非金属元素(二).doc

第15章 非金属元素（二） 习 题 1. 从结构的观点解释下列现象 （1） N2在自然界以游离状态存在，化学性质不活泼； （2） NH3极易溶于水； （3） N2为反磁性分子，而NO是顺磁性； （4） H3PO3分子中有三H个原子，但是二元酸。 解（1）N ≡N 是三键，一个σ键，两个π键, 键能很高，分子很稳定。 （2）NH3在水中主要形成水合分子 NH3H2O, 有小部分水合氨分子电离生成NH4 与 OH-。NH3中, N以 sp3不等性杂化，有一对孤对电子，可以配位键与水中的H 配位形成NH4，水是极性溶剂，NH3是极性较强的分子，有很强的形成氢键的倾向，故NH3极易溶解于水。 （3）N2 与NO 的分子轨道表达式分别为 N2 [ K K NO [ K K N2 分子中无单电子，反磁性。 NO分子中有一个单电子，顺磁性。 （4）H3PO3结构为 OH HO – P O 其中的非羟基氢原子不能被电离，故为二元酸。 H 2. 标出下列含氮化合物中N的氧化数 NH4, NCl3, NaNO2, N2H4, NH2OH, HN3, NO2 , N2O4 , NH4NO3 , N2O, Li3N, N2O5。 解 NH4 -3， NCl3 3, NaNO2 3, N2H4 -2, NH2OH -1, HN3 -1/3, NO2 4, N2O4 4, NH4NO3 -3,5, N2O 1, Li3N -3, N2O5 5。 3．如何除去NH3气中少量的H2O 如何除去NO2中含有的少量NO 如何除去NO中含有的少量NO2 如何除去N2中含有的少量O2 解（1）将氨气通过碱石灰CaO NaOH，即可除去少量的水。 （2）用O2将少量的NO氧化2 NO O2 2 NO2 （3）将不纯气体通过水 3 NO2 H2O 2 HNO3 NO, NO可微溶于水，但不与水作用。 （4）将不纯气体通过炽热的铜丝，即可除去少量的O2。 2 Cu O2 2 CuO 4．试用两种以上方法区分NaNO2 与NaNO3 。 解（1）与硝酸作用2 2 H → NO↑ NO2↑ H2O 棕色气体放出 NaNO3 无现象 （2）与KMnO4作用 5 2 MnO4- 6 H 2 Mn2 5 3 H2O 紫红色褪色 NaNO3 无现象 （3）棕色环试验NaNO2 在醋酸介质中进行 Fe2 2 H Fe3 NO H2O [Fe H2O6 ]2 NO [Fe NO H2O5 ]2 H2O NaNO3 在浓硫酸介质中进行 3 Fe2 4 H 3 Fe3 NO 2 H2O [Fe H2O6 ]2 NO [Fe NO H2O5 ]2 H2O （4）NO2- 不经酸化即可将KI氧化 2 I - 2 4 H I2 2 NO 2 H2O 5．说明市售氨水、硝酸、磷酸的质量分数、密度与摩尔浓度。 解市售 氨水28 d 0.91gcm-3 c 14.8 molL-1 硝酸68 d 1.4 gcm-3 c 15.1 molL-1 磷酸85 d 1.6 gcm-3 c 13.9 molL-1 6. 写出在酸性溶液中HNO2或与Fe2、I -、、的反应。 解 HNO2 Fe2 H NO Fe3 H2O 2 HNO2 2 NO H2O 2 HNO2 2 I - 2 H 2 NO I2 2 H2O 5 HNO2 2 H 2 Mn2 5 3 H2O 7．写出下列物质受热分解的化学反应式 （1） NH4Cl, NH4NO2, NH42SO4, NH4NO3 （2） NaNO3, Zn NO32, Cu NO32 , AgNO3 解（1）NH4Cl NH3↑ HCl↑ NH4NO2 N2↑ 2 H2O↑ NH42SO4 NH3↑ NH4HSO4 → NH3 SO3 H2O NH4NO3 N2O↑ 2 H2O （2）2 NaNO3 2 NaNO2 O2↑ 2 Zn NO32 2 ZnO 4 NO2↑ O2↑ 2 Cu NO32 2 CuO 4 NO2↑ O2↑ 2 AgNO3 2 Ag 2 NO2↑ O2↑ 8. 为了测定某铵态氮肥中的含氮量，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 molL-1 HCl吸收蒸出来的氨，然后用 0.1022 molL-1 NaOH溶液滴定吸收液中剩余的HCl，在滴定中消耗了11.69 ml NaOH溶液。试计算肥料中氮的含量。 解设被吸收的氨的物质的量为 n mol 则 n 加入的总的 HCl 物质的量 mol - 剩余的 HCl 物质的量 mol 50.000.105010–3 – 11.690.102210–3 4.05510–3 mol 则 N 9．如何鉴定NH, , 与写出反应式。 解NH的鉴定在溶液中加入强碱并加热。反应式 NH OH - NH3 H2O 使红色石磊试纸变兰。 NH 的奈斯勒试剂鉴定法 于一块表面皿上盛少量试液并加入浓OH-,在另一块表面皿上贴一条浸有奈斯勒试液的滤纸,立即盖在第一块表面皿上形成”气室”, 若滤纸变红棕色, 即有存在。反应为 NH OH- → NH3↑ H2O Hg NH3 2 [HgI4]2- 3 OH- → [O NH2 ] I↓ 7 I - 2 H2O 红棕色 Hg 的鉴定 在溶液中加入强酸，反应式为 2 HNO2 N2O3 H2O NO↑ NO2↑ H2O 兰色 红棕色 的鉴定 用棕色环实验 在硝酸盐溶液中加入少量FeSO4 晶体，沿试管壁小心加入浓H2SO4，在浓硫酸与溶液界面上会出现“棕色环”，反应为 3 Fe2 4 H → 3 Fe3 NO 2 H2O [ Fe H2O6 ]2 NO → [ Fe NO H2O5]2 H2O 棕色 的鉴定 在溶液中加入HNO3、钼酸铵，出现黄色沉淀。反应为 12 MoO 24 H 3 NH → NH43PO412 MoO36 H2O↓ 6 H2O 黄色 10．CO与 N2 分子是等电子体，从分子结构的观点讨论CO的配位能力。 解CO的结构可以表示为∶C O∶，其中有由氧提供给碳原子的孤对电子形成了配位π键，大大降低了碳–氧之间的极性。这种结构类似于N2的三键形式，键能较大，键长短，偶极矩小。但与N2相比，碳原子的孤对电子表现为路易斯碱性，有较强的配位能力。例CO可与血液中的血红素结合生成羰基配合物，使血液失去输氧功能，CO还能与许多过渡金属生成羰基配合物，Fe CO5,Ｎi CO4, Co2 CO8等。 11．用化学反应式说明下列变化 解（1）CO可以被 CuCl的水溶液吸收； CO CuCl H2O Cu CO Cl H2O （2）通过 Ca OH2溶液，可除去CO中的少量CO2； Ca OH2 CO2 CaCO3 H2O （3）实验室制备少量CO； （4）电石 CaC2 与 H2O反应生成乙炔； CaC2 2 H2O → C2H2 Ca OH 2 （5）在野外充填氢气球时，常用氢化钙与水的作用； CaH2 2 H2O → Ca OH 2 2 H2 （6）HF气体或水溶液可以腐蚀玻璃 气体SiO2 4 HF SiF4↑ 2 H2O 水溶液SiO2 6 HF H2SiF6 2 H2O （7）泡花碱遇酸性物质，如CO2、NH4 就生成硅酸 2 CO2 2 H2O H2SiO3 2 HCO3- 2 NH4 H2SiO3 2 NH3 （8）硼酸在水中是一元弱酸 B OH3 aq 2 H2O H3O [BOH4] -aq （9）实验室常用硼砂配制一级标准缓冲溶液。 Na2B4O710 H2O 2 H3BO3 2 NaBOH4 3 H2O （10）甘油用于强碱滴定H3BO3 （11）乙硼烷的水解反应 B2H6 6 H2O → 2 H3BO3↓ 6 H2 ↑ （12）三氟化硼与水的反应 BF3 3 H2O → H3BO3 3 HF BF3 HF → HBF4 （13）用硼砂珠试验鉴定CuO Na2B4O7 CuO CuBO222NaBO2 （兰） 12. 计算0.1000 molL-1 HCl滴定 0.0500 molL-1 Na2B4O7溶液时化学计量点的pH值，并选择指示剂。 解 硼砂溶于水的反应Na2B4O7 7 H2O 2 H3BO3 2 NaBOH4 即在0.0500 molL-1 Na2B4O7溶液中含0.1000 molL-1 H3BO3 和0.1000 molL-1 BOH4-,化学计量点时BOH4- 也被中合成H3BO3, 考虑到此时溶液也稀释一倍, 因此溶液中H3BO3的浓度为0.1000 molL-1 ∴ pH 5.12 选择指示剂甲基红。 13. 阐明乙硼烷的分子结构。它与C2H6相比较有何不同 解B2H6与C2H6分子式相似，但分子结构不同。在C2H6中C原子有四个价电子，以sp3杂化轨道成键形成8电子结构。然而在B2H6中，B是缺电子原子，B原子只有3个价电子，每个B原子虽然也以sp3杂化轨道和在同平面的两个氢原子形成σ键，而另外两个氢原子分别在两个B原子之间形成两个三中心二电子键， 即两个电子把三个原子连结起来成键，称为氢桥键。B2H6与C2H6的结构式分别为 14．各举一例说明下列反应都可以产生氢气 （1）金属与水； （2）金属与酸； （3）金属与碱； （4）非金属单质与碱； （5）非金属单质与水蒸气。 解（1）2 Na 2 H2O 2 NaOH H2 ↑ （2）Zn H2SO4 ZnSO4 H2 ↑ （3）2 Al 2 NaOH 2 H2O 2 NaAlO2 3 H2 ↑ （4）Si 2 NaOH H2O Na2SiO3 2 H2 ↑ （5）C H2O CO H2 （制得水煤气） 15. 为什么可形成 和离子, 而不能形成 和 离子 解B原子的价电子轨道有2s, 2p轨道, 成键时只能用2s,2p轨道, 配位数不能超过4, 只能生成 和。铝原子的价电子轨道除3s, 3p外还有3d, 因此可形成配位数是6的与离子。 中心离子的配位数还与配位原子的相对大小有关, 如 AlⅢ与Cl-、Br- 形成的离子分别为、。 171