武汉大学版无机化学课后习题答案___15碳族元素

第十五章碳族元素1．碳单质有哪些同素异形体？其结构特点及物理性质如何？答：石墨，金刚石，富勒烯2．实验室里如何制取二氧化碳气体？工业上如何制取二氧化碳？答：实验室制法：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O工业制法：23COCaOCaCO高温煅烧3．图15-6中，三条直线相交于一点，这是必然的还是偶然的，试讨论其原因。答：这是必然的4．分别向0.20mol·dm3的Mg2和Ca2的溶液加入等体积的0.20mol·dm3的Na2CO3溶液，产生沉淀的情况如何，试讨论其规律性。答：分别有Mg（OH）2和CaCO3生成5．CCl4不易发生水解，而SiCl4较易发生水解，其原因是什么？答：C为第二周期元素，只有2s，2p轨道可以成键，最大配位数为4，CCl4无空轨道可以接受水的配位，因此不水解。Si为第三周期元素，形成SiCl4后还有空的3d轨道，d轨道接受水分子中氧原子的孤电子对，形成配位键而发生水解。6．通过计算回答下述问题：（1）在298K，1.01×105Pa下生成水煤气的反应能否自发进行？（2）用△rS值判断，提高温度对生成水煤气反应是否有利？（3）在1.01×105Pa下生成水煤气的反应体系达到平衡时温度有多高？解：（1）提示：由ΔGm0来判断。（2）因为)()()(22gHgCOgOHC，该反应的ΔS0，又因为ΔG=ΔH-TΔS，所以提高反应温度有利于反应向右进行。7．比较CO和CO2的性质。如何除去CO中含有的少量CO2？如何除去CO2中含有的少量CO？答：通过赤热的碳粉；通过赤热的CuO粉末。提示：2112212112121122][][;][][][;][][][23323KKKHHKKKKKHHKHKKKHHHCOHCOHCO8．计算当溶液的pH分别等于4，8，12时，H2CO3，HCO3，CO23所占的百分数。解：pH=4CO2的饱和状态下，H2CO3的pH=3.9，HCO3的pH=8.1，CO23的pH=12.6pH=4时，体系中主要成分为[H2CO3]，[CO23]可忽略H2CO3==H++HCO3m104n(m+n=1)mxn410=4.2×107所以mn=4.2×103[H2CO3%]=99.4%，[HCO3%]=0.06%HCO3==H++CO230.6%104x%6.0104x=K2a所以x=2.4×1010%。pH=8，12同理。9．烯烃能稳定存在，而硅烯烃H2Si=SiH2却难以存在。其原因是什么？答：碳的原子半径较小，除形成键外，p轨道按肩并肩在较大重叠，能形成稳定的键，因而，碳原子间可形成单键，双键，甚至三键，烯烃，炔烃都很稳定。而硅原子半径较大，p轨道肩并肩重叠很少，很难形成稳定的键，因而，硅原子间大多数只能形成单键，而难形成双键，硅烯烃难以稳定存在。10．从水玻璃出发怎样制造变色硅胶？答：将Na2SiO3溶液与酸混合生成凝胶。Na2SiO3+2H+=SiO2.H2O+2Na+调节酸和Na2SiO3的用量，使生成的硅凝胶中含有8%~10%的SiO2，将凝胶静止老化一天后，用热水洗去可溶盐。将凝胶在60~70℃烘干后，徐徐升温至300℃活化，即得多孔硅胶。若将硅胶干燥活化前，用COCl2溶液浸泡，再干燥活化即得变色硅胶。11．用化学反应方程式表示单质硅的制备反应，单质硅的主要化学性质，二氧化硅的制备和性质。答：244222ZnClSi2ZnSiCl2COSiCl2Cl2CSiO12．什么是沸石分子筛？试述其结构特点和应用？答：自然界中存在的某些网络状的硅酸盐和铝酸盐具有笼形结构，这些均匀的笼可以有选择地吸附一定大小的分子，这种作用叫做分子筛作用。通常把这样的天然硅酸盐和铝酸盐叫做沸石分子筛。A型分子筛中，所有硅氧四面体和铝氧四面体通过共用氧原子联结成多元环。13．实验室中配制SnCl2溶液时要采取哪些措施？其目的时什么？答：加入一些Sn粒，以防止被空气氧化成Sn4+；加入稀盐酸是为了防止Sn2+的水解。14．单质锡有哪些同素异形体，性质有何差异？-锡酸和-锡酸的制取和性质方面有何异同？答：锡有：灰锡，白锡，脆锡。15．试述铅蓄电池的基本原理。答：放电时：负极PbSO4+2e==PbSO4+2e正极PbO2+4H++SO24+2e==PbSO4+2H2O充电时：阳极PbSO4+2H2O==PbO2+4H++SO24+2e阴极PbSO4+2e==PbSO4+2e16．铅的氧化物有几种，分别简述其性质？如何用实验方法证实Pb3O4中铅有不同价态？答：铅的氧化物有：PbO2，Pb2O3，Pb3O4，PbOOHPbONOPbHNOOPb2223343224）（应用以下反应：17．在298K时，将含有Sn(ClO4)2何Pb(ClO4)2的某溶液与过量粉末状Sn-Pb合金一起振荡，测得溶液中平衡浓度[Sn2+]/[Pb2+]为0.46。已知PbPb/2=-0.126V，计算SnSn/2值。解：22PbSnSnPb达到平衡时,E=0,即;0][][lg205916.022PbSnEE所以,0146.0lg205916.0)126.0(/2SnSnevSnSn136.0/218．完成并配平下列化学反应方程式：(1)Sn+HCl→(2)Sn+Cl2→(3)SnCl2+FeCl3→(4)SnCl4+H2O→(5)SnS+Na2S2→(6)SnS23+H+→(7)Sn+SnCl4→(8)PbS+HNO3→(9)Pb3O4+HI(过量)→(10)Pb2++OH-(过量)→答：OH2OHClPbOClO）OHPb；OHPb(4OH10)PbO4HI3PbI8H15IO9)PbO4H2NO3S)3Pb(NO8HNO8)3PbS2SnClSnCl7)SnSHSnS2H6)SnSSnSNaSNa5)SnSSnClH2SnOO3H4)3SnCl2FeClSnCl2FeCl3)SnClSnCl2Cl2)SnHSnCl2HCl)Sn122242422324432233242223322262222424324222（）（过量）OH19．现有一白色固体A，溶于水产生白色沉淀B，B可溶于浓盐酸。若将固体A溶于稀硝酸中，得无色溶液C。将AgNO3溶液加入C中，析出白色沉淀D。D溶于氨水中得到溶液E，E酸化后又产生白色沉淀D。将H2S气体通入溶液C中，产生棕色沉淀F，F溶于(NH4)2Sx形成溶液G。酸化溶液G，得到黄色沉淀H。少量溶液C加入HgCl2溶液得白色沉淀I，继续加入溶液C，沉淀I逐渐变灰，最后变为黑色沉淀J。试确定字母A，B，C，D，E，F，G，H，I，J各表示什么物质。答：A:SnCl2B:Sn(OH)Cl;C:Sn(NO3)2;D:AgCl;E:Ag(NH3)2Cl;F:SnS;G:(NH4)2SnS3H:SnS2;I:Hg2Cl2;J:Hg