酸碱理论与非水溶液真题精选.docx
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酸碱理论与非水溶液真题精选
[填空题]1排列下列离子Ce4+,Lu3+,Eu2+,La3+水解程度的大小顺序。
参考答案:
Ce4+>Lu3+>La3+>Eu2+
[填空题]2(CH3)2N—PF2有两个碱性原子P和N,与BH3和BF3形成配合物时与BH3相结合的原子是(),与BF3相结合的原子是()。
参考答案:
P;N
[填空题]3按照质子亲和势增加的顺序将各碱HS-,F-,I-,NH2-排序为()。
参考答案:
I-<F-<HS-<NH2-
[填空题]4在下述各组化合物中按题目要求进行选择。
A.下列中,最强的Lewis酸有哪些?
(1)BF3,BCl3,BBr3;
(2)BeCl2,BCl3;
(3)B(n-Bu)3,B(tBu)3;
B.下列中对B(CH3)3的碱性较强的有哪些?
(1)Me3N,Et3N;
(2)
(2-CH3)C5H4N,(4-CH3)C5H4N;
(Bu丁基;C5H4N吡啶)
参考答案:
A.
(1)BBr3;
(2)BCl3;
(3)B(n-Bu)3;
B.
(1)Me3N;
(2)
(4-CH3)C5H4N
[填空题]5解释酸性变化规律HOI 参考答案: 根据诱导效应: 在H-A-B中,随着B原子的半径减小、电负性增大,成键电子向B转移的趋势增加,使得H—O键断裂的趋势增大,因而酸性增强。 [填空题]6在金属Cd2+、Rb+、Cr3+、Pb2+、Sr2+、Pd2+中,可能存在于硅铝酸盐矿中的是()、()、(),可能存在于硫化物矿中的是()、()、()。 参考答案: Rb+;Cr3+;Sr2+;Cd2+;Rb+;Pd2+[填空题]7判断下列反应的产物并写出化学方程式: (1)BF3与过量NaF在酸性水溶液中的反应; (2)BCl3与过量NaCl在酸性水溶液中的反应; (3)BBr3与过量NH(CH3)2在烃类溶剂中的反应。 参考答案: (1)BF3是硬Lewis酸,对F-(硬的中强碱)具有较高的亲和力。 反应形成配合物: BF3(g)+F(aq)=[BF4]-(aq)过量的F-和酸是为了防止pH过高的条件下形成水解产物如[BF3OH]。 (2)与水解倾向较弱的B—F键不同,其他B—X键极易水解。 可以预料BCl3将发生水解而不是与Cl-配位。 BCl3(g)+3H2O(l)=B(OH)3(aq)+3HCl(aq)。 (3)NH(CH3)2发生质子转移形成B—N键: BBr3(g)+3NH(CH3)2=B(N(CH3)2)3+3HBr(g),HBr与过量的二甲胺发生质子加合。 [填空题]8比较下列每组两个化合物与乙醇形成氢键的能力: (1) (H3Si)2O和(H3CH2C)2O; (2) (H3Si)3N和(H3C)3N 参考答案: 对同一种H给体(如乙醇)而言,Lewis碱性越强形成的氢键也越强。 因为O和N上的电子可扩充到Si的空d轨道上,因此与Si结合的O和N较与C结合的O和N的Lewis碱性低,因而可以预期 (1)中的乙醚和 (2)中的三甲胺形成的氢键更强些。 [填空题]9在物种NH3,Cl-,Ag+,S2-,Al3+中,亲核试剂有哪些? 亲电试剂有哪些? 参考答案: 亲核试剂: NH3,Cl-,S2-;亲电试剂: Ag+,Al3+。 [填空题]10 (1)通入H2S时,Ni2+(aq)和Mn2+(aq)哪一个更易形成硫化物? (2)用第4周期离子酸的软硬变化趋势对你的答案作解释。 (3)写出反应的平衡方程式。 参考答案: (1)Ni2+; (2)d区同一周期氧化数相同的金属离子自左向右越来越软; (3)Ni2++H2S=NiS↓+2H+ [填空题]11接近800℃时用焦硫酸钠可使 Ti、Ta和Nb的矿物转化为可溶物,一个简化的反应是: TiO2+Na2S2O7=Na2SO4+TiO(SO4)其中的酸和碱分别是()和()。 参考答案: S2O72-;O2-[填空题]12碳酸盐形成偏硅酸盐的反应: CaCO3(s)+SiO2(s)=SiO2和CO2中酸性较强的是()。 参考答案: SiO2 CaSiO3+ CO2(g),[填空题]13f区元素以M(III)亲石形式存在于硅酸盐矿中,按HSAB规则可知这些元素属于()。 参考答案: 硬酸 [填空题]14Al2S3受潮时发出腐败气味,写出该反应的平衡化学方程式并用软硬酸碱理论讨论之。 参考答案: Al2S3+3H2O=Al2O3+3H2SAl3+是硬酸,碱O2-的硬度大于S2-的硬度。 [填空题]15为什么强酸性溶剂(例如SbF5/HSO3F)可用来制备像I2+和Se8+这样的阳离子,另一方面却用强碱性溶剂稳定诸如S42-和Pb94-这类阴离子物种? 参考答案: I2+和Se8+在碱中会歧化或与碱分子配位; S42-和Pb94-在酸中会歧化或与酸分子配位。 [填空题]16判断相对Lewis碱性: (1) (H3Si)2O和(H3C)2O; (2) (H3Si)3N和(H3C)3N;其 (1)中较强的是(), (2)中较强的是()。 参考答案: (H3C)2O; (H3C)3N [填空题]17将化合物H2O、H2S和H2Se按下述性质排序: (1)酸性增大的顺序为(); (2)与硬酸(如质子)作用时碱性增大的顺序为()。 参考答案: H2O<H2S<H2Se;H2Se<H2S<H2O [填空题]18根据硬-软概念,下列反应(反应都是在25℃的气相或烃类溶液中进行的)中平衡常数大于1的是()。 (1)R3PBBr3+R3NBF3=R3PBF3+R3NBBr3 (2)CH3HgI+HCl=CH3HgCl+HI (3)AgCl2-(aq)+2CN-(aq)=Ag(CN)2-(aq)+2Cl-(aq) 参考答案: (3) [填空题]19 解释现象: Co(NH3)5F2+的稳定性大于Co(NH3)5I2+;Co(CN)5F3-的稳定小于Co(CN)5I3-。 参考答案: 根据SHAB理论,硬-硬和软-软结合稳定。 其中酸或碱的硬度并非一成不变。 如硬酸可以由于若干软碱配体的存在而被软化。 因此,在Co(NH3))5F2+和Co(NH3))5I2+中,Co3+为硬酸,NH3)和F-均为硬碱、I-较软。 因此有五个硬碱NH3存在时,F-配合物比I-配合物稳定;但在Co(CN)5F3-和Co(CN)5I3-中五个软碱CN-的存在使Co3+软化,从而使I-配合物稳定。 [填空题]20请定义“酸度函数”。 在什么条件下,酸度函数与pH相同? 在什么条件下又有区别? 参考答案: 酸度函数Ho的出发点是酸的酸度可通过与酸反应的弱碱指示剂的质子化程度来表示。 B+H+=BH+(其中H+代表酸,B代表弱碱指示剂) KBH+是电离常数;c(B),c(BH+)为B和BH+的浓度,在稀水溶液中,Ho与pH是同义词;而在高浓度水溶液、纯酸溶液或非水溶液中,二者又有区别。 如10mol·dm-3KOH水溶液,根据pH定义,pH=15,但Ho= 16.90。 [填空题]21判断IIIA族卤化物的反应: 写出下列反应的平衡方程式或指出不发生反应。 (1)AlCl3与(C2H5)3NGaCl3(甲苯溶液) (2) (C2H5)3NGaCl3与GaF3(甲苯溶液) (3)TlCl与NaI(水溶液) (4) (CH3)2SAlCl3与GaBr3(酸性水溶液) 参考答案: (1)与Ga(III)相比,Al(III)是更强、更硬的Lewis酸,因而可望发生下述反应: AlCl3+(C2H5)3NGaCl3=(C2H5)3NAlCl3+GaCl3 (2)不反应。 GaF3的晶格焓甚高,因而不是强Lewis酸。 (3)Tl(I)是软酸,在I-与Cl-之间更倾向于选择较软的I-: TlCl(s)+NaI(aq)=TlI(s)+NaCl(aq)Tl(I)卤化物像银的卤化物一样,在水中难溶,因而上述反应可能进行得很慢。 (4)Me2SAlCl3+GaBr3=Me2SGaBr3+AlCl3,Ga-S为软软结合。 更多内容请访问《睦霖题库》微信公众号 [填空题]22液氨的酸碱化学往往相似于水溶液中的酸碱化学。 试写出固体Zn(NH2)2与下列两种物质起反应的化学方程式: (1)液氨中的NH4+; (2)液氨中的KNH2。 参考答案: (1)Zn(NH2)2+2NH4+=Zn(NH3)42+; (2)Zn(NH2)2+2KNH2=Zn(NH2)42-+2K+ [填空题]23按照酸度增加的顺序排列下面的离子。 [Na(OH2)6]+,[Sc(OH2)6]3+,[Mn(OH2)6]2+,[Ni(OH2)6]2+ 参考答案: [Na(OH2)6]+,[Mn(OH2)6]2+,[Ni(OH2)6]2+,[Sc(OH2)6]3+。 [填空题]24什么是超酸? 什么是魔酸? 超酸在化学上有何应用。 参考答案: 1927其酸性超过纯HS2O4的酸叫超酸;具体说,哈密特酸函数Ho< 11.93的酸叫超酸。 SbF5-SO3的体系叫魔酸。 由于超酸具有高强度的酸性和很高的介电常数,能使很弱的碱质子化,能使非电解质成为电解质,因而在化工生产和化学研究领域中有着广泛的用途。 [填空题]25比较下列物质的酸强度,简述理由。 (1CH3COOH 参考答案: (1)由于S比Se的电负性大,)H2SO4与H2SeO4 (2)C2H5OH与 因此Δx(S-O)<Δx(Se-O),电子向非羟基氧转移后者较大,因此H2SeO4酸性强。 (2)C2H5OH比CH3COOH酸性弱。 若电离出H+后,所得C2H5O-只有σ键,而CH3COO-还含三中心大π键,其氧原子上的负电荷可通过三中心大π键得到很好离域之故。 [填空题]26指出下列反应中的酸与碱: (1)FeCl3+Cl+=[FeCl4] (3) [SnCl3]-+(CO)5MnCl=(CO)5Mn-SnCl3-+Cl 参考答案: 酸/碱: (1)FeCl3/Cl+; (2)I2/I-; (3) (CO)5MnCl/SnCl3- (2)I-+I2=I3- [填空题]27根据鲍林规则估计下列含氧酸的pKa值: H4SiO4,H5IO6 参考答案: (HO)mEOn当n=0,pKa=7;n=1,pKa=2;n=2,pKa=-3n=3,pKa=-8; [填空题]28回答下列问题: (1)按照Lewis酸性增大的顺序排列下述化合物: BF3,BCl3,SiF4,AlCl3; (2)以该顺序为根据完成下列反应方程式: SiF4N(CH3)3+BF3=()BF3N(CH3)3+BCl3=() 参考答案: (1)SiF4<BF3<BCl3<AlCl3 (2)F4SiNMe3+BF3=F3BNMe3+SiF4;BF3NMe3+BCl3=Cl3BNMe3+BF3 [填空题]29用化学方程式表示下列可能发生的反应: (1)BCl3与乙醇;与吡啶(烃类溶液中); (3)BBr3与F3BN(CH3)3 参考答案: (1)BCl3+3EtOH=B(OEt)3+3HCl,质子迁移 (2)BCl3+NC5H5=Cl3BNC5H5,Lewis酸-碱 (3)BBr3+F3BNMe3=Br3BNMe3+BF3,Lewis酸性BF3<BBr3 (2)BCl3 [填空题]30请用热力学观点说明非极性物质易溶于非极性溶剂。 参考答案: 非极性溶剂分子之间与非极性溶质分子之间均只存在微弱的分子间力,在形成溶液时不需花费太多的能量就可克服溶剂与溶剂、溶质与溶质之间的相互作用,因而溶解时焓变效应很小。 然而溶质的分散不会像极性溶质与极性溶剂那样引起溶剂分子的取向,因而有大的熵增效应。 熵增的效应使非极性溶质易溶于非极性溶剂。 [填空题]31下列两种溶剂: 液NH3和H2SO4。 (1)写出每种纯溶剂的自电离方程。 (2)HAc在上述两种溶剂中以何种形式存在(用方程式表示)? (3)在上述溶剂中,HAc是酸还是碱? 参考答案: (1)2NH3=NH4++NH2-;2H2SO4=H3SO4++HSO4 (2)HAc+NH3=NH4++Ac在NH3中以Ac-形式存在HAc+H2SO4=H2Ac++HSO4-在H2SO4中以H2Ac+形式存在 (3)在NH3中因生成NH4+(溶剂的特征阳离子),故HAc是酸(给出质子)。 在H2SO4中HAc得到质子为碱(生成了溶剂的特征阴离子HSO4-)。 [填空题]32下列操作对溶液的酸度有何影响? (1)往液NH3中加入Li3N; (2)往KI水溶液中加入HgO; (3)往(NH4)2SO4水溶液中加入CuSO4; (4)往NaOH水溶液中加入Al(OH)3; (5)往H2SO4溶液中加入Na2SO4。 参考答案: (1)NH3+N3-=HN2-+NH2-,碱性增加 (2)4I-+HgO+H2O=HgI42-+2OH,碱性增加 (3)因生成Cu(NH3)4SO4,使H+增加,酸性增加 (4)因生成Al(OH)4-,碱性减弱 (5)因生成HSO4-,酸性减弱 [填空题]33下列各反应过程,对溶液的酸碱性有何影响? 说明理由。 (1)Li3N加到液氨中; (2)HgO加到含KI的水溶液中; (3)Al(OH)3加到NaOH溶液中; (4)KHSO4加到H2SO4中。 参考答案: (1)L3N+2NH3(l)=3LiNH2(因为N3+对质子的亲和力比NH3强),NH3(l)自偶电离: 2NH3⇆NH4++NH2-,酸碱溶剂理论,上述反应的结果,使溶剂阴离子浓度增加,故溶液碱性增大。 (2)HgO+4KI+H2O=[HgI4]2-+4K++2OH,反应物中有OH-,使溶剂(H2O)自偶电离的阴离子浓度增加,溶液酸性减小。 (3)Al(OH)3(s)+OH-(aq)=Al(OH)4-(aq)溶剂阴离子(OH-)浓度减小,溶液碱性减小。 (4)KHSO4=K++HSO4H2SO4自偶电离: 2H2SO4⇆H3SO4++HSO4故KHSO4溶于H2SO4中使溶剂阴离子浓度增加,酸性减小。 [填空题]34AgClO4在苯中的溶解性明显高于在烷烃中的溶解性,用Lewis酸碱性质对此事实作出的解释是什么? 参考答案: 苯(软碱)的π电子可以与Ag+离子(软酸)的空轨道形成配合物[AgC6H6]+离子。 [填空题]35按照酸度增强的顺序排列下述各酸: HSO4-,H3O-,H4SiO4,CH3GeH3,NH3,HSO3F 参考答案: NH3<CH3GeH3<H4SiO4<HSO4-<H3O-<HSO3F [填空题]36Na+和Ag+的离子半径相近,水合离子的酸性较强的是()。 参考答案: Ag+[填空题]37解释下列事实: (1)KOH在含水液氨中的溶解度比在纯液氨中大; (2)FeCl3溶于OP(OEt)3中形成FeCl4-; (3)邻苯二甲酸在水中可以作为基准酸,而在无水HAc中又可作为基准碱。 参考答案: (1)水的介电常数比NH3大; (2)OP(OEt)3是一种配位溶剂,使离子发生传递; [填空题] 38用化学方程式说明所观察到的下列实验现象: 锌溶解在液氨的氨基钠溶液中 释放出H2,在得到的溶液中小心滴加碘化铵,产生白色沉淀。 若加入过量的 N4/sub>I,沉淀又溶解。 +- +- 参考答案: NaNH2=Na+NH2;2NH3=NH4+NH2 +- 2- Zn+2NH4+4NH4=[Zn(NH2)4]+H2↑+2NH3(l) 2- - [Zn(NH2)4]+2NH4I=ZnI2↓(白)+2NH2+4NH3(l) ZnI2↓+2NH4I=(NH4)2[ZnI4] [填空题] 39氮化锂与液氨作用的反应方程式为()。 2-+ 参考答案: Li3N+2NH3(液)=3NH+3Li [填空题] 2-2- - - 40指出下列各碱中: (1)CO3,O,ClO4和NO3(在水溶液中) (2)HSO4-,NO3-和ClO4-(在H2SO4中) (一)哪一个碱性太强以致无法用实验研 究; (二)哪一个碱性太弱以致无法用实验研究; (三)哪一个可直接测量碱度(提示: 考虑溶剂的拉平效应)。 2- -- 2- 参考答案: (1)在水中太强: O;太弱: ClO4,NO3;可测定: CO3; - - - (2)在H2SO4中太弱: ClO4;可测定: NO3;,HSO4;。 [填空题] 41下列两组配合物中哪个对质子表现出的碱性更强? 你根据何种变化趋势作出判断的? - (CO)5]2- 参考答案: (1) [Fe(CO)4]负电荷大,因而碱性更强; - (2) [Re(CO)5],Re半径更大,碱性更强。 2- - - (1) [Fe(CO)4]和[Co(CO)4] (2) [Mn(CO)5]和[Re [填空题]3+ 2+ 42下列各对化合物中哪一个酸性较强? 并说明理由。 (1) [Fe(OH2)6]和[Fe=(OH2)6]; (2)Si(OH)4和Ge(OH)4; (3)HClO3和HClO4; (4)H2CrO4和HMnO4; 3+ 参考答案: (1) [Fe(OH2)6],氧化数较高; (2)Si(OH)4,半径小; (3)HClO4,氧化数较高或Pauling规则; (4)HMnO4,氧化数较高; [填空题] - - 43给出SO2F和(CH3)3NSO2可能的结构并预言它们与OH的反应。 参考答案: 虽然SO2的Lewis结构中的S原子符合八隅律,但该原子仍可作为接受体。 形成的两个配合物的S原子上都有一对孤对电子,电子绕S原子形成 - - - - 三角锥。 OH的Lewis碱性比F或N(CH3)3都强,因此两个配合物中无论哪个和OH相遇都会产生酸式亚硫酸根离子HSO3。 [填空题] 44LiF在水中是难溶解的,而其余LiX在水中的溶解度较大,且随着卤离子的半径增大而增大,与此相比,AgX却有相反的性质,对上述现象,请给出合理的 解释。 + + - - + 参考答案: 根据HSAB原理,Li半径小是硬酸,Ag半径大、18电子结构、易变形为软酸,F半径小为硬碱,H2O也是硬碱但不如F硬。 所以,对于Li,趋 - - + - 向于与F结合(硬-硬),难溶于水。 其余X离子随着半径增大越来越软。 Li又趋向与硬的水结合而不与越来越软的X离子结合。 故溶解度越来越大。 而 + - Ag是软酸,随着X离子半径增大,结合越来越稳定,故溶解度越来越小。 [填空题] 45Ni和Cu的常见矿是硫化物矿,而Al和Ga则分别以氧化物和碳酸盐形式存在。 原因是什么? 2- 2- 2- 2+2+ 3+3+ 参考答案: O和CO3都是硬碱而S是软碱,Ni和Cu是比Al和Ga软的酸。 符合硬亲硬、软亲软的规则。 [填空题] 46比较HCF3与HCH2NO2的酸性强弱,叙述理由。 - 参考答案: HCF3酸性较弱。 按照诱导效应似应是前者的酸性强,因为3个电负性很大的F使C原子上带很高的正电荷。 然而HCF3失去质子形成的CF3基团- C上的负电荷离域化程度并不高,而在HCH2NO2失去质子形成的CH2NO2基团C上的负电荷可以向NO2基团的π*轨道离域而稳定。 所以后者的酸性较强。
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