第十三章 p区元素
第十三章p区元素(一)
[教学要求]
1．了解硼族元素的通性。熟悉缺电子原子和缺电子化合物的概念。熟悉乙硼烷的结构和重要性质。掌握硼酸的晶体结构和性质、硼砂的结构和性质。
了解硼的卤化物的结构和水解。
2．熟悉铝及其重要化合物的性质。
3．了解碳族元素的通性。熟悉碳单质的结构、二氧化碳、碳酸及其盐的重要性质，能用离子极化理论说明碳酸盐的热稳定性。
4．了解硅单质、二氧化硅、硅酸及其盐的重要性质，硅的卤化物。
5．了解锡、铅的氧化物；熟悉锡、铅硫化物的酸碱性及其变化规律。掌握Sn(Ⅱ)的还原性和PB(Ⅳ)的氧化性。熟悉锡、铅硫化物的颜色、生成和溶解性。
[教学重点]
碳、硅、硼三元素的单质、氢化物、含氧化合物和卤化物制备、性质和用途。[教学难点]
硼的多中心键
[教学时数]6学时
[教学内容]
§13.1 p区元素概述
p区元素性质的特征
1.各族元素性质由上到下呈现二次周期性
①第二周期元素具有反常性(只有2s,2p轨道)
形成配合物时，配位数最多不超过4；第二周期元素单键键能小于第三周期
元素单键键能(kJ mol -1 )
E(N—N)=159 E(O—O)=142 E(F—F)=141
E(P—P)=209 E(S—S)=264 E(Cl—Cl)=199 ②第四周期元素表现出异样性(d区插入)
例如：溴酸、高溴酸氧化性分别比其他卤酸(HClO 3 ，HIO 3)、高卤酸(HClO 4，H 5IO 6)强。
③最后三种元素性质缓慢地递变(d 区、f 区插入)
2.多种氧化值
价电子构型：n s 2n p 1~5
例如：氯的氧化值有 +1，+3，+5，+7，-1，0等。 3.惰性电子对效应：
同族元素从上到下，低氧化值化合物比高氧化值化合物变得更稳定。 例如：Si(II) ，[Ne] Pb(II)>Pb(IV) ,价电子结构分别为[Xe]6s 2 ，[Xe] §13.2 硼族元素 13.2.1 硼族元素概述 硼族(ⅢA)：B ，Al ，Ga ，In ，Tl 价电子构型：n s 2n p 1 缺电子元素：价电子数<价层轨道数 缺电子化合物：成键电子对数<价层轨道数, 例如：BF 3，H 3BO 3。 注意： HBF 4不是缺电子化合物。 缺电子化合物特点： a. 易形成配位化合物 如：HBF 4 3HF BF b. 易形成双聚物Al 2Cl 6 硼族元素的一般性质 B为非金属单质，Al，Ga，In，Tl是金属 氧化态：B，Al，Ga：（+3）；In：（+1，+3）；Tl：（+1）最大配位数：B：4 例：HBF4 其他：6 例：Na3AlF6 13.2.2 硼族元素的单质 硼的单质 同素异形体：无定形硼，棕色粉末, 化学活性高, 晶形硼,黑灰色,硬度大 熔点，沸点都很高。 13.2.3 硼的化合物 1.硼的氢化物 硼烷分类：B n H n+4和B n H n+6 例：B2H6乙硼烷B4H10丁硼烷 有CH4，但无BH3 最简单的硼烷：B2H6 硼烷的结构 B：利用sp 3 杂化轨道，与氢形成三中心二电子键。（氢桥） B4H10分子结构 硼烷的性质 ① 自燃：空气中自燃或爆炸，并放出大量的热：高能燃料，剧毒 262232B H (g)3O (g)B O (s)3H O(g)+??→+ △rH °＝-2166KJ·mol-1 ② 水解 262332B H (g)3H O(l)2H BO (s)6H (g)+??→+ △rH m °-1-509.3kJ mol =?水下火箭燃料 ③ 加合反应 263B H CO 2[H B CO]+??→← 2632324B H 2NH [BH (NH )][BH ]+-+??→?+ 2642LiH B H 2LiBH +??→ 2642NaH B H 2NaBH +??→ ④ 被氯氯化 2623B H (g)6Cl (g)2BCl (l)6HCl +??→+ 2.硼的含氧化合物 ① 三氧化二硼 B 2O 3 结构：原子晶体：熔点460?C 无定形体：软化 制备： 223332324B(s)3O (g)2B O (s)2H BO B O 3H O +??→??→+ 性质： 24 H SO 33252532H BO +3C H OH B(OC H )+3H O ???→ ② 硼酸 H 3BO 3 结构：sp2杂化氢键连成片状结构，层与层之间则以范德华力相吸引。 性质： a. 一元弱酸(固体酸): B(OH)3＋H 2O ==[(OH)3B ←OH]-＋H + Ka==7.08×10-6 硼酸是一元路易斯酸(固体酸) ，它的酸性不是电离出H+，而是从水中夺取了OH -，使水电离出H +。 b.与多羟基化合物加合 在H 3BO 3中加入甘油(丙三醇)，酸性可增强。 c. 受热易分解 d. 硼酸的鉴定反应 24 H SO 33252532H BO +3C H OH B(OC H )+3H O ???→ 硼酸酯具有挥发性，点燃时: 硼酸三乙酯燃烧显绿色火焰 ③ 硼砂 ：247224542Na B O 10H O Na B O (OH)8H O ??或 硼酸根的结构： 基本结构单元为BO 3平面三角形和 BO 4四面体构成. 性质： a.水解呈碱性 2-454233[B O (OH)]5H O 4H BO 2OH -++? --333344H BO 2OH 2H BO 2B(OH)++? 构成缓冲溶液 pH=9.24 (20 ℃ ) b.与酸反应制H 3BO 3 2472423324Na B O H SO 5H O 4H BO Na SO ++??→+ c. 脱水加热 87824722322Na B O 10H O B O 2NaBO 10H O ????→++℃ d. 硼砂珠实验： 247222Na B O NiO Ni(BO )2NaBO ()+??→?棕色247222Na B O CoO Co(BO )2NaBO ()+??→?蓝色 与B 2O 3一样可溶解某些金属氧化物，形成具有特征颜色的复盐。Cr 2O 3为绿色 Fe 2O 3为黄色 CuO 为蓝色 。用于鉴定金属离子 3.硼的卤化物 (1). BX 3结构：B---sp2杂化 BX 3分子能稳定存在的原因是由于X 原子能提供电子对与B 空P 轨道形成形成P-P Π键；H 原子没有电子对，所以BH 3不能稳定存在。 (2). BX 3性质：BX 3的主要性质是与路易斯碱（水、醚、醇、胺等）进行加合反应： 4BF 3+6H 2O=3H 3O++3BF 4-+H 3BO 3 (氟硼酸HBF 4) BCl 3+3H 2O=H 3BO 3+3HCl 4.硼的氮化物 Na 2B 4O 7 10 H 2O + 2 NH 4Cl= 2NaCl +B 2O 3(g) + 4H 2O+ 2BN BN 与C 2是等电子体，性质相似： BN 有三种晶型：无定型(类似于无定型碳) 六方晶型(类似于石墨) 作润滑剂 立方晶型(类似于金刚石) 作磨料 BN 结构 13.2.4 铝的化合物 1.氧化铝和氢氧化铝 氧化铝：Al 2O 3 α- Al 2O 3 ：刚玉，硬度大，不溶于水、酸、碱。 γ- Al 2O 3 ：活性氧化铝，可溶于酸、碱，可作为催化剂载体。 氢氧化铝：Al(OH)3,表现出两性： +3+32Al(OH)+ 3H Al + 3H O → --34Al(OH)+ OH [Al(OH)]→ Al(OH)3在碱性溶液中存在[Al(OH)4]-或[Al(OH)6]3-简便书写为323AlO AlO -- 或 2.铝的卤化物 性质 分子晶体：熔点低，易挥发，易溶于有机溶剂，易形成双聚物。 因为A1Cl 3为缺电子分子，铝倾向于接受电子对形成sp 3 杂化轨道。两个AlCl 3分子间发生Cl →A1的电子对授予而配位，形成A12Cl 6分子。A12Br 6和A12I 6在结构和性质上与A12Cl 6相似。 在这种分子中有氯桥键（三中心四电子键），与乙硼烷桥式结构形式上相似，便本质上不同。 当A12Cl 6溶于水时，它立即解离为水合铝离子和氯离子并强烈地水解。 323AlCl 3H O Al(OH)3HCl +→+ A1Cl 3还容易与电子给予体形成配离子和加合物。这一性质使它成为有机合成中常用的催化剂。 潮湿空气中的AlCl 3，遇NH 3生成NH 4Cl 。 合成:用干法合成AlCl 3： 232Al 3Cl (g)2AlCl ?+??→ 322Al 6HCl(g)2AlCl 3H (g)?+??→+ 2323Al O 3C 3Cl 2AlCl 3CO ?++??→+ 3.铝的含氧酸盐 硫酸铝：243Al (SO ) ; 铝钾矾(明矾)：422KAl(SO )12H O ? Al 3+ 易水解： 3+2++2625[Al(H O)] [Al(OH)(H O)] + H ? 32-2322Al 2S 6H O 2Al(OH)(s)3H S(g)+++??→+ 32-32322Al 3CO 3H O 2Al(OH)(s)3CO (g)+++??→+ Al 3+ 的鉴定：在氨碱性条件下，加入茜素 §13.3 碳族元素 13.3.1 碳族元素概述 碳族(IV A)：C, Si, Ge, Sn, Pb 价电子构型：n s 2 n p 2 存在形式： 碳：金刚石、石墨；煤、石油、天然气；碳酸盐；CO2 。 硅：SiO2和各种硅酸盐。 锗：硫银锗矿4Ag2S?GeS2，硫铅锗矿2PbS ? GeS2 。 锡：锡石SnO2 。 铅：方铅矿PbS，白铅矿PbCO3 。 13.3.2 碳族元素的单质 碳单质的同素异形体： 金刚石：原子晶体,硬度最大,熔点最高。 石墨：层状晶体，质软，有金属光泽。 富勒烯：C60，C70等。 C60是1985年用激光轰击石墨做碳的气化实验时发现的。C60是由12个五边形和20个六边形组成的32面体。 硅单质:有无定形体和晶体两种，其晶体类似金刚石。 锗单质:是灰白色金属，硬而脆，结构类似于金刚石。 锡单质:有三种同素异形体： 铅单质：质软，能阻挡X射线。可作电缆的包皮，核反应堆的防护屏。 13.3.3 碳的化合物 1.碳的氧化物 (1) 一氧化碳(CO) 结构：CO(6+8=14e - )与N2（2×7=14e - ）是等电子体, 结构相似。 性质： ①作配位体，形成羰基配合物:Fe(CO)5, Ni(CO)4, Co2(CO)8,其中C是配位原子。 ②还原剂： ③剧毒 (2) 二氧化碳(CO2) 固体二氧化碳(干冰) 经典的分子结构：O=C=O CO2中，碳、氧之间键长116pm C：sp杂化 2.碳酸及其盐 CO2溶于水，大部分CO2?H2O，极小部分H2CO3 CO32- 的结构：C,sp 2 杂化 碳酸及其盐的热稳定性： ①H 2CO 3 2322I I 32322II II 32H CO H O CO (g) 2M HCO M CO H O CO M CO M O CO (g) ??→+??→++??→+ ②同一族金属的碳酸盐稳定性从上到下增加 ③过渡金属碳酸盐稳定性差 离子极化观点： r (M 2+) 愈小，M 2+ 极化力愈大，MCO 3 愈不稳定； M 2+ 为18e _，(18+2)e _ ，(9-17)e _ 构型相对于 8e _ 构型的极化力大， 其 MCO 3 相对不稳定。 碳酸盐的溶解度： 易溶盐：Na 2CO 3 , NaHCO 3, K 2CO 3, KHCO 3 其他金属(含Li)碳酸盐难溶于水，且酸式盐溶解度大于正盐。 可溶性碳酸盐与金属离子作用的产物类型： ① 氢氧化物碱性较强的金属离子与之反应生成碳酸盐沉淀。 例如：Ba 2+、Sr 2+、Ca 2+和Ag + 等。 ②氢氧化物碱性较弱的金属离子与之反应生成碳酸羟盐(碱式碳酸盐)沉淀。 例如：Pb 2+、Bi 3+、Cu 2+、Cd 2+、Zn 2+、Hg 2+、Co 2+、Ni 2+和Mg 2+ 等。 ③ 水解性强、两性的金属离子与之反应生成氢氧化物沉淀。例如：Al 3+、 Fe 3+、Cr 3+、Sn 2+、Sn 4+和Sb 3+ 等。 13.3.4硅的化合物 1.硅的氧化物 无定形体：石英玻璃、硅藻土、燧石 晶体：天然晶体为石英，属于原子晶体 纯石英：水晶 含有杂质的石英：玛瑙，紫晶 结构：Si采用sp 3 杂化轨道与氧形成硅氧四面体 性质：①与碱作用 SiO2＋Na2CO3====Na2SiO3＋CO2↑(熔融) SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O ②与HF作用 SiO2＋4HF＝SiF4+2 H2O SiF4＋H2O = H2SiF6 + H4SiO4 2.硅酸及其盐 硅酸 ①组成硅酸根之间易缩合，使硅酸的存在形式很复杂，经常用XSiO2·YH2O 表示，如: X=1, Y=1, H2SiO3偏硅酸 X=1, Y=2, H4SiO4正硅酸、原硅酸 X=2, Y=1, H2Si2O5二偏硅酸 X=2, Y=3, H6Si2O7焦硅酸(相当于2个正硅酸脱1个水分子) 正硅酸放置时，生成多硅酸胶体溶液，即硅胶。 ②性质：H 2SiO 3 溶解度小，是二元弱酸: K 1 ?=1.7×10-10 K 2 ?=1.6×10-12 ③ 制备： Na 2 SiO 3 ＋ 2HCl = H 2 SiO 3 ＋ 2NaCl Na 2SiO 3 ＋ 2NH 4Cl = H 2SiO 3 ＋ 2NaCl ＋ 2NH 3(g) 硅酸盐 ①可溶性：Na 2SiO 3 (水玻璃) 、K 2Si O 3 ②不溶性：大部分硅酸盐难溶于水，且有金属离子的特征颜色。硅酸盐结构复杂, 一般写成氧化物形式，它的基本结构单位为硅氧四面体。 3.硅的卤化物 SiX 4 水解：4223SiCl 3H O H SiO 4HCl +→+ 故SiCl 4可作烟雾剂。 4223SiF 3H O H SiO 4HF +→+ 426SiF 2HF H [SiF ]+→（氟硅酸） 制备： Si ＋2X 2＝SiX 4(F 2常温，Cl 2,Br 2在673-873K) SiO 2＋2CaF 2＋2H 2SO 4＝SiF 4↑＋2CaSO 4＋2H 2O SiO 2＋2C ＋2Cl 2＝SiCl 4＋2CO *5.硅的氢化物(硅烷 Si n H 2n+2) 与碳类似，硅和氢组成的化合物称硅烷，但其数量和稳定性远不如烷烃，其组成为 ： SinH2n+2 n ≤8 最简单的硅烷：SiH 4(甲硅烷) 性质： (1) 强还原性：能与O 2或共它氧化剂猛烈反应。它们在空气中自燃，燃烧时放出大量的热，产物为SiO 2: SiH 4+2O 2=SiO 2+2H 2O 能与一般氧化剂反应。如： SiH 4+2KMnO 4＝2MnO 2+K 2SiO 3+H 2+H 2O SiH 4+8AgNO 3+3H 2O ＝8Ag+SiO 2+8HNO 3 这二个反应可用于检验硅烷。 (2) 水解：硅烷在纯水中不发生水解作用。但当水中有微量碱存在时，由于碱酌催化作用，水解反应即激烈地进行。 SiH 4+(n+2)H 2 O＝SiO 2 ·H 2 O+4H 2 ↑甲烷无此反应 (3) 热稳定性差（比甲烷差）:分子量大的稳定性更差。将高硅烷适当地加热，它们即分解为低硅烷。低硅烷(如SiH 4 )在温度高于773K即分解为单质硅和氢气。 SiH 4=Si+2H 2 ↑ Si-Si键及Si-H键的键能小于C-C键及C-H键的键能. 13.3.5 锡、铅的化合物 1.锡、铅的氧化物和氢氧化物 Sn(II)的还原性 Pb(IV)的氧化性 小结： 2.锡、铅的盐 水解性： 溶解性：少数可溶：Pb(NO 3)2, Pb(Ac)2(弱电解质，有甜味，俗称铅糖)，铅的可溶性化合物都有毒。多数难溶：22434PbCl PbI PbSO PbCO PbCrO ，，，，等。 2PbCl 溶于热水，也溶于盐酸：224PbCl 2HCl H [PbCl ]+→ 442PbSO Pb(HSO )溶于浓硫酸，生成。 2PbI KI 溶于浓溶液中。 Pb 2+ 的鉴定： PbCrO4溶于过量的碱，此点与黄色BaCrO4有别。 小结如下： 3.锡、铅的硫化物 SnS(棕) SnS 2(黄) PbS(黑) （1）均不溶于稀盐酸 （2）配位溶解(浓HCl) SnS + 4HCl →H2SnCl4 + H2S PbS + 4HCl →H2PbCl4 + H2S SnS2 + 6HCl →H2SnCl6 +2H2S （3）碱溶(SnS, PbS不溶) （4）氧化碱溶(SnS2,PbS不溶) 作业:P446: 1, 2, 5, 6, 10, 11, 13, 14, 16. 第十三章p区元素(一) [教学要求] 1．了解硼族元素的通性。熟悉缺电子原子和缺电子化合物的概念。熟悉乙硼烷的结构和重要性质。掌握硼酸的晶体结构和性质、硼砂的结构和性质。 了解硼的卤化物的结构和水解。 2．熟悉铝及其重要化合物的性质。 3．了解碳族元素的通性。熟悉碳单质的结构、二氧化碳、碳酸及其盐的重要性质，能用离子极化理论说明碳酸盐的热稳定性。 4．了解硅单质、二氧化硅、硅酸及其盐的重要性质，硅的卤化物。 5．了解锡、铅的氧化物；熟悉锡、铅硫化物的酸碱性及其变化规律。掌握Sn(Ⅱ)的还原性和PB(Ⅳ)的氧化性。熟悉锡、铅硫化物的颜色、生成和溶解性。 [教学重点] 碳、硅、硼三元素的单质、氢化物、含氧化合物和卤化物制备、性质和用途。[教学难点] 硼的多中心键 [教学时数]6学时 [教学内容] §13.1 p区元素概述 p区元素性质的特征 1.各族元素性质由上到下呈现二次周期性 ①第二周期元素具有反常性(只有2s,2p轨道) 形成配合物时，配位数最多不超过4；第二周期元素单键键能小于第三周期 元素单键键能(kJ mol -1 ) E(N—N)=159 E(O—O)=142 E(F—F)=141 E(P—P)=209 E(S—S)=264 E(Cl—Cl)=199 ②第四周期元素表现出异样性(d区插入) 例如：溴酸、高溴酸氧化性分别比其他卤酸(HClO 3 ，HIO 3)、高卤酸(HClO 4，H 5IO 6)强。 ③最后三种元素性质缓慢地递变(d 区、f 区插入) 2.多种氧化值 价电子构型：n s 2n p 1~5 例如：氯的氧化值有 +1，+3，+5，+7，-1，0等。 3.惰性电子对效应： 同族元素从上到下，低氧化值化合物比高氧化值化合物变得更稳定。 例如：Si(II) 第十三章p区元素（一）预习提纲 1、p区元素性质概述。 Q：二次周期性主要表现在哪几个方面？ 2、硼的成键特点。 3、硼的氢化物，特别是乙硼烷的结构特点（硼氢桥键）。 4、硼的含氧化合物及硼酸。 5、硼的卤化物结构和性质。 6、铝的氧化物和氢氧化物结构和性质特点。 7、碳的成键特点。 8、碳的化合物，主要为氧化物的结构。 9、碳酸盐热稳定性的规律及解释（离子极化）。 10、硅及其化合物的结构和性质。 11、锡和铅的化合物，主要以硫化物的性质为主。 12、二价锡的还原性和四价铅的氧化性。 第十三章复习题 一、是非题： 1、钻石所以那么坚硬是因为碳原子间都是共价键结合起来的,但它的稳定性在热力学上石 墨要差一些。 2、在B2H6分子中有两类硼氢键,一类是通常的硼氢σ键,另一类是三中心键, 硼与硼之间是 不直接成键的。 3、非金属单质不生成金属键的结构,所以熔点比较低,硬度比较小,都是绝缘体。 4、非金属单质与碱作用都是歧化反应。 二、选择题： 1、硼的独特性质表现在: A、能生成正氧化态化合物如BN,其它非金属则不能 B、能生成负氧化态化合物,其它非金属则不能 C、能生成大分子 D、在简单的二元化合物中总是缺电子的 2、二氧化硅： A、与NaOH共熔反应生成硅酸钠 B、是不溶于水的碱性氧化物 C、单质是分子晶体,与CO2晶体相似 D、属AB2型的化合物,晶体结构属CaF2型 3、下列四种非金属元素中,哪一种不生成象POCl3之类的氯氧分子化合物? A、B B、C C、N D、S 4、C、Si、B都有自相结合成键的能力，但C的自链能力最强,原因是: A、C原子外层4个电子易得或易失形成C4-或C4+ B、C形成的最大共价数为2 C、C单质的化学活性较Si,B活泼 D、C原子半径小,自链成键不受孤对电子键弱化效应的影响 5、CO与金属形成配合物的能力比N2强的原因是： 第13 章p 区元素课后习题答案 第一组 10.1 下面给出第2 第3 周期元素的第一电离能数据(单位kJ mol-1) 试说明B Al 的数值为什么低于左右元素 解答 同周期内，自左至右第一电离能I1 总的变化趋势是逐渐增大的但中间有明显的跳跃性变化也就是说，由于自左至右核电荷依次增加半径依次减小I1 值必然依次增大但由于外围电子构型对电离能影响较大。因此就出现和外围电子构型相应的跳跃式变化因ns2 ns2np3 ns2np6 属全满或半满状态比较稳定。故此时的第一电离能就较大，如失去一个电子后成半满，全满或全空的稳定状态，则I1 值就较小 物 4. 。参看图1.18 10.2 回答下列用途所依据的性质可能情况下并写出相关的反应式 1 某些型号的分子筛用于干燥气体中的微量水 2 担载在硅胶上的MnO 用于除去氮气和稀有气体中的微量氧 3 甘油用于强碱滴定H3BO3 4 硫酸铝做为絮凝剂净化水 5 硼砂用做定标准酸溶液的基准物 6 硼钢用做核反应堆的控制棒 7 BF3 和AlCl3 用做有机反应的催化剂(参考第5 章课文) 解答 1 基于分子筛的性质和选择性。分子筛是具有分子那般大小孔经（微孔）的一类结晶铝硅酸盐。当分子筛（例如4A 或5A）的微孔使水分子能穿过时，就对水分子产生了极强的亲合力（收附力）且吸水容量大。 2 MnO高度分散在硅胶上，能与杂质O2 在室温或接近室温的条件下迅速反应： 6MnO+O2===2Mn3O4 而这一反应一般是在高温下才能进行的。担载MnO也可再生使用。 3 H3BO3 的酸性极弱，不能直接用NaOH滴定。甘油与之反应生成稳定配合物而使其显强酸性从而使滴定法可用于测定硼的含量。 第十三章 p区元素（一）预习提纲 1、p区元素性质概述。 Q：二次周期性主要表现在哪几个方面？ 2、硼的成键特点。 3、硼的氢化物，特别是乙硼烷的结构特点（硼氢桥键）。 4、硼的含氧化合物及硼酸。 5、硼的卤化物结构和性质。 6、铝的氧化物和氢氧化物结构和性质特点。 7、碳的成键特点。 8、碳的化合物，主要为氧化物的结构。 9、碳酸盐热稳定性的规律及解释（离子极化）。 10、硅及其化合物的结构和性质。 11、锡和铅的化合物，主要以硫化物的性质为主。 12、二价锡的还原性和四价铅的氧化性。 第十三章复习题 一、是非题： 1、钻石所以那么坚硬是因为碳原子间都是共价键结 合起来的,但它的稳定性在热力学上石墨要差一些。 2、在B2H6分子中有两类硼氢键,一类是通常的硼氢σ 键,另一类是三中心键, 硼与硼之间是不直接成 键的。 3、非金属单质不生成金属键的结构,所以熔点比较低,硬度比较小,都是绝缘体。 4、非金属单质与碱作用都是歧化反应。 二、选择题： 1、硼的独特性质表现在: A、能生成正氧化态化合物如BN,其它非金属则不能 B、能生成负氧化态化合物,其它非金属则不能 C、能生成大分子 D、在简单的二元化合物中总是缺电子的 2、二氧化硅： A、与NaOH共熔反应生成硅酸钠 B、是不溶于水的碱性氧化物 C、单质是分子晶体,与CO2晶体相似 D、属AB2型的化合物,晶体结构属CaF2型 3、下列四种非金属元素中,哪一种不生成象POCl3之类的氯氧分子化合物? A、 B B、C C、 N D、 S 4、C、Si、B都有自相结合成键的能力，但C的自链能力最强,原因是: A、C原子外层4个电子易得或易失形成C4-或C4+ B、C形成的最大共价数为2 C、C单质的化学活性较Si,B活泼 D、C原子半径小,自链成键不受孤对电子键弱化效应 第十七章碳、硅、硼 一、是非题： 1 、钻石所以那么坚硬是因为碳原子间都是共价键结合起来的,但它的稳定性在热力学上 石墨要差一些。 2、在B2H6分子中有两类硼氢键,一类是通常的硼氢σ键,另一类是三中心键, 硼与硼之间 是不直接成键的。 3、非金属单质不生成金属键的结构,所以熔点比较低,硬度比较小,都是绝缘体。 4、非金属单质与碱作用都是歧化反应。 二、选择题： 1、硼的独特性质表现在: A 、能生成正氧化态化合物如BN,其它非金属则不能 B 、能生成负氧化态化合物,其它非金属则不能 C、能生成大分子 D、在简单的二元化合物中总是缺电子的 2 、二氧化硅： A 、与NaOH共熔反应生成硅酸钠B、是不溶于水的碱性氧化物 C 、单质是分子晶体,与CO2晶体相似 D 、属AB2型的化合物,晶体结构属CaF2型 3 、下列四种非金属元素中,哪一种不生成象POCl3之类的氯氧分子化合物? A 、 B B 、 C C 、N D 、S 4、C、Si、B都有自相结合成键的能力，但C的自链能力最强,原因是: A 、C原子外层4个电子易得或易失形成C4-或C4+B、C形成的最大共价数为2 C、C单质的化学活性较Si,B活泼 D、C原子半径小,自链成键不受孤对电子键弱化效应的影响 5 、CO与金属形成配合物的能力比N2强的原因是: A、C原子电负性小易给出孤对电子 B 、C原子外层有空d轨道易形成反馈键 C、CO的活化能比N2低 D 、在CO中由于C-←O+配键的形成,使C原子负电荷偏多,加强了CO 与金属的配位能力 6 、下列无机酸中能溶解酸性氧化物SiO2的是: A、HCl B 、H2SO4(浓) C、HF D、HNO3(浓) 7 、下列元素性质最相似的是: A、B和Al B 、B和Si B、B和Mg D 、B和C 8、关于BF3的下列描述中,说法正确的是: A、BF3水解得到HF(aq)和H3BO3 B、BF3接受电子对的倾向比BCl3强 C、BF3是离子化合物,分子是极性的 D、在室温下B与F2反应得到BF3 三、填空题： 第十三章p 区元素（一）之课后习题参考答案 6解：铝矾土的主要成分为Al 2O 3。 （1） Al 2O 3 + 2NaOH + 3H 2O 2Na[Al(OH)4] （2） 2Na[Al(OH)4] + CO 2 == 2Al(OH)3 + Na 2CO 3 + H 2O （3） 2Al(OH)3 Al 2O 3 + 3H 2O 第一步中Fe 2O 3不与NaOH 反应以固体存在,经溶解过滤即可去除. 12解：（1）碳酸盐分解的温度 对于Na 2CO 3：△r H θm =-414.22-393.51+1130.68=322.95（kJ/mol ） △r S θm =75.06+213.74-134.98=153.82（J/mol ·K ） 对于MgCO 3：△r H θm =-601.70-393.51+1095.8=100.6（kJ/mol ） △r S θm =26.94+213.74-65.7=175.0（J/mol ·K ） 对于BaCO 3：△r H θm =-553.5-393.51+1216.3=269.3（kJ/mol ） △r S θm =70.42+213.74-112.1=172.1（J/mol ·K ） 对于CdCO 3：△r H θm =-258.2-393.51+750.6=98.9（kJ/mol ） △r S θm =54.8+213.74-92.5=176.0（J/mol ·K ） （2） Na 2CO 3 MgCO 3 BaCO 3 CdCO 3 实际分解温度/℃ 1800 540 1360 345 估算分解温度/℃ 1826 302 1292 289 从结果来看有的偏高有的偏低，对Na 2CO 3和BaCO 3总体偏差不太大，而MgCO 3和CdCO 3实际分解温度高于估算值。这是因为实际分解是在非标态下进行，即 因P(CO 2)分压小于105Pa, △r S θm -Rln(P CO2/P θ)<△r S θm 分母减小, 则T 增大. （3）阳离子的离子半径,电子构型,电荷等数据如下表 从离子电子构型来看, 由于Cd 为18e-构型的阳离子,其极化作用和变形性均大于8e-的离子,所以CdCO 3的稳定性最差. 而8e-的离子,其Z/r 值越大, 极化作用越强, 碳酸盐稳定性越差,即稳定性：MgCO 3 第13 章p 区元素 一是非题 1. BF3 中的B 是以sp2 杂化轨道成键的当BF3 用B 的空轨道接受NH3 的成 BF3·NH3 时，其中的B 也是以sp2 杂化轨道成键的，（） 2. B2H6 和LiH 反应能得到LiBH4，若此反应在水溶液中进行仍可制得[BH4]-离子（） 3. H3BO3 中有三个氢因此是三元弱酸（） 4. AlCl3 分子中Al 是缺电子原子因此AlCl3 中有多中心键（） 5. SiF4、SiCI4 、SiBr4 、和SiI4 都能水解水解产物都应该是硅酸H2SiO3 和相应的氢卤酸HX（） 6. 氧化数为十2 的Sn 具有还原性将锡溶于浓盐酸得到的是 H2[Sn IV Cl6] 而不是H2[Sn II C14] （） 7. 为了防止制备的锡盐溶液发生水解而产生沉淀可加酸使溶液呈酸性至于加酸的时间于沉淀的先后无关，可以在沉淀产生后一段时间再加酸（） 8. 氮与比它电负性大的元素成键才可能成为正氧化态数因此氮与氟或氧成键时氮为正氧化数（） 9. N3-在水溶液中是以NH3 存在（） 10. 浓和稀硝酸作为氧化剂时它们的还原产物分别为NO2 和NO 可见一个浓硝酸分 子还原时的一个电子，一个稀硝酸分子却得三个电子，因此浓硝酸的氧化能力比稀硝酸的弱（） 二选择题 1. 下列化合物属于缺电子化和物的是（） (A) BeCl3(B) H[BF4] (C) B2O3(D) Na[Al(OH)4] 2. 在硼的化合物中硼原子的最高配位数不超过4 这是因为（） (A) 硼原子半径小 (B) 配位原子半径大 (C) 硼与配位原子电负性差小(D) 硼原子无价层d 轨道 3. 下列关于BF3 的叙述中正确的是（） (A) BF3 易形成二聚体(B) BF3 为离子化合物 (C) BF3 为路易斯酸(D) BF3 常温下为液体 4. 下列各对物质中中心原子的轨道杂化类型不同的是（） (A) CH4 与SiH4 (B) H3O+与NH3 (C) CH4 与NH + (D) CF4 与SF4 第十三章 p区元素（一） 13.1 p区元素概述 p区元素包括周期系中ⅢA---ⅦA及希有气体元素，这些元素的最外层分别有2个s电子和1--6个p电子。 p区元素具有以下特点: 1、价电子层结构通式为ns2np1--6。 2、非金属向金属过渡。同一主族，从上到下，原子的最外层电子数相同，原子半径逐渐增大，而有效核电荷只是略有增加，获得电子能力逐渐下降，因此，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。这种变化规律在p区ⅢA---ⅦA族中显得突出明显。这几族元素每族都是从1个典型的非金属元素开始过渡到一个典型金属元素结束。 3、第一横排元素不规则性。各族的第一个元素，主要指F, O, N, C，它们在本族元素的性质递变上有反常表现。其主要原因是:（1）原子半径特别小。（2）电负性明显地大。3无法动用d轨道。表现为1)F, O, N同H形成的化合物中易形成氢键。（2）配位数小。（3）单键键能反常地小。这是因为当两个F, O, N原子靠近组成单键时, 它们原子外层上还有未键合的孤对电子，原子间距离小时，这些孤对电子间将产生明显的排斥作用，弱化了单键，这种现象也称为孤对电子的 排斥效应。 4、中间横排元素的不规则性。从第四周期始，p区元素次外层不再是8个电子，而是18个电子，多了10个3d电子，这样使的第四周期的p区元素的有效核电荷显著增大，对核外电子的吸引力增强,造 成同族内原子半径、电负性、电离能、φ等的递变出现不规则性， 变的缓慢甚至发生逆转现象。 例:ⅢA族原子半径电负性第一至第三电离能之和 （埃）（kJ/mol) B 0.82 2.01 6888 Al 1.18 1.47 5140 Ga 1.26 1.82 5520 In 1.44 1.49 5084 Tl 1.48 1.44 5438 中间横排元素的不规则性，是由元素在周期表中的排列位置以及电 子层构型的特殊性所造成。 5、氧化值。大多数p区元素具有多种氧化值，其最高正氧化值等于其最外层电子数，等于其族数。除了最高氧化值外，还可显示其它氧化值，而且其正氧化值彼此之间的差值为2。例如氧族元素（除氧外）可显示+2，+4，+6氧化值，这是由于这些元素的原子中有些价电子已经成对偶合起来，不能形成化学键，若要形成化学键一定要先将成对电子拆开，而且每拆开一对电子，可使氧化值增加2。 6、惰性s电子对效应。 p区元素的同一族中，随着原子序数的增加，低氧化态的稳定性逐渐增加，高氧化态则逐渐不稳定。这是由于同族内原子序数大的重元素的ns2电子稳定性增强，倾向于力求保留下来，另一方面，已失去ns2电子的高氧化态不稳定，表现为很易还原为低氧化态，收回已参与成键的ns2电子对。作为一个规律而言， 第十三章 p区元素（一） 1、硼族元素的原子都是电子原子，在硼的化合物中，硼原子的最大配位数是。硼和铝都是亲元素。 2、硼砂的化学式为，其水溶液呈性。由于其中含有等物质的量的和，故硼砂的水溶液可作为溶液使用。 3、硅酸钠的水溶液俗称为，该溶液呈性，可与NH 4 Cl溶液反应制得，该产物加热脱水后得到，它具有作用，能用作。 4、α－H 2SnO 3 溶于酸，溶于碱，β－H 2 SnO 3 可用金属锡与 反应制得，它溶于酸，溶于碱。 5、碳酸、碳酸盐、碳酸氢盐的热稳定性由高到低的顺序为、、。这一现象可用理论来解释。 6、下列化合物不属于缺电子化合物的是（）。 （A） BCl 3 (B)HBF 4 (C)B 2 H 6 (D)Al(OH) 3 7、下列物质属于Lewis酸的是（）。 （A）BF 3 (B)H 3 BO 3 (C)丙三醇（D）HF 8、关于硼和铝的卤化物的下列叙述中错误的是（）。（A）硼和铝的卤化物都是共价型化合物； （B）三卤化硼熔点，沸点高低顺序为BF 3 9、下列反应的最终产物没有硫化物沉淀生成的是（） （A）在无氧和无多硫化物存在下SnCl 2与Na 2 S反应； （B）Pb(NO 3) 2 与过量的Na 2 S反应； （C）SnCl 4与H 2 S溶液反应； （D）SnCl 4与过量Na 2 S反应。 10、下列各组物质可共存于同一溶液中的是（） （A）Pb2+，NO 3－，Na+，Cl－，SO 4 2－ （B）Sn2+，H+，Cr 2O 7 2－，K+，Cl－ （C）Sn(OH) 3－，Bi3+，Sn(OH) 6 4－，Sb3+ （D）Al(OH) 3，Cl－，NH 3 ·H 2 O，NH 4 +第十三章 p区元素
第十三章 p区元素复习提纲,及试题
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第十三章 p区元素
第十三章p区元素一