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高中化学竞赛元素训练(二)



高中化学竞赛模拟试题(二)
第 1 题(7 分) 完成下列各步反应的化学反应式 1.由 AgCl 制备 AgNO3:将 AgCl 溶解在氨水中,电解,所得产物溶于硝酸; 2.由 Hg2Cl2 得到 Hg:浓硝酸氧化,加热至干,溶于热水后电解; 3.由 Pb5(VO4)3Cl 得到 V:盐酸加热溶解(无气体产生) ,金属铝还原。

第 2 题(8 分)

钢中加入微量钒可起到脱氧和脱氮的作用,改善钢的性能。 测定钢中钒含量的步骤如下:钢试样用硫磷混合酸分解,钒以四价形式存在。再用 KMnO4 将其氧化 为五价,过量的 KMnO4 用 NaNO2 除去,过量的 NaNO2 用尿素除去。五价钒与 N-苯甲酰-N-苯 基羟胺在 3.5~5mol/L 盐酸介质中以 1︰2 形成紫红色单核电中性配合物,比色测定。 回答如下问题: 1.高价钒在酸性溶液中通常以含氧阳离子的形式存在。写出钒与浓硫酸作用的反应方程式。 2.以反应方程式表示上述测定过程中 KMnO4、NaNO2 和尿素的作用。 3.写出紫红色配合物的结构式(已知 V 六配位) 。

第 3 题(8 分) 黄金的提取通常采用氰化-氧化法。 (1)氰化法是向含氰化钠的矿粉(Au 粉)混合液中鼓入空气,将金转移到溶液,再用锌粉还原提 取 Au。试写出反应过程的离子方程式,计算两个反应的平衡常数。 + - + - (已知: 0Au /Au=1.68V, 0O2/OH =0.401V, 0Zn2 /Zn=-0.70V, 稳 Au(CN)2 =2.0× 38 K Ф Ф Ф K 10 2- 16 =1.0× ) 10 稳 Zn(OH)4 - (2)为保护环境,必须对含 CN 废水进行处理,请设计两个原理不同的处理方案。比较它们的优缺 点。

第 4 题(6 分) 1.用通用的符号和式子说明所谓的过氧化合物,写出四种过氧化合物的化学式。 2.过氧化钙由于具有稳定性好,无毒,且具有长期放氧的特点,使之成为一种应用广泛的多功能的 无机过氧化物,主要用于消毒杀菌。定量测定过氧化钙(Ⅱ)中过氧化物含量,通常先用适当的酸 使过氧化钙分解,然后采用高锰酸钾法或碘量法测定以上分解产物。请写出这两种方法的化学方程 式。

第 5 题完成下列各化学反应方程式(11 分) :
1

1 2 3 4 5 6 7 8

三硫化二砷溶于硫化钠溶液。 卤酸盐(MXO3)热分解的三种类型。 在液态氨中氨基化钠与氯化铵的反应。 氯气通入亚硝酸钠溶液。 用(NH4)2PtCl6 热分解制备海绵状铂。 用碱分解独居石(RePO4)。 二氧化钛与钛酸钡共熔。 白磷与氢氧化钠冷溶液作用。

第 6 题(12 分) 环硼氮烷可由氨或铵盐与氯化棚合成。经单晶 X 射线衍射分析证实其分子中存在共轭 π 键,其结构 与苯相似,因而具有相似的物理性质,但因分子中硼和氮原子的电负性不同,它显示高度的反应活 性,最典型的是同氯化氢发生加成反应。环硼氮烷在化学中被称之“无机苯”,在应用基础研究中已 合成了氮化硼薄膜,它在替代有机物合成薄膜等材料中具有广泛的应用价值。 1.画出环硼氮烷的结构式: 2.Stock 通过对乙硼烷和氨的加合物加热合成了环硼氮烷,产率 50%。写出总反应方程式。 3.Geanangel 在 Stock 合成方法的基础上进行改进,他将氯化铵与三氯化硼混合,然后加入硼氢化 钠合成了环硼氮烷,产率达 80%。写出这两步反应方程式。后来,Geanangel 研究发现用氯化铵和 硼氢化锂直接反应,也能合成环硼氮烷,且其步骤简化,产率能达到 90%。写出反应方程式。 4.自环硼氮烷问世后,人们又开始了对烃基环硼氮烷合成方法的研究。Altenau 经过反复实验,发 现铵盐和三氯化硼混合后,加入硼氢化钠反应可得到烃基环硼氮烷,产率 48%。写出这两步反应方 程式。若将三氯三烃基环硼氮烷与烃基锂反应可得到六烃基环硼氮烷。写出反应方程式。 5.判断比较硼、氮原子的电负性大小和硼、氮原子上的电子云密度大小;确定硼、氮原子的酸碱性: 6.环硼氮烷能和氯化氢发生反应,产率为 95%。写出反应方程式。 7.溴和环硼氮烷发生加成反应生成 A,然后发生消去反应生成 B。写出 A、B 的结构简式。 8.除了六元的环硼氮烷之外,Laubengayer 合成了萘的类似物 C,及联苯类似物 D。写出 C、D 的 结构简式。

第 7 题(12 分) 金的稳定性是相对的,金能与多种物质发生反应。某同学将金与过量的 N2O5 混合,生成了化合物 A 和 B(A 与 B 物质的量相等) 。经分析:A 的电导与 KCl 同类型。其中 A 的阴离子具有平面四边形 结构,且配体为平面三角形;A 的阳离子具有线型结构,且与 CO2 是等电子体。 1.试写出 A 的化学式和生成 A 的化学反应方程式。 2.画出 A 的阴离子的结构式,并指出中心原子金的氧化数。 3.配体是单齿配体还是多齿配体?
2

4.将 A 与 NaNO3 投入到硝酸中,发现可以生成 C,同时析出 N2O5。问: (1)此时的硝酸是无水硝酸,还是硝酸溶液?为什么? (2)经电导分析,C 的电导仍然与 A 同类型。试写出生成 C 的化学反应方程式。

第 8 题(12 分) 220K 时在全氟代戊烷溶剂中,Br2 和 O2 反应得到固体 A,A 在 NaOH 水溶液中歧化为 NaBr 和 NaBrO3。用过量 KI 和稀硫酸处理 A 生成 I2,1mol A 所产生的 I2 需 5mol Na2S2O3 才能与其完全反 应。 (以下化学式均指最简式) 1.确定 A 的化学式,写出 A 在 NaOH 溶液中歧化的化学方程式; 2.A 在全氟代戊烷中与 F2 反应得到无色晶体 B,B 含有 61.1%的 Br,确定 B 的化学式; 3.将 B 微热,每摩尔 B 放出 1mol O2 和 1/3 mol Br2,并留下 C,C 是一种黄色液体,确定 C 的化 学式; 4.如果 C 跟水反应时物质的量之比为 3︰5,生成溴酸、氢氟酸、溴单质和氧气,写出化学反应方 程式;若有 9g 水被消耗时,计算被还原 C 的物质的量。 5.液态 C 能发生微弱的电离,所得阴阳离子的式量比约是 4︰3,写出电离反应方程式。 6.指出分子 B、C 中中心原子的杂化类型和分子的构型。

第 9 题(8 分)完成并配平下列反应方程式: 1 XeF4 + H2O → 2 Na3AsS3 + HCl → 3 CuO + HI → 4 VO2+ + Fe2+ + H+ → 5 H2 + Co2(CO)8 → 6 Fe(OH)3 + ClO- + OH- → 7 Bi(OH)3 + Sn2+ + OH- → 8 As2O3 + Zn + H2SO4 → 9 FeSO4 → 10 NH4+ + HgI42- + I- →

3

第 10 题(15 分) 化合物 A 和 B 的元素组成完全相同。其中 A 可用 CoF3 在 300℃时与 NO2 反应制得;B 可用 AgF2 - 与 NO 反应制得。其中,A 与 NO3 是等电子体。 1.确定 A 和 B 的化学式,指出 A 中中心原子的杂化形态。 2.上述反应中,CoF3 和 AgF2 起什么作用? 3.A 可用无水硝酸和氟代磺酸反应制备。试写出其化学反应方程式,并指明化学反应类型。 4.B 也可用潮湿的 KF 与无水 N2O4 反应制得。试写出其化学反应方程式,并指明化学反应类型。 5.A 和 B 都能发生水解反应。试分别写出 B 与 NaOH 和乙醇反应的化学方程式。 6.A 能与 BF3 反应,试写出其化学反应方程式,并预测 B-F 键长变化趋势,简述其原因;同时阐 述 A 反应前后中心原子的杂化形态。

第 11 题(12 分) 单质 A 与氟以 1︰9 的物质的量之比在室温、高压(约为 1MPa)下混合、加热到 900℃时有三种化 合物 B、C 和 D 生成。它们都是熔点低于 150℃的晶体。测得 C 中含氟量为 36.7%(质量百分数) , D 中含氟量为 46.5%(质量百分数) 。 用无水 HOSO2F 在-75℃处理 B 时,形成化合物 E:B+HOSO2F→E+HF。E 为晶体,在 0℃时可 稳定数周,但在室温下只要几天就分解了。 1. 为确定 A, 如下测定 A 的相对原子质量: 用过量 Hg 处理 450.0mg 的 C, 放出 53.25cm3 的 A (25℃, 101.0kPa 下) 。计算 A 的相对原子质量。 2.指出 A、B、C、D、E 各为何物。 3.根据价层电子对互斥理论(VSEPR) ,确定 B、C 和 E 分子的几何构型。 4.使开始得到的 B、C 和 D 的混合物水解。B 水解时放出 A 和 O2,并且形成氟化氢水溶液。C 水 解时放出 A 和 O2(物质的量比为 4︰3) ,并形成含有氧化物 AO3 和氟化氢的水溶液。写出三个水解 作用的化学反应方程式。 5.将 B、C、D 混合物完全水解以测定其组成。在处理一份混合物样品时,放出 60.2cm3 气体(在 290K 和 100kPa 下测定的) ,这一气体中含有 O240.0%(体积百分数) 。用 0.100mol/dm3FeSO4 水 + + 溶液滴定以测定水中 AO3 含量,共用去 36.0cm3FeSO4 溶液。滴定时 Fe2 被氧化成 Fe3 ,AO3 还原 成 A。计算原始 B、C、D 混合物的组成(以摩尔百分数表示) 。

4

高中化学竞赛模拟试题(十二)
第 1 题(7 分) 1.AgCl+2NH3→Ag(NH3)2Cl 2Ag(NH3)2Cl 2Ag+4NH3+Cl2↑

Ag+2HNO3=AgNO3+NO2+H2O(各 1 分) 2.Hg2Cl2+6HNO3=2Hg(NO3)2+2HCl↑+2H2O↑+2NO2↑(2 分) 2Hg(NO3)2+2H2O 2Hg+O2↑+4HNO3(1 分)

3.2Pb5(VO4)3Cl+18HCl 3V2O5+10PbCl2+9H2O(2 分) 3V2O5+10Al=5Al2O3+6V(1 分) 2O5 由 VCl5 水解得到) (V 第 2 题(10 分) 1.V+3H2SO4(浓)=VOSO4+2SO2↑+3H2O(2 分) - + + + + 2.MnO4 +5VO2 +8H =Mn2 +5VO3 +4H2O(2 分) - + + + + 或 MnO4 +5VO2 +H2O=Mn2 +5VO2 +2H - - + + - 2MnO4 +5NO2 +6H =2Mn2 +5NO3 +3H2O(2 分) - + (NH2)2CO+2NO2 +2H =CO2↑+2N2↑+3H2O(2 分)

3.

(2 分)

第 3 题(14 分) - - - 1.Au+8CN +O2=4Au(CN)2 +4OH (2 分) - - - K=[Au(CN)2 ]4× [OH ]4/([CN ]8× 2]) p[O - 4 + 4 - 4 + - =[Au(CN)2 ] × [Au ] × [OH ] /([Au ]4× [CN ]8× 2]) p[O - 4 =(K 稳 Au(CN)2 ) ×K’ - ㏒ K’=nε0/0.059,ε0=φ0(O2/OH )-φ0(Au+/Au)=0.401-1.68=1.279V - n=4,K’=1.94× 87 10 - K=(2.0× 38)4× 10 1.94× 87=3.10× 66(3 分) 10 10 - - 2Au(CN)2 +Zn=2Au+Zn(CN)42 (2 分) - - - - - + + K=[Zn(CN)42 ]/[Au(CN)2 ]2=K(Zn(CN)42 ) × K(Au(CN)2 ) 2× 2 ]/[Au ]2 [Zn + + + + 设 K’=[Zn2 ]/[Au ],为对应于以下反应的平衡常数 2Au +Zn=2Au+Zn2 + + ε0=φ0(Au /Au)-φ0(Zn2 /Zn),n=2 ㏒ K’=nε0/0.059,K’=1.12× 83 10 22 得 K=2.8× (3 分) 10 + - - + - 2.络合-沉淀法:Fe2 +6CN =Fe(CN)64 4Fe3 +3 Fe(CN)64 =Fe4[Fe(CN)6]3↓ 优点:成本低;缺点:产生二次污染,设备庞大。 分) (2 - - - - 氧化法:CN +OH +O3(Cl2,ClO ,H2O2,Na2O2)→CNO →CO2+N2 优点:处理彻底;缺点:成本较高。 分) (2 第 4 题(6 分) - + 1.过氧化物含有 O22 ,例如:H2O2,Na2O2,BaO2,H2S2O8,CrO5,[VO2]3 (2 分) - + + 2. (1)高锰酸钾法:5H2O2+2MnO4 +6H3O =2Mn2 +5O2↑+14H2O - + - - - (2)碘量法:H2O2+2I +2H3O =I2+4H2O I2+2S2O32 =2I +S4O62 (2 分) 第 5 题(11 分) 1 As2S3 + 3Na2S == 2Na3AsS3; 2 4MXO3 == MX + 3MXO4, 2MXO3 == 2MX + 3O2, 4MXO3 == 2MX2 + 5O2 + 2M2O? 3 NH4Cl + NaNH2 == NaCl + 2NH3 4 Cl2 + NaNO2 + H2O == NaNO3 + 2HCl 5 (NH4)2PtCl6 == Pt + 2NH4Cl + 2Cl2, 或 3(NH4)2PtCl6 == 3Pt + 2NH4Cl + 2N2 + 16HCl 6 RePO4 + 3NaOH == Re(OH)3 + Na3PO4 7 TiO2 + BaCO3 == BaTiO3 + CO2 8 P4 + 3OH- + 3H2O == 3H2PO2- + PH3 第6题

1.


加热



? 2.3B2H6+6NH3 ?? ? 2B3N3H6+12H2
3.3NH4Cl+3BCl3→Cl3B3N3H3+9HCl 2Cl3B3N3H3+6NaBH4→2B3N3H6+3B2H6+6NaCl 3NH4Cl+3LiBH4→B3N3H6+3LiCl+9H2 (4)3RNH3Cl+3BCl3→Cl3B3N3R3+9HCl 2Cl3B3N3R3 +6NaBH4→2H3B3N3R3+3B2H6+6NaCl Cl3B3N3R3+3LiR’→R’3B3N3R3+3LiCl (5)氮原子电 负性比硼原子大,氮原子上电子云密度比硼原子大,氮原子有部分碱性,硼原子有部分酸性。 (6)
5

(7) A:

B:

(8)C: 第 7 题(12 分) 1.NO2[Au(NO3)4](2 分)

D: Au+3N2O5=NO2[Au(NO3)4]+NO↑(2 分)

2.

(2 分,离子电荷省略) ;Au 的氧化数+3(1 分)

3.单齿配体(1 分) 4. (1)无水硝酸。因为若是硝酸水溶液,则不会析出 N2O5,因为 N2O5 会与水发生剧烈反应。 (2 分) (2)NO2[Au(NO3)4]+NaNO3 Na[Au(NO3)4]+N2O5。 分) (2 第 8 题(18 分) 1.A 是 BrO2(2 分) ;6BrO2+6NaOH=NaBr+5NaBrO3+3H2O(2 分) 2.B 是 BrO2F(2 分) 3.C 是 BrF3(2 分) 4.3BrF3+5H2O=HBrO3+Br2+9HF+O2(2 分) 0.2mol(2 分) + - 5.2BrF3=BrF2 +BrF4 (2 分) 6.B:sp3 三角锥;C:sp3d 正三角形(4 分) 第 9 题(8 分) .1 6XeF4 + 12H2O == 2XeO3 + 4Xe + 24HF +3O2 2 2Na3AsS3 + 6HCl == 6NaCl + As2S3 + 3H2S 3 2CuO + 4HI == 2CuI +I2 + 2H2O 4 VO2+ + Fe2+ + 2H+ == VO2+ + Fe3+ + H2O 5 H2 + Co2(CO)8 == 2HCo(CO)4 6 2Fe(OH)3 + 3ClO- + 4OH- == 2FeO42- + 3Cl- + 5H2O 7 2Bi(OH)3 + 3Sn2+ + 12OH- == 2Bi↓+ 3Sn(OH)628 As2O3 + Zn + H2SO4 == 6ZnSO4 + 3H2O + 2AsH3 9 2FeSO4 == Fe2O3 + 2SO2 + 1/2O2 10 NH4+ + 2HgI42- + 4OH- == Hg2NI.H2O↓+ 7I- + 3H2O 第 10 题(14 分) 1.A:FNO2; B:FNO;A 中 N 原子的杂化形态为 sp2。 分) (3 2.CoF3 和 AgF2 均为常见的氟化剂。 分) (1 3.HNO3+FSO3H=FNO2+H2SO4;该反应为取代反应。 分) (2 4. 2O4+KF=FNO+KNO3; N 该反应为复分解反应或取代反应。 认为是复分解反应有: 2O4 N + - +NO3 ,然后相互交换成分,也可认为是取代反应。 分) (2 5.4FNO+6NaOH=NaNO3+NaNO2+2NO+4NaF+3H2O; FNO+C2H5OH=C2H5ONO+HF(2 分)
6

NO

6. FNO2+BF3=NO2BF4; B-F 键长增大, 原因是 BF3 中存在大 π 4 , B-F 键长较短; 而形成 NO2BF4 后,大 π 键消失,硼原子杂化由 sp2 杂化形态变成 sp3 杂化形态,因此,B-F 键长增大。FNO2 反应 前氢原子的杂化形态为 sp2,反应后变成了 sp 杂化形态。 分) (4 第 11 题(20 分) 1.AFn+n/2Hg=A+n/2HgF2;n(A)=n(AFn)=m(AFn)/M(AFn)=0.4500g/(MA+n× 19.0) -3 g/mol=2.17× 10 mol;已知 C 中含氟 36.7%,即 n× 19.0/(MA+n× 19.0)=36.7%,解得:n=4.0, -3 则 C 为 AF4。0.450 0g/(MA+4× 19.0)=2.17× 10 mol,解得:MA=13l.4g/mol。 分) (4 2.A:Xe;B:XeF2;C:XeF4;D:XeF6;E: (XeF) (OSO2F)(各 1 分) 。

3.B:XeF2,直线型:

;C:XeF4,平面正方形:

;E:

(各 1 分)

4.XeF2(g)+H2O(l)=Xe(g)+1/2O2(g)+2HF(aq)(各 1 分) ; XeF4(g)+2H2O(l)=2/3Xe(g)+1/2O2(g)+1/3XeO3(aq)+4HF(aq) ; XeF6(g)+3H2O(l)=XeO3(aq)+6HF(aq)(各 1 分) ;
6

5.设 n(XeF2)=1,n(XeF4)=a,n(XeF6)=b,则 n(Xe)=1+2a/3;n(O2)=1/2(1+a) ; n(XeO3)=a/3+b。气体物质的量:nG=n(Xe)+n(O2)=3/2+7a/6,因含 O2 为 40%,则 n (O2) G=0.40= /n (1/2+a/2) (3/2+7a/6) 解得 a=3。 O2) / , n ( =0.40PV / RT=0.40× 5N/m2× 10 60.2× 10 -6 -3 + 3 2+ 3+ m/ (8.314J/ (K· mol) 298K) × =1.0× 10 mol。 6Fe +XeO3+6H =6Fe +3H2O+Xe。 n (XeO3) -3 - 2+ 2+ 2+ =n(Fe )/6=c(Fe )V(Fe )/6=0.60× 10 mol。n(XeO3)/n(O2)=0.60× 3mol 10 -3 /(1.0× 10 mol)=(a/3+b)/(1/2+a/2) ,解得 b=0.20。 故混合物的摩尔百分组成为 XeF2:23.8%;XeF4:71.4%;XeF6:4.8%。 分) (5

7



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