【化學(xué)競(jìng)賽試題】2001-2010年十年化學(xué)賽題重組卷答案13 元素化學(xué)（d、ds區(qū)元素）

2001-2010年十年化學(xué)賽題重組卷13 元素化學(xué)（d、ds區(qū)元素）【初賽要求】1、離子方程式的正確書寫。2、鹵素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、錫、鉛、硼、鋁。堿土金屬、堿金屬、稀有氣體。鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、銀、金、鋅、汞、鉬、鎢。過(guò)渡元素氧化態(tài)。氧化物和氫氧化物的酸堿性和兩性。常見難溶鹽。氫化物的基本分類和主要性質(zhì)。常見無(wú)機(jī)酸堿的形態(tài)和基本性質(zhì)。水溶液中的常見離子的顏色、化學(xué)性質(zhì)、定性檢出（不使用特殊試劑）和分離。制備單質(zhì)的一般方法?！緵Q賽要求】元素化學(xué)描述性知識(shí)達(dá)到國(guó)際競(jìng)賽大綱三級(jí)水平。Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo1.008Zr NbMo Tc RuRhPdAgCdInSnSbTe I Hf TaW Re OsIrPt AuHgTl PbBiPoAtAc-LrHLiBeBCNOFNaMgAlSiPClSKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrRbCsFrSrBaRaYLaLu-6.9419.01222.9924.3139.1040.0885.4787.62132.9137.322322644.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6210210210 126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3222HeNeArKrXeRn元素周期表RfDbSgBhHsMt2002年第1題（5分）閱讀如下信息后回答問(wèn)題：元素M，其地殼豐度居第12位，是第3種蘊(yùn)藏最豐富的過(guò)渡元素，是海底多金屬結(jié)核的主要成分，是黑色金屬，主要用途：煉鋼，也大量用來(lái)制作干電池，還是動(dòng)植物必需的微量元素。1M的元素符號(hào)是Mn（1分）。2M的最重要礦物的化學(xué)式是MnO2（1分）。3M的三種常見化合物是MnO2、MnSO4和KMnO4。（3分）注：必須答MnO2和KMnO4，而Mn(II)鹽也可答硝酸錳等。1999年第4題（12分）市場(chǎng)上出現(xiàn)過(guò)一種一氧化碳檢測(cè)器，其外觀像一張塑料信用卡，正中有一個(gè)直徑不到2cm的小窗口，露出橙紅色固態(tài)物質(zhì)。若發(fā)現(xiàn)橙紅色轉(zhuǎn)為黑色而在短時(shí)間內(nèi)不復(fù)原，表明室內(nèi)一氧化碳濃度超標(biāo)，有中毒危險(xiǎn)。一氧化碳不超標(biāo)時(shí)，橙紅色雖也會(huì)變黑卻能很快復(fù)原。已知檢測(cè)器的化學(xué)成分：親水性的硅膠、氯化鈣、固體酸H8Si(Mo2O7)628H2O、CuCl22H2O和PdCl22H2O（注：橙紅色為復(fù)合色，不必細(xì)究）。1 CO與PdCl22H2O的反應(yīng)方程式為：COPdCl22H2OCO2Pd2HClH2O（4分）。 化學(xué)方程式寫PdCl2不寫PdCl22H2O同時(shí)也配平，給2分。2題1的產(chǎn)物之一與CuCl22H2O反應(yīng)而復(fù)原，化學(xué)方程式為：Pd2CuCl22H2OPdCl22H2O2CuCl2H2O（4分）。寫PdCuCl22H2OPdCl22H2OCu給2分3題2的產(chǎn)物之一復(fù)原的反應(yīng)方程式為：4CuCl4HCl6H2OO24CuCl22H2O（4分）。2004年 第9題（6分）下圖摘自一篇新近發(fā)表的釩生物化學(xué)的論文?；卮鹑缦聠?wèn)題：1此圖釩化合物的每一次循環(huán)使無(wú)機(jī)物發(fā)生的凈反應(yīng)（的化學(xué)方程式）是： H2O2ClHH2OHOCl（1分）2在上面的無(wú)機(jī)反應(yīng)中，被氧化的元素是氯；被還原的元素是氧（共1分）。3次氯酸的生成被認(rèn)為是自然界的海藻制造CCl鍵的原料。請(qǐng)舉一有機(jī)反應(yīng)來(lái)說(shuō)明。H2CCH2HOClHOH2CCH2Cl（舉其他含CC雙鍵的有機(jī)物也可）（2分） 4試分析圖中釩的氧化態(tài)有沒(méi)有發(fā)生變化，簡(jiǎn)述理由。 沒(méi)有變化。理由：（1）過(guò)氧化氫把過(guò)氧團(tuán)轉(zhuǎn)移到釩原子上形成釩與過(guò)氧團(tuán)配合的配合物并沒(méi)有改變釩的氧化態(tài)，所以從三角雙錐到四方錐體釩的氧化態(tài)并沒(méi)有發(fā)生變化；（2）其后添加的水和氫離子都不是氧化劑或還原劑，因此，過(guò)氧團(tuán)變成次氯酸的反應(yīng)也沒(méi)有涉及釩的氧化態(tài)的變化，結(jié)論：在整個(gè)循環(huán)過(guò)程中釩的氧化態(tài)不變。（2分）2001年第7題（10分） 某不活潑金屬 X在氯氣中燃燒的產(chǎn)物Y溶于鹽酸得黃色溶液，蒸發(fā)結(jié)晶，得到黃色晶體Z，其中 X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50。在500mL濃度為0.10mol/L的Y水溶液中投入鋅片，反應(yīng)結(jié)束時(shí)固體的質(zhì)量比反應(yīng)前增加4.95g。X是Au（2分）；Y是 AuCl3（2分）；Z是HAuCl43H2O（2分）。推理過(guò)程如下：要點(diǎn)1：X為不活潑金屬,設(shè)為一種重金屬, 但熟悉的金屬或者其氯化物與鋅的置換反應(yīng)得到的產(chǎn)物的質(zhì)量太小,或者其水溶液顏色不合題意, 均不合適, 經(jīng)諸如此類的排他法假設(shè)X為金，由此Y=AuCl3，則置換反應(yīng)的計(jì)算結(jié)果為：2AuCl33Zn3ZnCl22Au反應(yīng)得到Au的質(zhì)量0.100mol/L0.500L197g/mol9.85g反應(yīng)消耗Zn的質(zhì)量0.100mol/L0.500L65.39g/mol3/24.90g 反應(yīng)后得到的固體質(zhì)量增重：9.85g4.90g4.95g (2分)要點(diǎn)2：由AuCl3溶于鹽酸得到的黃色晶體中Au的含量占50%, 而AuCl3中Au的含量達(dá)65%, 可見Z不是AuCl3, 假設(shè)為配合物HAuCl4, 含Au 58%, 仍大于50%, 故假設(shè)它是水合物, 則可求得：HAuCl43H2O的摩爾質(zhì)量為393.8 其中Au的含量為197/39450%。(2分) 其他推理過(guò)程，只要合理，也得滿分。2006年第4題 （7分） 已探明我國(guó)錳礦儲(chǔ)量占世界第三位，但富礦僅占6.4%，每年尚需進(jìn)口大量錳礦石。有人設(shè)計(jì)了把我國(guó)的菱錳礦（貧礦）轉(zhuǎn)化為高品位“菱錳礦砂”的綠色工藝。該工藝首先將礦砂與硫酸銨一起焙燒，較佳條件是：投料比m(NH4)2SO4/mMnCO31.5；焙燒溫度450oC；焙燒時(shí)間1.5 小時(shí)。 4-1 寫出焙燒反應(yīng)方程式： (NH4)2SO4MnCO3MnSO42NH3CO2H2O （分）4-2 其次，將焙燒產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為高品位的“菱錳礦砂”，寫出反應(yīng)方程式：MnSO42NH3CO2H2O (NH4)2SO4MnCO3（2分）4-3 若焙燒溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將導(dǎo)致什么結(jié)果？ MnSO4，MnCO3分解生成高價(jià)錳的氧化物而導(dǎo)致錳浸出率下降。 （2分）4-4 從物料平衡角度看，生產(chǎn)過(guò)程中是否需要添加(NH4)2SO4？說(shuō)明理由。 不需加。開始投料時(shí)(NH4)2SO4（132gmol-1）過(guò)量（MnCO3,115 gmol-1）,反應(yīng)生成的NH3、CO2以及(NH4)2SO4可循環(huán)利用。（2分） 2010年第5題 ( 11分) 把紅熱的玻棒插入橙紅色固體A中，A受熱后噴射出灰綠色粉末B和無(wú)色無(wú)味氣體C。鎂在C中加熱生成灰色固體D。B在過(guò)量的NaOH溶液中加熱溶解，得到綠色溶液E。將適量H2O2加入E中，加熱，得到黃色溶液F。F酸化后變?yōu)槌壬芤篏。向G中加入Pb(NO3)2溶液，得到黃色沉淀H。5-1 寫出A、B、C、D、E、F、G和H的化學(xué)式。 A (NH4)2Cr2O7B Cr2O3C N2D Mg3N2E NaCr(OH)4F Na2CrO4G Na2Cr2O7H PbCrO4 每個(gè)化學(xué)式0.5分 E 寫NaCrO2也得滿分。 （4分）5-2 寫出由E轉(zhuǎn)變?yōu)镕，F(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)镚，G 轉(zhuǎn)變?yōu)镠的離子方程式。E轉(zhuǎn)變?yōu)镕 F轉(zhuǎn)變?yōu)镚 G 轉(zhuǎn)變?yōu)镠 每個(gè)方程式1分。E轉(zhuǎn)變?yōu)镕，寫CrO2-配平，也得滿分。 （3分）5-3 A中的金屬元素M可以形成MO2和ZnM2O4, 它們均為磁性材料，廣泛用于制作磁帶和磁盤。分別寫出MO2和ZnM2O4中M的價(jià)電子組態(tài)。3d2 ，3d3 （1分） 5-4 A中的金屬元素M可以形成不同形式的羰基化合物或者羰基陰離子，按照18電子規(guī)則畫出Na2M2(CO)10的陰離子結(jié)構(gòu)，指出M的氧化態(tài)。Cr的氧化態(tài) -1 結(jié)構(gòu)式2分，氧化態(tài)1分 （3分）1997年第3題（19分）用黃銅礦煉銅按反應(yīng)物和生成物可將總反應(yīng)可以寫成：CuFeS2SiO2O2CuFeSiO3SO2 事實(shí)上冶煉反應(yīng)是分步進(jìn)行的。黃銅礦在氧氣作用下生成硫化亞銅和硫化亞鐵；硫化亞鐵在氧氣作用下生成氧化亞鐵，并與二氧化硅反應(yīng)生成礦渣；硫化亞銅與氧氣反應(yīng)生成氧化亞銅；硫化亞銅與氧化亞銅反應(yīng)生成銅。1寫出上述各個(gè)分步反應(yīng)（，）的化學(xué)方程式。 2CuFeS2O2Cu2S2FeSSO2 （1分）（寫S、SO3不寫SO2不得分） FeSO2FeOSO2 （1分）（寫S、SO3不寫SO2不得分） FeOSiO2FeSiO3 （1分）（寫其他產(chǎn)物不得分） 2Cu2S3O22Cu2O2SO2 （1分）（寫S、SO3不寫SO2不得分） Cu2S2Cu2O6CuSO2 （1分）（寫S、SO3不寫SO2不得分）2給出總反應(yīng)方程式的系數(shù)。 2CuFeS22SiO25O22Cu2FeSiO34SO2 （2分）3據(jù)最新報(bào)道，有一種叫Thibacillus ferroxidans的細(xì)菌在氧氣存在下可以將黃銅礦氧化成硫酸鹽。反應(yīng)是在酸性溶液中發(fā)生的。試寫出配平的化學(xué)方程式。4CuFeS22H2SO417O24CuSO42Fe2(SO4)32H2O（4分）（注：不寫硫酸鐵而寫硫酸亞鐵給一半分）4最近我國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)，以精CuFeS2礦為原料在沸騰爐中和O2 (空氣)反應(yīng), 生成物冷卻后經(jīng)溶解、除鐵、結(jié)晶，得到CuSO45H2O，成本降低了許多。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：沸騰爐溫度/560580600620640660生成物水溶性Cu/%90.1291.2493.5092.3889.9684.23酸溶性Cu/%92.0093.6097.0897.8298.1698.19酸溶性Fe/%8.566.723.462.782.372.28回答如下問(wèn)題：（1）CuFeS2和O2主要反應(yīng)的方程式為 4CuFeS217O24CuSO42Fe2O38SO2 （4分）（2）實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的沸騰爐溫度為 600620。控制反應(yīng)溫度的方法是控制加入CuFeS2的速度，因CuFeS2與O2反應(yīng)放熱。（2分）（3）溫度高于600620生成物中水溶性Cu（%）下降的原因是CuSO4CuOSO3（2分）（答SO21/2O2不扣分）（注：（1）的反應(yīng)產(chǎn)物不寫氧化鐵寫氧化亞鐵或四氧化三鐵也可以給一半分。雖然實(shí)際反應(yīng)產(chǎn)物是氧化鐵, 但對(duì)中學(xué)生，做出正確判斷根據(jù)可能不足。）北京2009第8題（12分）已知在K2CrO4的溶液中存在著如下的平衡：2CrO42 + 2H+ Cr2O72 + H2O， 平衡常數(shù) K=1014 （1）淺黃色難溶化合物BaCrO4和過(guò)量的硫酸作用后，能產(chǎn)生白色沉淀，則有關(guān)的離子方程式為： 2 BaCrO4 + 2 H+ + 2 SO42 = 2 BaSO4 + Cr2O72+ H2O（2） 向K2Cr2O7溶液中加入Pb(NO3)2并充分?jǐn)嚢韬?，溶液的pH明顯降低，其原因是： Cr2O72 和Pb2+、H2O反應(yīng)，生成難溶物PbCrO4，同時(shí)放出H+（3）用0.05mol K2Cr2O7配制成1 L K2CrO4溶液，其中Cr2O72的濃度小于105mol/L。則配制時(shí)除K2Cr2O7、H2O外還用到的試劑是：KOH ，溶液的pH應(yīng)：大于8.5 (填大于、等于或小于多少)。（4）在堿性(c OH = 1 mol/L)介質(zhì)中鉻和過(guò)氧化氫分別有如下的元素電勢(shì)圖： 指出把H2O2寫成HO2的原因。若向KCr(SO4)2溶液中，加過(guò)量的NaOH和過(guò)量的H2O2，寫出HO2參與反應(yīng)的離子方程式為： H2O2顯弱酸性，在強(qiáng)堿介質(zhì)中以HO2為主要存在型體 2 Cr(OH) 4 + 3 HO2 = 2 CrO42 + 5 H2O + OH 或 2 Cr3+ + 3 HO2 + 7 OH = 2 CrO42 + 5 H2O2 HO2 = O2 + 2OH北京2006年第三題（共9分） 一種硫酸銅(II)溶液含CuSO4質(zhì)量百分?jǐn)?shù)15.00%，其密度為1.169 g/mL，取25.00 mL該溶液，往其中加入過(guò)量濃氨水，生成一種深藍(lán)色溶液。冷卻該溶液析出深藍(lán)色沉淀，過(guò)濾、干燥后得到6.127 g深藍(lán)色固體。取0.195 g該固體產(chǎn)物，用0.1036 mol/L的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定其中NH3含量，共消耗30.63 mL HCl溶液。取0.150 g 該固體用0.0250 mol/L 的EDTA 溶液滴定測(cè)定其中銅（II）含量，耗用EDTA溶液24.43 mL，將0.200 g該固體在 110溫度下加熱脫水得到0.185 g 的無(wú)水產(chǎn)物。（1）計(jì)算在原始CuSO4溶液中Cu2+ 的物質(zhì)的量濃度，25.00 mL該溶液中含Cu2+ 的物質(zhì)的量； （a） = 1.0985 mol/L (Cu2+) （1.5分）（b） 1.0985 mol/L L = 0.0275 mol （1.5分）（2）計(jì)算所制得的深藍(lán)色化合物中，NH3, Cu2+, H2O, SO的質(zhì)量百分含量； NH3 : 27.7%; Cu: 25.9%; H2O: 7.5%; SO4: 100 (27.7+25.9 +7.5) =38.92% （4分）（3）依據(jù)（2）中計(jì)算結(jié)果，確定化合物的化學(xué)式。Cu(NH3)4SO4H2O （2分）北京2007年第二題（共8分） 向含有Fe2的溶液中加入NaOH溶液后生成藍(lán)綠色沉淀，該沉淀在空氣中放置一段時(shí)間后變成棕色，過(guò)濾后，用鹽酸溶解棕色沉淀得黃色溶液。用離子方程式解釋下列各實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：（1） 向該黃色溶液中加入幾滴KSCN溶液則溶液立即變紅；Fe3 3SCN Fe (SCN) 3 （方程式中SCN系數(shù)36均可，只要配平合理即可。要看出明顯顏色系數(shù)需3以上。）（2） 往該紅色溶液中通入SO2則紅色消失；2Fe (SCN) 3 SO2 2H2O 2Fe2 SO42 4H 6SCN（方程式中只要能顯示出Fe被還原，S被氧化，硫酸根寫成H2SO4也可得分。）（3） 向此溶液中再滴入KMnO4溶液，則KMnO4紫色褪去；MnO4 5Fe2 8H Mn2 5Fe3 4H2O（4） 最后加入黃血鹽（K4 Fe(CN)6）溶液時(shí),生成藍(lán)色沉淀。 Fe3 Fe(CN) 6 4 K KFe Fe(CN)62011年第9題（ 8分）NiO晶體為NaCl型結(jié)構(gòu)，將它在氧氣中加熱，部分Ni將氧化為Ni3+,成為NixO(x<1)。今有一批NixO，測(cè)得密度 r 為6.47gcm-3,用波長(zhǎng)=154pm的X射線測(cè)得立方晶胞衍射指標(biāo)為111的衍射角=18.71。（Ni的原子量為58.70） （1） 計(jì)算NixO的立方晶胞參數(shù)a 2d111sin = ；d111 = 154/2sin18.71= 240pm (1分)a = d111(h2 + k2 + l2) 1/2 = 416pm （1分）（2） 計(jì)算x值，并標(biāo)明Ni的氧化數(shù)的化學(xué)式 M(NixO) = r N0V/4 = 70.00， M(Nix) = M(NixO) Mo = 54.00， x = M(Nix)/M(Ni) = 0.92 （1分）設(shè)NiO為u，Ni2O3為v，建立方程組有uM(NiO) + vM(Ni2O3) = M(NixO) = 70.00u + v = x = 0.92 （1分）求解得：u = 0.76， v = 0.16 （1分） Ni的帶氧化數(shù)的化學(xué)式：Ni2+0.76Ni3+0.16O （3） Ni晶體中，O2-的堆積方式怎樣？Ni在堆積中占據(jù)那種空隙？占有率多少？ A1; 八面體空隙; 92/100 （2分）4