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高中化学竞赛-元素化学综合练习1


《元素化学》综合练习 1
一、SO42 和 S2O82 (过二硫酸根离子)结构中,硫原子均位于由氧原子组成四面体的中心,且所有原子的最 外层电子均满足 8 电子结构。已知 S2O82 中两个硫原子间存在过氧键,S2O82 有强氧化性。H2S2O8 能分步水解产生 过氧化氢。 (1) 请在右边方框中画出 SO42 的立体结构图, 分别用实心圆点“●”和空 “○”描出氧原子

和硫原子的位置。 (2)写出过二硫酸的结构简式,并确定氧、硫元素的化合价 _____________
2-
- - - - -

心圆点

_________________。

(3)分析 S2O8 有强氧化性的原因是__________________________________。 (4)写出 H2S2O8 在 D 2 O 中水解的两步反应的化学方程式。 第一步:__________________________________________________________。 第二步:__________________________________________________________。 二、次磷酸(H3PO2)是一种强还原性的弱酸,它能发生下列反应:
18

CuX 的主要性质如下:CuX 是一种红棕色、难溶于水的物质;CuX 不稳定,温度超过 60℃时分解成金属铜和 一种气体;在氯气中能燃烧;Cu+在酸性条件下可发生反应 2Cu+ = Cu2+ + Cu。根据以上信息,结合所学知识,回答 下列问题: (1)CuX 中 X 是表示一种元素,这种元素是_____________。 (2)反应(a)的化学方程式为_________________________________。 (3)反应(c)的离子方程式为___________________________________。 (4)反应(b)中,当有 1molCuX 被氧化时,转移的电子数目为__________个。 ( 5 ) 如 果 把 CuX 溶 解 在 足 量 的 稀 硝 酸 中 产 生 的 气 体 只 有 NO , 则 有 关 反 应 的 离 子 方 程 式 为 _________________________________________。 三、近年来,镁在汽车、航天、航空、机械制造、军事等产业中的应用 展。 (1)新型镁合金可被大量应用于制造笔记本电脑外壳、竞赛自行车框架 由于镁合金具有____________________等优异性能。 (2)某研究性学习小组探究以镁条、铝片为电极,以稀 NaOH 溶液为电 液构成的原电池(如右图所示)时发现,刚开始时,电流表指针向右偏转,镁 极;但随后很快指针又向左偏转,镁条表面有极少量的气泡产生。 ①开始阶段,负极发生的反应是___________________。 ②随后阶段,铝片发生的电极反应式是_________________________________________;镁条表面只有极少量 的 气 泡 产 生 , 其 原 因 是 : 2H2O + 2e


迅猛发 等, 这是 解质溶 条做负

= H2↑+ 2OH , 则 镁 电 极 发 生 的 主 要 反 应 的 电 极 反 应 式 为 第 1 页 共 6 页



__________________________________。 (3)经研究测定,镁与不同浓度的硝酸反应,生成气体产物的含量随 HNO3 浓度变化曲线如右图所示,溶液 中的产物有 Mg(NO3)2、NH4NO3 和 H2O。

①某同学拟用 1.2g 镁与 100mL 硝酸反应制取二氧化氮,硝酸的物质的量浓度至少为_______________。 ②960mgMg 能在 1L4mol/L 的 HNO3 中完全溶解,并可收集到 224mL(标准状况下)气体,有关反应的化学方 程式为 __________________________________。 四、氯酸是一种强酸,其浓度若超过 40%就会迅速分解,产生一种比它酸性更强的酸,同时放出两种气体 的混合气体,该气体干燥后的平均相对分子量为 45.57,它可以使湿润的淀粉—KI 试纸变蓝后又褪色。试写出 (1)氯酸分解的方程式 。 。

(2)气体与淀粉—KI 试纸反应的化学方程式 五、某研究性学习小组研究 HNO3 的氧化性,设计了如下实验:

在盛有新配制的 FeSO4 溶液的试管中滴入 2 滴 KSCN 溶液,观察现象,然后再加入浓 HNO3,溶液的颜色变红, 但是将红色溶液放置一会儿则发现溶液由红色快速变为蓝色,并产生红棕色气体,这一奇特现象激起了同学们的好 奇心与求知欲望,他们对此现象设计了探究性实验。 ( 1 ) 甲 同 学 认 为 是 溶 液 中的 Fe2+ 的 干 扰 造 成 的 , 大 家 经 过 理 性 分 析 , 认 为 可 以 排 除 Fe2+ 的 干 扰 , 理 由 是 。 (2)乙同学认为红色消失,说明 Fe(SCN)3 被破坏,红棕色 NO2 说明了某些离子与 HNO3 发生了氧化还原反应, 推 测 可 能 是 KSCN 与 HNO3 作 用 。 根 据 C 、 S 、 N 的 原 子 结 构 和 共 价 键 的 相 关 知 识 推 断 SCN- 的 结 构 式 为 。 (3)根据乙同学的,观点,设计了实验方案 1,往浓 HNO3 中逐滴加入 KSCN 溶液,实验开始时无明显现象,一段 时间后溶液慢慢变红色至深红色,突然剧烈反应产生大量气泡,放出红棕色气体,而溶液红色消失变为浅绿色,溶 液温度升高;继续滴入 KSCN 溶液变为浅蓝色,最后变为无色。将产生的气体通入过量的 Ba(OH)2 溶液,产生浑浊, 并剩余一种非极性气体;向反应后的溶液中加入 BaCl2 溶液产生白色沉淀。(此过程中溶液颜色变化不必细究) 写出向浓 HNO3 中滴入 KSCN 离子的方程式:
-



(4)丙同学认为 SCN 的性质 还可进一步探究,设计了方案 2,向 Fe(SCN)3 中分别滴加过量的氯水、溴水,溶液 的红色均消失变为黄色,而加入过量的碘水时溶液的颜色基本不变。丙同学的设计意图 是 (5)通过本次探究,可知用 SCN 间接检验 Fe 时应注意
2+

。 。

六、向 Cu(NH3)4SO4 的水溶液通入 SO2 至溶液呈微酸性,生成白色沉淀 Q(化学式 NH4CuSO3)。将 Q 与足量

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的 l0 mol/L 硫酸混合微热,生成金属单质 A、有刺激性气味的气体 B 和溶液 C。 (1)写出生成 Q 的化学方程式:_________________________________________________ (2)Q 晶体中呈正四面体的原子团是:__________,Q 中_________(填“有”或“没有”)未成对电子; (3)溶液 C 的颜色是_____色的;金属单质 A 是______色的,其重要用途之一是________; (4)写出 Q 与足量 10mol/L 硫酸混合微热反应的化学方程式: _____________________________________________________________________ 七、Tetraazidomethane 是化学家 2006 年新制得的一种只由两种元素构成的化合物。这两种元素一种是有机 物中必不可少的,而另一种则是大气中含量最高的元素。制备 Tetraazidomethane 的一种方法是由含锑盐 A 与一种钠 盐 B 在一定条件下发生复分解反应。盐 A 的阳离子为三角锥形,含氮质量分数约为 91.30%;阴离子为 SbCl6 。钠 盐 B 的阴离子和 CO2 是等电子体。Tetraazidomethane 是一种高沸点的液体,含氮质量分数约为 93.33%,有一定的危 险性。 (1)与 Tetmazidomethane 含有相同元素的二元化合物可能有着截然不同的性质,比如按照化合价一般规律组 成的最简单形式的化合物 X 在材料科学中有着特殊的研究意义。其化学式为_____________________。 (2)已知 SbCl6 的中心原子上的价电子都用于形成共价键了,则 SbCl6 的立体构型为____;B 的阴离子的立 体构型可能为____; (3)B 与 KNO3 混合,点燃后产生相当慢的爆炸,分两步进行反应,首先是 B 分解,产生金属和一种气体; 该金属再与 KNO3 反应,释放出一种气体,同时得到两种用一般点燃法无法制备的金属氧化物。请写出可能发 生反应的化学方程式: ①_____________________________________________________________________ ②____________________________________________________________________ (4)硝化甘油是丙三醇与硝酸形成的酯,它分解能释放氮气、氧气、二氧化碳和水蒸气。请写出反应的化学方程 式 , 并 配 平 : ____________________________ 。 Tetraazidomethane、硝化甘油与 B 均易发 生爆炸反应的主要原因是:____ _____________。
- - -

八、艾哈迈德·泽维尔因在飞秒化学反应动态学研 究中突出贡献, 而获得 1999 年诺贝尔化学奖。 利用飞 秒技术,人们可直接测量在化学反应中最短寿命的过 渡态。人们发现在飞秒化学领域中,有一种无机物(白 色钠盐)NaX。其有关实验是带有转折性的范例,为飞 秒化学动态学建立了若干新概念。 已知:①NaX 溶于水呈中性。②在 NaX 的水溶

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液中滴加碱性盐 NaY 溶液时, 溶液变成棕黄色。 ③若继续加过量 NaY 溶液, 溶液又变成无色。 ④NaX 溶液与 FeCl3 溶液作用,溶液变成棕色浑浊。⑤NaX 溶液与 AgNO3 溶液作用,有黄色沉淀析出。⑥NaY 与浓盐酸反应,有黄绿 色刺激性气体生成。⑦此气体同冷 NaOH 溶液作用,可得到含 NaY 的溶液。 在 NaX 微粒的反应中(如右图所示)。用飞秒化学实验结果,人们首次证明有化学键的共振行为。在实时观测 中发现,化学键的转化是沿反应坐标从共价键到离子键(曲线 1、2,文献报道 R1=2.70;R2=6.93)。从此实验,人 们可以得到动态学的若干关键参数,如化学键断裂的时间、共价键/离子键的偶合量值,反应轨迹的分支等。问题: (1)NaX*在核间距为多少时,有成钠原子分离? ___________________________ (2)NaX 和 NaY 各是何种物质? _________________________________________________________________ (3)写出下列反应的化学方程式: ②_____________________________________________ ④_____________________________________________ ⑥_____________________________________________ 九、 k sp ( F

e

( OH ) 3 )

? 4 ? 10

? 38

k sp ( Fe ( OH

)2 )

? 8 . 0 ? 10

? 16

k sp ( Cr ( OH

)3 )

? 6 ? 10

? 31

?

?

2- 3+ Cr2O7 /Cr =1.33v

?

?

3+ 2+ =0.77v Fe / Fe

处理含铬(Ⅵ)废水的一种方法是用 FeSO4 把铬(Ⅵ)还原为铬(Ⅲ)並同时转化为铁氧 体 Fe2 Cr3 xFe3
+ + +

2-xO4
+ + +

⒈为了把废水中 CrO3 还原并转化为铁氧体 Fe2 Cr3 xFe3

2-xO4

,至少需加 CrO3 含量多少倍的 FeSO4·7H2O 固体?

⒉如果含铬废水为酸性,按铬(Ⅵ)在废水中实际存在形式,计算还原反应的 pH 应在何范围?(其它离子浓度均按 标准状态计算)

⒊沉淀出组成和铁氧体相当的沉淀,pH 需在 8~10 间进行,为什么?

参考答案(1)

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四、 (1)26HClO3==15O2↑+8Cl2↑+10HClO4+8H2O (2)Cl2+2HI==2KCl+I2. I2+5Cl2+6H2O==2HIO3+10HCl 五、 (1)体系中 NO2 逸出说明 HNO3 过量,不可能在溶液中残留有 Fe2+。 分) (2 - (2)[S-C≡N] (2 分)
? (3)2SCN +22NO 3 +20H+=2SO 2 ? +2CO2↓+22NO2↑+N2↑+10H2O(3 分) 4


(4)验证 SCN 的还原性强于 Cl 、Br 而弱于 I (2 分) (5)加入的氧化剂不能过量(2 分) 六、(1) 2Cu(NH3)4SO4+3SO2+4H2O=2NH4CuSO3↓+3(NH4)2SO4 (2) NH4+ (1 分) 没有(1 分) (2 分)









(3) 蓝(1 分) 紫红(1 分) 作导线(1 分,其他合理答案亦可)

(4) 2NH4CuSO3+2H2SO4=Cu+(NH4)2SO4+2SO2+CuSO4+2H2O (2 分) 七、(1) C3N4 (1 分) (2) 正八面体(1 分) 直线形(1 分) (3)①2NaN3=2Na+3N2↑(2 分) ② 10Na+2KNO3=K2O+5Na2O+N2↑ (2 分) 他们的分解产物中都有 N2,氮分子中

(4) 4C3H5(NO3)3→6N2↑+O2↑+12CO2↑+10H2O↑ (2 分)

有叁键,形成时要放出大量的热,以致于产生的气体迅速膨涨,引起爆炸(2 分) 八、(1) 6.93 A (1 分) (2) NaI (1 分) NaClO (1 分)
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(3) ② 2NaI+NaClO+H2O==I2+NaCl+2NaOH(2 分) ④ 2NaI+2FeCl3=I2+2FeCl2+2NaCl (2 分) 九、1. CrO3 + 3Fe2+ + 6H+ = Cr3+ + 3Fe3+ + 3H2O
WFeSO47H2O/WCrO3 = 3MFeSO47H2O/MCrO3 = 3× 278/100=8.34(2 分) 按铁氧体组成需 2mol M (Cr3
3+


⑥ NaClO+2HCl=Cl2+NaCl+H2O (2 分)

+ Fe3 )1 mol Fe2




+ +

由上式得 1 mol CrO3 产生 1 mol Cr3

、3 mol Fe3



,

因此需 2mol Fe2

WFeSO47H2O/WCrO3 = 2MFeSO47H2O/MCrO3 = 2× 278/100=5.56 所以至少需加(8.34+5.56)=13.9 倍质量的 FeSO47H2O(2 分) 2.要使还原反应发生,首先保证 Fe 不沉淀
2+

[OH ]≦



?Fe ?
2?
+ +

k sp

?

8 . 0 ? 10

? 16

pH≦6.45

(1 分)

因 ECr2O72



3+

/Cr

受[H ]影响,必须保证 ECr2O72




3+ /Cr
-5

在?

?

3+ 2+ =0.77v Fe / Fe

以上

0.77<1.33+0.0592/6lg[H ]14 3.pH 值较高,保证 Fe Cr(OH)


[H ]>8.8 × 10 所以
3+

pH<4.05 (2 分) (1 分)

pH 值应小于 4.05

2+

Cr

3+

Fe 能够完全沉淀,但 pH 值又不能太高,防止 Cr(OH)3 将溶解生成

4

,因此控制 pH 在 8~10 。 (2 分)

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