无机化学答案

第18章非金属元素小结

18-1按周期表位置，绘出非金属单质的结构图，并分析它们在结构上有哪些特点和变化规律？

1、解：大多数位于P 区。结构图略。

18-2为什么氟和其它卤素不同，没有多种可变的氧化态？

2、解：因为氟原子半径特别小，对核外电子束缚力强，电子不容易失去，所以氟没有多种可变的正氧化态。

18-3 小结p 区元素的原子半径电离能电子亲和能和电负性，按周期性递变规律的同时，还有哪些反常之处？说明其原因。

3、解：P 区元素整体而言，从上到下原子半径逐渐增大。 详见课本P 629页。

18-4 概括非金属元素的氢化物有哪些共性？

4、解：非金属元素都能形成具有最高氧化态的共价型的简单氢化物。通常情况下为气体或挥发性的液体。在同一族中，沸点从上到下递增，但第二周期沸点异常的高。除HF 外，其他分子型氢化物都有还原性。非金属元素氢化物，相对于水而言，大多数是酸。 18-5已知下列数据：

△f G m θ

(H 2S,aq)=-27.9kJ.mol -1

△f G m θ

(S 2-,aq)=85.8 kJ.mol -1

△f G m θ

(H 2Se,aq)=22.2 kJ.mol -1

△f G m θ

(Se 2-,aq)=129.3 kJ.mol -1

试计算下列反应的△rG m θ

和平衡常数 K ： （1）H 2S(aq) → 2H +(aq)+ S 2-(aq) （2）H2Se(aq) → 2H +(aq)+Se 2-(aq) 两者中哪一个酸性较强。 5、解：(1)),(),(22aq S H G aq S

G G m f m f m r Φ

-

Φ

Φ

∆-∆=∆

=85.8-(-27.9)=113.7kJ.mol -1

再由公式=∆Φ

m r G -RTlnK 得K=exp （-=∆Φ

)/RT G m r 1.2×10-20

(2)按同种方法求出=∆Φ

m r G 107.1,K=1.68×10-19

由此可见H 2Se 的酸性强于H 2S 。

18-6试从HA 酸在电离过程中的能量变化分析影响其酸性强度的一些主要因素。

6、解：非金属元素氢化物在水溶液中的酸碱性与该氢化物在水中给出或接受质子的能力的

相对强弱有关。影响酸性强度的因素有HA 的水合能，解离能，A （g ）的电子亲和能。A -（g ）

的水合能，以及H （g ）的电离能，H +

（g ）的水合能有关。

18-7试从结构观点分析含氧酸强盗和结构之间的关系。用鲍林规则判断下列酸的强弱： （1）HClO （2）HClO 2（3）H 3AsO 3（4）HIO 3（5）H 3PO 4

（6）HBrO 3（7）HMnO 4（8）H 2SeO 4（9）HNO 3（10）H 6TeO 6 7、解：详见课本P 613页。各种酸的强弱详见表18-8。

18-8试解释下列各组酸强度的变化顺序： （1）HI ﹥ HBr ﹥ HCl ﹥ HF

（2）HClO 4 ﹥H 2SO 4﹥ H 3PO 4﹥ H 4SiO 4

（3）HNO 3﹥ HNO 2 （4）HIO 4 ﹥ H 5IO 6 （5）H 2SeO 4﹥ H 5TeO 6 8、解：（1）从氟到碘电负性逐渐减弱，与氢的结合能力逐渐减弱，分子逐渐容易电离出氢离子，故酸性逐渐增强。

（2）从氯到硅电负性逐渐减弱，与它相连的氧的电子密度逐渐增大，O-H 键逐渐增强，从而酸性逐渐减弱。

（3）硝酸分子的非羟基氧多于亚硝酸分子中的非羟基氧，HNO 3中N-O 配键多，N 的正电性强，对羟基中的氧原子的电子吸引作用较大，使氧原子的电子密度减小更多，O-H 键越弱，酸性增强。

（4）H 5IO 6分子随着电离的进行，酸根的负电荷越大，和质子间的作用力增强，电离作用向形成分子方向进行，因此酸性弱于HIO 4。

（5）原因同（2）。

9、解：见溶解性表。 233sol m 性作出判断，分析两者水溶性不同的原因。

10、解：公式Φ

ΦΦ∆-∆=∆S T H G m sol m sol 可算出Φ

∆m sol G （Na2CO3）=-1.18KJ.mol -1

Φ

∆m

sol G （CaCO3）=48.3 KJ.mol -1; 由此可见，Na 2CO 3在水中向溶解方向进行；而CaCO 3的溶解向沉淀方向进行

18-11 试比较下列各种物质的热稳定性，并作出解释。 （1）Ca(HCO 3)2,CaCO 3, H 2CO 3 ,CaSO 4 ,CaSiO 3 （2）AgNO3, HNO 3,KNO 3,KClO 3,K 3PO 4 11、解：（1）CaSiO 3>CaSO 4>CaCO 3>Ca(HCO 3)2>H 2CO 3

(2)K 3PO 4>KClO 3>KNO 3>AgNO 3>HNO 3

18-12用BaCO 3﹑CaCO 3 以及它们的组成氧化物的标准生成焓计算BaCO 3和CaCO 3 的分解

焓，并从结构上解释为什么BaCO 3 比CaCO 3 稳定？ 12、解：由标准生成焓数据表，经计算得

1

313.178)(.269)(-Φ

-Φ=∆=∆mol

kJ CaCO H mol kJ BaCO H r r

由于S ∆值相差很小，故G ∆值主要取决于H ∆值，所以3CaCO 没有3BaCO 稳定。 18-13用表18-18中各元素最高氧化态含氧酸（包括氧化物）的ψθ

为纵坐标，各元素的原子序数为横坐标，作出p 区各族元素含氧酸的氧化性强度曲线，并从曲线图形分析各周期及各族非金属元素最高氧化态含氧酸氧化性的变化规律。 18-14试解释下列各组含氧酸（盐）氧化性的强弱：

（1）H 2SeO 4 ﹥H 2SO 4 (稀)(2)HNO 2﹥HNO 3(稀)（3）浓H 2SO 4﹥稀H 2SO 4（4）HClO ﹥HBrO ﹥HIO （5）HClO 3(aq) ﹥KClO 3(aq) 14、解：见课本P 626

18-15何谓次极周期性？为什么它在p 区第二 ﹑第四﹑第六周期中表现出来？为什么它主要表现在最高氧化态化合物的性质（稳定性和氧化性）上？ 15、解：见课本18-5 P 区元素的次级周期性 18-16试解释下列现象：

（1）硅没有类似于石墨的同素异性体。

（2）氮没有五卤化氮NX 5 ，却有+Ⅴ 氧化态的 N 2O 5﹑HNO 3 及其盐，这二者是否矛盾？ （3）砷的所有三卤化物均已制得，而五卤化物只制得AsF 5 和 AsCl 5 ，而且后者极不稳定。 （4）硫可形成n=2～6 的多硫链，而氧只能形成n=2 的过氧链。