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第17章 碳硅硼 习题解答

第17章碳硅硼17-1解:CO和N2是等电体(14e),分子轨道能级图相似,分子中都有三重键:键能相近。

一般条件下,两种物质都是气体,很少溶于水;熔、沸点,临界力,临界温度等一些物理性质也相似。

但CO和N2分子中三重键特点并不完全相同,N2分子中负电荷分布是对称的,而CO却是不对称的。

C原子略带负电荷,再加上C的电负性比N小,因此CO比σπN2较易给出电子对向过渡金属原子(离子)配位,除形成-配键外,还有-反馈键形成,故生成的配合物较稳定。

而N2的配位能力远不如CO,分子氮配合物远不如羰基化合物稳定。

所以CO的键能虽比N2略大,但化学性质却比N2要活泼,不象N2那样“惰性”。

17—2解:实验室制备CO的方法有①将CO2还原CO2(g)+C(s)====2CO(g)②将H2C2O4或和HCOOH加热分解H2C2O4(s)=====CO(g)+CO2(g)+H2O(l)HCOOH(l)====CO(g)+H2O(l)或用HCOONa(s)+H2SO4(l)====(l)+NaHSO4(s)HCOOH进一步分解得CO CO仅微溶于水,可用排水集气法收集。

因为有毒,制备及收集过程应在通风橱内进行。

工业上用焦炭在有限的空气中燃烧或在灼热的焦炭中通入水蒸气都可以得到CO的混合气体。

CO能与许多物质进行加成反应和还原反应:(1)Ni+4CO====Ni(CO)4条件:1atm,25℃(2)CuCl(氨水或盐酸溶液)+CO+2H2O====CuC l·C O·2H2O(3)CO+NaOH====HCOONa条件:6~10atm,473K(4)2H2+CO=====CH3OH条件:Cr2O3·ZnO,623~673K(5)CO+PdCl2+H2O====CO2+P d↓+2HCl17-3答:(1)金属镁着火----砂子(2)金属钠着火-----砂子(3)黄磷着火-------水、泡沫灭火器、干冰(4)油着火----泡沫灭火器、干冰、砂子、(5)木器着火----以上都可以17—4解:T=273K P=105Pa(1)100g水中,H2CO3的物质的量为170 10-3/22.4=0.00759(mol)所以H2CO3的实际浓度为0.0759mol/L;17-5解:解法1设该混合物中含Na 2CO 3x mol,NaHCO 3y molNaHCO 3和Na 2CO 3组成一个缓冲体系gg mol NaHCO y gg mol CO Na x y x x y CO HCO HCO pKa pH 8.15)(84188.0)(188.0)(2.44)(106417.0)(417.0)(0.60841066.10lg 25.10][][lg )(3322333=⨯===⨯===+=-=-=---解法2:设该混合物中Na 2CO 3为x 克,则NaHCO 3为(60-x )克g x x xCO HCO HCO pKa pH 2.446.10210628460lg 25.10][][lg )(2333=⇒⇒⇒=⨯⨯--=-=---即Na 2CO 3为44.2g ,NaHCO 3为15.8g.17-7解:(1)Ca 2+等浓度等体积Na 2CO 3[Ca 2+]=[CO 32-]=0.2molQ=[Ca 2+][CO 32-]=0.04>K SP (CaCO 3)=8.7*10-8所以通入有CaCO 3沉淀生成(2)Cu 2+中通入Na 2CO 3溶液产物为Cu 2(OH)2CO 3(3)Al 3+中通入Na 2CO 3溶液产物为Al(OH)3Al 3++CO 32-=Al 2(CO 3)3Al 2(CO 3)3+H 2O=Al(OH)3+H 2CO 3H 2CO 3=H 2O+CO 217—6解:(1)0.1mo l·L -1NaHCO 3溶液,HCO 3-是两性物质31.8)1091.4lg(]lg[1091.41061.5103.4][101061.51.01061.599117211412112=⨯-=-=⨯=⨯⨯⨯=∙=⨯=⨯⨯=∙-+---+---H pH K K H c K a a a θθθ 17—8解:热稳定性(1)Na 2CO 3>BeCO 3(2)NaHCO 3<Na 2CO 3(3)MgCO 3<BaCO 3(4)PbCO 3<CaCO 317—9解:(1)先做硼砂珠实验,鉴定出Na 2B 4O 7.10H 2O ;然后用Al 2(SO 4)3鉴定出Na 2CO 3,现象有沉淀和气泡产生。

或者加入HCl ,先鉴定出Na 2CO 3(2)在酒精灯上加热,有气体产生的是NaHCO 3(3)利用SiH 4在碱的催化下,剧烈水解有白色沉淀产生,而CH 4无此现象17-10答:(1)将含有少量CO 2、O 2、H 2O 等杂质的CO 的气体通人热的铜网(除O 2),然后通入石灰水(除CO 2),最后通过浓硫酸(除H 2O )。

或者依次通过炽热的碳粉,红热的铜网,以及碱石灰。

(2)充分摇荡(除H 2S,SO 2);用Al 2O 3纤维物作载体,Pt 作催化剂(除O 2,CO );通过浓硫酸(除H 2O );液化或者在氧气中充分燃烧后,通过溴水,再依次通过灼热的铜网,浓硫酸,再与镁条充分燃烧后,通入氧气中再燃烧充分。

17—14解:(1)CH 4分子中,中心原子C 上没有孤电子对,也没有空轨道接受外界电子。

所以它既没有酸性,也没有碱性。

(2)Si 的电负性小于C ,而半径Si 大于C ,因此Si 4-失去电子的能力大于C 4-,即硅烷与烷烃相比较,硅烷的稳定性没有烷烃强,还原性硅烷强于烷烃,容易被氧化剂氧化。

(3)硅的卤化物比氢化物易形成链,一般认为可能是卤化硅中存在着d-pπ配键(由卤原子充满电子的pπ轨道与Si 原子的3d 空轨道形成),使Si—X 键得到加强。

(4)BH 3和BX 3都是缺电子化合物,都有形成二聚体的倾向。

BH 3由于形成双聚体的倾向特别大而只能以二聚体B 2H 6形式存在,解决了缺电子问题。

BX 3中存在键缓解了其缺电子问题;同时,B 半径小,X 半径大,在B 的周围容64∏纳4个X 原子显得拥挤而使BX 3不能形成双聚体。

17-15答:(1)将石英砂,硫酸钠和煤粉混合后在反射炉内进行反应,温度为1373-1623K ,一小时后,将产物冷却,即将玻璃块状物,然后用水蒸气处理使得溶解成粘稠液体;这就制成“泡化碱”,化学组成为Na 2O.nSiO 2用途主要是:建筑工业及造纸工业作粘合剂。

(2)将硅酸凝胶充分洗涤以除去可溶性盐,干燥脱水后即成为多孔硅固体,这样就制成了硅胶,它是很好的干燥剂,吸附剂及催化剂载体对H 2O,BCl 3,PCl 5等极性物质都有较强的吸附作用。

(3)人工分子筛是用水玻璃,偏铝酸钠和氢氧化钠为原料,按一定的配比并控制适当的温度使其充分反应而制得,由于原料配比及制备条件的不同,所得的分子筛的结构、孔径也不同;它的用途主要是用于吸附。

同时用于物质的分离,提纯,作催化剂载体。

17—16解:B 2H 6是硼烷中最简单的烷烃,它的形成不能用氢键来解释,因为B 是缺电子原子,电负性小,不可能提供孤对电子,满足不了氢键形成的条件(B 2H 6的结构见课本P 588)。

B 2H 6分子中除了正常的共价键外,还有3c —2e 的氢桥键,即三个原子共用两个电子,而一般的共价键是两个原子共用两个电子。

17—21解:(1)3Si+4HNO 3+18HF=3H 2SiF 6+4NO ↑+8H 2O(2)Na 2B 4O 7+2HCl+5H 2O=4H 3BO 3↓+2NaCl(3)8BF 3+3Na 2CO 3+3H 2O=2H 3BO 3↓+6Na[BF 4]+3CO 2↑(4)Ca 2Si +4HCl=2CaCl 2+SiH 4↑(5)H 3BO 3+NaOH=Na[BOH]4(6)Be 2C+4H 2O=2Be(OH)2↓+CH 4↑(7)SiO 2+2C+2Cl 2=SiCl 4+2CO ↑(8)B 2H 6+6Cl 2=2BCl 3+6HCl(9)H 3BO 3+3C 2H 5OH B(OCH 2CH 3)3+3H 2O−−→−浓硫酸(10)Si 2H 6+8H 2O=2H 2SiO 4↓+9H 2↑(11)3B 2H 6+6NH 3=2B 3N 3H 6+12H 2(12)B 2H 6+2LiH=2LiBH 4(13)2Na 2SO 4+C+2SiO 2=2Na 2SiO 3+CO ↑+2SO 2↑(副反应还产生CO 2等)17-22解:(1)将 1.5克H 3BO 3溶于100ml 水中,H 3BO 3溶液的浓度C=(1.5/61.8)mol/10-1C=0.24mol/l.[H +=1.2*10-5pH=-lg[H +]=-lg1.2×10-5=4.92(2)2Ca 2B 6O 115H 2O --------------------------------3Na 2B 4O 710H 2O410.86×2381.24×375×85%X解得:X=8.9×103kg17-23解:P=v =P=所以M=mv nRTP *m p nRT PRTp(1)化学式为BH 3气体的分子量==280.629*8314.3*29053978设BH 3的分子式为B n H 3n则11n +3n=28n=2所以化学式为BH 3分子式为B 2H 6(2)化学式为BH 3气体的分子量==540.1553*8314.3*2926916设BH 3的分子式为B 2n H 5n 则22n +5n=54n=2所以化学式为BH 3分子式为B 4H 1017-25解:解法一:设CO,CO 2和H 2含量分别为x ml,y ml,z ml混合气体中O 2的反应为:2CO+O 2=2CO 22H 2+O 2===2H 2O(l)2x 122y 12x+y+z=50(1)(混合物总体积为50)x+y+5=37(2)(反应后剩余气体=反应后剩余O 2+CO 反应生成的CO 2+先有的CO 2)x/2+y/2=(25-5)(3)(反应的O 2的量)解得:x=22ml y=10ml z=18mlCO 气体占的百分量为=×100%=44%5022CO 2气体占的百分量为=×100%=20%1050H 2气体占的百分量为=×100%=36%1850解法二:2CO +O 2===2CO 22H 2+O 2===2H 2O(l)212212从上式看到,每提供一体积的O 2,均消耗2体积的CO 或者2体积的H 2。

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