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《碳族元素和硼族元素》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碳族元素和硼族元素第1題(共6分)實(shí)驗(yàn)室制備少量硅一般采用鎂粉還原SiO2的方法，然后用稀鹽酸洗滌產(chǎn)品以除去雜質(zhì)。某同學(xué)在進(jìn)行上述操作時(shí)，在制得的產(chǎn)品中加HCl洗滌時(shí)突然起火。(1)請(qǐng)用化學(xué)方程式解釋：①稀鹽酸洗滌產(chǎn)品可除去哪些主要雜質(zhì)?②為什么加HCl洗滌時(shí)突然起火?(2)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證你的解釋。(不必畫出裝置圖，也不必指出具體化學(xué)藥品，不要寫方程式，只要簡(jiǎn)明指出方法。)1．(共6分)(1)①2HCl+MgOH2O+MgCl22HCl+MgH2↑+MgCl2②SiO2+4MgMg2Si+2MgOMg2Si+4HClSiH4+2MgCl2SiH4+2O2SiO2+2H2O(2)在N2保
2、護(hù)下(或惰性氣體)，對(duì)硅烷氣體進(jìn)行檢驗(yàn)。SiH4+2KMnO4H2+K2SiO3+2MnO2↓+H2O(不要求)(方程式各1分，檢驗(yàn)1分)第2題(8分)C60的發(fā)現(xiàn)開創(chuàng)了國際科學(xué)的一個(gè)新領(lǐng)域，除C60分子本身具有誘人的性質(zhì)外，人們發(fā)現(xiàn)它的金屬摻雜體系也往往呈現(xiàn)出多種優(yōu)良性質(zhì)，所以摻雜C60成為當(dāng)今的研究熱門領(lǐng)域之一。經(jīng)測(cè)定C60晶體為面心立方結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)a=1420pm。在C60中摻雜堿金屬鉀能生成鹽，假設(shè)摻雜后的K+填充C60分子堆積形成的全部八面體空隙，在晶體中以K+和C60－存在，且C60－可近似看作與C60分子半徑相同的球體。已知C的范德華半徑為170pm，K+的離子半徑133pm
3、。11-1摻雜后晶體的化學(xué)式為；晶胞類型為；如果為C60－頂點(diǎn)，那么K+所處的位置是；處于八面體空隙中心的K+到最鄰近的C60－中心的距離是pm。11-2實(shí)驗(yàn)表明C60摻雜K+后的晶胞參數(shù)幾乎沒有發(fā)生變化，試給出理由。11-3計(jì)算預(yù)測(cè)C60球內(nèi)可容納的摻雜原子的半徑。第11題(8分)11-1KC60面心立方晶胞體心和棱心710pm(各1分,共4分)11-2C60分子形成面心立方最密堆積,由其晶胞參數(shù)可得C60分子的半徑：所以C60分子堆積形成的八面體空隙可容納的球半徑為：r(容納)=0.414×r(堆積)=0.414×502=208pm這個(gè)半徑遠(yuǎn)大于K+的離子半徑133pm，所以對(duì)C60分子
4、堆積形成的面心立方晶胞參數(shù)幾乎沒有影響(2分)11-3因r(C60)=502pm，所以C60球心到C原子中心的距離為：502-170=332pm所以空腔半徑，即C60球內(nèi)可容納原子最大半徑為：332-170=162pm第3題(共11分)2005年1月美國科學(xué)家在Science上發(fā)表論文，宣布發(fā)現(xiàn)了Al的超原子結(jié)構(gòu)，并預(yù)言其他金屬原子也可能存在類似的結(jié)構(gòu)，這是一項(xiàng)將對(duì)化學(xué)、物理以及材料領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響的發(fā)現(xiàn)，引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。這種超原子是在Al的碘化物中發(fā)現(xiàn)的，以13個(gè)Al原子或14個(gè)Al原子形成Al13或Al14超原子結(jié)構(gòu)，量子化學(xué)計(jì)算結(jié)果表明，Al13形成12個(gè)Al在表面，1個(gè)Al在
5、中心的三角二十面體結(jié)構(gòu)，Al14可以看作是一個(gè)Al原子跟Al13面上的一個(gè)三角形的3個(gè)Al形成Al—Al鍵而獲得的。文章還指出，All3和All4超原子都是具有40個(gè)價(jià)電子時(shí)最穩(wěn)定。(1)根據(jù)以上信息可預(yù)測(cè)Al13和Al14的穩(wěn)定化合價(jià)態(tài)分別為和。A114應(yīng)具有元素周期表中哪類化學(xué)元素的性質(zhì)，理由是：(2)對(duì)Al13和A114的Al—Al鍵長(zhǎng)的測(cè)定十分困難，而理論計(jì)算表明，Al13和Al14中的Al—Al鍵長(zhǎng)與金屬鋁的Al—Al鍵長(zhǎng)相當(dāng)，已知金屬鋁的晶體結(jié)構(gòu)采取面心立方最密堆積，密度約為2.7g/cm3，請(qǐng)估算Al13和Al14：中Al—Al的鍵長(zhǎng)。(3)Al13三角二十面體中有多少個(gè)四面體
6、空隙，假設(shè)為正四面體空隙，如果在其中攙雜其他原子，請(qǐng)通過計(jì)算估計(jì)可攙雜原子的半徑最大為多少?12．(共11分)(1)－1+2(Al13-Al142+)(2分，各1分)堿土金屬因?yàn)锳l14容易失去2個(gè)電子而呈現(xiàn)+2價(jià)(1分)(2)根據(jù)晶體密度公式可得：故晶胞參數(shù)α=405pm因?yàn)榻饘黉X形成面心立方晶胞，所以原子半徑與晶胞參數(shù)之間的關(guān)系為：所以估計(jì)Al-Al鍵長(zhǎng)約為：2r=2×143pm=286pm(3分)(3)有20個(gè)四面體空隙(2分)設(shè)Al的半徑為R，正四面體空隙可以填充的內(nèi)切球半徑為r，則正四面體邊長(zhǎng)b=2R，立方體邊長(zhǎng)，立方體對(duì)角線為：所以(3分)（2003）第5題（8分）?在30oC以
7、下，將過氧化氫加到硼酸和氫氧化鈉的混合溶液中，析出一種無色晶體X。組成分析證實(shí)，該晶體的質(zhì)量組成為Na14.90％，B7.03%，H5.24%。加熱X，得無色晶體Y。Y含Na23.0%，是一種溫和的氧化劑，常溫下在干燥空氣里穩(wěn)定，但在潮濕熱空氣中分解放氧，廣泛用作洗滌劑、牙膏、織物漂白劑和美發(fā)產(chǎn)品，也用于有機(jī)合成。結(jié)構(gòu)分析證實(shí)X和Y的晶體中有同一種陰離子Z2-，該離子中硼原子的化學(xué)環(huán)境相同，而氧原子卻有兩種成
