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第九章元素概论思考题解析*1.根据热力学原理，试用埃灵罕姆图说明以下事实：（1）一种金属氧化物能被图中位于其下方直线对应的金属所还原。解：在埃灵罕姆图中ΔrGm¢值越小的直线所对应的氧化物越稳定，即所对应金属自发形成氧化物的倾向较位于其上方直线对应的金属自发形成氧化物的倾向大，所以能还原位于其上方直线对应的金属氧化物。（2）单质Ag和Hg可采用热分解其相应氧化物的方法制得。解：在埃灵罕姆图中可看出：Ag和Hg的氧化物的ΔrGm¢值随温度升高而增加，“Ag”和“Hg”线在较高的温度时已在ΔrGm¢＝0线上，这表示Ag和Hg对应的氧化物不稳定，有自发分解的倾向，所以单质Ag和Hg可采用热分解其相应氧化物的方法制得。（3）高温下焦炭可作为冶炼某些金属的还原剂。解：CO的ΔrGm¢值随温度升高而减小，在高温下比许多氧化物的ΔrGm¢要小。因此，高温下许多金属氧化物（如Fe2O3、ZnO、MgO等）均可被C还原，所以高温下焦炭可作为冶炼某些金属的还原剂。2.为什么稀有气体原子（如Xe、Kr）和F、O形成气体化合物的可能性最大？解：因为稀有气体原子（如Xe、Kr）的原子半径较大，电离能较小的缘故。*3（9－3）用价层电子对互斥理论推测XeF2、XeF4、XeF6分子的几何构型。解：XeF2、XeF4、XeF6分子的几何构型化合物价层电子对数分子的几何构型成键电子对数孤电子对数XeF223直线型XeF442正方形XeF661畸变八面体型根据价层电子对互斥理论推测：（1）XeF2分子中三对孤对电子位于等边三角形的顶角时排斥力最小，故XeF2分子的稳定结构应为直线型。（2）XeF4分子中Xe原子价层有六对电子，其几何排布应为八面体，两对孤对电子分别位于八面体的两个对角位置时的排斥力最小，四对成键电子对分别位于八面体余下的四个顶点位置构成一正方形，Xe原子位于正方形的中心，故XeF4分子的稳定结构为正方形。（3）XeF6分子中Xe原子价层有七对电子，六对成键电子对构成八面体构型，剩下的一对孤对电子将伸向一个棱边的中点或一个面的中心，它将排斥其邻边的成键电子对，使空间构型成畸变的八面体。习题解析1.举出能从（1）冷水、（2）热水、（3）水蒸气、（4）酸、（5）碱中置换出氢气的五种金属。写出有关的反应式（注明必要的反应条件）。（1）2Na＋2H2O（冷）2NaOH＋H2解：（2）Mg＋2H2O△↑Mg(OH)2+H2↑↑↑↑3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2（3）（4）Zn+2H+Zn2++H2（5）2Al+2OHˉ+6H2O2[Al(OH)4]ˉ+3H2*2.闪锌矿（ZnS）经煅烧成氧化锌后，根据埃灵罕姆图选用一种经济实用的还原剂以制取金属锌。解：从埃灵罕姆图可以看出：Cr、Mn、Ti、Al、Mg、Ca和高温下的C线均在Zn线以下，这些单质都可在一定条件下还原ZnO以制备Zn单质。但考虑：（1）在这些单质中C比较便宜；（2）C线约在1000℃左右相交，稍高于此温度即可还原ZnO，对于设备要求不过高，所以选用焦炭作还原剂以制取金属锌。在反应温度下，Zn以蒸气逸出，冷凝后得Zn粉。3.完成下列反应方程式（1）SiHCl3+H2解：（2）2Na+H2△↑↑WO3+3H2W+3H2O（3）（4）CaH2+2H2OCa(OH)2+2H2Si+3HCl高温2NaH↑↑（6）4LiH+AlCl3Li[AlH4]+3LiCl（7）2XeF2+2H2O2Xe+2HF+O2（8）XeF2+H2O2Xe+2HF+O2（9）XeF6+3H2OXeO3+6HF（10）Xe+PtF6Xe++[PtF6]ˉ乙醚↑（5）TiCl4+4NaH+6H2OTi+4NaCl+2H24.已知ΔfHm¢(XeF4,s)＝－261.5KJ·mol－1，XeF4(s)的升华焓为47KJ·mol－1，试计算ΔfHm¢(XeF4,g)。解：Xe(g)+2F2(g)XeF4(g)XeF4(s)2F2(g)ΔH2￠ΔH3￠+ΔH1￠ΔH1￠＝ΔfHm￠(XeF4,g)ΔH2￠＝ΔfHm￠(XeF4,s)ΔH3￠＝ΔsubHm￠(XeF4,s)根据赫斯定律：ΔH1￠＝ΔH2￠+ΔH3￠ΔfHm￠(XeF4,g)＝ΔfHm￠(XeF4,s)+ΔsubHm￠(XeF4,s)＝－261.5KJmol－1+47KJmol－1＝－214.5KJmol－15.若用CaH2与H2O反应生产的氢气充装标准状况下容量为350L的气球，设CaH2与H2O反应产率为92%，试计算所需CaH2的质量。解：CaH2+2H2OCa(OH)2+2H21x－(350/22.4)/0.922X＝（350L/22.4L·mol－1）/（0.92×2）＝8.5mol所需CaH2的质量为8.5mol×42.1g·mol－1＝3.6×102g。