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無機元素化學學習指導(第二版) 版權信息
- ISBN：9787030705082
- 條形碼：9787030705082 ; 978-7-03-070508-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
無機元素化學學習指導(第二版) 內容簡介
本書為《無機元素化學（第三版）》配套的學習指導。本書共17章，包括堿金屬和堿土金屬、硼族元素、碳族元素、氮族元素、氧族元素、鹵素、氫和氫能源、銅族元素和鋅族元素、過渡元素的概述、過渡元素（一）、過渡元素（二）、鑭系元素和錒系元素、無機功能材料與化學、環境化學、化學元素與人體健康、無機制備化學、超分子化學。其中重點章節內容按學習要點、重要內容、重要化學方程式、習題解答四部分進行編寫，另外包括章節測試題、主族元素測試題、副族元素測試題各一套及其答案。本書可以作為使用《無機元素化學（第三版）》的參考用書，也可作為習題集單獨使用。
無機元素化學學習指導(第二版) 目錄
目錄
第二版前言
**版前言
第1章堿金屬和堿土金屬1
第2章硼族元素13
第3章碳族元素23
第4章氮族元素34
第5章氧族元素49
第6章鹵素59
第7章氫和氫能源70
第8章銅族與鋅族元素73
第9章過渡元素概論92
第10章過渡元素（一）100
第11章過渡元素（二）129
第12章鑭系元素和錒系元素134
第13章無機功能材料化學142
第14章環境化學149
第15章化學元素與健康160
第16章無機制備化學164
第17章超分子化學172
章節測試題175
主族元素測試題192
副族元素測試題197
第二版前言
**版前言
第1章堿金屬和堿土金屬1
第2章硼族元素13
第3章碳族元素23
第4章氮族元素34
第5章氧族元素49
第6章鹵素59
第7章氫和氫能源70
第8章銅族與鋅族元素73
第9章過渡元素概論92
第10章過渡元素（一）100
第11章過渡元素（二）129
第12章鑭系元素和錒系元素134
第13章無機功能材料化學142
第14章環境化學149
第15章化學元素與健康160
第16章無機制備化學164
第17章超分子化學172
章節測試題175
主族元素測試題192
副族元素測試題197
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無機元素化學學習指導(第二版) 節選
第1章堿金屬和堿土金屬 一、 學習要點 (1) 堿金屬、堿土金屬的價電子構型與金屬物理性質、化學性質的關系。 (2) 堿金屬、堿土金屬氧化物、氫氧化物堿性變化規律；ROH規則及應用。 (3) 堿金屬、堿土金屬氫化物、氧化物、過氧化物、超氧化物的生成和重要性質。 (4) 堿金屬、堿土金屬鹽類的通性、溶解特點、熱穩定性變化規律（主要是硝酸鹽和碳酸鹽）。 (5) 堿金屬、堿土金屬單質的制備，特別是鈉、鉀的制備。 (6) 堿金屬、堿土金屬重要鹽類制備，特別是用重晶石制備各類鋇鹽。 (7) 鋰、鈹的特殊性。 二、 重要內容 1. ROH規則 任何堿和含氧酸都可表示為R—O—H的結構（R代表Mn+）。以ROH為例，分子中存在R—O及O—H兩種極性鍵，ROH在水中有以下兩種電離方式： ROH→R++OH-堿式電離 ROH→RO-+H+酸式電離 ROH按堿式還是按酸式電離，與陽離子的極化作用有關。陽離子的電荷越高，半徑越小，則這種陽離子的極化作用越大。卡特雷奇（Cartledge）曾經把這兩種因素結合在一起考慮，提出“離子勢”的概念，用離子勢=Z/r（Z為電荷數；r為離子半徑，單位為pm）表示陽離子的極化能力。值越大，R+的靜電場越強，對氧原子上的電子云的吸引力就越強，其共用電子對強烈地偏向氧原子，在水分子的作用下，按酸式電離的趨勢就越大。相反，值越小，對氧原子上的電子云的吸引力就越弱，在水分子的作用下，ROH按堿式電離的趨勢就越大。 根據ROH規則，可定性判斷主族元素同周期氧化物以及氧化物對應的水化物從左到右酸性增強，堿性減弱；同主族氧化物以及氧化物對應的水化物從上到下酸性減弱，堿性增強。 有人提出用作為定量判斷M(OH)n酸堿性的經驗值（僅適用于8電子構型的Mn+）。 不過， =Z/r是從事實經驗導出的，它不能符合所有事實。也有人用Z/r2或Z2/r等其他函數式來表征離子的極化能力，以符合另一些事實。不論其表示方法如何，都說明離子的電荷半徑比是決定離子極化程度大小的主要因素。 2. 常用的離子型鹽類溶解度判斷方法 水合能、晶格能比較 以ⅠA族無水鹵化物溶解為例，ΔGs為離子型鹽類溶解過程的標準自由能變。 離子型鹽類在水中溶解的難易程度粗略地用晶格能和水合能（總的）的相對大小來判斷。若水合能大于晶格能，其鹽類可以溶解或溶解度較大；反之，則難溶。 巴索洛經驗規則 在缺乏有關數據的前提下，可用巴索洛經驗規則粗略判斷：當陰、陽離子電荷的絕對值相同而它們的半徑相近時，生成的鹽類一般難溶于水。即當大陽離子配大陰離子、小陽離子配小陰離子時，該鹽難溶于水；當大陽離子配小陰離子，相反小陽離子配大陰離子，它們之間半徑大小嚴重不匹配（結構不穩定），該鹽易溶于水。例如，LiF和CsI，前者是小與小配，后者是大與大配，說明它們匹配得好，難溶于水；而LiI、CsF的陰、陽離子半徑相差很遠，大小嚴重不匹配，能溶于水。 3. 對角線規則 第二周期元素Li、Be、B和第三周期處于對角位置的元素Mg、Al、Si性質相似，它們的相似性都符合對角線規則。 鋰和鎂的相似性 （1） 鋰、鎂在氧氣中燃燒，均生成氧化物（Li2O和MgO），不生成過氧化物。 （2） 鋰、鎂在加熱時直接與氮氣反應生成氮化物（Li3N和Mg3N2）。 （3） 鋰、鎂的氟化物（LiF、MgF2）、碳酸鹽（Li2CO3、MgCO3）、磷酸鹽［Li3PO4、Mg3(PO4)2］均難（或微）溶于水。 （4） 水合鋰、鎂氯化物晶體受熱發生水解，產物分別為LiOH和HCl及Mg(OH)Cl或MgO、HCl和H2O。 （5）Ⅰ A族元素中只有鋰能直接與碳化合生成Li2C2，鎂與碳化合生成Mg2C3［(CCC)4-］。 （6） 鋰、鎂的氯化物均溶于有機溶劑中，表現出它們的共價特性。 鈹和鋁的相似性 （1） 鈹和鋁均為兩性金屬，標準電極電勢相近，既溶于酸，又溶于堿。 （2） 氧化物和氫氧化物均為兩性。 （3） 鹵化物具有一定的共價性，無水氯化物BeCl2、AlCl3為共價化合物，易生成二聚體（氣態下），易升華，溶于乙醇、乙醚等有機溶劑中。 （4） 鈹、鋁和冷硝酸接觸表面易鈍化。 （5） 鹽都水解，且高價陰離子的鹽難溶。 硼和硅的相似性 （1） 兩者在單質狀態都有一定的金屬性。 （2） 自然界中多以氧化物形式存在，B—O、Si—O十分穩定。 （3） 氫化物多種多樣，是共價型化合物。 （4） 鹵化物是路易斯（Lewis）酸，徹底水解。 （5） 氧化物及其水化物是弱酸。 三、 重要化學方程式 2Li(熔化)+H2973～1073K2LiH 4LiH+AlCl3(無水)在乙醚中LiAlH4+3LiCl CaH2(s)+2H2O(g)Ca(OH)2(s)+2H2(g) M1+(x+y)NH3NH3（l）M1(NH3)+y+e(NH3)-x（藍色） M2+(2x+y)NH3NH3（l）M2(NH3)2+y+2e(NH3)-x（藍色） 2M+2NH32MNH2+H2↑(M=Na、K、Rb、Cs) 6Li+N22Li3N 3Mg+N2Mg3N2 2Na+Na2O22Na2O 2Na(熔融)+O2Na2O2 CaCl2+H2O2+2NH3 H2O+6H2OCaO2 8H2O+2NH4Cl 2SrO+O2 (2×107Pa)△2SrO2 M+O2△MO2（M=K、Rb、Cs） 2MO2+2H2OH2O2+O2↑+2MOH（M=K、Rb、Cs） 4MO2+2CO22M2CO3+3O2↑（M=K、Rb、Cs） 3MOH+2O32MO3+MOH H2O+1/2O2↑（M=K、Rb、Cs） M+O3NH3（l）MO3（M=K、Rb、Cs） 4MO3+2H2O4MOH+5O2↑ 2MNO3+10M6M2O+N2↑(M=K、Rb、Cs) 4LiNO3993K2Li2O+2N2O4+O2↑ 2NaNO31003K2NaNO2+O2↑ 2KNO3943K2KNO2+O2↑ LiCl H2O△LiOH+HCl↑ BeCl2 4H2O△BeO+2HCl↑+3H2O MgCl2 6H2O＞398KMg(OH)Cl+HCl↑+5H2O Mg(OH)Cl～873KMgO+HCl↑ M2CO3(s)△M2O(s)+CO2(g)（M=堿金屬） 2MHCO3(s)△M2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)（M=堿金屬） MCO3(s)△MO(s)+CO2(g)（M=堿土金屬） 2NaCl(l)電解2Na(l)+Cl2 (g) Na(g)+KCl(l)NaCl(l)+K(g) Na(g)+MCl(l)△NaCl(l)+M(g)(M=Rb、Cs) 2CsCl(g)+CaC2(s)1600KCaCl2(l)+2C(s)+2Cs(g) 3SrO+2AlAl2O3+3Sr 3BaO+2AlAl2O3+3Ba 四、 習題解答 1. 試說明為什么Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+的水合能依次減弱。 答從Be2+至Ba2+，電荷相同，Be2+為2電子構型，其他為8電子構型，且離子半徑依次增大，與水中氧原子結合的傾向越來越弱，水合離子越來越不穩定，所以水合能依次減弱。 2. 某酸性BaCl2溶液中含少量FeCl3雜質。用Ba(OH)2或BaCO3調節溶液的pH，均可把Fe3+沉淀為Fe(OH)3而除去。為什么？利用平衡移動原理進行討論。 答在溶液中存在如下平衡： Fe3++3H2O Fe(OH)3↓+3H+ 加入Ba(OH)2或BaCO3，會發生下列反應： H++OH- H2O 2H++CO2-3 CO2+H2O H+不斷被消耗，促使Fe3+以Fe(OH)3沉淀的形式離開溶液體系。 同時，要使雜質Fe3+沉淀為Fe(OH)3，即要求溶液中［Fe3+］＜10-6mol L-1： 即當溶液的pH=3.5時，可以除去Fe3+。 =2.55×10-4，在pH=3.5的情況下，不會產生Ba(OH)2沉淀。 因此，利用Ba(OH)2或BaCO3調節溶液的pH=3.5，均可除去Fe3+。 3. 試解釋為什么堿金屬的液氨溶液：（1）有高的導電性；（2）是順磁性的；（3）稀溶液呈藍色。 答（1） 產生了可以自由移動的氨合電子和陽離子。 （2） 電子在4或6個NH3分子聚合在一起形成的空穴中，未成對。 （3） 藍色是氨合電子躍遷導致的。 4. Rb2SO4的晶格能是1729kJ mol-1，溶解熱是-24kJ mol-1，利用這些數據求SO2-4的水合能（已知Rb+的水合能為-289.5kJ mol-1）。 解由題畫出下列循環： 5. 根據下圖，可以由重晶石(BaSO4)作為原料，制造金屬鋇及一些鋇的化合物。試回答下列問題： （1） 現擬從重晶石制備BaCl2 2H2O。應該采用哪些步驟？寫出其化學方程式，并說明完成反應的理由。 （2） 為何不能用BaS與硝酸作用直接制備Ba(NO3)2？ （3） 為何工業上不采用BaCO3直接加熱分解方法制備BaO？ 答（1） BaSO4+2C600～800℃BaS+2CO2↑ C作為還原劑還原BaSO4，在較低溫度下自身生成CO2。 BaS+2HCl+2H2O BaCl2 2H2O+H2S↑ BaS遇強酸作用，生成水合鹽與H2S氣體，氣體離開反應體系，促使反應完全。 （2） 因為BaS中硫有還原性，硝酸有氧化性，發生氧化還原反應，生成硫和氮氧化物，不僅多耗硝酸浪費試劑，而且污染環境。 （3） Ba2+半徑大，極化作用小，BaCO3分解溫度高，直接加熱將耗費能源，成本高，用C還原降低反應溫度，節約成本。 6. 利用下列數據計算KF和KI的晶格能（單位：kJ mol-1）。 物質K+（g）F-（g）I-（g）物質KFKI 水合能/（kJ mol-1） -360.2 -486.2-268.6溶解熱/（kJ mol-1）-17.6 20.5 由計算結果再聯系有關理論加以討論。 解依題意畫出下列循環： 同理得 UKI=649.3kJ mol-1 理論上：U∝（Z+Z-）/d，F-半徑小，所以KF 的U大，與計算相同。 7. 討論Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+系列在水溶液的遷移率大小順序。若在熔融鹽中，
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