元素化学引论.doc

第10章? 元素化学引论 1． 将下列氢化物按热稳定性从大到小的顺序排列： ???? NH3，PH3，AsH3，H2O，HF 答：氢化物热稳定性顺序：HF H2O NH3 PH3 AsH3 2． 利用鲍林公式将下列两组含氧酸各按从强到弱的顺序排列： ?? (1) H3PO3 ;? H2SeO4 ;? HClO;?? HClO4??????? ?? (2) HBrO3;? H3PO2 ; H3AsO3;? HMnO4 ??答：含氧酸酸性从强到弱的顺序：(1) HClO4 H2SeO4 H3PO3 HClO?????????? ?? (2) HMnO4 HBrO3 H3PO2 H3AsO3;? 3． 试比较HClO3和HBrO3酸性的强弱并说明理由。 答：含氧酸R-OH中，含氧酸的强度与R的电负性有关，如果R的电负性较大，则R原子对OH基中氧原子的电子的吸引能力较强，使得氧原子的电子密度降低，使OH基易释放出质子，含氧酸的酸性增强。在HClO3和HBrO3中，Cl的电负性较大，所以HClO3的酸性较强。 4． 根据价层电子对互斥理论填写下表： ? 价电子 对数 成键电子 对数 孤电子 对数 价电子对 构型 离子 构型 ?IO4- ?ClO3- ?CO32- ?ClO2- ?Sb(OH)6- ?NH4+ ? ? ? ? ? ?? ?答： ? 价电子 对数 成键电子 对数 孤电子 对数 价电子对 构型 离子构型 ?IO4- ?ClO3- ?CO32- ?ClO2- ?Sb(OH)6- ?NH4+ 4 4 3 4 ??? 6 4 4 3 3 2 6 4 0 1 0 2 0 0 四面体 四面体 平面三角形 四面体 八面体 四面体 四面体 三角锥型 平面三角形 角形 ? 八面体 四面体 5．比较下列各组酸的氧化性强弱并说明理由。 ?? (1) H2SeO4和H2SO4 ?? (2) HNO2和稀HNO3 ???? (3) H3PO4 、H2SO4和 HClO4 答：酸的氧化性(1) H2SeO4 H2SO4。这是因为同一主族中，元素的最高氧化态含氧酸的氧化性，从上到下总的趋势是递增的。 (2) HNO2 稀HNO3。对于同一元素而言，其低氧化态含氧酸的氧化性较强。这可能是由于在还原过程中，氧化态愈高的含氧酸需要断裂的R—O键愈多的缘故。 ?(3) HClO4 H2SO4 H3PO4。同周期元素从左至右，电负性增大，原子半径减小，中心原子被还原时获得电子的能力强，最高氧化态含氧酸的氧化性依次递增。H3PO4几乎没有氧化性而浓H2SO4有强的氧化性，HClO4的氧化性极强。 6．已知Na2CO3的ΔsHm? =? - 24.69 kJ·mol-1，ΔsSm? = - 59.1 J·mol-1K-1 ； ?CaCO3的ΔsHm? = - 3.9 kJ·mol-1，ΔsSm? = - 201.3? J·mol-1K-1 计算两者的标准摩尔溶解自由能变ΔsGm?，判断两者在水中的溶解性并分析两者溶解性不同的原因。 7． 试比较下列各组物质的热稳定性并说明理由： ? (1) Mg(HCO3)2, MgCO3, H2CO3, BaCO3 ? (2) CaCO3, CaSO4,CaSiO3, Ca(NO3)2 答：(1) 热稳定性 ?BaCO3 MgCO3 Mg(HCO3)2 H2CO3 含氧酸盐的热稳定性与正离子的极化作用密切相关。正离子的极化作用越强，越容易使CO32-离子变形，碳酸盐越易分解。Mg2+离子的半径较小，其极化作用比Ba2+强，所以BaCO3的热稳定性大于 MgCO3。HCO3-离子中H+的极化作用超过金属离子，所以MgCO3的热稳定性较Mg(HCO3)2强。Mg(HCO3)2的热稳定性较H2CO3强。 (2) 热稳定性 CaSiO3 CaSO4 CaCO3 Ca(NO3)2 CaSiO3 、CaSO4 、CaCO3 和Ca(NO3)2的阳离子相同，含氧酸盐的热稳定性与酸根离子的种类有关。硅酸盐非常稳定，加热时不易分解。硫酸盐比较稳定，分解温度一般在1 273 K以上。碳酸盐不稳定，加热到高温时易分解。硝酸盐极不稳定，加热时易分解。 ΔsHm? / kJ·mol-1 ΔsSm? / J·mol-1K-1 ??TΔsSm? / kJ·mol-1 ΔsGm? / kJ·mol-1 CaCO3???? - 3.9?????? - 201.3????? - 60.0?????? ?56.1 ???? Na2CO3?? - 24.69????? - 59.1?????? -17.61?????? - 7.08