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高中化学竞赛元素训练(三)


高中化学竞赛模拟试题(十三)
第 1 题(6 分) + - 1.写出 Fe3 和 I 在溶液中的反应现象和反应方程式。 - + - 2.有足量 F 时,Fe3 不和 I 反应。请说出原因。 - 3.往 1.的溶液中加足量 F ,有什么现象?原因何在。 - + - - 4.在足量 2mol· 3 HCl 溶液中加 Fe3 、I 、F 。请说出反应现象,它可能和实验 2.的

现象有何不 L 同?

第 2 题(6 分) 某元素 N 的高价含氧酸盐 A 中,氧元素的质量百分含量为 32.31%;A 是深紫色晶体,易溶于水,在 酸性溶液中不稳定,具有强氧化性;其酸根与高锰酸根、铬酸根、硒酸根很相似,遇钡离子即产生沉 淀 B;B 中氧元素的质量百分含量为 24.89%。 1.N 的元素符号是 ,A 的化学式是 ,B 的化学式是 。 2.列举 A 在实际生产生活中的应用一例,并说明该物质在应用中的原理和优点。 3.A 可由 N 的硝酸盐、碱和氯气在一定条件下制得的,写出该反应的化学方程式;

1535℃,沸点 2750℃;立方体心晶格;M 溶于稀盐酸、稀硫酸和稀硝酸,但不溶于浓硝酸或冷的浓 硫酸;M 是一种优良还原剂;含有杂质的 M 在潮湿空气中能被缓慢腐蚀;在酸雾或含卤素蒸气的湿 空气中极易腐蚀;M 在 150℃时与干燥空气中的氧不发生作用,灼烧至 500℃则形成氧化物 A,温度 再高时可形成氧化物 B;在 570℃左右与水蒸气作用生成氧化物 A 和氢;加热时 M 能同卤素、硫、 磷、 硅、 碳等非金属反应, 但同氮不能直接化合; 可缓慢与一氧化碳作用形成化合物 C M (含 28.51% 的 M) ;M 有多种矿石;M 可由氧化物 B 用氢气还原制得;M 在经济建设中占有重要地位。 1.银白色金属 M 的元素符号是 。 2.M 的氧化物 A 是 ,B 是 ,化合物 C 是 。 3.M 原子子半径是 。 4.列举三种 M 的重要矿石: 第 4 题(12 分) 铁(Ⅵ)酸盐中的 Fe 具有不寻常的高价态+6 价,可以进行 3 电子还原放电反应,其还原产物及分 解产物无毒无害,具有新一代绿色电池的重要特征。铁(Ⅵ)酸盐合成一个半世纪以来,由于认为它 不稳定,至今其化学和电化学性质并不很清楚,直到 1999 年以色列科学家 Licht 博士在 Science 上发 表研究结果,表明铁(Ⅵ)酸盐/Zn 电池可以获得比常规碱性电池多 50%的容量,铁(Ⅵ)酸盐高能 电池才又引起深入的研究。 1.按照铁元素的核外价电子排布式为 ;铁的氧化数在理论上可以高达 ;试说明 Fe 与 Os 相比,铁的氧化数达到高氧化态困难的原因是 ; 2.Fe(Ⅵ)酸盐容易按照反应式(如下)发生分解,该反应在任意温度下的△G<0,因此 Fe(Ⅵ) 酸盐从热力学上来说是不稳定的。Fe(Ⅵ)酸盐具有很强的氧化性可以氧化有机物和细菌因此将 Fe (Ⅵ)酸盐用作水处理剂,以及有机合成试剂的研究较多。完成下列反应式: - FeO4 2 + H2O= FeO(OH)+ + 3.Fe(Ⅵ)酸盐不稳定其原因是由于痕量的 Ni(II)和 Co(II)对以上反应具有很强的催化作用, 但是我们可以改变溶液酸碱性来提高其稳定性。 Fe(Ⅵ)酸盐具有很强的氧化性,请分别写出酸性和碱性条件下的还原半反应: 酸性: 碱性: 判断电极电势 Φ 酸 Φ 碱,使 性提高可以增强 Fe(Ⅵ)酸盐稳定性,这种方法的另外一个好 处是 4.MnO2 的掺入可降低 Fe(Ⅵ)酸盐电池的放电电压,其机理是由于正极掺杂的 MnO2 也能发生放 - 电反应,其放电产物 Mn2O3 可以与 FeO42 发生化学反应,原来紫黑色粉末中开始出现铁锈色,生成 - 的 MnO2 可以催化 FeO42 发生还原反应,使得其还原电位向 MnO2 的还原电位靠拢,放电电压降低。 请写出上面的所有反应式:

第 3 题(10 分) 某金属元素 M,其常见化合价是+2、+3、+6;其单质呈银白色,延展性强;密度 7.86g/cm3,熔点
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第 5 题(9 分) 化学元素 X,其常见化合价是+2、+3。自然界只有一种稳定同位素;X 是银白色金属,硬而有延展 + 性, 密度 8.9g/cm3, 熔点 1495℃, 沸点 2870℃; 的晶体属六方晶格; X 标准电极电位 EOX2 /X=-0.28V; X 在常温下与水和空气不起作用,能逐渐溶于稀盐酸和硫酸,易溶于硝酸,加热时与氧、硫、氯等发 生剧烈作用,能与一氧化碳生成羰基络合物;X 可磁化,与镍、铝等共熔得良好磁性钢;X 的矿藏主 要与砷矿共生;X 用于制造超硬耐热合金、磁性合金、电阻合金、弹簧合金、催化剂、瓷器釉料等。 其中人工生产的一种放射性同位素,广泛应用于工业、农业、医学、科学研究中。 1.X 的元素符号是 ,外层电子构型是 ; 2.X 元素的金属半径是 ; 3.写出 X 溶解在稀酸中的离子方程式;

写出用盐酸、NaOH 溶液、Fe2(SO4)3 溶液处理时的反应方程式: 2.气体混合物 D 的组成是 ,物质的量分别是 3.固体混合物中 A 是 ,B 是 , 分别写出他们的分解反应方程式:



4.在盛 X(OH)3 的试管中加入浓盐酸,并在试管口放湿润的 KI 淀粉试纸,结果发现中沉淀溶解,且 试管口试纸变蓝色,写出试管内离子反应的方程式。

第 6 题(7 分) 某元素 X 的单质,常温下呈无色气态,无味无毒,不燃烧,化学性质较不活泼,但也能形成许多重 要化合物,而最早的一个 X 的化合物是 1962 年加拿大青年化学家 N.Bartlett 发现 O2 的电离能与 X 的电离能十分相近而受到启发制成的。目前合成了 X 的多种氧化物、氟化物、氟氧化物和络合物、 加合物。 1.写出 X 的元素符号 它位于第 周期第 族; 2.写出第一个 X 的化合物 ,是 (离子、共价)化合物; 3.X 的氧化物、氟化物、氟氧化物可用 XOaFb 表示,试推出 a 和 b 之间的关系式: ; 4.X 的一种络合物中含有 33.06%的 X 和 33.48%的 F,确定该络合物的化学式,并命名。

第 8 题(8 分) 将 Cl2 通入 AsF3 和 AsCl3 的混合物中,生成了化合物 A。经分析,A 为一离子型共价化合物,其阴、 阳离子具有两种高度对称的结构。A 分子中只有一种 As—Cl 和一种 As—F 键。 1.写出 A 的结构简式。写出生成 A 的化学反应方程式。 2.A 的阴离子在强碱性溶液中并不水解,但在加酸时转化为酸。问该酸是强酸还是弱酸?为什么? 3.A 能与 ClNO3 反应,生成 B,B 在 160~170℃时分解生成 C 和混合气体 D。将 D 通入到水中, 能被水完全吸收。A 分子与 B 分子结构相似。红外光谱显示,C 分子中有一个 AsF3 没有的红外吸收。 C 分子中 As 原子的杂化形态为 sp3。试确定 B、C 和 D 的结构简式或化学式,分别写出生成 B 和 C 的化学反应方程式。

第 7 题(8 分) 有两种固体的混合物 A 和 B,B 的摩尔质量约是 A 的 1.3 倍;现准确称取两种混合物 64.39g,加热使 其分解(互相不反应) ,生成固态混合物 C 26.37g,液态水 7.203g,并放出 24.64L(STP) (30.81g) 气体混合物 D,其中一种气体化学性质稳定,而另一种气体可燃烧,并用作燃料。用过量盐酸处理固 态混合物 C,全部溶解,并释放出 4.48L 气体;如果用过量 NaOH 溶液处理固态混合物 C,有 11.17g 剩余固体;如果用过量 Fe2(SO4)3 溶液处理固态混合物 C,有 15.20g 剩余固体,且该物质是氧化物, 含氧量为 31.58%。 1.固态混合物 C 的组分是 ,
2

第 9 题(10 分) SbCl3 和 SbF3 是常见的两种锑化合物,具有显著的导电性。若将 SbCl3 加到熔融的 LiCl 中,发现也 能导电。 1.用化学方程式解释 SbCl3 导电的原因。 2.解释 SbCl3 加到熔融的 LiCl 中能导电的原因。

3.若将 CCl4 与 SbF3 混合,在催化剂的作用下,能够产生对臭氧层有强烈影响的化合物 A。经分析, 该反应是非氧化还原反应。为减少 A 对臭氧层的破坏,最近化学家找到了很多催化活性较高的催化 剂,使 A 与水反应,变成对臭氧层影响较小的物质。试写出制备 A 以及 A 水解的化学反应方程式。 4.评述上述处理 A 方案的优劣。 5.SbCl3 沸点为 233℃,Sb2O3 熔点为 658℃,沸点为 1456℃。常用 Sb2O3 和有机卤化物作为阻燃剂, 其阻燃作用机理可以认为是 Sb2O3 掺入到含氯有机物(R· HCl)中,受热释放出 HCl,并生成 SbOCl。 而 SbOCl 的热分解反应, 从热重分析图谱中发现它有四个平台, 相应于 SbOCl 分解有四个串联反应, 分解成 SbCl3 和锑的氯氧化物, 最后变成 Sb2O3。 前三个反应在 245~565℃下进行, 第四个反应在 658℃ 下进行。若第一、第二个和第四个反应的失重率分别为 26.34%、8.94%和 0,试通过计算写出 SbOCl 热分解过程的四个化学反应方程式。 (已知相对原子质量:Sb 为 122;O 为 16;Cl 为 35.5)

2.若将 H2O2 投入到液氨中,可得到白色固体 B。红外光谱显示,固态 B 存在阴、阳两种离子,其 中一种离子呈现正四面体。试确定 B 的结构简式。 3.上述实验事实说明 H2O2 的什么性质?

第 10 题(8 分) 某元素 A 能直接与ⅦA 族某一元素 B 反应生成 A 的最高价化合物 C,C 为一无色而有刺鼻臭味的气 体,对空气相对密度约为 3.61 倍,在 C 中 B 的含量占 73.00%,在 A 的最高价氧化物 D 中,氧的质 量占 53.24%。 (1)列出算式,写出字母 A、B、C、D 所代表的元素符号或分子式。 2.C 为某工厂排放的废气,污染环境,提出一种最有效的清除 C 的化学方法,写出其化学方程式。 3.A 的最简单氢化物可与 AgNO3 反应,析出银,写出化学方程式。

第 12 题(9 分) 一氧化氮对人体作用有两面性。在神经细胞内产生的 NO 会损伤神经细胞;而在血管内皮细胞中产生 NO 则可舒张血管调节血压。 1.NO 的血管舒张作用是由于它与一种含血红素的酶(鸟苷酸环化酶)中的铁离子配位而推动一系 列变化造成的。已知配位的 NO 是 CO 的等电子体。以下哪种物质是铁配合物中确定存在的? A.NO B.NO C.NO - 2. 对神经细胞的损伤作用是羟基自由基引起的, NO 它是 NO 和细胞产生的超氧离子 O2 结合的产物, - + - 这个反应的中间物是过氧亚硝酸 ONOOH。O2 +NO+H →ONOOH→NO2+OH 。请从下面的结 构式中选择该中间体的正确键角的结构式。

A . O = N - O - OH D.

B.

C.

第 11 题(7 分) H2O2 是一种绿色氧化剂,应用十分广泛。1979 年化学家将 H2O2 滴入到 SbF5 的 HF 溶液中,获得了 一种白色固体 A。经分析,A 的阴离子呈八面体结构,阳离子与羟胺 NH2OH 是等电子体。 1.确定 A 的结构简式。写出生成 A 的化学反应方程式。
3

4.在腌肉时加入亚硝酸钠,能产生 NO,NO 与由蛋白质中解离出来 - 的硫和铁结合生成[Fe4S3(NO)7] ,后者有抑菌、防腐作用。X 射线结 构分析表明该离子结构如右图所示。 (1)请把下图中所有铁原子涂黑,并从上至下用 Fe(A) 、Fe(B) 、 Fe(C) 、Fe(D)标记; (2)已知铁的平均氧化数为-0.5,试确定每个铁原子的氧化数; - - 4.[Fe4S3(NO)7] 离子可以被还原,生成一种含 Fe2S2 环的化合物[Fe2S2(NO)4]2 。 - (1)写出阴离子[Fe2S2(NO)4]2 的结构式; (2)用阿拉伯数字给出每个铁原子的氧化数; - (3)[Fe2S2(NO)4]2 会转化为[Fe2(SCH3)2(NO)4]n,它是一种致癌物。下列三种物种中哪一个被加到 S + - 原子上? (A.CH3 B.CH3 C.CH3 ) ,理由是 ;n= 。

高中化学竞赛模拟试题(十三)
第 1 题(10 分) + - - + - 1.2Fe3 +2I (或 3I )=2Fe2 +I2(或 I3 ) 分) 棕色溶液(1 分) (2 - 3+ 3+ 2.Fe 、和 F 配合使 Fe 浓度降低。 分) (2 - 3+ 3.因 F 和 Fe (残余)配合,使平衡向在移动,棕色变浅。 分) (2 - + - + - 4.因 F 和 H 生成 HF,使 F 的浓度降低,一定程度上不利于 Fe3 和 F 的配合。因此,有少量 Fe3 + - 将与 I 发生反应,即可能出现浅的黄棕色。 分) (3 第 2 题(10 分) 1.Fe(1 分) K2FeO4(2 分) BaFeO4(1 分) 2.饮用水消毒和净化(1 分) 高铁酸盐在水溶液中不稳定,能分解出 O2,具有杀菌消毒作用,同 时产生 Fe(OH)3 胶体吸附水中悬浮杂质。 分) 优点:无毒,且 Fe(OH)3 具有吸附杂质的作用。 (2 (1 分) 3.2Fe(NO3)3+16KOH+3Cl2=2K2FeO4+6KNO3+6KCl+8H2O(2 分) 第 3 题(10 分) 1.Fe(2 分) 2.Fe3O4(1 分) Fe2O3(1 分) Fe(CO)5(2 分) - 3.1.26× 10m(2 分) 10 4.赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿、铬铁矿等。 分) (2 第 4 题(16 分) 1.3d64s2(1 分) +8(1 分) Fe 的原子半径小于 Os,所以 Fe 原子中的原子核对价电子的吸引 力强,形成高氧化态难。 分) (2 - 2- 2.4FeO4 +6H2O=4FeO(OH)+3O2+8OH (2 分) - + - + 3.FeO42 +8H +3e =Fe3 +4H2O(1 分) - - - FeO42 +5/2H2O+3e =1/2Fe2O3+5OH (1 分) + + + + > (1 分) 碱性 (1 分) 是能使 Ni2 、 2 沉淀降低电解液中的 Ni2 、 2 浓度减少它们对 Fe(VI) Co Co 酸盐分解反应的催化作用提高 Fe(VI)酸盐的稳定性(2 分) - - 4.3MnO2+3/2H2O+3e =3/2Mn2O3+3OH (2 分) - - 3/2Mn2O3+FeO42 +H2O=3MnO2+1/2Fe2O3+2OH (2 分) 第 5 题(9 分) 1.Co(2 分) 3d74s2(1 分) - 2.1.25× 10m(3 分) 10 + + 3.Co+2H =Co2 +H2↑(1 分) + - + 2Co(OH)3+6H +2Cl =2Co2 +Cl2↑+6H2O(2 分) 第 6 题(10 分) 1.Xe 五 0(3 分) 2.XePtF6(1 分) 离子(1 分) 3.2a+b=2k(k=1、2、3、4,且 a、b 为整数) 分) (2 4.CsXeF7(2 分) 七氟合氙(Ⅵ)酸铯(1 分) 第 7 题(110 分)
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1.Fe、Cr2O3(2 分) Fe+2HCl=FeCl2 Cr2O3+6HCl=2CrCl3+3H2O Cr2O3+2NaOH=2NaCrO2+H2O Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4(各 1 分) 2.CO 0.1mol;N2 0.01mol(4 分) 3.A:Fe(CO)5 B:(NH4)2Cr2O7(各 1 分) Fe(CO)5=Fe+5CO(1 分) (NH4)2Cr2O7=N2↑+Cr2O3+4H2O(2 分) 第 8 题(分) 1.A:[AsCl4][AsF6](2 分) ;3Cl2+AsCl3+2AsF3=[AsCl4][AsF6]+AsCl5(2 分) 。 - 2.强酸(1 分) ;AsF6 为八面体结构,结构对称;因此 HAsF6 很容易电离(1 分) 。 3.B:[As(NO3)4][AsF6];C:AsOF3;D:4NO2+O2(3 分) B:[AsCl4][AsF6]+4ClNO3=[As(NO3)4][AsF6]+4Cl2(1 分) C:[As(NO3)4][AsF6] 2AsOF3+4NO2↑+O2↑(1 分) 第 9 题(11 分) + - 1.2SbCl3 SbCl2 +SbCl4 (1 分) - 2.说明 SbCl3 对 Cl 是一个强接受体(1 分) ,产生了阴、阳离子: + - LiCl+SbCl3 Li +SbCl4 (1 分) 3.3CCl4+2SbF3=3CCl2F2+2SbCl3 CCl2F2+2H2O=CO2↑+2HCl+2HF(各 1 分) 。 4.由于氟利昂水解产生了 HCl 和 HF,仍然对环境有污染,如 HCl 能产生酸雨,HF 能腐蚀一些玻 璃器皿。 分) (2 5.①5SbOCl SbCl3↑+Sb4O5Cl2(Sb2O3· 2SbOCl) ②4Sb4O5Cl2 SbCl3↑+5Sb3O4Cl(Sb2O3· SbOCl) 。 ③4Sb3O4Cl 4Sb2O3(s)+SbCl3↑ ④Sb2O3(s) Sb2O3(l) (各 1 分) 第 10 题(11 分) 1.设 C 为 ABx,D 为 AOx/2,则有:
x ? 16 2 x A ? ? 16 2 =53.24%

A+xB=3.61× 28.84=104.11

xB A ? xB =73.00%

求得 x=4,A=28.11,B=19.00(3 分) 可知 A:Si;B:F;C;SiF4;D:SiO2(各 1 分) 2.用纯碱溶液吸收 SiF4,反应式为: 3SiF4 十 2Na2CO3+2H2O=2Na2SiF6↓+H4SiO4+2CO2↑(2 分) 3.SiH4+8AgNO3+2H2O=Ag+SiO2↓+8HNO3(2 分) 第 11 题(7 分) + - 1.A:[H3O2] [SbF6] (2 分) + - H2O2+HF+SbF5=[H3O2] [SbF6] (1 分) 2.D:NH4OOH(2 分) 3.说明 H2O2 既是一种酸,同时又是一种比水弱得多的碱(2 分

第 12 题(11 分) 1.B(1 分) 2.B(2 分)

3. (1) (2)+1,-1,-1,-1(1 分)

(2 分)

4. (1)

(1 分)

(2)-1,-1(1 分) (3)A(1 分) 从(1)中的图可以知道再与 S 原子成键只能是 S 提供电子形成配位键,因而选提 + 供空轨道的 CH3 (1 分) n=0(1 分) )

5


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