第15-16章氮族和氧族习题

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比较氢化物在酸性、还原性、热稳定性方面的递变规律。物质熔沸点与热稳定性的关系?•物质的熔沸点高低是指晶体内各质点间的结合力的大小。•热稳定性是指晶体内各原子间化学键的牢固程度。二者既有联系又有区别。•原子晶体和离子晶体,它们的热稳定性与熔沸点的高低是一致的。•共价键所形成的分子晶体,热稳定性是指分子内部各原子间化学键的强弱,而熔沸点的高低,是指分子间的作用力大小。破坏前者比破坏后者消耗的能量要高些。离子型化合物的溶解度如何判断?溶解度既与离子化合物的晶格能有关,又与离子的水合能有关。一般规律是:(1)阴阳离子半径相差大的比相差小的易溶。这是因为当阴阳离子大小相差悬殊(即r-》r+)时,离子的水合作用在溶解中居优势,因此,在性质相似的盐系列中,阳离子的半径越小,该盐越容易溶解。例如CH4NH3H2OHFSiH4PH3H2SHClGeH4AsH3H2SeHBrSnH4SbH3H2TeHIMgSO4CaSO4BaSO4NaClO4KClO4RbClO4(2)若阴阳离子相差不多,则晶格能的大小在溶解过程中有较大的影响。离子电荷高,半径小,也就是离子势(Z/r)大的离子所组成的盐较难溶解;例如:溶解度NaHCO3Ca(HCO3)2溶解度:CaF2BaF2NaFKF根据L.Pauling规则可判断无机含氧酸的酸性(1)多元含氧酸,级解离常数有如下关系:Ka1:Ka2:Ka3=1:10-5:10-10(2)无机含氧酸一般可以写成(OH)mROn,其酸性强弱与非羟基的氧原子数n有关,n越大,酸性越强。n=3,为强酸(Ka1103)n=2,为强酸(Ka1=10-1-103)n=1,为中强酸(Ka1=10-4–10-2)n=0,为弱酸(Ka1=10-11–10-5)(3)在(OH)mROn中,除了n值影响酸性外,R也影响含氧酸的酸性。R的氧化态越高、半径越小、电负性越大,则羟基中的H+离子越容易释放,故化合物的酸性越强。影响含氧酸(盐)氧化能力的因素1、中心原子结合电子的能力若中心原子的原子半径小、电负性大,获得电子的能力强,其含氧酸(盐)氧化性也就强。同一周期的元素,从左至右,电负性增大,原子半径减小,所以它们最高氧化态的含氧酸的氧化性依次增强。同一主族的元素,从上至下,电负性减小,原子半径增大,所以,低氧化态含氧酸(盐)的氧化性依次递减。至于高氧化态含氧酸氧化性的锯齿形变化,则是由于次级中期性引起的。2、含氧酸分子的稳定性一般分子越不稳定,其氧化性越强。含氧酸稳定性与分子中R-O键的强度和数目有关。键的数目越多,键强度越大,要断裂这些键,使高氧化态的还原为低氧化态甚至单质,就越困难。R-O键的强度和数目与R的电子构型、氧化态、原子半径、成键情况以及分子中带正电性的氢原子对R的反极化作用等因素有关。举例:比较硫和氯的含氧酸在酸性、氧化性和热稳定性方面的递变规律(1)酸性随中心原子氧化数的增大而增强:H2SO3H2SO4HClOHClO2HClO3HClO4(2)氧化性随中心原子氧化数的增大而减弱:H2SO3H2SO4HClOHClO3HClO4(3)热稳定性随中心原子氧化数的增大而增强:H2SO3H2SO4HClOHClO3HClO4第15章氮族元素硝酸盐的热稳定性:①IA、IIA金属的盐2NaNO3==2NaNO2+O2↑②电位序在Mg和Cu之间的金属的盐2Pb(NO3)2==2PbO+4NO2↑+O2↑③电位序在Cu以后的金属的盐2AgNO3===2Ag+2NO2↑+O2↑磷的含氧化物:名称次磷酸焦亚磷酸亚磷酸连二磷酸化学式H3PO2H4P2O5H3PO3H4P2O6氧化态+1+3+3+4名称偏磷酸三聚磷酸焦磷酸正磷酸化学式(HPO3)nH5P3O10H4P2O7H3PO4氧化态+5+5+5+5+V磷酸的区别和鉴定:+V磷酸加入AgNO3加入蛋白清液正磷酸Ag3PO4黄色沉淀焦磷酸Ag4P2O7白色沉淀无沉淀偏磷酸(AgPO3)3白色沉淀有沉淀,蛋白凝聚砷、锑、铋氢化物的鉴别:AsH3SbH3BiH3热分解黑色砷镜黑色锑镜棕色铋镜NaClOaq砷镜溶解锑镜不溶解铋镜不溶解(NH4)S2砷镜溶解锑镜溶解铋镜溶解15-5给出下列物质受热分解的反应方程式。(1)LiNO3(2)KNO3(3)AgNO3(4)Bi(NO3)3(5)Pb(NO3)2(6)Fe(NO3)2(7)NH4NO3(8)(NH4)2CO3(9)(NH4)2Cr2O7(10)NH4Cl(11)NaNH2(12)Pb(N3)2(13)NaNO2(14)AgNO2解:硝酸盐受热分解的产物与阳离子的极化能力有关,按照阳离子的极化能力由弱至强,分别生成亚硝酸盐、金属氧化物、金属单质。若阳离子有还原性,则阳离子可被生成的氧氧化。(1)4LiNO3=2Li2O+4NO2↑+O2↑(2)2KNO3=2KNO2+O2↑(3)2AgNO3=2Ag+2NO2↑+O2↑(4)4Bi(NO3)3=2Bi2O3+12NO2↑+3O2↑(5)2Pb(NO3)2=2PbO+4NO2↑+O2↑(6)4Fe(NO3)2=2Fe2O3+8NO2↑+O2↑(7)NH4NO3=N2O↑+2H2O(200℃)2NH4NO3=2N2↑+O2↑+4H2O(300℃)(8)(NH4)2CO3=2NH3↑+CO2↑+H2O(9)(NH4)2Cr2O7=Cr2O3+N2↑+4H2O(10)NH4Cl=NH3↑+HCl↑(11)2NaNH2=2Na+N2↑+2H2↑(12)Pb(N3)2=Pb+3N2↑(13)2NaNO2=Na2O+NO2↑+NO↑(14)AgNO2=Ag+NO2↑15-6给出下列物质的水解反应方程式,并说明NCl3水解产物与其他化合物的水解产物有何本质的区别?为什么?解:NCl3水解产物既有酸HClO,又有碱NH3,而同族AsCl3和PCl3水解产物为两种酸。N(3.04)和Cl(3.16)的电负性相近,NCl3中半径小的N的孤电子对向H2O中的H配位,N与H成键并脱去Cl,最终生成NH3;NCl3中半径大的Cl和由水释放出的OH—结合,生成HClO。P和As的电负性都小于Cl,AsCl3和PCl3水解时呈正电性的P3+和As3+与水解离出的OH—结合,呈负电性的Cl—与水解离出的H+结合,生成两种酸。周期数较高的Sb和Bi金属性较强,Sb3+和Bi3+与OH-的结合较弱,故SbCl3和BiCl3水解不彻底,分别生成SbOCl,BiOCl沉淀和HCl。15-8如何配置SbCl3和Bi(NO3)3溶液。解:SbCl3和Bi(NO3)3都易水解生成沉淀:为避免水解,在配制溶液时先将一定量的盐溶于酸中,再稀释到所需体积即可。配置SbCl3溶液时,先将SbCl3水合晶体溶于1:1盐酸中;配置Bi(NO3)3溶液时,先将Bi(NO3)3水合晶体溶于1:1硝酸中。15-9分别用三种方法鉴定下列各对物质。(1)NaNO2和NaNO3向两种盐的溶液中分别加入酸性KMnO4溶液,能使KMnO4溶液褪色的是NaNO2,另一种盐是NaNO3。将两种无机盐的水溶液分别用HAc酸化,再加入KI,颜色变黄、有I2生成的是NaNO2,无明显变化的是NaNO3。向两种盐的溶液中分别加入AgNO3溶液,有黄色沉淀生成的是NaNO2,另一种盐是NaNO3。NO2-的鉴定:在溶液中加入强酸(如浓硝酸)。反应式为:2HNO2===N2O3+H2O===NO+NO2+2H2O兰色红棕色(2)NH4NO3和NH4Cl向两种盐的溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成的是NH4Cl,另一种盐是NH4NO3。向两种盐的溶液中分别加入酸性KMnO4溶液,能使其褪色的是NH4Cl,另一种是NH4NO3。NO3-的鉴定:取少量两种盐晶体分别装入两支试管中,加入FeSO4,加水溶解后沿着试管壁加浓硫酸,在浓硫酸与上层溶液的界面处有棕色环生成的是NH4NO3,另一种盐是NH4Cl。(3)SbCl3和BiCl3将两种盐溶于水,分别滴加NaOH溶液至过量,先有白色沉淀生成而后沉淀又溶解的是SbCl3,加NaOH溶液生成的白色沉淀不溶于过量NaOH溶液的是BiCl3。将两种盐溶于稀盐酸,分别加入溴水,能使溴水褪色的是SbCl3,另一种盐是BiCl3。向两种盐溶液中加入NaOH和NaClO溶液,微热,有土黄色沉淀生成的是BiCl3,另一种盐是SbCl3。(4)NaNO3和NaPO3向两种盐溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成的是NaPO3,另一种盐是NaNO3:分别将两种盐酸化后煮沸,这时偏磷酸盐PO3—将转化为正磷酸盐PO43—。再分别加入过量的(NH4)2MoO4,有特征的黄色沉淀磷钼酸铵生成的是偏磷酸钠,无此特征现象的是硝酸钠:NO3-的鉴定:取少量两种盐晶体分别装入两支试管中,加入FeSO4,加水溶解后沿着试管壁加浓硫酸,在浓硫酸与上层溶液的界面处有棕色环生成的是NH4NO3,(5)Na3PO4和Na2SO4向两种盐溶液中加入AgNO3溶液,有黄色沉淀生成的是Na3PO4,有白色沉淀生成的是Na2SO4:向两种盐溶液中加入BaCl2溶液后生成的白色沉淀不溶于硝酸的是Na2SO4,生成的白色沉淀溶于硝酸的是Na3PO4:Ba2++SO42-====BaSO4↓(白色)3Ba2++2PO43-====Ba3(PO4)2↓(白色)Ba3(PO4)2+4H+===Ba2++2H2PO4-向两种盐溶液中加入碘水溶液,能使碘水褪色的是Na3PO4,不能使碘水褪色的是Na2SO4。因为Na3PO4溶液碱性较强,碘水发生歧化反应:(6)KNO3和KIO3将两种盐溶液酸化后滴加NaSO3溶液,颜色变黄、有I2生成的是KIO3,另一种盐是KNO3:2IO3-+5SO32-+2H+===I2+5SO42-+H2O将两种盐分别与NaNO2晶体混合后滴加浓硫酸,有气态NO2放出的是KNO3,另一种盐是KIO3:向两种盐溶液中分别加入BaCl2溶液,生成白色沉淀者为KIO3,另一种则为KNO3:15-10提纯下列物质。(1)除去N2气体中的少量O2和H2O将N2气通过赤热的铜粉,除去少量O2:再用P2O5干燥N2,除去少量H2O。(2)除去NO中的少量NO2将气体通过水或NaOH溶液后除去NO2,再用P2O5干燥:(3)除去NaNO3溶液中的少量NaNO2向溶液中加入少量HNO3溶液后加热,可除去溶液中NO2—:或向溶液中加入少量NH4NO3溶液后加热,可除去溶液中NO2—:15-11试分离下列各对离子。(实验中固液分离,液液分离,分离方法,器皿)(1)Sb3+和Bi3+向溶液中加入过量NaOH溶液,Sb3+生成可溶性的SbO33—而Bi3+生成Bi(OH)3沉淀:(2)PO43—和NO3—向溶液中加入AgNO3溶液,PO43—与Ag+生成Ag3PO4沉淀而NO3—留在溶液中。(3)PO43—和SO42—将溶液用硝酸酸化后加入BaCl2溶液,SO42—转化为BaSO4沉淀而PO43—转化为H2PO4—留在溶液中。(4)PO43—和Cl—将溶液用硝酸酸化后加入AgNO3溶液,Cl—转化为AgCl沉淀而PO43—转化为H2PO4—留在溶液中。15-13解释下列实验现象。(1)向含有Bi3+和Sn2+的澄清溶液中加入NaOH溶液会有黑色沉淀生成。在碱性条件下Sn2+将Bi3+还原为单质Bi,生成的粉末产物为黑色:(2)向Na3PO4溶液中滴加AgNO3溶液时生成黄色沉淀,但向NaPO3溶液中滴加AgNO3溶液时却生成白色沉淀。Na3PO4溶液中滴加AgNO3溶液时生成黄色Ag3PO4沉淀,向NaPO3溶液中滴加AgNO3溶液时生成的是AgPO3沉淀,它显白色。Ag+离子的极化能力较强,其半径也较大,因而Ag3PO4中Ag+与负电荷多的PO43—之间的附加极化作用较强,很容易发生电荷跃迁,吸收可见光显颜色。而AgPO3中Ag+与负电荷少的PO3—之间的附加极化作用较弱,很难发生电荷跃迁,即可见光照射后不发生电荷跃迁,因而显白色。(3)向AgNO

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