无机化学第三版下册答案第二十一章第十六章硼族元素习题解答(1)

第十六章 硼族元素

1． 下表中给出第二、三周期元素的第一电离能数据（单位kJ·mol 1 ）试说明B,Al 的第

一电离能为什么比左右两元素的都低？ 答：因为B ，Al 元素基态原子的价电子层结构为：ns 2np 1，最外层np 轨道上的一个电子容易失去而形成np 0空轨道稳定状态。所以B 和Al 的I 1比左右两元素都低。 2． 在实验室中如何制备乙硼烷，乙硼烷的结构如何？ 答：实验室中制备乙硼烷：

质子置换法： 2BMn + 6H + = B 2H 6 + 2Mn 3+

氢化法： 2BCl 3 + 6H 2 = B 2H 6 + 6HCl

氢负离子置换法 3LiAlF 4 + 4BF 3 2B 2H 6 + 3LiF +3AlF 3乙醚

或 3NaBH 4 + 4BF 32B 2H 6 + 3NaBF 4乙醚

C 2H

6的结构：

B

B

H

H

H

H

H

H

分子中的 2个B 原子采取sp 3

杂化，C

2H 6分子中有4条B-H σ键，2条 氢桥键。

3． 说明三卤化硼和三卤化铝的沸点高低顺序，并指出蒸汽分子的结构。 答：三卤化物的熔沸点顺序见课本P780。

三卤化硼的蒸气分子均为单分子，AlF 3的蒸气为单分子。而AlCl 3的蒸气为二聚分子，

其中Al 采取sp 3

杂化。其结构：

4． 画出B 3N 3H 6（无机苯）的结构。

答：

N

B N

B N B H

H

H

H

H

B 和N 原子都采取sp 2

杂化，分子中有3条N －H σ键（sp 2

－s ），3条B ―H σ键（sp

2

－s ），6条B ―N σ键（sp 2

－sp 2

），一个6

6π离域键（N 原子提供电子对，B 原子提供空p 轨道）

5．

B 10H 14的结构中有多少种形式的化学键？各有多少个？

答：B 10H 14有5种化学键：

有10条B －H σ键（2C －2e 键），2条B －B σ键（2C －2e 键），4条 桥键（3C

－2e 键），2条

开口硼桥键（3C-2e 键），4条闭合硼桥键（3C-2e 键）。

6．为什么硼酸是一种路易斯酸？硼砂的结构应怎样写法？硼砂水溶液的酸碱性如何？ 答：硼酸为缺电子化合物，是一种 Lewis 酸，中心原子B 上还有一个空的p 轨道，能

接受水电离出来的OH －

提供的电子对，使溶液显酸性：

+

-+=+H )OH (B O H BO H 4233

硼砂的化学式为Na 2B 2O 7·10H 2O ，结果单元为[B 4O 5(OH)4]2－

，所以化学式可写为Na B 4O 5(OH)4·8

H 2O 。其中有2个P 4四面体单元，以角顶氧对顶连接（B 以sp 3

杂化），还有2个BO 3原子团（B

以sp 2

杂化）。

硼砂水溶液显强碱性。

7．试用化学反应方程式表示从硼砂制备下列各化合物的过程：

（1）H 3BO 3 (2) BF 3 (3) NaBH 4

O B B

B

B

O O

O O

OH

HO

O H O

H

2-

答：（1）将硼砂浓溶液与浓硫酸作用后冷却得H 3BO 3

4233242454243])([SO Na BO H O H SO H OH O B Na +=++；

（2）2H 3BO 3

B 2O 3 + 3H 2O

B 2O 3 + 6HF(aq) 2BF 3(g) + 3H 2O (HF 由CaF 2与浓H 2SO 4制取)

（3 2B 2O 3 + 4NaH

NaBH 4 + 3NaBO 2

8．怎样从明矾制备(1) 氢氧化铝，（2）硫酸钾，（3）铝酸钾？写出反应式。 答：将明矾KAl(SO 4)2 12H 2O 溶于水，加入适量KOH 溶液得到Al(OH)3沉淀；

Al 3++3OH -=Al(OH)3↓，过滤洗涤得Al(OH)3。

将滤液蒸发浓缩得K 2SO 4；

使新制备的Al(OH)3与过量KOH 反应得无色溶液，蒸发浓缩得NaAlO 2 Al(OH)3 + KOH KAlO 2 +2H 2O

9．写出下列反应方程式：

（1） 固体碳酸钠同氧化铝一起熔烧，将熔块打碎后投入水中，产生白色乳状沉淀？ （2） 铝和热浓NaOH 溶液作用，放出气体；

（3） 铝酸钠溶液中加入氯化铵，有氨气产生，且溶液中有乳白色凝胶状沉淀； （4） 三氟化硼通入碳酸钠溶液中。

答：（1）

Na 2CO 3 + Al 2O 3

2NaAlO 2 +CO 焙烧

NaAlO 2 + 2H 2O = Al(OH)3↓+ NaOH （2）2Al+2NaOH+2H 2O === 2NaAlO 2+3H 2

（3）Na[Al(OH)4]+NH 4Cl === Al(OH)3↓+NH 3↑+NaCl+H 2O

（4）8BF 3 +3Na 2CO 3＋ 3H 2O = 6NaBF 4 +2H 3BO 3 +3CO 2↑

10．在金属活动顺序表中Al 在Fe 之前，更在Cu 之前，但Al 比Fe 抗腐蚀性强，这是为什么？Cu 可以和冷的浓硝酸反应，而Al 却不能，这是为什么？

答：因为铝是亲氧元素，其表面容易与空气中的氧或氧化性的酸（如H 2SO 4，HNO 3）所氧化，生成一种致密的氧化膜，不能再与酸反应，除非加热；铁仅能被浓硫酸钝化，但与硝酸反应。所以Al 比Fe 、Cu 更抗腐蚀。

11．硫同铝在高温下反应可得到Al 2S 3，但在水溶液中Na 2S 和铝盐作用，却不能生成Al 2S 3，为什么？试用化学反应方程式表示。