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P629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：
θ-1
△fGm(H2S,aq)=-27.9kJ.mol
θ2--1
△fGm(S,aq)=85.8 kJ.mol
θ-1
△fGm(H2Se,aq)=22.2 kJ.mol
θ2--1
△fGm(Se,aq)=129.3 kJ.mol
θ
试计算下列反应的△rGm 和平衡常数 K ：
+2-（1）H2S(aq) → 2H(aq)+ S(aq) +2-（2）H2Se(aq) → 2H(aq)+Se(aq)
两者中哪一个酸性较强。 5、解：(1)?rGm??fGm(S??2??,aq)??fGm(H2S,aq)
-1
=85.8-(-27.9)=113.7kJ.mol
?-20
再由公式?rGm? -RTlnK得K=exp（-?rGm/RT)?1.2×10
-19
(2)按同种方法求出?rGm?107.1,K=1.68×10
??由此可见H2Se的酸性强于H2S。
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）HClO2（3）H3AsO3（4）HIO3（5）H3PO4 （6）HBrO3（7）HMnO4（8）H2SeO4（9）HNO3（10）H6TeO6 7、解：详见课本P613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）HClO4 ﹥H2SO4﹥ H3PO4﹥ H4SiO4 （3）HNO3﹥ HNO2 （4）HIO4 ﹥ H5IO6 （5）H2SeO4﹥ H5TeO6 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，HNO3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）H5IO6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HIO4。
（5）原因同（2）。
18-9判断下表中各含氧酸盐的溶解性（填“易溶”，“可溶”，“难溶”）。
阳离子阴离子Ag +Cu 2+Al 3+K +NH4 +Ca 2+ CO3 -NO3 2- SO43-PO4 -H2PO4 -ClO3 2-9、解：见溶解性表。 18-10已知下列数据 Na2CO3 CaCO3 +Na(aq) 2+Ca(aq) 2-CO3(aq) △solH/kJ.mol -24.69 -12.13 θ-1S/J.K.mol 138.8 92.9 58.41 -53.1 -56.9 θθ-1-1试计算Na2CO3 和CaCO3 溶解过程的标准自由能变化（△solGm），并对它们在水中的溶解性作出判断，分析两者水溶性不同的原因。
?-1
10、解：公式?solGm??solHm?T?S可算出?solGm（Na2CO3）=-1.18KJ.mol
???-1??solGm（CaCO3）=48.3 KJ.mol;
由此可见，Na2CO3在水中向溶解方向进行；而CaCO3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(HCO3)2,CaCO3, H2CO3 ,CaSO4 ,CaSiO3 （2）AgNO3, HNO3,KNO3,KClO3,K3PO4 11、解：（1）CaSiO3>CaSO4>CaCO3>Ca(HCO3)2>H2CO3
(2)K3PO4>KClO3>KNO3>AgNO3>HNO3
18-12用BaCO3﹑CaCO3 以及它们的组成氧化物的标准生成焓计算BaCO3和CaCO3 的分解焓，并从结构上解释为什么BaCO3 比CaCO3 稳定？ 12、解：由标准生成焓数据表，经计算得
?rH?(BaCO3)?269kJ.mol?1?rH(CaCO3)?178kJ.mol??1
由于?S值相差很小，故?G值主要取决于?H值，所以CaCO3 没有BaCO3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ψ 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）H2SeO4 ﹥H2SO4 (稀)(2)HNO2﹥HNO3(稀)（3）浓H2SO4﹥稀H2SO4（4）HClO﹥HBrO﹥HIO （5）HClO3(aq) ﹥KClO3(aq) 14、解：见课本P626
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NX5 ，却有+Ⅴ 氧化态的 N2O5﹑HNO3 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AsF5 和 AsCl5 ，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。
θ
第19章金属通论
19-1举例说明哪些金属能从（1）冷水，（2）热水，（3）水蒸气，（4）酸，（5）碱中置换 出氢气，写出有关的反应式并说明反应条件。 1、解：2Na + 2H2O = 2NaOH+ H2↑ Mg+ 2H2O= Mg(OH)2↓ + H2↑ 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2↑ Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
-- 2Al + 2OH + 6H2O = 2[Al(OH)4] 19-2 已知在 973K 时，
θ -1
2CO + O2 = 2CO2 ; △rG= -398 kJ.mol
θ -1
2Ni + O2 = 2NiO; △rG=-314 kJ.mol
θ
试计算该温度下CO + NiO = Ni +CO2 的△rG值，并对照图19-1说明在该温度下能否用CO还原NiO制取Ni 。
2、解： 2CO + O2 = 2CO (1) 2Ni + O2 = 2NiO (2) CO + NiO = Ni + CO2 (3)
(1)?(2) 2?398?(?314)θ
?rG =
2 (3) =
= -42kJ?mol
θ
CO的自由能比NiO的低，?rG< 0 故可以使用CO还原NiO 制取Ni 19-3下图是几种金属硫化物的埃林汉姆图。（1）请解释图中各条线形状变化的意义；（2）据图，若从硫化物中提取金属，适宜的还原剂和温度条件各如何？ (1)1/2C + S = 1/2 CS2 (2)Hg + S = HgS
(3)2/3 Bi +S = 1/3 Bi2S3 (4)H2 +S = H2S (5)Pb +S = PbS
3、解： 线1中，随着温度的升高，刚开始时吉布斯自由能呈上升趋势，但当温度达到一 定值后，随着温度的升高，吉布斯自由能反呈下降趋势。斜率发生了变化，是因为温度升
θθ
高，发生了相变，出现了熵增，因而?rG下降。线2线3相似，起始随温度的升高，?rG
θ
增加，达到一定温度后，随着温度的增加，?rG增加的速度更快，斜率 加大，出现了熵
θθ
增。线4随温度升高，?rG直线上升，反应过程中无相变。线5?rG开始时随温度的升 高逐渐增大，达到一定的温度又逐渐减小温度继续上升，又出现下降，再上升又出现增大， 有两个拐点。这说明在反应的过程中，随着温度的上升，伴随有相变产生。由图可以 看 出：
HgS 和 Bi2S3可以用H2作还原剂对HgS 温度可控制在：400K-800 对Bi2S3温度可控制在：700K-1000K
对PbS较难还原，选用C作还原剂，需要3000K以上的高温。
-1
19-4已知 733K 时， 2Mn + O2 = 2MnO;
θ-1
△rG=-670kJ.mol
θ-1
2C +O2 =2CO; △rG=-350 kJ.mol 1773K时，2Mn + O2 = 2MnO;
θ-1
△rG=-510 kJ.mol
θ-1
2C +O2 =2CO; △rG=-540 kJ.mol 试计算在773K和1773K 时反应： Mn(s) + C(s) = Mn(s)+ CO(g)
θ
的△rG，说明用C(s) 还原MnO(S)应在高温还是低温条件下进行？ 4、解： 2Mn + O2 = 2MnO (1) 2C + O2 = 2CO (2) MnO（S） + C（S） = Mn（S） + CO（g） (3) (3) =
(2)?(1) 2θ
?350?(?670)?160kJmol?1>0
2?540?(?510)θ
1773K时 ?rG= ??15kJmol?1<0
2 773K时 ?rG =
故反应在高温下进行。
19-5金属的晶体结构有哪几种主要类型？它们得空间利用率和配位数各是多少？对金属性质的影响又如何？
5、答：金属的晶体结构类型包括：面心立方，体心立方，六方 晶体结构类型 配位数 空间利用率 对金属性质的影响 面心立方 体心立方 六 方
12 8 12 74.05% 68.02% 74.05%