中级无机化学汇总
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《中级无机化学》教辅材料余红霞主编湖南理工学院第一章酸碱理论与非水溶液化学本章学习重点本章内容为无机化学的基础知识,它是对基础无机化学中学过的酸碱知识的总结、扩展与提高,我们应较全面地掌握以下内容:1、掌握路易斯理论、溶剂体系理论的要点,结合具体实例了解相应物质之间的酸碱反应;2、掌握二元氢化物、无机含氧酸碱物质的酸碱强度变化规律,了解酸碱强度与分子结构之间的关系;3、掌握HSAB原理及其应用;4、了解超酸的概念及超酸的主要用途,主要非水溶剂以及一些常见物质在硫酸和液氨中的反应。
本章主要重点是近代酸碱理论中的路易斯理论和溶剂体系理论、HSAB原理及其应用。
本章学习难点本章的难点是酸碱强度与分子结构之间的关系、对溶剂体系理论的理解、溶剂的自电离式、物质在非水溶剂中的酸碱行为与酸碱反应。
疑难解答1-1简述溶剂体系理论的要点,有何优缺点?并以此分析在液态BrF3中,SbF5与KF的反应?答:溶剂体系理论认为,许多溶剂能发生自电离,生成特征阳离子和特征阴离子。
如:特征阳离子特征阴离子2H2O H3O+ + OH—2NH3NH4+ + NH2—2H2SO4H3SO4++ HSO4—2BrF3BrF2+ + BrF4—溶剂体系理论的要点是:凡在溶剂中产生(或通过反应生成)该溶剂的特征阳离子的溶质称作酸,而产生(或通过反应生成)该溶剂的特征阴离子的溶质称作碱。
溶剂体系理论的优点是将酸碱范围扩大到了非质子体系,缺点是只能适用于能发生自电离的溶剂体系中。
在液态BrF3中,BrF3作为溶剂发生自电离:2BrF3BrF2++ BrF4—SbF5和KF分别按下式跟BrF3反应:SbF5+ BrF3→BrF2++ SbF6—酸KF + BrF3 →K+ + BrF4—碱BrF2+ + BrF4—2BrF3净反应:SbF5+ KF→K SbF61-2为何在液态SO2中,Cs2SO3可用来滴定SOCl2?答:在液态SO2中,SO2按下式子电离:2SO2 SO2++SO32—在液态SO2中,Cs2SO3是碱,SOCl2是酸,因为SOCl2和Cs2SO3在SO2中分别按下式解离:SOCl2 SO2++2Cl—酸Cs2SO3 2Cs++ SO32—碱SO2++ SO32—2SO2净反应:SOCl2+ Cs2SO3→2 Cs Cl+2SO2所以,在液态SO2中,Cs2SO3可用来滴定SOCl2。
中级无机化学试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 下列元素中,哪一个是过渡金属?A. 铁B. 碳C. 氧D. 钠答案:A2. 以下化合物中,哪一个是共价化合物?A. NaClB. HClC. MgOD. Fe答案:B3. 哪种类型的晶体结构具有最紧密的堆积?A. 简单立方B. 体心立方C. 面心立方D. 六角密堆积答案:D4. 哪个元素的原子序数是26?A. 铁B. 钴C. 镍D. 锌答案:C5. 以下哪个元素是碱土金属?A. 锂B. 铍C. 钙D. 钡答案:C6. 哪种类型的键是离子键?A. NaCl中的键B. HCl中的键C. O2中的键D. C2H4中的键答案:A7. 以下哪个化合物是超酸?A. HClB. H2SO4C. H3PO4D. H2S答案:B8. 哪个元素属于卤素?A. 氟B. 氯C. 溴D. 碘答案:B答案:A, B, C, D9. 以下哪种化合物是金属有机化合物?A. 四氯化碳B. 四氯化钛C. 四氯化锆D. 四氯化铌答案:B10. 哪种类型的晶体结构具有最紧密的堆积?A. 简单立方B. 体心立方C. 面心立方D. 六角密堆积答案:D二、填空题(每题2分,共20分)11. 过渡金属元素通常位于周期表的________区和________区。
答案:d区和f区12. 根据八隅体规则,碳原子最多可以形成________个共价键。
答案:413. 金属键是由________和________之间的相互作用形成的。
答案:金属离子和自由电子14. 元素周期表中,第________周期是最长的周期。
答案:六15. 元素的电负性越大,其非金属性越________。
答案:强16. 金属晶体的堆积方式主要有简单立方堆积、体心立方堆积和________堆积。
答案:面心立方17. 碱金属元素位于周期表的________族。
答案:一18. 元素的原子半径随着原子序数的增加而________(增大/减小)。
中级无机化学项斯芬 姚光庆 编著 北京大学出版社第一章1.4.解:1) H 2O 2C 22(2)S 2O 32C3v3) N 2O (N N O 方式 ) C v(4)Hg 2Cl 2 D h5)H 2C=C=CH 2 D2d(6)UOF 4 C 5v7) BF 4T d(8)SClF 5C 4v9) 反 -Pt (NH 3)2Cl 2D2h(10)PtCl 3(C 2H 4)C2v第二章2.1 解:transP 代表 PPh 3)2.2 解 1)MA 2B 4Ni 2+d 8 组态 Pt 2+ d 8 组态第四周期 分裂能小) 第六周期(分裂能大)ClNi PClClP Cl Cl Pt PP Cl P P Pt C C l l四面体构型 平面四方形构型(两种构型)BM BA B M A BAMAAA MBcis只有一种结构 2)MA 3B 3Co(en)2(NH 3)Cl 2+trans cis fac(面式) mer(经式) D 4h=00 C 2vC 3vC 2v2.3 Co(en)2Cl 2+ D 2hC 2 光活异构体 C 2trans Co(en)(NH 3)2Cl 2+ Cl Cl NH 3 NH 3cisCl NH 3trans(1) trans(2) 2.4 Co(en)33+ D 3PtCl(dien)+Ru(bipy)32+D 3H 3cis手性分子CH 2 CH 2 NH 2HNCH 2 CH 2 NH 2dien基本上为平面分子 ,无手性2.5 (1) 分别用 BaCl 2 溶液滴入,有白色沉液出现的为 [Co(NH 3)5Br]SO 4,或分别加入 AgNO 3溶液,产生浅黄色沉淀的为 [Co(NH 3)5SO 4]Br 。
(2) 等物质量的异构体中分别加入过量 AgNO 3,产生少量沉淀( 1molAgCl ↓) 的为前者(摩尔比为 2:1),产生大量沉淀( 2molAgCl ↓)的为后者。
第一章酸碱理论与非水溶液化学>>学习单元1 酸碱概念1、NH4+的共轭碱是(B)。
(A) OH-(B) NH3(C)NH2-(D) NH2-提示:由质子理论定义: NH4+(酸) H++NH3(碱),故选B。
2、在反应BF3 + NH3 F3BNH3中,BF3为(D)。
(A) Arrhenius碱(B) Br nsted酸(C) Lewis碱(D) Lewis酸提示:B具有缺电子性,可以接受孤对电子,故为Lewis酸。
3、根据酸碱的溶剂理论,在液态 SO2体系中的碱是( B )。
(A) SOCl2(B) Na2SO3(C) Na2SO4(D) PCl3 提示:2SO2 SO2+ SO32-,能生成溶剂阴离子的是Na2SO3,故选B。
为什么Fe3+与F-形成的配合物的稳定性大于Fe3+与Cl-形成的配合物的稳定性?酸碱定义:电负性较小的路易斯碱称为软碱;与软碱形成稳定配合物的路易斯酸为软酸。
电负性较大的路易斯碱称为硬碱硬”对应的是小的、高氧化态的粒子,这些粒子都很难被极化。
相反,“软”是指大的,低氧化态的粒子,很容易被极化。
软-软和硬-硬之间的酸碱反应最为稳定。
这个理论在有机化学和无;与硬碱形成稳定配合物的路易斯酸为硬酸。
硬”对应的是小的、高氧化态的粒子,这些粒子硬”对应的是小的、高氧化态的粒子,这些粒子都很难被极化。
相反,“软”是指大的,低氧化态的粒子,很容易被极化。
软-软和硬-硬之间的酸碱反应最为稳定。
这个理论在有机化学和无都很难被极化。
相反,“软”是指大的,低氧化态的粒子,很容易被极化。
软-软和硬-硬之间的酸碱反应最为稳定。
这个理论在有机化学和无机化学均有应用。
酸碱反应实质:硬酸倾向于与硬碱反应(硬亲硬),软酸倾向于软碱反应(软亲软)。
Fe3++6F–=[FeF6]3-(硬-硬)Hg2++4I-=[HgI4]2-(软-软)Fe4++4:Cl–=[FeCl4]–(硬-软),故[FeCl4]–不稳定第一章酸碱理论与非水溶液化学>>学习单元2 酸碱强度一、填空题1、判断相对Lewis碱性(1)(H3Si)2O和(H3C)2O;(2)(H3Si)3N和(H3C)3N ;其中较强的是(1)__(H3C)2O __,(2)__(H3C)3N___。
中级无机化学第一部分中级无机化学复习资料一酸碱理论。
1.水-离子理论:酸是能在水中电离出H+的物质,碱是能电离出OH-的物质。
2.质子理论:任何可以作为质子给予体的物质叫做酸,任何可以充当质子接受体的物质叫做碱。
3.溶剂体系理论:凡是能产生该溶剂的特征阳离子的物质是酸,产生该溶剂的特征阴离子的物质是碱。
NH3 + H2O = NH4+ + OH-由于产生特征阴离子OH-,所以该溶剂是碱。
4.电子理论【Lewis】:能接受电子的是酸,给电子的是碱。
5.正负离子理论:任何能中和碱形成盐并放出阳离子或结合阴离子【电子】的物质是酸,任何能中和酸放出的阴离子【电子】或结合阳离子的物质为碱。
6.Lux酸碱理论:酸为O2-离子接受体,碱定义为该离子的给予体。
二Lewis酸碱。
1.硼族酸:BF3<BCl3<BBr3 。
AlCl32.碳族酸:SiI4<SiBr4<SiCl4<SiF43.氮族和氧族酸:氨,胺,水,三氧化硫。
三软硬酸碱体积小,正电荷多的,在外电场作用下难以变形的为硬酸,反之称为软酸。
硬碱是分子的配位原子具有高的电负性,难极化和氧化的物质。
软硬酸碱的应用:可以有效地用来定性的估计盐类在水溶剂或其它溶剂中的溶解度。
四无机化合物的制备方法1高温无机合成:高熔点金属粉末的烧结,难熔化合物的熔化和再结晶,陶瓷体的烧成。
前驱体法,溶胶-凝胶合成法,化学转移反应。
2低温合成:冰盐共熔体系,干冰浴,液氮。
3 水热合成:a.在密闭的以水为溶剂体系,在一定的温度和水自身的压力下使原料混合物发生反应。
b.水热体系:高压釜或水热弹。
4高压合成无水无氧合成,电化学无机合成,等离子体合成.五无机分离技术溶剂萃取法,离子交换分离,膜法分离技术六表征技术X射线衍射法【粉末,单晶法】,紫外-可见分光光度法【金属配合物】,红外光谱,核磁共振谱,电子瞬磁共振,X射线光电子能谱,热分析技术【热重分析,差热分析,差示扫描量分析】七无机材料化学1.离子晶体的鲍林规则a.鲍林第一规则—负离子配位多面体规则。
酸碱理论(P15)1、阿累尼乌斯的水一离子理论凡在水溶液中产生H+的物质叫做酸,而在水溶液中产生OH-的物质叫做碱。
酸碱中和反应就是H+和OH-结合生成中性水分子的过程。
2、布朗斯特一劳莱的质子理论任何能释放质子的物种叫做酸,任何能结合质子的物种叫做碱。
前者也叫做质子给予体,后者也称为质子接受体。
酸失去一个质子后形成的物种叫做该酸的共轭碱,碱结合一个质子后形成的物种称作该碱的共轭酸,即A (酸)→B(碱)+H+式中,A是B的共轭酸,B是A的共轭碱,A—B称为共轭酸碱对。
3、溶剂体系理论凡在溶剂中产生(或通过反应生成)该溶剂的特征阳离子的溶质称作酸,而产生(或通过反应生成)该溶剂的特征阴离子的溶质称作碱。
4、路易斯酸碱理论(P21) 凡能提供电子对的物种叫做碱;凡能从碱接受电子对的物种叫做酸。
因此,路易斯酸也叫电子对接受体,路易斯碱也叫电子对给予体。
路易斯酸包括:(1)金属阳离子。
这些金属阳离子均含有可用于成键的未被占据的价轨道。
例如像Ni2+、C02+、Cu2+、Fe3+、Zn2+、Cr3+、Al3+等是比较强的路易斯酸。
Mg2+、Ca2+等碱土金属离子是比较弱的路易斯酸,Li+、Na+、K+等碱金属离子通常不表现为路易斯酸。
此外,一些多原子阳离子,例如正碳离子C+H2一C6H5,(CH3)2C+H等也表现为路易斯酸。
(2)含有价壳层未充满的原子的化合物.这主要是指像三卤化硼BX3、三卤化铝AIX3一类化合物。
(3)具有极性双键的分子,最常见的例子为含有羰基的分子。
(4)含有价壳层可扩展的原子的化合物SnCl4可用作路易斯碱的物种有如下几种:(1)阴离子。
常见的阴离子路易斯碱有F-、C1-、Br-、OH-、CN-等。
实际上只要路易斯酸具有足够的强度,任何阴离子都可以是路易斯碱。
(2)具有孤对电子的中性分子。
最常见的例子有氨、胺和水等。
此外像CO、CH30H、CH3COCH3等也可用作路易斯碱。
(3)含有碳碳双键的分子。
西北大学化学系2003~2004学年度第二学期《中级无机化学》试题及答案一 按要求回答下列各题(6×5)1 (1) 确定化合物B 10CPH 11的构型并予以命名;(2) 利用三中心两电子键理论判断B n H n 2-阴离子多面体结构中所包含的化学键的类型和数目。
解:(1) B 10CPH 11,写作(CH)(BH)10P ,a =1,q =0,c =0,p =10,一个P 原子,n =a +p +(P 原子数)=1+10+1=12,b =(3×1+2×10+ 3)/2=13=12+1,属闭式结构命名:闭式-一碳一磷癸硼烷(11)或闭式-一碳一磷代十二硼烷(11)(2) B n H n +2-22-,c=2,m =2,n =n ,写出拓扑方程并求解n -2=s +tm -2=2-2=0=s +xn -m/2+c =n -2/2+2=n +1=x +y B -B 键的数目:3, 三中心两电子硼桥键的数目:n -2;2 假定LiH 是一个离子化合物,使用适当的能量循环,导出H 的电子亲合焓的表达式。
解: △Lat H m θ(LiH, s)△EA H m θ(H)=(△atm H m θ+△I 1H m θ)Li +△f H m θ(H)-△f H m θ(LiH ,s)-△Lat H m θ(LiH, s)3 应用Pauling 规则,(1) 判断H 3PO 4(pK a =2.12)、H 3PO 3(pK a =1.80)和H 3PO 2(pK a =2.0)的结构;(2) 粗略估计H 3PO 4、H 2PO 4-和HPO 42-的pK a 值。
解:(1) 根据pK a 值判断,应有相同非羟基氧原子。
H 3PO 4: H 3PO 3: H 3PO 2:(2) H 3PO 4:一个非羟基氧原子,pK a 值约为2;H 2PO 4-:pK a 值增加5,约为7;HPO 42-pK a 约为12。
1.试分析乙硼烷分子的结构,并指出它与乙烷结构有何不同。
解:乙硼烷和乙烷的分子式相似,但分子结构不同。
乙烷中每个C原子有4个价电子,以sp3杂化轨道分别与3个H原子及另一个C原子成键,达到8个电子结构;B原子只有三个价电子,为缺电子原子,故B2H6是缺电子化合物,B原子采取sp3杂化方式形成杂化轨道参与成键,每个B原子与两个H原子以正常的共价键相连接,并且两个BH2处于同一个平面上,另两个H原子则分别位于平面的上、下方,每个H原子连接两个B原子,形成两个“氢桥”键,又称“三中心二电子”键。
2.为什么CCl4遇水不水解而SiCl4, BCl3, NCl3却易水解
C 为第二周期元素只有2s2p 轨道可以成键,最大配位数为4,CCl4无空轨道可以接受水的配位,因而不水解。
Si 为第三周期元素,形成SiCl4后还有空的3d 轨道, d 轨道接受水分于中氧原子的孤对电子,形成配位键而发生水解BCl3分子中B 虽无空的价层 d 轨道,但B有空的P 轨道可以接受电子对因而易水解,NCl3无空的d 轨道或空的p 轨道,但分子中N 原子尚有孤对电子可以向水分子中氢配位而发生水解
3.什么是有机金属化合物?
金属有机化合物是指分子中至少含有一个金属-碳键(M-C键)的化合物,它们包括含M-C σ -键,M-Cnπ-键,ηη -M-Cn大π-键的化合物。
它们是一类特殊的配合物。
经典的配合物中虽然含有有机配体,但有机配体不是通过碳原子与金属成键,而是通过其他非金属原子形成配位键。
这一类化合物不应归为金属有机化合物。
硼酸是一元极弱酸,碳酸是二元弱酸。
中级无机化学化学,这门神秘而又充满魅力的科学,如同一个无尽的宝藏,等待着我们去探索和发现。
其中,中级无机化学作为化学领域的重要分支,为我们打开了一扇深入了解无机物质结构、性质和反应的大门。
中级无机化学不再仅仅是对基础无机化学知识的简单重复,而是在其基础上进行了更深入、更系统的拓展和延伸。
它涵盖了众多复杂而又引人入胜的内容,包括但不限于无机化合物的成键理论、结构与性质的关系、元素化学的深层次剖析以及无机反应的机理等。
在成键理论方面,中级无机化学引入了诸如分子轨道理论、价键理论等更为精确和复杂的模型。
以分子轨道理论为例,它能够更准确地解释一些分子的稳定性、磁性以及光谱性质等。
通过对分子轨道的组合和填充情况的分析,我们可以理解为什么某些分子具有特定的化学活性和物理性质。
这使得我们不再仅仅停留在对化学现象的表面观察,而是能够从微观层面深入理解化学反应的本质。
对于无机化合物的结构与性质的关系,中级无机化学给予了更为详尽的阐述。
结构决定性质,这是化学中的一个基本原理。
例如,在晶体结构中,晶格的类型、原子或离子的堆积方式以及配位环境等因素都会显著影响物质的物理和化学性质。
我们以金属晶体为例,不同的堆积方式会导致金属的密度、硬度以及导电性等性质的差异。
同样,在配合物中,中心金属离子的配位数、配体的种类以及几何构型等都会对配合物的稳定性、颜色和催化性能产生重要影响。
元素化学在中级无机化学中也得到了进一步的深化。
不再是简单地罗列元素的性质和化合物,而是更加注重元素周期律的深入理解和应用。
通过对元素周期表中各族元素的电子构型、氧化态、化学活性等的综合分析,我们能够发现元素之间的相似性和递变性规律。
比如,在过渡金属元素中,由于其具有未充满的 d 轨道,使得它们在催化、磁性材料以及生物体内的作用等方面都表现出独特的性质。
无机反应的机理研究也是中级无机化学的重要内容之一。
了解反应的具体步骤和中间产物,对于控制反应条件、提高反应产率以及设计新的合成路线都具有重要意义。
中级无机化学答案1. 什么是晶体?晶体是由规则的,周期性的结构单元有序排列而成的固体,拥有清晰的界面和平滑的表面,可以呈现出各种美丽的颜色和形态。
2. 什么是立方晶系?立方晶系是晶体学中最为简单的晶系,其晶胞中的各边长相等,角度为90度,晶胞中的原子或者分子沿立方体对称放置。
3. 什么是对称性?对称性是指物体在空间立体角度上的对称性,如旋转对称性和镜像对称性等。
在晶体学中通常使用点群对称性和空间群对称性来描述晶体的对称性。
4. 什么是晶体缺陷?晶体缺陷是指晶体中的结构缺陷,如点缺陷、线缺陷和面缺陷等。
晶体缺陷可以影响晶体的物理、化学和光学性质等。
5. 什么是配位数?配位数是指一个原子周围被多少个其他原子或配合物离子所包围,通常用于描述化合物中金属离子的结构。
6. 什么是路易斯酸碱理论?路易斯酸碱理论是描述电子对传递的一种理论,认为酸和碱的本质是其对电子对的亲和力和反应性。
在该理论中,酸是指可以接受电子对的物质,碱是指可以提供电子对的物质。
7. 什么是晶体场理论?晶体场理论是描述配合物中金属离子与其周围配位体相互作用的一种理论。
在该理论中,金属离子与配位体之间的相互作用可以被分为两种类型,一种是取向不敏感的电子云整体作用,另一种是取向敏感的电子云局部作用。
8. 什么是配位化合物?配位化合物是由一个中心原子或离子与一定数目的配位体所组成的化合物,可以分为分子配合物和离子配合物。
9. 什么是整体反应和分步反应?整体反应是指一个反应可以直接从反应物转化为产物,而分步反应则是由多个中间产物相继反应得到最终产物的反应。
10. 什么是消光系数?消光系数是描述光吸收强度和物质浓度之间关系的物理量,通常使用分光光度计来测量。
消光系数与物质的吸收截面积、溶液浓度和光程等因素有关。