十年奥赛（奥林匹克竞赛）真题分类汇总-氢、稀有气体.doc

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1、氢、稀有气体练习（1997）第一题（10分）：次磷酸H3PO2是一种强还原剂，将它加入CuSO4水溶液，加热到4050，析出一种红棕色的难溶物A。经鉴定：反应后的溶液是磷酸和硫酸的混合物；X射线衍射证实A是一种六方晶体，结构类同于纤维锌矿(ZnS), 组成稳定；A的主要化学性质如下：温度超过60，分解成金属铜和一种气体；在氯气中着火；与盐酸应放出气体。回答如下问题：1写出A的化学式。2写出A的生成反应方程式。3写出A与氯气反应的化学方程式。4写出A与盐酸反应的化学方程式。【解题思路】整个试题围绕着A是什么物质。可以把有关的信息用如下的图形来综合：首先可以把A写成MX。其中的M是铜是无疑的，因A

2、经加热分解可以得到铜（MCu）。X是什么？这是本题的难点。先根据MX具有ZnS的结构，是M：X11的组成，A只可能是CuS，CuP，CuO和CuH等等，显然，只有CuH才是与其他信息对应的，若是CuS或CuO，生成反应中就找不到被强还原剂（NaH2PO2）还原的元素，若是CuP，与铜和磷的化合价矛盾（按化合价，应是Cu3P或者Cu3P2，均不是ZnS的组成），所以A是CuH。如果选手以为A是Cu、Cu2O、CuH2PO3、Cu3P、Cu3P2、CuH2P、CuHP等等物质，与A的晶体结构属ZnS型（11的MX）矛盾，更无后面所述的几种化学性质，不可取。解决了A是什么（本题的关键），其余的问题引

3、刃而解。1CuH（4分）24CuSO43H3PO26H2O4CuH3H3PO44H2SO4（2分）32CuH3Cl22CuCl22HCl（2分）4CuHHClCuClH2（2分） 平衡体系压强/ kPa XeF4XeF6 XeF2 800700600500400300200100300 400 500 600 700 800 900 1000 温 度 / K2002第9题（8分）Xe和F2反应，可得三种氟化物，视反应条件而定。下图表述的是将0.125 mol/L Xe 和1.225 mol/L F2为始态得到的生成物在平衡体系内的分压与反应温度的关系。91。应在什么温度下制备XeF6和XeF4

4、? XeF6 约550K XeF4约850K （各1分） 92。Xe和F2生成XeF6和XeF4，哪个反应放热更多？ 生成 XeF6 的反应放热更多。 理由是：若Xe与F2生成XeF4的反应放热多，反应XeF4+F2=XeF6将是吸热反应，温度升高应有利于XeF6的生成，而由附图可见，事实恰恰相反或答：反应XeF6 = XeF4 + F2 发生在相对高的温度下。或答：上述正向反应是体积增大的反应，所以正向反应是吸热的。 （4分） 93。为有效地制备XeF2，应在什么反应条件下为好？简述理由。 在上图条件下必须在高温下才能制备XeF2, 但高温要求的技术问题太多，因而，应降低投料中F2/Xe的比

5、值，可有效制备XeF2。（2分）2004第题（7分）用2份等质量的XeF2和XeF4混合物进行如下实验：（1）一份用水处理，得到气体A 和溶液B，A 的体积为56.7 mL（标准状况，下同），其中含O2 22.7 mL，余为Xe。B中的XeO3能氧化30.0mL浓度为0.100mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2。（2）另一份用KI溶液处理，生成的I2被0.200mol/L Na2S2O3滴定，用去Na2S2O3 35.0mL。求混合物中XeF2和XeF4各自的物质的量。由（1）求Xe的总量：Xe 56.7mL22.7mL34.0mL34.0mL/2.24×104mL/mol1.

6、52×103mol（1分）XeO36Fe26HXe6Fe33H2O 1 6 （1分） x 0.100mol/L×0.0300mL x5.0x104mol （1分）Xe的总量 1.52×103mol5.0×104mol2.02×103mol（1分）由（2）XeF22II22S2O32 1 2 （1分） y z z2 y（1分）XeF44I2I24S2O32第 6 题（9分）潜在储氢材料化合物 A 是第二周期两种氢化物形成的路易斯酸碱对，是乙烷的等电子体，相对分子质量30.87，常温下为白色晶体，稳定而无毒。刚刚融化的 A 缓慢释放氢气，转变为化合

7、物B（乙烯的等电子体）。B 不稳定，易聚合成聚合物 C（聚乙烯的等电子体）。C 在155oC释放氢气转变为聚乙炔的等电子体，其中聚合度为3的化合物 D 是苯的等电子体。高于500oC时 D 释放氢气，转变为化合物 E，E 有多种晶型。6-1 写出 A、B、C、D、E 的化学式。 A H3B:NH3（或 BNH6） B H2B=NH2（或 BNH4） C H2B-NH2n D B3N3H6 E BN （5分） 6-2 化合物 A 转变为 E 各步释放的氢所占的质量分数以及总共释放的氢气所占的质量分数多大？ AB 2.016/30.87 = 6.531 %（或0.06531) BD 2.016/2

8、8.85 = 6.988 % (或0.06988） DE 6.048/26.84 = 22.5 %（或0.225） AE 6.048/30.87 = 19.59 % (或0.1959) （2分）6-3 为使 A 再生，有人设计了化合物 D 在水蒸气存在下与甲烷反应，写出化学方程式。 3 CH4 + 2(HBNH)3 + 6 H2O = 3 CO2 + 6 H3BNH3 （2分）2004江苏第6题(共14分)氟是一种氧化性极强的非金属元素，它甚至能与稀有气体氙反应生成XeF2、XeF4、XeF6等固体，这些固体都极易与水反应。其中XeF2与H2O仅发生氧化还原反应，而XeF4与H2O反应时，有一

9、半的XeF4与H2O发生氧化还原反应，另一半则发生歧化反应：3Xe()Xe+2Xe()。XeF6则发生非氧化还原反应完全水解。试回答下列问题：(1) 写出XeF4与H2O反应的方程式 ；(2) 14.72gXeF6完全水解后，再加入100mL 0.600mol·L1 Mn2+的水溶液，反应完全后，放出的气体干燥后再通过红热的金属铜，体积减少20。 通过计算可确定Mn2+的氧化产物为 ，相应的化学方程式为 将所得溶液稀释到1000mL后，求溶液pH以及氟离子浓度。(已知弱酸HF在水溶液中存在电离平衡，Ka=3.5×104)溶液的pH为 ，F浓度为 mol·L-1。(

10、3) 合成XeF2、XeF4、XeF6时通常用Ni制反应容器，使用前用F2使之钝化。 上述化合物的分子构型分别是 ； 使用Ni制反应容器前用F2钝化的两个主要原因是 红外光谱和电子衍射表明XeF6的结构绕一个三重轴发生畸变。画出XeF6结构发生畸变的示意图6(共14分)(1) 6XeF4+12H2O4Xe+3O2+2XeO3+24HF (2分)(2) MnO4 (2分) 5XeO3+6Mn2+9H2O5Xe+6MnO4+18H+ 2XeO32Xe+3O2 (或：12XeO3+12Mn2+18H2O12Xe+12MnO4+3O2+36H+ (2分) (提示：XeF6+3H2OXeO3+6HF X

11、eO3Xe+3/2O2 (a) 14.72gXeF6为0.06mol，生成XeO3为0.06mol，共放出Xe气体0.06mol，被铜吸收的O2为0.06/4=0.015mol，由此可知发生反应(a)的XeO3为0.01mol，氧化Mn2+的XeO3为0.05mol，Mn2+为0.06mol，Mn2+的氧化产物应为MnO4) 0.74 7.0×104 (2分)(3) 直线形、平面正方形、畸变八面体 (2分) Ni器表面生成NiF2保护膜；除去表面氧化物，否则表面氧化物与XeFx反应 (2分) (2分)（2007江苏）第3题 （9分）纯净的SF6是一种无色无味的气体，具有良好的化学稳定

12、性和热稳定性、卓越的电绝缘性能和灭弧性能。主要用于大型发电厂的介电绝缘介质，半导体制造业等。3-1 工业上SF6通常是由电解产生的氟在高温下与硫反应来制备的。方法是将氟气与熔融硫磺反应，使反应器中的硫磺保持在120180的熔融状态与通入的氟气反应。此法反应温度较易控制，须保证氟气适当过量。请给出氟气适当过量的理由_3-2 Eugene H.Man等提出的合成SF6方法是电解HF与SF4的液态混合物。电解过程中需避免氟以外的卤素介入，电解液的比例（HF:SF4）控制在1:11:5之间，氮气流缓慢通过电解槽以利于收集产品气，并用干冰和液氮冷却的冷阱收集产品气体。制备反应的化学方程式是：_对产品气体

13、的分析显示，主要成分为SF6和部分未反应的SF4，同时含有微量的SOF4，SiF4、SOF2、H2和CO2。请设计出一种除去SF6中SF4的简单的化学方法，并写出反应方程式。3-3 空气中的氧气在高压或电火花的作用下会与六氟化硫反应生成一系列的氟化物，若高压下SF6放电，生成物A的相对分子量为86，写出反应的化学方程式_SF6和A的分子构型分别是_和_第3题（9分）3-1使平衡 SF4 + SF2SF6 向右移动 （1分）3-2 2HF + SF4 H2 + SF6 （1分）碱性条件下水解 （1分） SF4 + 6OH- =SO32- +4F- +3H2O （2分）3-3 2SF6 + O2 =2SOF2 + 4F2（2分）正八面体 （1分）三角锥 （1分）