第17章碳硅硼
17-1对比等电子体CO 与N2 的分子结构及主要物理﹑化学性质。
1、解：CO 与N2是等电子体，结构相似，分子中也有三重键，即一个?和两个?键，但和N2不同的是：其中一个?键是配键，其电子来自氧原子。
17-2 概述 CO的实验室制法及收集方法。写出 CO 与下列物质起反应的方程式并注明反应的条件：（1）Ni ；（2）CuCl；（3）NaOH ；（4）H2 ；(5)PdCl2 2、解：用浓硫酸作脱水剂，使 HCOOH脱水而得。
/?HCOOH?浓硫酸????CO?H2O 用排水法收集CO。
Ni +CO=Ni（CO）4
CO+ 2CuCl+ H2O= CO2+ Cu+ 2HCl
CO?NaOH???????HCOONaCO?H2?点燃???CO2?H2OCO?PdCl2?H2O?CO2?Pd??H2O17-3 某实验室备有 CCl4 干冰和泡沫灭火器[内为Al2(SO4)3 和NaHCO3 ]，还有水源和砂。若有下列失火情况，各宜用哪种方法灭火并说明理由： (1)金属镁着火；（2）金属钠着火； (3)黄磷着火；（4）油着火；（5）木器着火 3、解：（1）砂 （2）砂
（3）CCl4 ，干冰和泡沫灭火器，砂均可以。 （4）干冰和泡沫灭火器，砂 （5）以上方法均可
17-4 标准状况时，CO2 的溶解度为 170mL/100g 水： （1）计算在此条件下，溶液中H2CO3 的实际浓度；
（2）假定溶解的CO2全部转变为H2CO3，在此条件下，溶液的PH是多少？ 4 、解：（1）100g水中，H2CO3的物质的量为170?10-3/22.4=0.00759mol;
所以H2CO3的实际浓度为0.00759mol/L；
（2）由公式[H]??473K,1.01?10kPa3
K?c=4.3?10?7?0.00759?5.71?10?5mol/L
所以p H=4.24
17-5 将含有Na2CO3 和NaHCO3 的固体混合物60.0g 溶于少量水后稀释到2.00L，测得该溶液的PH为10.6 ，试计算原来的混合物中含Na2CO3 及NaHCO3 各有多少克？ 5、解：设碳酸钠为xg；则NaHCO3 为（60-x）g；
由公式[H]?Ka?
代入公式得x=44.29g;则NaHCO3为17.71g
?CNaHCO3(60?x)/84。
=5.61?10-11?=10-106
CNa2CO3x/106
-1-1
17-6 试分别计算0.1mol.LNaHCO3 和 0.1mol.L (NH4)2CO3溶液的PH 。（提示： NH4HCO3
5-7
按弱酸弱碱盐水解计算。）（已知：NH3.H2O Kb=1.77×10 ; H2CO3 K1=4.3×10 ,K2=5.61
-11
×10）
6、解：（1）由[OH]??Kb?c=(10?14/4.3?10?7)?0.1?4.82?10?5mol/L
所以pH?14?pOH?14?4.32?9.68
17-7在 0.2 mol.L 的Ca盐溶液中，加入等浓度﹑等体积的Na2CO3 溶液 ，将得到什么
-12+2+-13+
产物？若以 0.2 mol.L 的Cu 代替Ca 盐，产物是什么？再以0.2 mol.L 的 Al 盐
2+
代替Ca盐，产物又是什么？试从浓度积计算说明。
7、解：CaCO3白色沉淀； 产物为Cu2（OH）2CO3 ；产物为Al（OH）3 17-8 比较下列各对碳酸盐热稳定性的大小
（1）Na2CO3和BeCO3 (2) NaHCO3和Na2CO3（3）MgCO3和BaCO3（4）PbCO3和CaCO3 8、解：热稳定性：
(1) Na2CO3>BeCO3; (2)NaHCO3 17-9如何鉴别下列各组物质： （1）Na2CO3 ,Na2SiO3 ,Na2B4O7.10H2O （2）NaHCO3 , Na2CO3 （3）CH4 ,SiH4 9 . 解：（1）先做硼砂珠实验，鉴定出Na2B4O7 .10H2O;然后用Al2(SO4)3鉴定出Na2CO3，现象有沉淀和气泡产生。 （2）再酒精灯上加热，有气体产生的是NaHCO3 （3）利用SiH4在碱的催化下，剧烈水解有白色沉淀产生，而CH4无此现象 17-10怎样净化下列两种气体： （1）含有少量CO2﹑O2 和 H2O 等杂质的CO 气体； （2）含有少量H2O﹑CO﹑O2﹑N2 及微量H2S 和SO2 杂质的CO2气体。 10、解：（1）依次通过炽热的碳粉，红热的铜网，以及碱石灰。 （2）在氧气中充分着烧后，通过溴水，再依次通过灼热的铜网，浓硫酸，再与镁条充分着烧后，通入氧气中再着烧充分。 17-11试说明下列现象的原因： （1） 制备纯硼或硅时，用氢气做还原剂比用活泼金属或炭好； （2） 硼砂的水溶液是缓冲溶液； （3） 装有水玻璃的试剂瓶长期敞开瓶口后，水玻璃变浑浊； （4） 石棉和滑石都是硅酸盐，石棉具有纤维性质，而滑石可做润滑剂。 11、解： (1) 用氢气做还原剂，不会带来杂质。 (2）因为硼砂易溶于水，也较易水解，在水溶液中存在以下平衡： -1 2+ ??4H3BO3?2OH B4O7?7H2O?2?? 所以，它具有缓冲作用。 (3)因为硅酸盐易与空气中的CO2反应，产物有硅酸白色沉淀，所以溶液呈混浊状态。 (4)石棉的化学式为CaMg3(SO4)4 ；滑石的化学式为Mg3(SiO4O10)(OH)2 17-12试说明下列事实的原因： （1） 常温常压下，CO2为气体而SiO2为固体； （2） CF4不水解，而BF3 和SiF4都水解； -2- （3） BF3和SiF4水解产物中，除有相应的含氧酸外，前者生成 BF4，而后者却是SiF6 。 12、解：（1）CO2为分子晶体化合物；而SiO2为原子晶体，其熔沸点相当高。 （2）BF3，SiF4的水解产物有H3BO3和H2SiO3晶体析出。 -2-（3）BF3，SiF4的水解产物有HF，HF在与BF3，SiF4结合生成BF4 ；SiF4 17-13试说明硅为何不溶于氧化性的酸（如浓硫酸）溶液中，却分别溶于碱溶液及HNO3与HF组成的混合溶液中。 13、解：在含氧酸中被钝化，在有氧化剂（如HNO3，CrO3，KMnO4，H2O2等）存在条件下， 与HF反应：3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO?+8H2O 17-14 试解释下列现象： （1） 甲烷既没有酸也没有碱的特性； （2） 硅烷的还原性比烷烃强； （3） 卤化物比氢化物容易形成链； （4） BH3有二聚物B2H6 ，而 BX3却不形成二聚体。 14、解：（1）CH4分子中，中心原子C上没有孤电子对，也没有空轨道接受外界电子。所以它既没有酸性，也没有碱性。 （2）硅烷的稳定性没有烷烃强，容易被氧化剂氧化。 17-15说明下列物质的组成 制法及用途： （1）泡花碱； （2）硅胶； （3）人造分子筛 15、解： 泡花碱：Na2O.n H2O ;工业上生产水玻璃的方法是将石英砂，硫酸钠和煤粉混合后，放在反射炉内于1373-1623K时进行反应。 硅胶：H2SiO3 ；将硅酸凝胶充分洗涤以除去可溶性盐类，干燥脱去水分后，即成多孔性稍透明的白色固体。 人造分子筛：M12(AlO2)12.(SiO2)12.27H2O ;用水玻璃。偏铝酸钠，和氢氧化钠为原料，按一定的配比并控制适当的温度使其充分反应而制得。 17-16 为什么BH3 的二聚过程不能用分子中形成氢键来解释？B2H6分子中的化学键有什么特殊性？“三中心二电子键”和一般的共价键有什么不同？ 16、解：见课本P588。 17-17 B6H10的结构中有多少种形式的化学键？各有多少个？ 17、解：见教材P589。 17-18 H3BO3和H3PO3 组成相似，为什么前者为一元路易斯酸，而后者则为二元质子酸， 试从结构上加以解释。 18、解： H3BO3分子中，中心原子B有一个空轨道，可以用来容纳OH上O原子的一对孤电子，所以它是一元路易斯酸；而H3PO3分子中，与氧原子相连的H 有两个，所以它是二元质子酸。 17-19 画出下列分子（离子）的结构图： 8-2-n-2-Si4O12 ,B3N3H6 ,[B4O5(OH)4] ,(BO2)n,SiF6 19、解：见教材P587，P581 17-20写出以硼砂为原料制备下列物质的反应方程式： （1） 硼砂，（2）三氟化硼，（3）硼氢化钠 20、解：将硼砂浓溶液与浓硫酸作用后冷却得H3BO3 Na2[B4O5(OH)4]?H2SO4?3H2O?4H3BO3?Na2SO4; 制得的H3BO3经受热失水后得到B2O3； 17-21 完成并配平下列反应： （1）Si + HNO3 + HF→ （2）Na2B4O7 + HCl +H2O → （3）BF3 + Na2CO3 + H2O→ （4）Ca2Si + HCl → （5）H3BO3 + NaOH → （6）Be2C + H2O → （7）SiO2 + C + Cl2→ （8）B2H6 + Cl2 → （9）H3BO3 +C2H5OH → （10）Si2H6 + H2O → （11）B2H6 + NH3 → （12）B2H6 + LiH → （13）Na2SO4 + C + SiO2→ 21、解： （1） 3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO?+8H2O （2）Na2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3?+2NaCl （3）4BF3+2Na2CO3=NaBO2+3Na[BF4]+2CO2 （4）Ca2Si +4HCl=2CaCl2+SiH4 （5）H3BO3+NaOH=NaBO2+2H2O （6）Be2C+H2O=Be(OH)2?+CH4? （7）SiO2+2C+2Cl2=SiCl4+2CO （8）B2H6+6Cl2=2BCl3+6HCl （9）H3BO3+3C2H5OH????B(OCH3)3+3H2O (10) Si2H6 + 8H2O=2H2SiO4+9H2? (11)3B2H6+6NH3=2B3N3H6+12H2 (12) B2H6+2LiH=2LiBH4 (13)Na2SO4 + C+SiO2=Na2SiO3+ 浓硫酸17-22试计算： （1）把1.5g H3BO3 溶于100ml水中，所得溶液PH为多少？ （2）把足量 Na2CO3加入75吨纯的硬硼钙石中，假定转化率为85% ，问所得硼砂的质量 -10 是多少？（已知H3BO3 K1=7.3×10 ） 22、解：（1）提示：先查表查出硼酸的K，再算出硼酸溶液的浓度c，再根据公式 [H?]?K?c，即可算出[H+]=0.0000132mol/L； 所以pH=4.88; (2)8.9×103kg; 17-23两种气态硼氢化物的化学式和密度如下： BH3 在290 K 和53978 Pa 时的密度为 -1-1 0.629g.L ；B2H5 在292 K 和6916 Pa 时的密度为0.1553 g.L 。这两种化合物的相对分子质量各是多少？写出它们的分子式。 23、解：由公式M??RTP可求出BH3的M=28.09;B2H5的M=54.52; 所以它们的分子式分别为B2H6，B4H10 17-24有人根据下列反应式制备了一些硼烷： 4BF3 + 3LiAlH4 →2B2H6 + 3LiF + 3AlF3 若产率为100% ，用5g BF3 和10.0g LiAlH4 反应能得到多少克B2H6 ？制备时，由于用了未经很好干燥的乙醚，有些B2H6与水反应损失了，若水的量为 0.2g ，试计算损失了多少克B2H6？ 24、解：量的关系可以判断LiAlH4过量，所以得到的B2H6的质量为 (5/67.81) ×0.5×27.62=1.018g; 由于水与B2H6能发生化学反应： B2H6+6H2O=2H3BO3+6H2 所以损失的B2H6的质量为(0.2/18) ××27.62=0.05g; 3 17-25 体积为50mL 的CO﹑CO2 和H2 组成的混合气体与25mL O2 ，在室温及1.01× 10kPa 压力下点燃，爆炸后在上述同样的温度和压力测得气体总体积为37mL 。把这37mL 气体用KOH 溶液吸收，最后剩下5mL 不能吸收的气体，计算原混合气体中各组分气体的体积分数。 25、解：O2:36%;CO44%;CO220% 16