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無機元素化學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)(第二版) 版權(quán)信息
- ISBN：9787030705082
- 條形碼：9787030705082 ; 978-7-03-070508-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
無機元素化學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)(第二版) 內(nèi)容簡介
本書為《無機元素化學(xué)（第三版）》配套的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。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(xué)、環(huán)境化學(xué)、化學(xué)元素與人體健康、無機制備化學(xué)、超分子化學(xué)。其中重點章節(jié)內(nèi)容按學(xué)習(xí)要點、重要內(nèi)容、重要化學(xué)方程式、習(xí)題解答四部分進行編寫，另外包括章節(jié)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(xué)（第三版）》的參考用書，也可作為習(xí)題集單獨使用。
無機元素化學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)(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(xué)142
第14章環(huán)境化學(xué)149
第15章化學(xué)元素與健康160
第16章無機制備化學(xué)164
第17章超分子化學(xué)172
章節(jié)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(xué)142
第14章環(huán)境化學(xué)149
第15章化學(xué)元素與健康160
第16章無機制備化學(xué)164
第17章超分子化學(xué)172
章節(jié)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(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)(第二版) 節(jié)選
第1章堿金屬和堿土金屬 一、 學(xué)習(xí)要點 (1) 堿金屬、堿土金屬的價電子構(gòu)型與金屬物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系。 (2) 堿金屬、堿土金屬氧化物、氫氧化物堿性變化規(guī)律；ROH規(guī)則及應(yīng)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(zhì)。 (4) 堿金屬、堿土金屬鹽類的通性、溶解特點、熱穩(wěn)定性變化規(guī)律（主要是硝酸鹽和碳酸鹽）。 (5) 堿金屬、堿土金屬單質(zhì)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?shù)奶厥庑浴? 二、 重要內(nèi)容 1. ROH規(guī)則 任何堿和含氧酸都可表示為R—O—H的結(jié)構(gòu)（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(guān)。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(jīng)把這兩種因素結(jié)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(shù)；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(jù)ROH規(guī)則，可定性判斷主族元素同周期氧化物以及氧化物對應(yīng)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(yīng)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(jīng)驗值（僅適用于8電子構(gòu)型的Mn+）。 不過， =Z/r是從事實經(jīng)驗導(dǎo)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(shù)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(jīng)驗規(guī)則 在缺乏有關(guān)數(shù)據(jù)的前提下，可用巴索洛經(jīng)驗規(guī)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(jié)構(gòu)不穩(wěn)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(guī)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(zhì)相似，它們的相似性都符合對角線規(guī)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(yīng)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(fā)生水解，產(chǎn)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(xiàn)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(tài)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(zhì)狀態(tài)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(wěn)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(xué)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(xí)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(gòu)型，其他為8電子構(gòu)型，且離子半徑依次增大，與水中氧原子結(jié)合的傾向越來越弱，水合離子越來越不穩(wěn)定，所以水合能依次減弱。 2. 某酸性BaCl2溶液中含少量FeCl3雜質(zhì)。用Ba(OH)2或BaCO3調(diào)節(jié)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(fā)生下列反應(yīng)： 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(zhì)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(chǎn)生Ba(OH)2沉淀。 因此，利用Ba(OH)2或BaCO3調(diào)節(jié)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(dǎo)電性；（2）是順磁性的；（3）稀溶液呈藍色。 答（1） 產(chǎn)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(dǎo)致的。 4. Rb2SO4的晶格能是1729kJ mol-1，溶解熱是-24kJ mol-1，利用這些數(shù)據(jù)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(huán)： 5. 根據(jù)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(xiàn)擬從重晶石制備BaCl2 2H2O。應(yīng)該采用哪些步驟？寫出其化學(xué)方程式，并說明完成反應(yīng)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(yè)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(yīng)體系，促使反應(yīng)完全。 （2） 因為BaS中硫有還原性，硝酸有氧化性，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硫和氮氧化物，不僅多耗硝酸浪費試劑，而且污染環(huán)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(yīng)溫度，節(jié)約成本。 6. 利用下列數(shù)據(jù)計算KF和KI的晶格能（單位：kJ mol-1）。 物質(zhì)K+（g）F-（g）I-（g）物質(zhì)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(jié)果再聯(lián)系有關(guān)理論加以討論。 解依題意畫出下列循環(huán)： 同理得 UKI=649.3kJ mol-1 理論上：U∝（Z+Z-）/d，F(xiàn)-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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