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1、第三讲s区、Q区元素【例题解析】【例1】(2009年第23届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题)下列各实验屮需用浓HC1而不能用稀HC1溶液,写出反应方程式并阐明理由。(1)配制SnCb溶液时,将SnCI2(s)溶于浓HCI后再加水冲稀。(2)加热MnO2的浓HC1溶液制取氯气。(3)需用浓HC1溶液配制王水才能溶解金。【解析】考试结束后,人家普遍都认为本题是送分题,实际上并非如此,此题屮要求同学的细分很多,得满分是相当困难的。对于第(1)问,实际同学往往有想当然的答案,即SnCl2+H2O—Sn(OH)Cl+HC1这样做的想法是,山于SnCb容易水解,加入HC1使其水解平衡向
2、左移动,使此反应不发生。但是,实际上既然此反应没有发生,就应该考虑别的方程式。SnCl2+2HC1=H2SnC14或写离子方程式SnCl2+2Cf=SnCl4rSnCl2+2HC1=SnCl42'+2H+而实际上,发生了此反应,也就抑制了Sn(OH)CI的生成。对于第(2)问,加热MnO2的浓HC1溶液制取氯气的方程式是好写的。△MnO2+4HCl——MnCl2+Cl2+2H2O但是其原因是难写的,因为普通高中牛的解释是,MnO2的氧化性人于氯气,所以可以氧化浓HC1,而实际上并非如此,实际情况是MnO2的氧化性小于氯气所以在一般情况下不可以氧化浓HC1,只有提高HC1浓度,促使
3、平衡向右移动,但是,考虑此题的具体情况,此答案也不能得分,因为用此答案可以同时解释三道题。太不具体,不能得分。因此,要用电极电势或氧化述原性来回答才正确,例如:加浓HC1利于升高MnO2的氧化电位,降低C「的还原电位,使反应正向进行。或者表述为提高MnO?氧化性,同时提高HC1还原性,也可以。值得注意的是,木题没有必要使用Nemst方程,以后各题也没有这个必要。但是,如果学牛使用Nemst方程正确來回答问题,则应认为该答案是正确的。第(3)问的方程式为:Au+HNO3+4HC1=HAuC14+NO+2H2O加浓HC1利于形成AuCI/,降低Au的还原电位,提高硝酸的氧化电位,使反
4、应正向进行。或者也可以表述为提高Au的还原性,提高硝酸的氧化性,有利于反应向右进行,也得满分。参考答案:(1)SnCl2+2HCI=SnCI42-+2H+不配平不给分(1分)浓HC1的作用是形成SnCU2-,可防止Sn(OH)CI的形成,抑制SnCb水解。(1分)写配平的水解方程式,加浓盐酸平衡向左移动,抑制水解也得分2分(2)MnO2+4HCI=MnCb+Cl2+2H2O不配平不给分(1分)加浓HC1利于升高MnO2的氧化电位,降低C「的还原电位,使反应正向进行。表述为提高MnO2氧化性,同时提高HC1还原性,也可以。二个理山各0.5分(1分)(3)需用浓HC1溶液配制王水才能
5、溶解金。Au+HNO3+4HC1=HAuCU+NO+2H2O(1分)加浓HC1利于形成AuC14降低Au的还原电位,捉高硝酸的氧化电位,使反应正向进行。表述为提高Au的还原性,提高硝酸的氧化性,有利于反应向右进行,也得满分。二个理由各0.5分(1分)【综合训练】1.硼砂是硼酸盐类矿物中分布最广的一种,为盐湖的化学沉淀产物,多见于干涸的含硼盐湖屮,是提取硼和硼化合物的主要矿物原料。在冶金工业屮,硼砂用于锻、焊接及金属试验,又是良好的熔剂。此外,还广泛用于玻璃、陶瓷、医药、肥料、纺织等工业。OH-IO—B—O/IHO—BOB—OHO—B—OOH」(1)请根据图示硼砂的结构式,在图
6、上标出各硼原了的杂化类型。(2)硼砂水溶液具有缓冲作用,分析化学上常用來标定酸的浓度。试用硼砂浓度c和H3BO3的Ka来估算其水溶液的pH=。(3)BF3的儿何构型为;离域兀键为;它是Lewis酸述是Lewis碱(4)B3N3H6是苯的等电了体,俗称“无机苯”。铝与硼同族,也会形成类似的产物,用三甲基铝[AI(CH3)312和2,6•二甲基苯胺亦冇可能合成类似的产物。试写出产物的结构式。反应过程中只会释放出_种小分了【答案】(1)在结构式左右两边的2个B原子采用sp2杂化,且各自与3个O原子结合,形成两个BO3三角形处在同一个平血•上。在结构式屮间的上下两个B原了采取杂化,且各与
7、4个O原了结合,形成两个BO4四面体。这两个B原子及其上下的3个O原子处在上述平面相垂直的平面上。(2)pKaOHBO—B—jOI屛OH(3)平面正三角形键Lewis酸CH.(】分)1.氨基碱酸是一种重要的无机酸,用途广泛,全球年产量逾40万吨,分子量为97.09。品体结构测定证实分了中冇三种化学键,键长分别为102、144和176pm。氨棊債酸易溶于水,在水中的酸常数K3=1.01x10_,,其酸根离子中也有三种键长,分别为100、146和167pm。(1)计算0.10molL
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