碳族元素和硼族元素
新313第13章p区元素(一)硼碳
Bonding in CO2 成键情况
O C O
The structure of carbon dioxide
excitation sp hybridization
两个sp杂化轨道各与氧原子的p轨道形成两个键，余 下的两个p轨道各与氧原子的一个p轨道形成一个键。
Delocalized bond 离域键
Structure of zeolite 沸石
Mg2+ Na+ຫໍສະໝຸດ Na+Al3+
Na+
Mg2+
Na+
Al3+
Mg2+
Al3+
The preparation of crystal silicon 单晶硅的制备
• SiO2 (石英砂) + 2Mg Si (amorphous) + MgO
• Si (course, 粗) +3HCl SiHCl3(l) 精馏（fine distillation）.
F F F F F
Cryolite[Na3AlF6 ]冰晶石
B C N O F Ne Al Si P S Cl Ar
Al
F
Ga Ge As Se Br Kr
In Sn Sb Te I Xe Tl Pb Bi Po At Rn
p-block elements
• 第2周期元素性质反常
因B、C、N、O、F元素无d轨道可参与成键 • 多为共价化合物 如：AlCl3, SnCl2, NH3,……
Carbon has three allotropic forms 碳的同素异性 体: diamond金刚石, graphite 石墨, amorphous carbon 无定形碳. Carbon dioxide, linear and nonpolar, electron configuration 2s22p2, sp 杂化
第13章p区元素一之硼族元素-资料
晶体硼惰性，无定形硼稍活泼，高温下显还原性
① 易在氧气中燃烧 (B亲O) B在炼钢中作脱氧剂 4B + 3O2 973K 2B2O3
空气中还可生成少量BN 2B+N2 2BN
② 与非金属作用 加热与氯气,溴单质等反应 2B+ F2 室温 2BF3
2 B + 3 X 2 Δ 2 B X 3 ( X C l,B r ,I )
硼烷分类：BnHn+4和 BnHn+6
例： B2H6
B4H10
乙硼烷 丁硼烷
◆ 毒性大
允许的最高浓度10-6（ppm）
COCl2 光气
1
HCN 氰化氢
10
B2H6
0.10
对于碳元素有CH4，但硼却 无BH3存在 最简单的硼 烷：B2H6 其结构并非如右图所示：
HH H BBH
HH
•Structure B元素利用sp3杂化轨道，与氢形成三中心两 电子键。（氢桥）
2 B ＋ 3 S B2S3
③ 无定形B在赤热下同水蒸汽作用
2B + 6H2O
2H3BO3 + 3H2
④ 无定形B被热的浓H2SO4或浓HNO3氧化
2B(s) + 3H2SO4(浓)
2H3BO3 + 3SO2(g)
B(s) + 3HNO3(浓)
H3BO3 + 3NO2(g)
⑤ 无定形硼与浓的强碱溶液反应,有氧化剂存在 并强热时与强碱共熔
H
1. 正常共价键：如 B-H(2c-2e), B-B(2c-2e)
2. 氢桥键：如B-H-B(3c-2e) 3. 多中心键：
B
B
B
化工四大化学(专业)碳族元素(课堂讲义)
12.2.2 碳及其重要化合物 (2)水解性
碳酸盐
碳酸盐——水溶液呈碱性 23+ 2Fe + 3CO 碳酸氢盐 —— 水溶液呈微碱性 3 +3H 2O→2Fe(OH)3 +3CO2
22+ 23+ 2Cu + 2CO +H + CO2 2Al + 3CO +3H 33 2O→Cu 2(OH 2CO33 +3CO 2 可溶性碳酸盐可作沉淀剂 ,) 分离某些离子 2O→2Al(OH) 22+ 2CO +H O→Mg (OH)2CO3 + CO2 23 如 生成物 Ba 3 + CO → 2BaCO 反应物 3 2+ 如 2Ag + CO → Ag2CO3 氢氧化物 溶 金属氢氧化物 <3 对应碳酸盐 如 解 金属氢氧化物≈对应碳酸盐 碱式碳酸盐 度 金属氢氧化物>对应碳酸盐 碳酸盐
称为碳族元素
ⅣA 碳(C) 硅(Si) 锗(Ge) 锡(Sn) 铅(Pb) 6 14 32 50 82 原子序数 价层电子构型 2s22p2 3s23p2 4s24p2 5s25p2 6s26p2 主要以锡石 铅主要以方铅矿 (SnO ) 存在，为银白色 (PbS) 形式存 常温下表面上有一层保护膜， 分布广，在地壳上的含量 2 0 、 (+2) 0 、 +2 0 、 +2 0 、+2 0、+2 常以硫化物伴生在其它金 含量不多，分布广， 主要氧化数 +4 +4 、无毒 +4 、耐腐蚀 +4 +4 金属 、仅次于氧，主要以硅酸盐矿 质软 、延展性好 。 在，是很软的重金属，强度不高 在空气和水中稳定，可防腐蚀， 属硫化物矿中，是暗灰色、 是地球上化合物种类 77 117 122 141 175 原子半径 /pm 它能挡住 X 射线，可制造铅玻璃、 同素异形体：灰锡、白锡、脆锡 马口铁 ( 镀锡铁 ) 是食品罐头材料 和石英矿存在 重而软的金属，晶态锗是重 离 最多的元素之一， 4+)/pm 铅围裙等防护用品和防 X 射线的屏 r(M 16 40 53 69 78 晶体类型：金刚石、 金属型 要的半导体材料 子 是生物界的主要元素 >13 ℃ >161 ℃ 半 蔽材料、电缆包皮及铅蓄电池等 2+ 灰锡 ( -Sn) 白锡 ( -Sn) 脆锡 ( r(M ) /pm 73 118 119 Sn) 径 <-48℃ I1/(kJ· mol-1) 1086 786 763 709 716 白锡变为粉末状灰锡，此现象叫“锡疫” 1.8 1.8 1.9 电负性( p) 2.5 1.8
氮族、碳族和硼族元素
三、硼族元素 B、Al、Ga、In、Tl
（一）概述 ns2np1 除B外均为金属元素 氧化数：1、+3，从Ga→Tl由于惰性电子对效应+3化合物 稳定性降低，Tl3+有强氧化性，易转为Tl+的化合物。 化合物键型：B由于原子半径小，电负性大，其化合物场 均为共价型。其余多为离子型。 硼族元素原子的价电子数（3）<价层轨道数（4或9），这 种原子称为缺电子原子。缺电子原子可形成缺电子化合物， 如BF3、AlCl3等，缺电子化合物因有空的价层轨道能接受电 子对，故易形成聚合分子(Al2Cl6)和配合物（H[BF4]）。
2、硅酸盐 制备：SiO2与不同比例碱性氧化物共熔 溶解性：碱金属的硅酸盐可溶：重金属的硅酸盐 难溶且有特征颜色。 基本结构单元都是SiO 4四面体。
（三）锡、铅的重要化合物 1、氧化物和氢氧化物 两类 +2 MO M(OH)2 +4 MO2 M(OH）4 （1）组成及颜色 （2）溶解性，均难溶于水 （3）酸碱性。
（1）B2H6在空气中能自燃，放出大量热 B2H6（g）+3O2（g）→B2O3(s)+3H2O(g) r H m =－2033.79kJ.mol-1 （2）硼烷遇水发生水解作用： B2H6(g)+6H2O(l)→2H3BO3（aq）+6H2↑ r Hm =－2033.79kJ.mol-1 也放出大量热。 （3）硼烷与具有孤电子对的分子发生加合作用，如： B2H6+2CO→2[H3B←CO] B2H6+2NH3→2[H3B←NH3]
②PbO2在酸性介质中具有强氧化性 举例：PbO2+4HCl(浓) → PbCl2↓+Cl2↑+2H2O PbCI2+2HCl(浓) →H2[PbCl4] 2++2H O 2Mn2++5PbO2+4H+→2MnO +5Pb 2 4 （2）水解性 2 2 2+ 4+ 阳离子盐M 、M 及阴离子盐MO 2 、MO3 均会发生水解 SnCl2+H2O Sn(OH)Cl↓+HCl [Sn(OH)4] 2-+2H2O Sn(OH)2↓+2OH-+2H2O SnO22-+2H2O Sn(OH)2↓+2OH-
元素1(3,4,5A主族)总结
（2）H3BO3是Lewis酸，是一元酸，酸性弱 ） 酸 一元酸， θ = 5.80×10-10 × Ka OH OH － B OH ＋ H＋ ＋ Ｈ2O B OH OH OH OH OH
在硼酸水溶液中加入某些多元醇（如丙三醇) 在硼酸水溶液中加入某些多元醇（如丙三醇 ，硼 多元醇 酸的酸性将大大增强， 酸的酸性将大大增强，可以采用酸碱中和滴定法定 量分析硼酸。 量分析硼酸。
4) 正磷酸盐 溶解性： 溶解性： 磷酸二氢盐 ＞ 磷酸一氢盐 ＞ 磷酸盐 酸碱性： 酸碱性： 正磷酸盐在水中发生水解反应 Na3PO4 溶液显碱性 pH ＞ 12 Na2HPO4 溶液显弱碱性 pH = 9-10 NaH2PO4 溶液显弱酸性 pH = 4-5 稳定性：磷酸正盐>磷酸一氢盐 磷酸一氢盐>磷酸二氢盐 稳定性：磷酸正盐 磷酸一氢盐 磷酸二氢盐
As2O5
酸性(中强) 酸性( 酸性( 酸性(中强) 酸性(弱） 酸性(弱)
As2O5 + 6NaOH ＝2Na3AsO4 + 3 H2O
11 砷、锑、铋的氢氧化物和含氧酸 铋的氢氧化物和含氧酸
5) 正磷酸盐、焦磷酸盐的鉴别： 正磷酸盐、焦磷酸盐的鉴别： 正磷酸盐、偏磷酸盐和焦磷酸盐鉴别： 正磷酸盐、偏磷酸盐和焦磷酸盐鉴别： AgNO3 和蛋清溶液 AgNO3＋PO43-＝Ag3PO4↓(黄色 黄色) 黄色 AgNO3＋P2O72-＝Ag4P2O7↓(白色 白色) 白色 AgNO3＋PO3-＝AgPO3↓(白色 白色) 白色 蛋白质水溶液→ ＋蛋白质水溶液→白色沉淀 3-的鉴定 PO4 的鉴定——钼酸铵试剂 钼酸铵试剂 PO43-+12MoO42-+24H+ +3NH4+→ (NH4)3PO4·12MoO3·6H2O +6H2O (黄色 黄色) 黄色 8 磷的卤化物 水解性 PCl3 + 3 H2O ＝ H3PO3 + 3 HCl PCl5+ 4 H2O ＝ H3PO4 + 5 HCl
天津大学无机化学12-2 碳族元素课件
3.氟硅酸的酸性与硫酸相近
12-2-4 硅及其重要化合物
卤化物
通式为SiX4,均为无色 常温 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 制取 气体 液体 液体 固体
1.加热硅与氯 Si + 2Cl2 SiCl4 2.将二氧化硅、氯、碳直接加热
无机化学多媒体电子教案
第十二章 氮族、碳族和硼族元素
第二节 碳族元素
12-2-1 碳族元素概述
ⅢA 12Ⅳ-2A-1 碳Ⅴ族A元素ⅥA概述ⅦA
0 He 氦
2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖
3 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩
4 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 Kr 氪
SiO2+2C+2Cl2 SiCl4+ 2CO
12-2-4 硅及其重要化合物
卤化物
通式为SiX4,均为无色
1.常刺性温激质性气S无i体F色4 液液Si体C体l4
SiBr4 液体
SiI4 固体
2.易水解，在潮湿空气中产生浓烟
SiCl4+3H2O → H2SiO3 +4HCl
若NH3与SiCl4同时蒸发， 因生成NH4Cl，烟雾更浓
如 CaCO3(难溶）如Ca(HCO3)2(难溶)
易溶碳酸盐对应的碳酸氢盐溶解度较小
(2)水解性
碳酸盐
碳酸盐——水溶液呈碱性
2碳F酸e3+氢+盐3—CO—32- +水3H溶2O液→呈2微Fe碱(O性H)3 +3CO2
22可CAu溶l2+3+性++2碳C3酸OC32O-盐32+-H+可23O作H→2O沉C→淀u22(剂AOlH,()分2OCH离O)3某3 +些+3C离COO2子2
常见元素的化合价记忆口诀
常见元素的化合价记忆口诀
一、碱金属（IA族元素）：一价阳离子
二、氢氧化物：氢氧化物，氢氧化金属
二、碱土金属（IIA族元素）：二价阳离子
其中铍镁钙锌，铍镁钙锌镁铵
三、硼族元素（IIIA族元素）：三价阳离子
硼及其氯化物，硼氯氧植堆一旁
四、碳族元素（IVA族元素）：四价
碳硅锗锡铅石，硅锗锡铅石碳
五、氮族元素（VA族元素）：五价
氮磷及砷锑，碘钋砷锑氮
六、氧族元素（VIA族元素）：二价阴离子
氧硫硒及硒碲，氧硫硒碲氧
七、卤素族元素（VIIA族元素）：一价阴离子
氟氯碘溴氟，氯溴碘氟氯
八、氢元素（IA族元素）：一价阳离子
除了卤素，氢唯一
九、八、氢与十八族元素（0、VIII、VIIIA族元素）：不形成离子
氢氧氟化合物，水、氢氧化物
十、二十与十八族元素（0、IIB、VIIIB族元素）：通常是二价阳离子
锌及镍铜银，亚铁锰钴亦能
以上是常见元素的化合价记忆口诀，用于帮助记忆元素的化合价。
元素化学 硼族、碳族元素
（2）B、C族元素的成键特征 ） 、 族元素的成键特征
元素 B 成键特征 Al3+ sp CO、CO2 、 sp2
石墨， 石墨，大π
Al
C
Si
离子键
sp2 BF3 共价键
sp2 AlCl3
sp3 SiO2 硅氧四面体， 硅氧四面体， 巨型分子
缺电子特征： 缺电子特征： 桥键 配位键
（作为中心离子） 作为中心离子）
（1）性质 ）
大多数硼烷易挥发(但B10H14的熔、沸点都较高 大多数硼烷易挥发( 的熔、 在常温下为固体) , 在常温下为固体)； • 所有挥发性硼烷都有毒； 所有挥发性硼烷都有毒 有毒； 稳定性很 • 多氢的硼烷BnHn＋6热稳定性很低； 多氢的硼烷B • 少氢的BnHn＋4对热较稳定； 少氢的B 对热较稳定； • 几乎所有硼烷都对氧化剂极为敏感； 几乎所有硼烷都对氧化剂极为敏感； • 除B10H14 不溶于水且几乎不与水作用外 , 其他 不溶于水且几乎不与水作用外, 所有硼烷在室温都与水反应而产生硼酸和氢 ； •BnHn2 － 阴离子的化学性质比相应的中性硼烷稳 B 定。
2.B、Al的缺电子性质及对比： 、 的缺电子性质及对比 及对比： • 单质 的多中心键（缺电子之故）； 单质B的多中心键 缺电子之故）； 的多中心键（ • 硼烷中的氢桥键与多中心少电子键； 硼烷中的氢桥键与多中心少电子键； • 硼酸的酸式电离： 硼酸的酸式电离： OH
B(OH)3 +H2O → [HO-B ← OH]- +H+
OH • 卤化硼和卤化铝的特征：为路易斯酸，可以形 卤化硼和卤化铝的特征：为路易斯酸， 成加合物。酸性： 成加合物。酸性：BF3>BCl3>BBr3>BI3（？）
硼的结构式
硼的结构式
硼是一种化学元素，其化学符号为B，原子序数为5。
它属于碳族元素，在元素周期表中位于氮的右边，硼的原子量为10.81。
硼的结构式可以表示为B，其中B代表硼原子。
硼是一种非金属元素，具有特殊的结构和性质。
硼的原子结构是由5个电子组成，分布在两个能级上。
第一能级上有2个电子，第二能级上有3个电子。
硼原子的电子排布为1s2 2s2 2p1。
这种电子结构使硼成为一个典型的电子亏损元素。
硼的结构式中，硼原子周围还有一些键和其他原子相连。
硼的键可以与其他元素形成化学键，形成硼化合物。
硼化合物的结构式可以表示为B-X，其中X代表与硼原子形成化学键的元素。
硼化合物具有多种不同的结构，其中最常见的是硼酸和硼酸盐。
硼酸的化学式为H3BO3，硼酸盐的化学式为Na2B4O7。
硼酸和硼酸盐在工业和科学领域中有广泛的应用。
除了硼酸和硼酸盐，硼还可以形成其他的化合物，如硼烷和硼醇。
硼烷的化学式为BH3，硼醇的化学式为B(OH)3。
这些化合物在有机化学中具有重要的应用。
硼的结构和性质决定了它在化学和材料科学中的重要性。
硼具有良好的导热性和电子能带结构，使其成为制备高温材料和半导体材料
的理想选择。
硼的结构和性质还使其在核工业中有重要的应用，如作为中子吸收剂和控制材料。
硼的结构式为B，代表硼原子。
硼是一种非金属元素，具有特殊的结构和性质。
硼可以形成多种化合物，如硼酸和硼酸盐。
硼的结构和性质决定了它在化学和材料科学中的重要性。
硼在工业和科学领域中有广泛的应用。
第13章p区元素一之硼族元素-文档资料
硼族元素
Boron Group Elements
General Indroduction Boron and Compound Aluminum and Compound Ga，In，Tl
硼族元素概述
硼族(ⅢA)：B(boron)，Al(aluminum)，
Ga(gallium)，In(indium)，Tl(thallium)
Al: 铝土矿Al2O3.SiO2，明矾KAl(SO4)2.12H2O。铝矾土Al2O3,
刚玉α-Al2O3 , 冰晶石Na3AlF6。尖晶石，石榴石，粘土。
Ga, In, Tl: 硫化物存在地壳中。
B: 非金属，
Al、Ga、In、Tl: 金属。
General properties
B 价电子结构 2s22p1 Al 3s23p1 Ga 4s24p1 In 5s25p1 144 1.78 Tl 6s26p1 148 1.8
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 它卤酸(HClO3 ，HIO3)、高卤酸(HClO4， H5IO6)强。 ( ClO /Cl ) 1 . 458 V E 3 2
( BrO /Br ) 1 . 513 V E 3 2 IO /I ) 1 . 209 V E ( 3 2
缺电子化合物特点：
a. 易形成配位化合物HBF4 HF BF3 b. 易形成双聚物Al2Cl6
Cl Cl
Al
Cl Cl
Al
Cl Cl
Boron and Compound Boron
硼有多种同素异形体，可以以无定形和晶形硼形式存在， 化学活性明显地取决于纯度、结晶度、细分状态和反映温 度。 无定形硼 晶形硼
碳族及硼族元素
可看作：PbO· PbO2
氧化铅：(PbO)：橙黄色
小结:
氧化性减弱，酸性增强 Pb(OH)4 Sn(OH)4 PbO2 酸 性 增 强 Sn(OH)2 碱性增强，还原性减弱 碱 性 增 强 Pb(OH)2
4 锡、铅的盐类
水解：
BX3 3H 2 O H 3 BO3 3HX (X Cl, Br, I) 4BF3 3H 2 O H 3 BO3 3H[BF4 ] BF3 HF HF BF3
2 卤化硅 SiX4 SiF4 聚集态 分子量 g 小 SiCl4 l SiBr4 l SiI4 s 大
2PbS + 3O2 PbO + C Sn + CO2 2PbO + 2SO2 Pb + CO
1 锡、铅的氢氧化物
Sn
2
适量OH-
H+
适量OH-
Sn(OH)2 (s,白) Pb(OH)2 (s,白)
过量OH-
[Sn(OH)4 ]
[Pb(OH) ] 3
2-
P b2 Sn
过量OH-
HNO3或HAc
红宝石(Cr3+) 蓝宝石(Fe3+,Cr3+) 黄玉/黄晶(Fe3+)
2 氢氧化铝：Al(OH)3 两性， 在碱性溶液中存在[Al(OH)4]-或[Al(OH)6]33 简便书写为AlO2 或AlO3
3 铝的卤化物
AlF3 离子键 AlCl3 AlBr3 共价键 AlI3
共价分子：熔点低,易挥发,易溶于有机溶剂。
C60的制备
二 硼族元素概述
硼族(ⅢA)：B, Al, Ga, In, Tl 价电子构型：ns2np1 缺电子元素：价电子数<价层轨道数 缺电子化合物: 成键电子对数<价层轨道数 例如：BF3，HBF4 特点：a. 易形成配位化合物HBF4 HF BF3
第12章 氮族、碳族和硼族元素
氮化学时间表（续）
1908年
1909年 和 ， 分
1925年
1928年
W．Ostwald 把NH3经过催化氧化以制取HN03(1901)的 方法扩大为工业规模(由于他在催化方面的成就，获得 1909年诺贝尔化学奖)。
在1913年以前，F．Haber 和 C．Bosch 合作，把氨的 催化合成扩大为大规模的工业过程 (Haber因在“由氮 氢合成氨”方面的贡献，而获得1918年诺贝尔化学奖 Bosch由于他对“化学高压法的发明和发展的贡献”而 享1931年诺贝尔奖，Haber法合成氨，是第一个高压工 业过程)。
明星分子NO
1992年NO被Science评为年度明星分子
广泛存在于各类细胞中独特的信息因子和效应因子，参 与机体心血管系统，神经系统，免疫系统等多方面生理 和病理的活动
掀起NO生物化学、生理学、病理学和药理学研究的热潮
1998年三位科学家因发现NO在心血管系统中的重要 作用获得诺贝尔奖
(2) 二氧化氮(NO2)
N原子外围电子是2S22P3，当2个N原子结合成N2 时，形成一个б键和二个π键。 键能：
2. 固氮
把空气中的N2转化为可利用的氮化合物，叫固氮 (Nitrogen fixation)。如：
CaC2十N2＝CaCN2十C Na2CO3十4C十N2＝2NaCN十3CO N2十3H2＝2NH3
从六十年代开始，人们仿生物固氮的方法，用过渡金 属的有机化合物和N2作用，在常温、常压下生成NH3。 固氮研究的主要原理是：或夺走N2分子中成键轨道中的 电子，或向N2分子反键轨道上加电子，使氮容易发生化 学反应。
(NH4 )3 PO4 3NH3 (g) H3PO4
(NH4 )2 SO4 NH3 (g) NH4HSO4
第13章-p区元素1硼族元素
12-3-3 硼酸及其盐
硼酸的性质
为固体酸。微溶于冷水，在热水中 溶解度增大（因为部分氢键断裂） 一元弱酸（非三元酸） H3BO3 + H2O [B(OH)4]- + H+ Ka=5.8×10-10
水溶液显酸性, 是由于硼原子是缺电子原子, 价层有空轨道，能接受水解离出的OH-孤对 电子，以配位键形式形成[B(OH)4]-。
电负性( p ) 2.0 1.5 1.6 1.7 1.8
13-2-1 硼族元素概述
ⅣA 硼(B) 铝(Al) 镓(Ga) 铟(In) 铊(Tl) 5 13 31 49 81 原子序数 价层电子构型 2s22p1 3s23p1 4s24p1 5s25p1 6s26p1 0、+1 0、+1 0、+1 0、+3 0、+3 为缺电子原子，可 价电子数价层电子轨道数 主要氧化数 +3 +3 (+3) 形成缺电子化合物 3 4 143 122 163 170 原子半径/pm 88 缺电子原子可作为 原 子 缺电子原子 等电子原子 多电子原子 离子半径 27 50 62 80 88.6 3+ 价电子数 r(M )/pm 中心原子形成： ‖ ∧ ∨ -1) 价层 电子 轨道数 I1/(kJ· mol 801 578 配位键 579 (558 589 如H[BF 4]) 特 点 有空轨道 有孤对电子 1.5 多中心键 1.6 1.7 1.8 电负性 ( p ) 2.0 ( 如 B 2H6) 举 例 B、Al C、Si、H N、O、X
易溶于水, 其溶解度随温度升高而增大 OH 易水解，水溶液呈碱性
O B O
硼砂
B4O72- + 7H2O
4H3BO3 + 2OH -
无机化学教学资料——碳族和硼族元素练习
碳族和硼族元素练习一、选择题( 共17题34分)1. (7643)与Na2CO3溶液作用全部都生成碱式盐沉淀的一组离子是……………………（）(A) Mg2+，Al3+，Co2+，Zn2+ (B) Fe3+，Co2+，Ni2+，Cu2+(C) Mg2+，Mn2+，Ba2+，Zn2+ (D) Mg2+，Mn2+，Co2+，Ni2+2. (7462)下列说法不正确的是……………………………………………………………（）(A) SiCl4在与潮湿的空气接触时会冒“白烟”(B) NF3因会水解，不能与水接触(C) SF6在水中是稳定的(D) PCl5不完全水解生成POCl33. (3718) 铅蓄电池在充电时，阳极反应是……………………………………………（）(A) PbSO4 + H2O = PbO2 + 4H+ + SO-24+ 2e-(B) Pb + SO-24= PbSO4 + 2e-(C) PbSO4 + 2e-= Pb + SO-24(D) PbO2 + 4H+ + SO-24+ 2e-= PbSO4 + 2H2O4. (0545) 已知在一定温度下SnO2(s) + 2H2(g)Sn(s) + 2H2O(g) K c= 21.0CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g) K c= 0.0340因此下列反应SnO2(s) + 2CO(g)Sn(s) + 2CO2(g) 的K c值………………………（）(A) 21.0 (B) 0.714 (C) 0.0243 (D) 21.15. (7476)分离SnS和PbS，应加的试剂为…………………………………………………（）(A) 氨水(B) 硫化钠(C) 硫酸钠(D) 多硫化铵6. (7475)鉴别Sn4+和Sn2+离子，应加的试剂为……………………………………………（）(A) 盐酸(B) 硝酸(C) 硫酸钠(D) 硫化钠(过量)7. (7466)下列分子中，C与O之间键长最短的是…………………………………………（）(A) CO (B) Ni(CO)4(C) CO2(D) CH3COOH8. (7363)将过量SiF4通入NaOH溶液中，主要产物是……………………………………（）(A) H4SiO4，NaF (B) Na2SiO3，NaF (C) Na2SiO3，Na2SiF6(D) SiO2，HF9. (4370)下列说法不正确的是…………………………………………………………（）(A)HCO3-可通过氢键形成双聚离子(B) NaHCO3的热稳定性不如NaCO3高(C) BeCO3在热水中就可发生分解(D) 所有碱金属碳酸盐都是易溶于水的10. (4308) CO32-的几何构型是………………………………………………………（）(A) 平面三角形(B) 三角锥形(C) T形(D) 直线形11. (1460) 下列硫化物，能溶于Na2S溶液生成硫代酸盐的是…………………………（）(A) SnS (B) SnS2(C) PbS (D) Bi2S312. (1456) 试判断Ge、Sn、Pb 分别与浓HNO3作用时，正确的说法是………………（）(A) 三元素都被氧化成+2价(B) 三元素都被氧化成+4价(C) Ge和Sn被氧化成+4价，但Pb却被氧化成+2价(D) Ge被氧化成+4价，但Sn和Pb只却被氧化成+2价13. (1451) IV A族元素从Ge到Pb；下列性质随原子序数的增大而增加的是…………（）(A) +2氧化态的稳定性(B) 二氧化物的酸性(C) 单质的熔点(D) 氢化物的稳定性14. (7354)从分子轨道理论出发，可以认为在B2分子中存在的化学键是………………（）(A) 三中心二电子键(B) 一个σ键(C) 二个单电子π键(D) 一个σ键和一个π键15. (4403) BF 3通入过量的Na 2CO 3溶液，得到的产物是……………………………（ ） (A) HF 和H 3BO 3 (B) HBF 4和B(OH)3 (C) NaBF 4和NaB(OH)4 (D) HF 和B 4O 3 16. (4333) 下列含氧酸中属于三元酸的是…………………………………………… （ ） (A) H 3BO 3 (B) H 3PO 2 (C) H 3PO 3 (D) H 3AsO 4 17. (1478) 铝在空气中燃烧时，生成……………………………………………………（ ） (A) 单一化合物Al 2O 3 (B) Al 2O 3和Al 2N 3 (C) 单一化合物Al 2N 3 (D) Al 2O 3和AlN二、填空题 ( 共18题 36分 )18. (1509)将适量的SnCl 2溶液加入HgCl 2溶液中，有____________产生，其化学反应方程式为：__________________________________________________________。
第二节 p区元素
氧族元素有同素异形体，氧有O2、O3，硫有斜方硫、 单斜硫、弹性硫等 。
O3分子结构：中心氧原子sp2杂化，一个杂化轨道 被孤对电子占据，没有参与杂化的p轨道（有两个电 子）和两端的氧原子的p轨道（各有一个电子）相互 平行，形成垂直于分子平面的三中心四电子的离域π 键（大π键）。
5、 硫的含氧酸及其盐
1 、氧族元素概述
ⅥA 族称为氧族，价层电子构型 ns2np4 包括：氧(O) 硫(S) 硒(Se) 碲(Te) 钋(Po) 氧族元素从上到下，原子半径、离子半径逐渐增 大，电离能和电负性逐渐变小，元素的金属性逐渐 增强，非金属性逐渐减弱。 氧和硫是非金属，硒和碲是准金属，钋是金属。 氧和硫单质分子结构不同： O2 S8 环状单键结构 O O
氟有一些特殊性，如键能、电子亲和能比氯小。
单质的性质：是很活泼的非金属，具有氧化 性。
在化合物中，常见的氧化值为-1；除F外可显 示+1、+3、+5、+7的氧化值。 F2是最活泼的非金属，能和几乎所有的金属、 非金属化合，反应激烈；Cl2也能和所有金属 和大多数非金属化合；Br2、I2的活泼性比Cl2 差。
MgCl2+H2O
Mg(OH)Cl+HCl
SnCl2 + H2O = Sn(OH)Cl↓ + HCl
SbCl3 + H2O = SbOCl↓ + 2HCl
BiCl3 + H2O = BiOCl↓ + 2HCl
非金属卤化物：水解有三种类型 ① 与水反应生成非金属含氧酸和卤化氢。
如：BCl3, SiCl4, PCl5, AsF5
课件(温老师)-碳族硼族元素
溶剂热法 CCl4(l) + Na(s)
700℃ Ni-Co-Mn合金催化剂
非晶碳的金刚石
➢无定形碳(低结晶度碳) 炭黑（年产超过8×106t，94%用于橡胶制品的填料） 活性炭（高比表面积：400~2500 m2·g-1) 碳纤维（每架波音-767飞机需用1t 碳纤维材料）
形面，每个五边形均与5个六边形共边，而六边形则将12个五边形彼此
隔开. 与石墨相似，C60分子中每个C原子与周围三个C原子形成3个σ键 ，剩余的轨道和电子共同组成离域π键，可简单地将其表示为每个C原
子与周围3个C原子形成2个单键和1个双键。
（2）性质：金刚石的化学性质极稳定。石墨的化学性质总体
看来比较稳定，能形成类似 K+C8-这类化合物。 C60 室温下为 分子晶体（面心立方结构），能隙为1.5eV，这意味着固体 C60 为半导体。C60 的活泼性与分子中存在双键有关。用纯石墨作 电极，在 Ne 中放电，电弧中产生的碳烟沉积在水冷反应器的
感并用作润滑剂，但石墨是电
的良导体而后者是绝缘体。
石墨
B3N3H6 (无机苯) 立方氮化硼 六方氮化硼
8、自然存在和丰度
C，N，P是生物体的重要元素，C 与 O、H 形成的化合物 构成生物圈的主体 Si、O 形成的化合物构成地壳岩石圈的主体 。C以单质存在，其余大多以矿物形式存在，是 “稀散元素” 。
分子筛的功能和用途 离子交换功能 吸附功能 分离功能 催化功能
一个钠沸石笼
➢硅无机高分子
当今发展中的无机高分子材料有三大类：
R
R
O Si n
R
NP R
聚硅氧烷
聚磷腈
组成硅氧烷的基本结构单元为：
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碳族元素和硼族元素第1题(共6分) 实验室制备少量硅一般采用镁粉还原SiO2的方法，然后用稀盐酸洗涤产品以除去杂质。
某同学在进行上述操作时，在制得的产品中加HCl洗涤时突然起火。
(1)请用化学方程式解释：①稀盐酸洗涤产品可除去哪些主要杂质?②为什么加HCl洗涤时突然起火?(2)请设计一个实验来验证你的解释。
(不必画出装置图，也不必指出具体化学药品，不要写方程式，只要简明指出方法。
)1．(共6分) (1) ① 2HCl+MgO H2O+MgCl22HCl+Mg H2↑+MgCl2② SiO2+4Mg Mg2Si +2MgOMg2Si+4HCl SiH4+2MgCl2SiH4+2O2SiO2+2H2O(2) 在N2保护下(或惰性气体)，对硅烷气体进行检验。
SiH4+2KMnO4H2+K2SiO3+2MnO2↓+ H2O (不要求)(方程式各1分，检验1分)第2题(8分) C60的发现开创了国际科学的一个新领域，除C60分子本身具有诱人的性质外，人们发现它的金属掺杂体系也往往呈现出多种优良性质，所以掺杂C60成为当今的研究热门领域之一。
经测定C60晶体为面心立方结构，晶胞参数a=1420pm。
在C60中掺杂碱金属钾能生成盐，假设掺杂后的K+填充C60分子堆积形成的全部八面体空隙，在晶体中以K+和C60－存在，且C60－可近似看作与C60分子半径相同的球体。
已知C的范德华半径为170pm，K+的离子半径133pm。
11-1 掺杂后晶体的化学式为；晶胞类型为；如果为C60－顶点，那么K+所处的位置是；处于八面体空隙中心的K+到最邻近的C60－中心的距离是pm。
11-2 实验表明C60掺杂K+后的晶胞参数几乎没有发生变化，试给出理由。
11-3 计算预测C60球内可容纳的掺杂原子的半径。
第11题(8分)11-1 KC60面心立方晶胞体心和棱心710pm (各1分,共4分)11-2 C60分子形成面心立方最密堆积,由其晶胞参数可得C60分子的半径：pm aC r 50222142022)(60=== 所以C 60分子堆积形成的八面体空隙可容纳的球半径为：r(容纳)=0.414×r(堆积)=0.414×502=208pm这个半径远大于K +的离子半径133pm ，所以对C 60分子堆积形成的面心立方晶胞参数几乎没有影响(2分)11-3 因r(C 60)=502pm ，所以C 60球心到C 原子中心的距离为：502-170=332 pm所以空腔半径，即C 60球内可容纳原子最大半径为：332-170=162 pm第3题 (共11分)2005年1月美国科学家在Science 上发表论文，宣布发现了Al 的超原子结构，并预言其他金属原子也可能存在类似的结构，这是一项将对化学、物理以及材料领域产生重大影响的发现，引起了科学界的广泛关注。
这种超原子是在Al 的碘化物中发现的，以13个Al 原子或14个Al 原子形成Al 13或Al 14超原子结构，量子化学计算结果表明，Al 13形成12个Al 在表面，1个Al 在中心的三角二十面体结构，Al 14可以看作是一个Al 原子跟Al 13面上的一个三角形的3个Al 形成Al —Al 键而获得的。
文章还指出，Al l3和Al l4超原子都是具有40个价电子时最稳定。
(1) 根据以上信息可预测Al 13和Al 14的稳定化合价态分别为 和 。
A114应具有元素周期表中哪 类化学元素的性质，理由是：(2) 对Al 13和A114的Al —Al 键长的测定十分困难，而理论计算表明，Al 13和Al 14中的Al —Al 键长与金属铝的Al —Al 键长相当，已知金属铝的晶体结构采取面心立方最密堆积，密度约为2.7g/cm 3，请估算Al 13和Al 14：中Al —Al 的键长。
(3) Al 13三角二十面体中有多少个四面体空隙，假设为正四面体空隙，如果在其中搀杂其他原子，请通过计算估计可搀杂原子的半径最大为多少?12．(共11分)(1)－1 +2 (Al 13- Al 142+) (2分，各1分)碱土金属 因为Al 14容易失去2个电子而呈现+2价 (1分)(2) 根据晶体密度公式可得：3237.21002.6427a N MZ V A =⨯⨯⨯==ρ 故晶胞参数α=405pm 因为金属铝形成面心立方晶胞，所以原子半径与晶胞参数之间的关系为：pm pm a r r a 143405424242=⨯=== 所以估计Al-Al 键长约为：2r=2×143pm=286pm (3分)(3) 有20个四面体空隙 (2分)设Al 的半径为R ，正四面体空隙可以填充的内切球半径为r ，则正四面体边长b=2R ，立方体边长R 2， 立方体对角线为：R R R 6])2()2[(2122=+R r R +=⨯621 所以Pm pm R R r 2.32143225.0225.0)126(=⨯==-= (3分) （2003）第5题（8分） 在30o C 以下，将过氧化氢加到硼酸和氢氧化钠的混合溶液中，析出一种无色晶体X 。
组成分析证实，该晶体的质量组成为Na 14.90％，B 7.03 %，H 5.24 %。
加热X ，得无色晶体Y 。
Y 含Na 23.0%，是一种温和的氧化剂，常温下在干燥空气里稳定，但在潮湿热空气中分解放氧，广泛用作洗涤剂、牙膏、织物漂白剂和美发产品，也用于有机合成。
结构分析证实X 和Y 的晶体中有同一种阴离子Z 2-，该离子中硼原子的化学环境相同，而氧原子却有两种成键方式。
4－1 写出X 、Y 的最简式，给出推理过程。
X 的最简式；NaBH 8O 7 Y 的最简式；NaBH 2O 4 (各1分；写成水合物也可)推理过程： Na B H O14.90/23.0 = 0.648 7.03/10.8 = 0.651 5.24/1.008= 5.20 72.83/16.0=4.551 1 8 7X 变成Y 是脱水过程。
X 为NaBH 2O 4·3H 2O, 则Y 中Na 的质量百分数为23/99.8 = 0.23（若X 是NaBO 3·4H 2O ，则Y 中Na 的质量分数为23/81.8=0.28 不符合题意。
） (1分)4－2 用最恰当的视角画出Z 2-离子的立体结构（原子用元素符号表示，共价键用短线表示）。
H OBH O O O O O B OHOH 2-(5分； 不写“2－”不扣分。
)参考图形：（2004年）第13题（9分）88.1克某过渡金属元素M同134.4升（已换算成标准状况）一氧化碳完全反应生成反磁性四配位络合物。
该配合物在一定条件下跟氧反应生成与NaCl属同一晶型的氧化物。
1．推断该金属是什么；2．在一定温度下MO可在三氧化二铝表面自发地分散并形成“单分子层”。
理论上可以计算单层分散量，实验上亦能测定。
(a)说明MO在三氧化二铝表面能自发分散的主要原因。
(b)三氧化二铝表面上铝离子的配位是不饱和的。
MO中的氧离子在三氧化二铝表面上形成密置单层。
画出此模型的图形；计算MO在三氧化二铝（比表面为178 m2/g）表面上的最大单层分散量（g/m2）（氧离子的半径为140 pm）。
1．（88.1g/M M）︰（134.4L/22.4L·mol－1）＝1︰4（1分）M M＝58.7g·mol－1M是Ni （1分）（共2分）2．(a)主要原因是混乱度（熵）增加了（从表面化学键角度讨论焓变、熵变和自由能变化也可）。
（1分）(b)氧离子在氧化铝表面作密置单层排列，镍离子有规律地填入三角形空隙（图）。
（密置层1分，填隙1分，共2分）1个“NiO”截面：(2r O2－)2sin120°＝(2×140×10－12m)2sin120°＝6.79×10－20m2（2分）1m2Al2O3表面可铺NiO数：1m2/6.79×10－20m2＝1.47×1019（1分）相当于：74.7g·mol－1×1.47×1019m－2÷6.022×1023 mol－1＝1.82×10－3g(NiO)/m2(Al2O3)（1分）（共4分）（将1个“NiO”截面算成6.78×10－20 m2，相应的1m2Al2O3表面可铺NiO数为1.48×1019，不扣分。
（2006年）第11题（11分）磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层。
磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。
11-1.写出合成磷化硼的化学反应方程式。
BBr3＋PBr3＋3H2＝BP＋6HBr （1分）11-2.分别画出三溴化硼分子和三溴化磷分子的结构。
BrBBr BrPBr BrBr(画不画磷上的孤对电子不影响得分）平面三角形三角锥（2分）11-3 磷化硼晶体中磷原子作立方最密堆积，硼原子填入四面体空隙中。
画出磷化硼的正当晶胞示意图。
( 注：填入另外四个四面体空隙也可，但不能一层空一层填）（2分） 11-4已知磷化硼的晶胞参数a = 478 pm ，计算晶体中硼原子和磷原子的核间距（d B-P ）。
d B-P ＝ 207pm pm 478341341=⨯=a或 d B-P ＝( 2分)11-5 画出磷化硼正当晶胞沿着体对角线方向的投影（用实线圆圈表示P 原子的投影，用虚线圆圈表示B 原子的投影）。
( 4分)（2007）第6题（12分）尿素受热生成的主要产物与NaOH 反应，得到化合物A （三钠盐）。
A 与氯气反应，得到化合物B ，分子式C 3N 3O 3Cl 3。
B 是一种大规模生产的化工产品，全球年产达40万吨以上，我国年生产能力达5万吨以上。
B 在水中能持续不断地产生次氯酸和化合物C ，因此广泛用于游泳池消毒等。
10-1 画出化合物A 的阴离子的结构式。
10-2 画出化合物B 的结构式并写出它与水反应的化学方程式。
10-3 化合物C 有一个互变异构体，给出C 及其互变异构体的结构式。
10-4 写出上述尿素受热发生反应的配平方程式。
2007第7题（12分）通常，硅不与水反应，然而，弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解，生成Si(OH)4。
1-1已知反应分两步进行，试用化学方程式表示上述溶解过程。
早在上世纪50年代就发现了CH5+的存在，人们曾提出该离子结构的多种假设，然而，直至1999年，才在低温下获得该离子的振动-转动光谱，并由此提出该离子的如下结构模型：氢原子围绕着碳原子快速转动；所有C-H键的键长相等。
1-2该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。