
A.B2H6B.SO2C.NCl3D.SF4
17.下列化合物中,氧化性与惰性电子对效应有关的是()
A.I2O5B.Tl2O3C.Mn2O7D.CrO3
18.与NaCO3溶液反应生成碱式盐沉淀的离子是()
A.Al3+B.Ba2+C.Cu2+D.Hg2+
19.氧化性最强的是()
A.Al2O3B.Ga2O3C.In2O3D.Tl2O3
20.水解性最强的是()
A.AlCl3B.AlBr3C.NaClD.KNO3
21.下列物质熔点最高的是()
A.单质硼B.金属铝C.金属镓D.AlCl3
22.用电解法制备金属铅时,在Al2O3中加入Na3AlF6的作用是()
A.使Al2O3的熔化温度降低B.作为原料
C.防止金属铝氧化D.加快反应速度
23.下列关于乙硼烷的叙述中,不正确的是()
A.它是缺电子化合物B.围绕B—B键可自由旋转
C.分子中存在三中心二电子氢桥键D.它最终水解产物是氢气和硼酸
24.硼酸与多元醇反应,生成配位酸,使其酸性()
A.减弱B.增强C.不变D.变化不定
二、填空题
1.最简单的硼氢化合物是,B原子的杂化方式为;由于它属于化合物,B与B存在碱。
(吉林大学《无机化学例题与习题》)
2.AlCl3·6H2O加热后,产物是。
3.由于铝,所以它不溶于水。
由于铝,所以它不与浓硝酸反应。
铝与氢氧化钠溶液作用生成和。
4.GaCl2是磁性物质,结构式应写成
5.硼砂的化学式为,其为元碱。
(吉林大学《无机化学例题与习题》)
6.写出用稀硝酸处理金属铊的反应方程式。
7.写出向KI溶液中加入TlCl3溶液的反应方程式。
8.无机苯的化学式为,其结构为,与的结构相似。
9.硼酸为状晶体,硼酸分子之间以键结合,层与层之间以结
合,故硼酸晶体具有性,可作为剂。
10.放在手中能够融化的金属有,以液相存在的温度范围最大的是。
(吉林大学《无机化学例题与习题》)
11.硼酸与乙醇生成硼酸三乙酯的化学式,其火焰为色,以此可以鉴
定硼酸。
(吉林大学《无机化学例题与习题》)
12.B2O3与金属氧化物共熔生成的硼珠有特征的颜色,称为硼珠试验,如CoO的硼珠Co(BO2)2为深蓝色,则CuO的硼珠为色,MnO的硼珠为色,NiO的硼珠为色,Cr2O3的硼珠为色,Fe2O3的硼珠为色。
(吉林大学《无机化学例题与习题》)
13.判断:
⑴化合物的热稳定性Ga2O3Tl2O3
⑵化学活泼性a—Al2O3r—Al2O3
⑶酸性Al(OH)3Ga(OH)3
⑷酸性溶液中,氧化性Ga2O3Tl2O3
⑸In+和Tl+在水中歧化的是
14AlCl3在气态或CCl4溶液中是体,其中有桥键。
15.Ga3+与F-配位时形成,与Cl-配位时形成。
三、简答题
TlOH易溶而TlCl难溶;(吉林大学《无机化学例题与习题》)
BCl3的沸点比AlCl3低(吉林大学《无机化学例题与习题》)
CuCl2顺磁性而InCl2为逆磁性。
(吉林大学《无机化学例题与习题》)
1.4.铝和硼有哪些相同和不同的性质?
5.⑴就铝盐和铝酸盐的生成和性质作一简单扼要的比较。
⑵就Al2Cl6和B2H6的结构作一比较。
6.根据铝在酸性或碱性时的标准电极电势说明:
(1)铝在酸、水、碱中溶解的可
能性,以便确定铝在这些溶液中的稳定性。
(2)实际上铝不溶于水中,但能溶于
NH4Cl或Na2CO3的溶液中。
四、计算题
⒈在铝盐溶液中滴加碱溶液,并充分搅拌,当刚有Al(OH)3沉淀生成时,溶液中Al3+离子浓度为0.36mol/L,问开始沉淀时溶液的pH值为多少?
(已知Ksp[Al(OH)3]=1.9×10-33)?
2.求饱和Al(OH)3水溶液的pH值。
(Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33)
3.在pH=10时,要使0.10M铝盐溶液不生成Al(OH)3沉淀,NaF浓度至少需要多大?
参考答案
一、选择题
1.C2.C3.A4.A5.A6.D7.C8.D9.A10A11.D12.B13.C14.B15.D16.A17.B18.C19.D20.A21A22.A23.B24.B
二、填空题
1、乙硼烷,sp3,缺电子,三中心二电子氢桥健。
2.Al(OH)Cl2+HCl。
3.表面有一层致密氧化膜覆盖,能被浓硝酸钝化,Na[Al(OH4)],H2
4.逆,Ga[GaCl4]
5.Na2B4O7.10H2O二
6..3Tl+4HNO3(稀)===3TlNO3+NO↑+2H2O
7.TlCl3+3KI===TlI↓+I2+3KCl
9.片,氢,分子间力,理解,润滑
10.Cs和Ga
11.(C2H5O)3B,绿
12.蓝,紫,绿,绿,黄
13.⑴>⑵<⑶>⑷<⑸In+
14.双聚体,氯
三、简答题
1.OH-变形小,与Tl+间极化作用差,TlOH为离子化合物;Tl+半径较大,与间的离子键不强;所以TlOH易溶。
Cl-变形性比OH-大,Cl-与半径大的Tl+间有相互极化作用,TlCl中共价成分较大;所以,TlCl难溶。
2.三氯化硼的共价性比三氯化铝强,而分子半径比三氯化铝小,因而三氯化硼的沸点应比三氯化铝低
3.CuCl2中的Cu2+电子构型为3d0,有一个单电子,因而CuCl2为顺磁性。
InCl2化合物是由In+和In3+构成,即可以写成In[InCl4],,In+和In3都无单电子,因而InCl2是反磁性的。
4.答:
Al和B的价电子层结构都是ns2np1,最高氧化态为+3,都是缺电子原子,都有桥状结构化合物,都有MX3卤化物和M2O3氧化物。
MX3是缺电子化合物,为路易斯酸,容易形成卤化物(如AlCl3、BF3等)。
这些卤化物也都容易水解。
但两者金属性不同,Al为金属,B为非金属,Al(OH)3系两性,而B(OH)3为酸。
5.答:
⑴Al、Al2O3或Al(OH)3与酸作用都得铝盐(Al3+);与强碱作用,都生成铝酸盐(
)。
铝盐和铝酸盐一般都溶于水,只要价结合的相反电荷离子无色,这些盐一般无色,它们都水解。
Al3+水解使溶液显酸性,而
水解使溶液显碱性。
⑵
Al为缺电子原子,它与Cl2结合形成双聚分子而具有桥状结构。
Al原子进行sp3杂化,每个Al原子与3个Cl原子形成3个Al~Cl
键,还有一个sp3空轨道可以接受来自Cl原子的孤对电子对,形成三中心四电子键,生成桥键配位化合物。
这种桥键称卤桥键。
B也是缺电子原子,它与氢形成化合物时也必须形成组成为B2H6的分子才能满足价轨道的需要。
两个B原子各以两个sp3杂化轨道同两个H原子形成2个B—H
键,这4个
键在同一个平面之上,剩下的四个价电子在2个B原子和另外2个H原子之间垂直于上述平面的两个三中心两电子键,一个在平面之上,一个在平面之下,每个三中心键是由一个H原子和二个B原子共用价电子构成的,这种B—H—B三中心两电子键称为氢桥键。
所以Al2Cl6与B2H6都是桥式结构,分子中卤桥键及氢桥键也都是三中心键。
但由于Cl原子对由孤电子对,H原子没有;Al的原子半径比B大,Cl的原子半径比氢大,Cl桥键的键长比B—H桥键的键长长一些,键能则弱一些。
Al—Cl—Al桥键同B—H—B桥键都是离域键,但前者有配键性质。
6.答:
(1)有关标准电极电势如下:
Al3++3e-=AlEA0=-1.66V
H2AlO3-+H2O+3e--=Al+4CH-EB0=-1.66V
2H++2e-=H2EA0=0.00V
2H2O+2e-=H2+2OH-EB0=-0.828V
由此可见无论在酸、水或碱中Al都是不稳定的,容易置换溶液中的H+使之成为H2而自身被氧化为Al(Ⅲ)。
但事实上铝却不与水反应,这是由于铝在空气中放置时表面被氧化生成一层致密的Al2O3氧化膜,它不能被水溶解,因而隔绝了与水的进一步接触而使之作用。
(2)Al之所以溶解于NH4Cl和Na2CO3溶液中,乃是由于:
NH4++H2O===NH3·H2O+H+
CO32-+H2O===HCO3-+OH-
在上述水解反应中产生了H+或OH-,而Al2O3膜是两性的,既可溶于酸,又可溶于碱,所以Al2O3膜可与水解产生的H+或OH-作用并被溶解。
失去Al2O3
覆盖层之后的Al,便很容易在溶液中反应并被溶解。
四、计算题:
⒈解:
[Al3+][OH-]3=1.9×10-33[Al3+]=0.36mol/L
pOH=
=10.76pH=14-pOH=3.24
答:
开始沉淀时溶液的pH值为3.24。
2.解:
设Al(OH)3
饱和溶液的摩尔浓度为x,则:
[Al3+][OH-]3=Ksp[Al(OH)3]
即x·(3x)3=1.3×10-33
27x4=1.3×10-33
x=2.6×10-9
∴[OH-]=3×2.6×10-9=7.8×10-9<10-7
即Al(OH)3在水溶液中产生的OH-浓度比水电离出的OH-浓度少许多倍,基本
上不影响水的电离,故Al(OH)3水溶液的pH值就是水的pH值,等于7。
3.解:
已知Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33
K稳[AlF63-]=6.9×1019
Al3++3OH
Al(OH)3
Al3++6F-
AlF63-
当pH=10时,[H+]=10-10M,则[OH-]=10-4M
如在此条件下不生成Al(OH)3沉淀,则
[Al3+]=Ksp/[OH-]3≤(1.3×10-33)/[10-4]3≤1.3×10-21M
又K稳=[AlF63-]/([Al3+][F-]6)
[F-]6=[AlF63-]/([Al3+]K稳)
∵[F-]=[0.10/(1.3×10-21×6.9×1019)]1/6=1.0M
故若要不生成Al(OH)3沉淀则[F-]≥1.0M。
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