第十三章 p区元素
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，
族中自上而下元素的外层ns2电子稳定性逐渐增强，似表现出一定的惰性，通常把这种现象称为“惰性s电子对效应”。
13.2 硼族元素
13.2.1 硼族元素概述
硼族元素是周期系ⅢA族元素，包括B, Al, Ga, In, Tl五个元素，该族元素原子的价电子层构型为ns2np1。同族从上到下，金属性逐渐增强，其中B是非金属元素，其它元素是金属元素。
P379表中列出硼族元素一般性质，从中可以看到B和Al在许多性质上差异较大，这是第一横排元素不规则性的反映。Al和Ga在许多性质上相近，这是中间横排元素不规则性的反映。Ga, In, Tl许多性质相近，这是过渡收缩和镧系收缩效应。B与位于对角线上的Si性
质却相似，这符合对角线规则。
硼族元素的一般氧化态为+3，随着原子序数的递增，生成+1氧化态的倾向随之增加。这是惰性电子对效应。因此，Ga, In, Tl在一定条件下能显示出+1氧化态，特别是Tl的+1氧化态较为常见。
硼的原子半径较小，电负性又较大，所以在硼的+3氧化态化合物中，化学键的共价性较大。Al以下各元素虽然都是金属，但+3这一较高氧化态以及18电子构型具有较强的极化能力，也容易使原子间成键时表现为极性共价键。同族内其化合物中形成共价键的趋势自上而下依次减小，Tl(Ⅰ)化合物中具有较强的离子键特征。
硼族元素原子有4个价电子轨道，而价电子只有3个。这种价电子数少于价电子轨道数的原子称为缺电子原子。缺电子原子形成共价化合
物时常只用3对电子，比希有气体结构少一对电子，多一个空轨道，这样的化合物称为缺电子化合物。缺电子化合物有很强的接受电子能力，这种能力表现在分子的自身聚合以及同电子对给予体形成稳定的
配合化合物等方面。
13.2.2 硼族元素单质
自然界中，硼主要以各种硼酸盐形式的矿存在，铝主要以铝钒土矿形式存在，Ga, In, Tl以杂质形式共生于其它矿中
工业上B的提取是用浓碱溶液分解硼镁矿，生成偏硼酸钠，再通入CO2，分离出硼砂，酸化后脱水得到B2O3，用Mg等活泼金属还原得
到单质B。
Al的提取是将铝矾土碱溶得到铝酸盐，通入CO2后得到纯净氧化铝，将氧化铝熔于冰晶石中电解，得到金属Al。
单质硼有两种同素异形体，无定形硼为棕色粉末，结晶硼为黑灰色，属原子晶体结构，熔、沸点都很高，硬度也很大，仅次于金刚石。单质硼有多种复杂的晶体结构，其中最普通的一种是α---菱形硼，基本结构单元为12个硼原子组成的正二十面体，每个面近似为一个等边三角形，20个面相交成12个角顶，每个角顶为1个B原子所占据
（p381图）。
结晶硼化学性质不活泼，不与氧、酸、碱等反应。无定形硼则较活泼，在高温下能与N2, O2, S, X2等单质反应，也能在高温下同金属反应
生成金属硼化物。
铝是银白色有光泽的金属，具有良好的延展性和导电性。Al虽然是
活泼金属，但由于表面上覆盖了一层致密的钝态氧化膜，使Al不能进一步同O2和H2O作用而具有很高的稳定性。
Al的亲氧能力很强，与氧化合时放出大量的热，这点用于高熔点金属Cr, Mn, V的还原冶炼（铝热还原法），也常被用作为炼钢的脱氧剂。Al与Fe3O4细粉组成的“铝热剂”，点燃后反应热效应能使温度高达3000℃，还原产物Fe处于熔融态，常用于野外铁轨的焊接。Al的化学性质很活泼，并且是两性元素，能和酸、碱作用，放出H2。
但在浓HNO3和浓H2SO4中，表面被钝化而不发生反应。
13.2.3 硼的化合物
在硼的化合物中，主要的有硼的氢化物，氧化物和卤化物。下面分别
给予介绍。
1、硼的氢化物
硼和氢不能直接化合，但用间接方法可以制备一系列硼和氢的化合物，其中较好的方法是氢负离子置换法
例 3NaBH4 + 4BF3 = 2B2H6 + 3NaBF4
硼和氢的化合物和碳氢化合物相似，所以称为硼烷。目前已报导合成出的20多种硼烷，可以分为多氢硼烷BnHn+6和少氢硼烷BnHn+4两
大类。
最简单的硼烷是乙硼烷，又称二硼烷。如果将看成乙烷那样的结构式，则需要14个电子，但B2H6只有12个电子，显然，B2H6是个缺电子化合物，它的结构不可能是同C2H6一样。研究结果表明，B2H6中有2个H原子于其余4个氢原子不同，B2H6分子是由两个BH3断片组合
而成的，每个BH3断片中的B原子在成键时采取sp3杂化，组成4个sp3杂化轨道。B原子有3个价电子，因此其中3个轨道上有电子，另一个是空轨道。每个B原子用两个有电子的sp3杂化轨道与2个氢原子的电子组成两个普通的B--H共价键，这四个键处于同一平面。两个B原子的另4个sp3杂化轨道（其中2个有电子，2个没有电子）同另2个H原子轨道上的电子形成两根键，每根键是由一个氢原子的s轨道，一个B原子的含有1个电子的sp3杂化轨道和另一个B原子的没有电子的sp3空轨道形成，即由一个H原子和B原子共用2个电子构成，这样的键称为三中心二电子键。在这样的键中，H原子把2个B原子搭桥连接起来了，称为氢桥。这两个氢桥都垂直于上述平面，一个在平面的上方，一个在平面的下方。
硼烷在室温下是无色，具有难闻臭味，毒性极大的气体或液体。硼烷化学性质较活泼，并且自身很不稳定，易燃甚至能自燃，反应都是强烈的放热反应，产物为B2O3。利用这点，硼烷可用作火箭、导弹的
高能燃料。
硼烷很易水解，生成硼酸，放出大量的热。B是缺电子原子，硼烷是缺电子化合物，遇到NH3或CO等含有孤对电子的分子时会发生加合
反应。
2、硼的含氧化合物
硼在自然界中总是与氧化合的。B形成含氧化合物是它的最显著的特征之一，B被称为亲氧元素。B的含氧化合物具有很高的稳定性，其主要原因是B-O键能大以及B与O能形成牢固的硼氧骨架结构。
硼氧化合物的基本结构单元有二种，一种是平角三角形的BO3，一种
是四面体的BO4。
(1)、三氧化二硼
无定形单质B在高温下与O2反应可生成B2O3，这是一个强烈的放热反应。B2O3溶于水后可生成H3BO3。因此利用这个反应的逆反应，即加热H3BO3使之脱水，也可以得到B2O3。
4B + 3O2 ----→2B2O3
B2O3 水→ H3BO3
H3BO3 加热→ B2O3
B2O3是白色固体，熔融的B2O3可溶解许多金属氧化物而得到有特征颜色的偏硼酸盐玻璃，这个反应用于定性分析中，称为硼珠实验。
例: CuO + B2O3 == Cu(BO2)2 兰色
NiO + B2O3 == Ni(BO2)2 绿色
(2)、硼酸
硼酸包括偏硼酸HBO2，原硼酸H3BO3和多硼酸xB2O3?yH2O。H3BO3晶体呈里鳞片状，具有层状结构，p388图中列出了一层H3BO3晶体的结构，每个B原子以sp2杂化轨道与O原子结合成平面三角形结构。每个O原子在晶体内又通过氢键联成近似六角形对称的层状结构，层与层之间以微弱的分子间力联系在一起，层与层之间可以滑动，手捻磨有滑腻感，所以H3BO3可用作润滑剂。
H3BO3在加热时逐渐脱水，约在373K时，变成偏硼酸HBO2，继续加热，约413K时，变成焦硼酸(四硼酸, H2B4O7)，再继续加热，最后
转变成硼酐即B2O3。
H3BO3 373K, → HBO2 413K, →H2B4O7 加热→B2O3
如果将生成的偏硼酸，四硼酸，酸酐重新溶于水，又生成硼酸。硼酸在冷水中溶解度很低，而在热水中因部分氢键断裂而溶解度增大。硼酸是一元弱酸，Kθa= 5.8×10-10。H3BO3在水中不是离解出H+，而是结合水中的OH-离子形成[B(OH)4]-，使溶液中H+浓度增高而显酸
性。
H3BO3 + H2O = [B(OH)4]- + H+
这种离解方式正好表现出了硼化合物的缺电子特点。硼酸是一个典型的Lewis酸，在硼酸溶液中加入多羟基化合物如甘露醇、甘油等，由于形成配合物而使酸性大为增强（见p387）。
这个反应在分析化学中很有用。因为硼酸的酸性很弱，无法找到合适的指示剂进行中和滴定，但加入多元醇后硼酸酸性加强，就能用一般的指示剂指示滴定终点，因而可利用中和法进行分析。
硼酸与碱的中和反应中所得到的盐常是偏硼酸盐。
H3BO3 NaOH →Na2B4O7 NaOH →NaBO2
据此原因，工业上制取硼酸是利用上述逆过程，对硼砂用强碱处理制
取硼酸。
大量的硼酸主要用于玻璃陶瓷等工业。此外还用来作为消毒剂（硼酸
浴皂）和防腐剂。
(3)、硼酸盐
最重要的硼酸盐是四硼酸的钠盐Na2B4O7?10H2O，俗称硼砂。硼砂矿
是硼在自然界中的主要的矿石。是制造单质和其它硼化物的主要原
料。
硼砂中主要结构单元为[B4O5(OH)4]2-，是由两个三角形的BO3原子团和两个四面体状的BO4原子团通过共用角顶氧原子联接而成，其结
构示意图见p389。
硼砂是无色透明晶体，加热时失去结晶水而体积膨胀成为蓬松状物质，加热到1151K时，硼砂熔融，冷却后成为透明的玻璃状物质，称为硼砂玻璃。熔融的硼砂也能溶解各种金属氧化物生成带有特征颜色的硼酸盐玻璃。和前述的B2O3的硼珠实验一样，硼砂的这种性质也用分析化学中鉴定某种金属，统称于硼珠实验。
硼砂是弱酸强碱盐，水溶液呈强碱性，pH值为9.24。
[B4O5(OH)4]2- + 5H2O = 2H3BO3 + 2B(OH)4-
溶液中有共轭酸碱对，具有缓冲作用，在分析化学和化学试验中常用
作pH值在9附近的缓冲溶液。
3、硼的卤化物
无定形硼和卤素在加热条件下可直接反应生成卤化硼。
2B +3X2 = 2BX3
工业上常用B2O3作为生产卤化硼的原料。
例: B2O3 +3CaF2 +3H2SO4 = 2BF3 + 3CaSO4 + 3H2O
B2O3 + 3C + 3Cl2 = 2BCl3 + 3CO
三卤化硼都是共价化合物。熔沸点都很低。并有规律地随着F, Cl, Br, I的顺序而逐渐增高。室温下，BF3和BCl3为气体，BBr3为液体，
BI3为固体。卤化硼很易水解，因此在潮湿空气中发烟。
卤化硼的水解反应可以认为是从氧原子的孤对电子给予B原子开始
的:
H2O + BCl3—→H2OBCl3—→HOBCl2 + HC
H2O + HOBCl2—→H2OB(OH)Cl2—→(HO)2BCl + HC
H2O + (HO)2BCl—→H2OB(OH)2Cl—→B(HO)3 + HC
水解总反应:3H2O + BCl3 = B(HO)3 + 3HC
但BF3仅部分水解。开始水解产生的HF和未水解的BF3发生加合反应生成氟硼酸:4BF3 + 3H2O = H3BO3 + 3H[BF4]
除BF3外，其它卤化硼在水解中不与相应HX加成，其原因是由于F 原子体积小，而其它卤素原子半径较大，在半径很小的B原子周围只能容纳4个F原子，而容纳不下体积较大其它卤原子。
卤化硼是缺电子化合物，表现出Lewis酸的性质，与具有孤对电子的
Lewis碱，易发生加合反应。
4、硼的氮化物
已经制得许多含硼氮键的化合物，其中重要的有氮化硼BN和硼氮环
B3N3H6。
氮化硼BN，白色耐高温的物质.一种新型的无机材料。BN与C2是等电子体。许多性质极为相似。BN有三种结构，无定形（类似于无定型碳），六方晶型（类似于石墨）和立方晶型（类似于金刚石）。六方晶型BN又称为白石墨，其结构与石墨相同(见p392)。石墨状BN
具有耐高温、耐腐蚀、高硬度、质轻、滑润、电绝缘、化学性质十分稳定等优异性能。是优良的新型无机材料。
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)
第十三章 p区元素复习提纲,及试题
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..教程文件
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区元素复习提纲-及试题
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
第十三章 p区元素(一)参考答案
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：
《无机化学》第十三章p区元素
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13章 p区元素
第十三章 p区元素
第十三章p区元素一