中学化学竞赛试题-锰族及其化合物.pdf

1中学化学竞赛试题资源库锰族及其化合物A 组组1MnO2在下列变化过程中所起的作用相同，而且生成物之一也相同的是MnO2与浓盐酸共热 MnO2与铝粉共热 MnO2与氯酸钾共热MnO2与炭粉共热 MnO2与投入双氧水中A 与 B 与 C 与 D 与2向含下列微粒的溶液中，HS、Fe2、O、CH2C(NH2)COOH分别加入少量氢氧化钠固体，或少量浓盐酸或几滴酸性 KMnO4溶液（溶液体积变化忽略不计），都使溶液中对应的离子或分子浓度减少的是A B C D 3金属锰可以用四氧化三锰为原料通过铝热法来制备。试写出配平的化学方程式。4某金属能形成多种氧化物，它在其中一种氧化物中的氧化态为“n” ，在另一种氧化物中的氧化态为“n5” ，后者转化为前者时，失重 36.1%（质量） 。通过计算确定该金属为何种元素，写出两种氧化物之间转化的化学方程式。B 组组5将高锰酸钾的晶体放入下述物质的溶液里，不发生反应的是A HCl B Fe(NO3)3 C FeSO4 D Na2S E H2C2O46将固体 MnC2O42H2O 放在坩锅里加热，固体质量随温度变化的数据如下表：温度/255075100214280固体质量/g17.917.916.014.314.37.15下列说法错误的是（MnC2O4摩尔质量 143g/mol）A 2550，MnC2O42H2O 未发生变化B 75时，MnCO42H2O 部分失去结晶水C 100时，坩锅内固体均为 MnC2O4D 200时，坩锅内固体为混合物7固态 KMnO4在 200加热，失重 10.8。固态 KMnO4在 240加热，失重 15.3%。81 摩尔高锰酸钾在 240300加热释放出 19.2g 氧气，写出反应方程式。 （已知K2MnO4 640分解，K3MnO4 800分解。 ）9将高锰酸钾溶液滴入 NaOH 溶液，微热，得到透明的绿色溶液。写出反应的化学方程式。10阅读如下信息后回答问题：元素 M，其地壳丰度居第 12 位，是第 3 种蕴藏最丰富的过渡元素，是海底多金属结核的主要成分，是黑色金属，主要用途：炼钢，也大量用来制作干电池，还是动植物必需的微量元素。（1）M 的元素符号是 。（2）M 的最重要矿物的化学式是 。（3）M 的三种常见化合物是 、 和 。211某绿色固体 A 可溶于水，在其水溶液中通入 CO2即得到棕黑色沉淀 B 和紫色溶液 C。B 与浓 HCl 共热时放出黄绿色气体 D，溶液近乎无色。将此溶液和溶液 C 混合，即得沉淀 B。将气体 D 通入 A 溶液，可得 C。试判断 A 是哪种钾盐，写出有关反应式。12绿色固体混合物中可能含有 K2MnO4、MnO2、NiSO4、Cr2O3、K2SO4，由下列实验确定哪些物质肯定存在，哪些物质肯定不存在。（1）向混合物中加入浓 NaOH 溶液得到绿色溶液。（2）向混合物中加水得到紫色溶液和棕色沉淀。过滤后滤液用稀硝酸酸化，再加入过量 Ba(NO3)2溶液，则紫色褪去同时有不溶于酸的白色沉淀析出。向棕色沉淀中加入浓盐酸并微热有黄绿色气体放出。（3）混合物溶于硝酸得到紫色透明溶液。13将绿色固体 A 溶于水后通入过量 SO2得到溶液 B。向 B 中加入 NaOH 溶液得到白色沉淀 C，C 不溶于过量的 NaOH 溶液，再加入 H2O2后沉淀变为暗棕色，说明有 D 生成。将 D 过滤后与 KClO3和 KOH 共熔又得到 A。请确定 A、B、C、D 的化学式及有关反应的化学方程式。14某棕褐色粉末 A 不溶于水。当 A 和 KOH 在空气中熔融，可得一绿色熔块 B。把 B 溶于水，调节溶液至弱碱性，即生成紫红色溶液 C 和棕褐色沉淀 A。过滤后把沉淀A 和浓盐酸共热，产生一种黄绿色气体。在弱碱性溶液中加入 K2SO3溶液，紫红色褪去。由此可知各物质的化学式：A 是 ，B 是 ，C 是 ；由 AB 的化学方程式是 ，由 BC、A 的化学方程式是 ，C 和 K2SO3反应的离子方程式是 。15将固体 MnC2O42H2O 放在一个可以称出质量的容器里加热，固体质量随温度变化的关系如图所示：纵坐标是固体的相对质量。说出在下列五个温度区间各发生什么变化，并简述理由：050：50100：100214：214280：280943：16棕黑色粉末 A 不溶于水。将 A 与稀硫酸混合后加入 H2O2并微热得无色溶液B。向酸性的 B 中加入一些 NaBiO3粉末后得到紫红色溶液 C。向 C 中加入 NaOH 溶液至碱性后滴加 Na2SO3溶液有绿色溶液 D 生成。向 D 中滴加稀硫酸又生成 A 和 C。少量 A与浓盐酸作用在室温下生成暗黄色溶液 E，加热 E 后有黄绿色气体 F 和近无色的溶液 G生成。向 B 中滴加 NaOH 溶液有白色沉淀 H 生成，H 不溶于过量的 NaOH 溶液。但在空气中 H 逐渐变为棕黑色。请确定各字母所代表的物质，并写出有关反应的化学方程式。317一棕黑色固体 A 不溶于水，但可溶于浓盐酸，生成近乎无色溶液 B 和黄绿色气体 C；在少量 B 中加入硝酸和少量 NaBiO3（s） ，生成紫红色溶液 D；在 D 中加入一淡绿色溶液 E，紫色褪去；在得到的溶液 F 中加入 KNCS 溶液又生成血红色溶液 G；再加入足量的 NaF 则溶液的颜色又褪去；在 E 中加入 BaCl2溶液则生成不溶于硝酸的白色沉淀H。试确定各字母所代表的物质并写出有关反应的离子方程式。18在混合高锰酸钾和亚硫酸钾溶液时生成了棕色的沉淀。如果在高锰酸钾的溶液中预先加入酸或碱，那么沉淀不生成并且制得了无色或绿色的溶液。如何解释以下事实，即有时在酸性介质或在碱性介质中，上述盐溶液相互作用时可以观察到有沉淀析出？写出题中所有涉及到的反应的方程式。19在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化：已知 D 为黄绿色气体，请填写下列空白：（1）写出 AB 反应的化学方程式：（2）写出下列变化的离子方程式：BCAADECAFG20KReO4酸性溶液含 26.83mg 化合态的 Re，将其通过一装有 Zn 粒的反应柱并被Zn 还原。从柱中渗出的液体（包括用清水冲洗反应柱后所得的溶液）用 0.1000N 的KMnO4溶液滴定；已知需要 11.45mL 标准的 KMnO4来重新氧化锌使其全部转化为ReO4。假设 Re 是唯一被还原的元素，试求被 Zn 还原后 Re 的价态为多少？C 组组21Mn2离子是 KMnO4溶液氧化 H2C2O4的催化剂。有人提出该反应的历程为：Mn（） IIMnMn（） IIMnMn（） IIMnMn（）242OCMn(C2O4)n32nMn2CO2请设计 2 个实验方案来验证这个历程是可信的（无须给出实验装置，无须指出选用的具体试剂，只需给出设计思想） 。22高碘酸盐（IO65） 、过二硫酸盐（S2O82） 、二氧化铅（PbO2） 、铋酸钠（NaBiO3、不电离）是四种具有强氧化性的物质，均能在一定条件下将 Mn2氧化为高锰酸盐。（1）锰的氧化物随着价态的升高，其酸碱性递变规律如何？（2）确定元素锰在周期表中的位置和外层电子的排布。4（3）IO65的空间构型为 已知高碘酸加热易失去两分子水生成偏高碘酸，写出偏高碘酸根离子的化学式 、中心原子的杂化类型 和空间构型 （4）高碘酸盐的主要性质是它们的强氧化性，其反应平稳而迅速。分析化学中用来将 Mn2氧化为 MnO4，写出离子反应方程式：（5）过二硫酸根离子中两个硫原子间存在过氧键，写出过硫酸根离子的结构简式和电子式，并确定硫原子的化合价。（6）过二硫酸盐是用电解硫酸氢铵溶液产生的，写出电极反应方程式和总反应方程式。（7）过二硫酸根离子能分步水解产生过氧化氢，写出 H2S2O8在 D218O 中水解的两步反应方程式：（8）传统工业上以电解 NH4HSO4来制备 H2O2。已知某 NH4HSO4溶液，以4.00103A 的电流电解 2.00 小时后，生成 H2O2 3.00kg，同时阴极与阳极放出气体体积之比为 6:1。设电解后测溶液中 H2O2含量时，S2O82时都已分解，且电解中 H2O2不分解。求电解生成 H2O2的电流效率；忽略电阻，指出电流主要损失在何处？写出有关反应式？（9）过二硫酸盐在 Ag的作用下能将 Mn2氧化为 MnO4，写出离子反应方程式：该反应适合在 （酸、碱）性介质在进行，请说明原因：（10）PbO2具有两性和强氧化性，写出加热情况下分别与 NaOH 和浓 HCl 反应的方程式：（11）PbO2能导电，用于做铅蓄电池的 极材料，写出该电极的反应方程式：（12）写出酸性介质中 PbO2将 Mn2氧化为 MnO4的离子反应方程式：其中酸化所用的酸是 （13）铋酸钠是在碱性条件下用 Cl2氧化 Bi(OH)3得到的，写出反应方程式：（14）在分析化学上，用铋酸钠定性检验溶液中 Mn2的存在，写出现象和反应方程式：（15）H2O2的水溶液是一种常用的杀菌剂，在分析上常用 KMnO4来标定 H2O2的浓度。写出 KMnO4滴定 H2O2的离子方程式；请设计实验步骤，用已知浓度的KMnO4（0.1000mol/L）溶液滴定 H2O2（约 0.1mol/L）溶液的浓度。23元素周期表中有 3 种金属 A、B 和 C。已知其有关性质：所有 3 种金属都可形成二价离子，稳定程度不同；金属 C 的二价离子比金属 A 的三价离子和金属 B 的二价离子多 2 个电子；元素 A 和 B 在此周期中表现为较高的氧化态；元素 B 和 C 表现为最高氧化态，B 和 C 均有高氧化态。所有 3 种金属都能形成带色的含氧酸根 MOnm（MA、B、C） ，它们在强碱性介质中稳定。金属 B 的一种含氧酸的最高氧化态在酸性条件下与冷的 H2O2乙醚溶液反应，可使溶液显兰色。（1）指出元素 A、B 和 C；（2）给出 M2离子的稳定性顺序（大小） ；（3）指出 MOnm氧化性增强的次序，并指出颜色和它们的几何构型；5（4）用化学反应指出其阴离子在酸化其碱性溶液的行为。24周期表中有 3 种金属 A、B 和 C，它们均可形成稳定程度不同的二价离子，C 的二价离子比相应 B 的二价离子和 A 的三价离子多 2 个电子。三种金属均有高氧化态，在强碱性介质中形成带色的稳定的含氧酸根 MOnm。现以 B 的一种含氧酸根的最高氧化态作起始原料在水介质中进行如下反应：BnOmpXYZ已知 X 为稳定的绿色物质；Y 为顺磁性的不稳定的蓝色物质；Z 为反磁性的红色稳定物质。请回答下列问题：（1）元素 A、B 和 C 分别是 ， ， 。（2）M2离子稳定性顺序（大小） 。（3）MOnm氧化性增强顺序 ，相应酸根的颜色 ，及其几何构型 。（4）MOnm酸化时分别形成含 A、B、C 物种相应离子的反应是 。（5）BnOmp是 ，X 是 ，Y 是 ，Z 是 。（6）给出它们的几何构型，BnOmp是 ，X 是 ，Y 是 ，Z 的化学结构是 。6参考答案（参考答案（A6）1 B、C2 C3 3Mn3O48Al9Mn4Al2O34 M 为 Mn 2Mn2O74MnO45O25 B6 D7 2KMnO4K2MnO4MnO2O2或 2KMnO4K2Mn2O6O2 2KMnO4K2Mn2O53/2O28 5KMnO4K2MnO4K3MnO43MnO23O29 4KMnO44NaOH2K2MnO42Na2MnO42H2OO210 （1）Mn（2）MnO2（3）M 的三种常见化合物是 MnO2、MnSO4和 KMnO4（必须答 MnO2和 KMnO4，而 Mn(II)盐也可答硝酸锰等）11 A：K2MnO43K2MnO42CO22KMnO4（C）MnO2（B）2K2CO3。MnO24HCl（浓）MnCl2Cl2（D）2H2O2KMnO43MnCl22H2OMnO22KCl4HCl2K2MnO4Cl22KMnO42KCl12 肯定存在的物质是 K2MnO4、K2S2O8；肯定不存在的物质是 MnO2、Cr2O3、NiSO413 A 为 K2MnO4 B 为 MnSO4 C 为 Mn(OH)2 D 为 MnO214 A 为 MnO2 B 为 K2MnO4 C 为 KMnO42MnO24KOHO22K2MnO42H2O3K2MnO42H2O2KMnO4MnO24KOH2MnO43SO32H2O2MnO23SO422OH15 050 MnC2O42H2O 稳定区域 50100 MnC2O42H2OMnC2O42H2O 143/1790.80 100214 MnC2O4 稳定区域 214280 MnC2O4MnOCOCO2 71/1790.40 280943 3MnO1/2O2Mn3O4 76.3/1790.4316 A：MnO2 B：MnSO4 C：NaMnO4 D：Na2MnO4 E：MnCl2 F：Cl2 G：MnCl2 H：Mn(OH)217 A：MnO2，B：Mn2，C：Cl2，D：MnO4，E：FeSO4，F：Fe3，G：Fe(NCS)63，H：BaSO418 在碱性介质中生成的锰酸钾（绿色）在稀溶液中可能分解而生成 MnO2沉淀：3K2MnO42H2O2KMnO4MnO24KOH 在微酸性或微碱性溶液中，KMnO4与 K2SO4反应产物有 MnO2生成，在酸性介质中，若 KMnO4过量，其分解可有MnO2生成：MnO4H3O22H2O4MnO219 A MnO2 B K2MnO4 C KMnO4 D Cl220 121 （1）对比实验：其一的草酸溶液中加 Mn2+离子，另一不加。在滴加 KMnO4溶液时，加 Mn2+者反应速率快。 （2）寻找一种试剂能与 Mn(VI)、Mn(IV)或 Mn(III)生成配合物或难溶物；加入这种试剂，反应速率变慢。22 （1）锰的氧化物随着价态的升高，由碱性氧化物过渡到酸性氧化物。 7（2）第四周期 VIIB族；d5s2 （3）正八面体；IO4；sp3；正四面体 （4）5IO652Mn214H5IO32MnO47H2O （5）；2；6 （6）阳极：2SO422eS2O82；阴极：2H2eH2；总反应：2NH4HSO4(NH4)2S2O8H2 电解（7）H2S2O8D218OHOSO218ODDOOSO2OH DOOSO2OHD218ODOODHOSO218OD （8）；molnOH2 .880 .341000. 3322molne29896500360000. 21000. 43 电解水：2H2O2H2O2；在阳极生成 S2O82未分解生成%2 .595 . 022eOHnnH2O2之前又在阴极还原生成 SO42：S2O822e2SO42 （9）2Mn25S2O828H2O2MnO410SO4210H Ag（10）PbO22NaOHNa2PbO3H2O；PbO24HClPbCl2Cl22H2O （11）正；PbO24HSO422ePbSO42H2O （12）5PbO22Mn24H5Pb22MnO42H2O；HNO3 （13）Cl2Bi(OH)33NaOHNaBiO32NaCl3H2O （14）2Mn22NaBiO314H2MnO45Bi35Na7H2O （15）2MnO45H2O26H2Mn28H2O5O2 用 25mL 移液管准确移取H2O2溶液于 100mL 锥形瓶中，加入适量的硫酸酸化，用 KMnO4溶液滴定，平行实验做三次，计算 H2O2溶液浓度并取平均值。23 （1）A Mn B Cr C Fe （2）稳定性 Mn2Fe2Cr2 （3）氧化性 CrO42（黄）MnO42（绿）FeO42（红） 均为正四面体结构 （4）CrO42Cr2O72Cr3O102 3MnO424H2MnO4MnO22H2O 4FeO42十 2OH4Fe33O210H2O24 （1）A Mn B Cr C Fe （2）稳定性 Mn2Fe2Cr2 （3）氧化性 CrO42（黄）MnO42（绿）FeO42（红） 均为正四面体结构 （4）CrO42Cr2O72Cr3O102 3MnO424H2MnO4MnO22H2O 4FeO42十 2OH4Fe33O210H2O（5）BnOmp是 Cr2O72，X 是Cr(H2O)6Cl3，Y 是Cr(H2O)6Cl2，Z 是Cr2(CH3COO)4(H2O)2（6）Cr2O72为两个正四面体共用一条边，Cr(H2O)63和Cr(H2O)62都是正八面体。8Z 的结构为四个乙酸根为桥基形成的双核配合物