武汉大学版无机化学课后习题答案--14氮族元素

第十四章氮族元素

1．用MO理论讨论N2和NO分子中的成键情况，并指出两者键级是多少？

答：N2：

2

2

2

2

2

2

2*

2

2

2p

p

p

s

s

KKσ

π

π

σ

σ键级3

NO：

1*

2

2

2

2

2

2

2

2*

2

2

2p

p

p

p

s

s

KKπ

σ

π

π

σ

σ键级2.5。

2．解释下列问题：

（1）虽然氮的电负性比磷高，但是磷的化学性质比氮活泼？

（2）为什么Bi(V)的氧化能力比同族其他元素强?

答：(1) 氮的电负性比P高，但氮不如P活泼，这是由俩者单质的结构不同决定的。

N的半径很小，但N原子间形成三重键，叁键的键能很高，难以断开，因而N2很不活泼。

P原子半径很大，而使P原子间的p轨道重叠很小，不能形成多重键。P-P单键键能很小，很容易断开。特别白磷的P-P-P键角小张力大，更活泼。

(2) Bi(v)的氧化能力比同族其他元素强的多，出现了充满4f、5d，而4f、5d对电子的屏

蔽作用较小，而6s具有较大的穿透能力，所以6s电子能级显著降低，不易失去，

有“惰性电子对效应”。失去2 个6s电子的Bi(v 更倾向于得到2个电子形成更稳

定的Bi3+。

3．试从分子结构上比较NH3、HN3、N2H4和NH2OH等的酸碱性。

答：NH3结构见书648

HN3结构见书658

N2H4结构见书655

NH2OH结构见书658

得出酸性HN3> NH2OH > N2H4> NH3

碱性相反。

4．试比较下列化合物的性质：

（1）NO-

3和NO-

2

的氧化性；

（2）NO2、NO和N2O在空气中和O2反应的情况；

（3）N2H4和NH2OH的还原性。

答：(1) 氧化性NO2->NO3-;

(2) NO2不与空气反应；NO与空气在常温下即可反应，产生红棕色烟雾。N2O也不与空

气反应。

(3)还原性：N2H4 >NH2OH

5．硝酸铵可以有下列两种热分解方式：

NH4NO3(s)=NH3(g)+HNO3(g) ΔHθ=171kJ·mol-1

NH4NO3(s)= N2O(g)+2 H2O(g) ΔHθ=-23 kJ·mol-1

根据热力学的观点，硝酸铵固体按照哪一种方式分解的可能性较大。

答：按后者分解方式可能性大；因为ΔG=ΔH-T ΔS ，可知，反应的方向性主要决定于ΔH 。

6．如何除去：

（1） 氮中所含的微量氧；

（2） 用熔融NH 4NO 3热分解制得的NO 2中混有少量的NO ；

（3） NO 中所含的微量NO 2；

（4） 溶液中微量的NH +

4离子。

答： （1）使气体通过炽热的铜屑：

O 2+2Cu=2CuO

（2）使气体通过FeSO 4溶液除去NO

NO+FeSO 4=Fe （NO ）SO 4

（3）使气体通过水除去NO 2

2NO 2+H 2O=2HNO 3+NO

（4） 溶液中加少量的NaNO 2后加热除去NH 4+

NH 4++NO 2-=N 2+H 2O

7．写出下列物质加热时的反应方程式：

（1）3NaNO （2）34NO NH （3）24 NaNO Cl NH 和的混合物

（4）O H CuSO 245. （5）O H NO Cu 2232.)( （6）3NaN

答：

↑+−→−+↑−→−+↑+↑−→−+−→−++−→−+−→−+↑−→−+↑−→−↑

+−→−∆∆∆∆∆∆∆∆∆2332322233

3233223242422242234223643)6(244)(2)(3.)()5(55.)4()3(2)2(22)1(N Na N Na N

Na N NaN O

H O NO HNO HNO CuO NO OH Cu O H HNO NO OH Cu O H NO Cu O

H CuSO O H CuSO O

H N NO NH O

H O N NO NH O NaNO NaNO

8．从下列物质中选出那些互为等电子体：C -

22，O 2，O -2，O -

22, N 2，NO ，NO +，CN -和N 2H -

3， 并讨论它们氧化能力得强弱和酸碱强度。

答：互为电子体的有：C 22- ，N 2，NO +，CN -；O 22-，N 2H 3-

9．完成下列反应：

242HNO H N + −→−

24HNO Cl NH + −→−∆

2HNO KI +−→−

23HNO KClO + −→−∆

24HNO KMnO + −→−∆

答：

O

H NO Mn H HNO MnO H NO Cl HNO ClO O

H NO I HNO KI HCl

O H N HNO NH O

H HN HNO H N 232224323222222423242352523332222-+∆+-+--∆-∆∆+−→−++++−→−++↑+−→−+++↑−→−++−→−+

10．从硝酸钠出发，写出制备亚硝酸的反应方程式。

答：2NaNO 3=2NaNO 2+O 2

NaNO 2+HCl=HNO 2+NaCl

11．解释下列反应现象：

（1） 为什么NaNO 2会加速铜和硝酸的反应速度？

（2） 为什么磷和KOH 溶液反应生成的的PH 3气体遇空气冒白烟？

（3） 向NaH 2PO 4或Na 2HPO 4溶液中加入AgNO 3溶液会析出黄色Ag 3PO 4沉淀？

答：（1）NaNO 2与硝酸反应有NO 2生成，NO 2作为反应的催化剂起电子传递作用，而使硝

酸与铜的反应速率加快。

--+-→++=++2222232NO e NO O

H NO H NO HNO

可见，通过NO 2获得还原剂Cu 的电子，而使反应速率加快。

2NO 2+Cu=2NO 2-+Cu 2+

（2）磷和KOH 溶液反应生成的PH 3气体中含有少量的P 2H 4，P 2H 4在空气中易自燃生成

P 2O 3而冒白烟。

（3）Ag 3PO 4的溶度积常数比AgH 2PO 4和Ag 2HPO 4都小得多，即Ag 3PO 4的溶解度更小，

而易从溶液中析出。

12．完成下列反应

(a) 34HNO P +−→−

(b) O H AsCl 23+−→− (c) O H POCl 23+−→−

(d) O H O P 2104+−→− (e) O H O P 264+−→−

(f) ) 稀HCl(P Zn 23+−→−