2021高中化学竞赛-《元素化学》综合练习1.pdf

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“”和空心圆点“”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_ _。（3）分析 S2O82有强氧化性的原因是_。（4）写出 H2S2O8在OD182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：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迅猛发展。（1）新型镁合金可被大量应用于制造笔记本电脑外壳、竞赛自行车框架等，这是由于镁合金具有_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 溶液为电解质溶液构成的原电池（如右图所示）时发现，刚开始时，电流表指针向右偏转，镁条做负极；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。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 = H2+ 2OH，则镁电极发生的主要反应的电极反应式为_。（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。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_。960mgMg 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 。3 (5)通过本次探究，可知用 SCN-间接检验 Fe2+时应注意 。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：_(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4(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：NaX 溶于水呈中性。在 NaX 的水溶液中滴加碱性盐 NaY 溶液时，溶液变成棕黄色。若继续加过量 NaY 溶液，溶液又变成无色。NaX 溶液与 FeCl3溶液作用，溶液变成棕色浑浊。NaX 溶液与 AgNO3溶液作用，有黄色沉淀析出。NaY 与浓盐酸反应，有黄绿色刺激性气体生成。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：_九、38)(1043OHFspek 16)(100 . 82OHFspek 31)(1063OHCrspkCr2O72/Cr3=1.33v Fe3/ Fe 2=0.77v 处理含铬（）废水的一种方法是用 FeSO4把铬（）还原为铬（）並同时转化为铁氧体 Fe2Cr3xFe32xO4为了把废水中 CrO3还原并转化为铁氧体 Fe2Cr3xFe32xO4 ，至少需加 CrO3含量多少倍的 FeSO47H2O 固体？如果含铬废水为酸性，按铬（）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） 沉淀出组成和铁氧体相当的沉淀，pH 需在 810 间进行,为什么?5参考答案（1）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+。 （2 分）（2）SCN（2 分）（3）2SCN+22NO3+20H+2SO24+2CO2+22NO2+N2+10H2O（3 分）（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 分)(2) NH4+ (1 分) 没有(1 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)2NaN3=2Na+3N2(2 分) 10Na+2KNO3=K2O+5Na2O+N2 (2 分)6(4) 4C3H5(NO3)36N2+O2+12CO2+10H2O (2 分) 他们的分解产物中都有 N2，氮分子中有叁键，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)(3) 2NaI+NaClO+H2O=I2+NaCl+2NaOH(2 分) 2NaI+2FeCl3=I2+2FeCl2+2NaCl (2 分) NaClO+2HCl=Cl2+NaCl+H2O (2 分)九、1. CrO3 + 3Fe2 + 6H = Cr3 + 3Fe3 + 3H2OWFeSO47H2O/WCrO3 = 3MFeSO47H2O/MCrO3 = 3278/100=8.34（2 分）按铁氧体组成需 2mol M3（Cr3 + Fe3）1 mol Fe2由上式得 1 mol CrO3 产生 1 mol Cr3 、3 mol Fe3 , 因此需 2mol Fe2WFeSO47H2O/WCrO3 = 2MFeSO47H2O/MCrO3 = 2278/100=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 Fe2不沉淀OH162100 . 8Feksp pH6.45 （1 分）因 ECr2O72/Cr3 受H影响,必须保证 ECr2O72/Cr3在Fe3/ Fe 2=0.77v 以上0.778.8 105 pH4.05 （2 分）所以 pH 值应小于 4.05 （1 分）3.pH 值较高,保证 Fe2 Cr3 Fe3能够完全沉淀,但 pH 值又不能太高,防止 Cr(OH)3将溶解生成Cr(OH)4 ，因此控制 pH 在 810 。 （2 分）