十年奥赛（奥林匹克竞赛）真题分类汇总-S区元素.pdf

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1、S 区元素区元素（2008）第）第 1 题（题（12 分）分）1-1 EDTA 是乙二胺四乙酸的英文名称的缩写，市售试剂是其二水合二钠盐。（1）画出 EDTA 二钠盐水溶液中浓度最高的阴离子的结构简式。 (2 分)CH2NCH2H2CNH2CCH2H2CCOOCOOOOCOOCHH答或 得 2 分，质子必须在氮原子上。(-OOCCH2)2NCH2CH2N(CH2COO-)2HHCH2NH(CH2COO-)22（2） Ca(EDTA)2溶液可用于静脉点滴以排除体内的铅。写出这个排铅反应的化学方程式（用 Pb2+ 表示铅） 。 Pb2+ + Ca(EDTA)2 = Ca 2+ + Pb (EDTA

2、)2 (1 分) （3）能否用 EDTA 二钠盐溶液代替 Ca(EDTA)2溶液排铅？为什么？不能。不能。若直接用 EDTA 二钠盐溶液，EDTA 阴离子阴离子不仅和 Pb2+反应, 也和体内的和体内的 Ca2+结合造成钙的结合造成钙的流失。流失。 (答案和原因各 0.5 分，共 1 分)1-2 氨和三氧化硫反应得到一种晶体，熔点 205oC，不含结晶水。晶体中的分子有一个三重旋转轴，有极性。画出这种分子的结构式，标出正负极。 (2 分) HNSHOOHO硫氧键画成双键或画成 SO，氮硫键画成 NS，均不影响得分。结构式 1 分，正负号 1 分。答H3NSO3、H3N-SO3等不得分。正确标出

3、了正负号，如+H3NSO3、+H3N-SO3得 1 分。其他符合题设条件（有三重轴，有极性）的结构，未正确标出正负极，得 1 分，正确标出正负极，得 2 分。1-3 Na2Fe(CN)5(NO)的磁矩为零，给出铁原子的氧化态。Na2Fe(CN)5(NO)是鉴定 S2的试剂，二者反应得到紫色溶液，写出鉴定反应的离子方程式。Fe(II) 答 II 或+2 也可 (2 分) Fe(CN)5(NO)2+S2= Fe(CN)5(NOS)4 配合物电荷错误不得分 (1 分)1-4 CaSO4 2H2O 微溶于水，但在 HNO3 ( 1 mol L1)、HClO4 ( 1 mol L1)中可溶。写出能够解释

4、 CaSO4在酸中溶解的反应方程式。CaSO4 + H+ = Ca2+ + HSO4 (1 分)写成 2CaSO4 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + Ca(HSO4)2 也得分。高氯酸同。 答案若生成 H2SO4 不得分。1-5 取质量相等的 2 份 PbSO4 (难溶物)粉末，分别加入 HNO3 ( 3 mol L1) 和 HClO4 ( 3 mol L1)，充分混合，PbSO4在 HNO3 能全溶，而在 HClO4中不能全溶。简要解释 PbSO4在 HNO3中溶解的原因。Pb2+与与 NO3形成络离子形成络离子(配离子或配合物)。 (1 分) 写方程式也可，如 PbSO4 + H+

5、 + NO3- = HSO4- + Pb(NO3)+。若将络离子(配离子或配合物)写成 Pb(NO3)2或 Pb(NO3)3也得分，但方程式须配平。1-6 X 和 Y 在周期表中相邻。CaCO3与 X 的单质高温反应，生成化合物 B 和一种气态氧化物；B 与 Y 的单质反应生成化合物 C 和 X 的单质；B 水解生成 D；C 水解生成 E，E 水解生成尿素。确定B、C、D、E、X 和 Y。 B: CaC2 C: CaCN2 D: C2H2 或或 Ca(OH) 2 E: NH2CN C(NH)2也可 X: C Y: N (各 0.5 分，共 3 分)（2008）第）第 6 题题第第 6 题题 (

6、11 分分) 在 900oC 的空气中合成出一种含镧、钙和锰 (摩尔比 2 : 2 : 1) 的复合氧化物，其中锰可能以 +2、+3、+4 或者混合价态存在。为确定该复合氧化物的化学式，进行如下分析：6-1 准确移取 25.00 mL 0.05301 mol L1的草酸钠水溶液，放入锥形瓶中，加入 25 mL 蒸馏水和 5 mL 6 mol L1的 HNO3溶液，微热至 6070oC，用 KMnO4溶液滴定，消耗 27.75 mL。写出滴定过程发生的反应的方程式；计算 KMnO4溶液的浓度。 2MnO4 + 5C2O42 + 16H+ = 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O (1 分)K

7、MnO4溶液浓度：(2/5) 0.05301 25.00 / 27.75 = 0.01910 （mol L1） (1 分)反应方程式反应物 C2O42-写 H2C2O4，只要配平，也得 1 分。下同。6-2 准确称取 0.4460 g 复合氧化物样品，放入锥形瓶中，加 25.00 mL 上述草酸钠溶液和 30 mL 6 mol L1 的 HNO3溶液，在 6070oC 下充分摇动，约半小时后得到无色透明溶液。用上述 KMnO4溶液滴定，消耗 10.02 mL。根据实验结果推算复合氧化物中锰的价态，给出该复合氧化物的化学式，写出样品溶解过程的反应方程式。已知 La 的原子量为 138.9。根据：

8、化合物中金属离子摩尔比为 La : Ca : Mn = 2 : 2 : 1，镧和钙的氧化态分别为+3 和+2，锰的氧化态为 +2 +4，初步判断复合氧化物的化学式为 La2Ca2MnO6+x, 其中 x = 01。 (1 分)滴定情况：加入 C2O42总量：25.00 mL 0.05301 mol L1 = 1.3253 mmol (0.5 分)样品溶解后，滴定消耗高锰酸钾：10.02 mL 0.01910 mol L1 = 0.1914 mmol (0.5 分)样品溶解后剩余 C2O42量: 0.1914 mmol 5/2 = 0.4785 mmol (0.5 分)样品溶解过程所消耗的 C2

9、O42量: 1.3253 mmol 0.4785 mmol = 0.8468 mmol (0.5 分)若将以上过程合并，推论合理，结果正确，也得 2 分。在溶样过程中，C2O42变为 CO2给出电子： 2 0.8468 mmol = 1.694 mmol (0.5 分)有两种求解 x 的方法：（1）方程法：复合氧化物(La2Ca2MnO6+x)样品的物质的量为： 0.4460 g / (508.9 + 16.0 x) g mol1 (0.5 分)La2Ca2MnO6+x中，锰的价态为: 2 (6+x) 2 3 22 = (2+2x) (1 分) 溶样过程中锰的价态变化为： (2+2 x 2)

10、= 2 x (0.5 分)锰得电子数与 C2O42给电子数相等：2 x 0.4460 g / (508.9 + 16.0 x) g mol1 = 2 0.8468 103 mol (1 分) x = 1.012 1 (0.5 分)如果将以上步骤合并，推导合理，结果正确，也得 3.5 分；如果将以上步骤合并，推导合理但结果错误，得 2 分；推导错误，即便结果吻合，也不得分。（2）尝试法因为溶样过程消耗了相当量的 C2O42，可见锰的价态肯定不会是+2 价。若设锰的价态为+3 价，相应氧化物的化学式为 La2Ca2MnO6.5, 此化学式式量为 516.9 g mol-1, 称取样品的物质的量为：

11、0.4460 g / (516.9 g mol-1) = 8.628 104 mol (0.5 分)在溶样过程中锰的价态变化为 1.689 103 mol / (8. 628 104 mol) = 1.96 (0. 5 分) 锰在复合氧化物中的价态为： 2 + 1.96 = 3.96 (0. 5 分) 3.96 与 3 差别很大，+3 价假设不成立； (0.5 分)而结果提示 Mn 更接近于+4 价。 (0.5 分)若设 Mn 为+4 价, 相应氧化物的化学式为 La2Ca2MnO7, 此化学式式量为 524.9 g mol-1。锰在复合氧化物中的价态为：2 + 2 0.8468 103 /

12、(0.4460 / 524.9) = 3.99 4 (0.5 分)假设与结果吻合，可见在复合氧化物中，Mn 为+4 价。 (0.5 分)如果将以上步骤合并，推导合理，结果正确，也得 3.5 分；如果将以上步骤合并，推导合理但结果错误，得 2 分；推导错误，即便结果吻合，也不得分。该复合氧化物的化学式为 La2Ca2MnO7 (1 分)溶样过程的反应方程式为： La2Ca2MnO7 + C2O42 + 14H+ = 2La3+ + 2Ca2+ + Mn2+ + 2CO2 + 7H2O (1 分) 未经计算得出 La2Ca2MnO7，方程式正确，只得方程式的 1 分。（2003 年）第年）第 5

13、题（题（6 分）分） 下图是一种正在投入生产的大型蓄电系统。左右两侧为电解质储罐，中央为电池，电解质通过泵不断在储罐和电池间循环；电池中的左右两侧为电极，中间为离子选择性膜，在电池放电和充电时该膜可允许钠离子通过；放电前，被膜隔开的电解质为 Na2S2和 NaBr3，放电后，分别变为 Na2S4和 NaBr。 + +_ _泵泵泵泵电电解解质质电电解解质质电电解解质质电电解解质质电电解解质质电电解解质质电电解解质质电电解解质质储储罐罐储储罐罐离离子子选选择择性性膜膜电电电电极极极极电源/负载51 左、右储罐中的电解质分别为； 左 ：NaBr3/NaBr（1 分；只写一种也可）右 : Na2S2/

14、Na2S4 （1 分；只写一种也可） 52 写出电池充电时，阳极和阴极的电极反应。 阳极：3NaBr 2e- = NaBr3 + 2Na+ (1 分) 阴极：Na2S4+2Na+2e-=2Na2S2 (1 分)53 写出电池充、放电的反应方程式。 2 N a2S2+ N aB r3N a2S4+ N aB r3放电充电 (1 分)54 指出在充电过程中钠离子通过膜的流向。 Na+ 的流向为从左到右。 （1 分） （2007 南京）第南京）第 2 题（题（6 分）分）2-1 医学研究表明，有相当一部分的肾结石是由 CaC2O4组成的。血液通过肾小球前其中的草酸通常是过饱和的，即 QP=c(Ca2

15、+)c(C2O42-)Ksp(CaC2O4),由于血液中存在草酸钙结晶抑制剂，通常并不形成CaC2O4沉淀。但经过肾小球过滤后，滤液在肾小管会形成 CaC2O4结晶。正常人每天排尿量大约为1.4L，其中约含 0.10g Ca2+。为了不使尿中形成 CaC2O4沉淀，其中 C2O42-离子的最高浓度为_（已知 Ksp(CaC2O4)=2.310-9）对肾结石患者来说，医生总是让其多饮水，试从两个角度解释之：_2-2 维生素 C 是人体免疫系统所必需的，它具有增强人体免疫功能和抗病毒、抗衰老的作用。维生素 C易被氧化。测定维生素 C 含量，典型的滴定剂是 KIO3。用一定浓度 KIO3溶液在 1m

16、olL-1 HCl 介质中滴定维生素 C 时反应的离子方程式为：_第第 2 题（题（6 分）分）2-1 c(Ca2+) = 0.10g/(40gmol-11.4L)=1.810-3 molL-1 c(C2O42-) = Ksp/ c(Ca2+) = 2.310-9 /1.810-3 = 1.310-6 molL-1 （2 分）分） 多引水，一方面加快排尿速率，降低尿液在体内的停留时间（1 分） ；另一方面加大尿量，减小 Ca2+和 C2O42-的浓度，防止尿结石（1 分）分）2-2 3C6H8O6 + IO3- = 3C6H6O6 + I- + 3H2O（2 分）分）（2007 南京）第南京）

17、第 10 题题 （8 分）分）利用氢能离不开储氢材料。利用合金储氢的研发，以获得重大进展。研究发现 LaNix 是一种很好的储氢合金。 （相对原子质量：La-138.9） LaNix 属六方晶系(图 c)，晶胞参数 a 0=511pm，c 0=397pm。储氢位置有两种，分别是八面体空隙 (“”)和四面体空隙(“”)，见图 a、b，这些就是氢原子存储处。有氢时，设其化学式为 LaNixHy。10-1 合金 LaNix 中 x 的值为_；晶胞中和“”同类的八面体空隙有_个，并请在图 a 中标出；和“”同类的四面体空隙有_个，并请在图 b 中标出。10-2 若每个八面体空隙中均储有 H，LaNix

18、Hy 中 y 的值是_。10-3 若 H 进入晶胞后，晶胞的体积不变，H 的最大密度是_ g cm-310-1 5 （1 分）分） 3 （1 分）分） 6（1 分）分） （1 分）分） （1 分）分）10-2 3 （1 分）分）10-3 0.1665 （2 分）分）（2006 年）第年）第 10 题题(9 分分) 锂离子电池、金属氢化物-镍电池(MH-Ni)、无水碱性锌-锰电池、燃料电池、太阳能电池等是 21 世纪理想的绿色环保电源。其中液态锂离子电池是指 Li+嵌入化合物为正负电极的二次电池。正极采用锂化合物 LiCoO2、LiNiO2或 LiMn2O4，负极采用碳电极，充电后成为锂-碳层间

19、化合物LixC6(0 x1)，电解质为溶解有锂盐 LiPF6、LiAsF6等的有机溶液。10-1 在电池放电时，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。写出该电池的充放电反应方程式： 10-2 金属锂放电容量(3861mAhg-1)最大。其中 mAh 的意思是指用 1 毫安(mA)的电流放电 1 小时(h)。则：理论上 LiMn2O4的放电容量是 mAhg-1。10-3 1965 年，Juza 提出石墨层间化合物组成是 LiC6，锂离子位于石墨层间，其投影位于石墨层面内碳六圆环的中央。试在下图中用“”画出 Li 的位置。并在此二维图形上画出一个晶胞。10-4 LiC6的晶胞参数 a=b=0.426nm。锂插入后，石墨层间距为 0.3706nm。试以此计算 LiC6的密度。第第 10 题题(9 分分)10-1 LiCoO2+6CLi1-xCoO2+LixC6 (2 分)10-2 9650010003600181=148 mAhg-1 (2 分)10-3 位置正确 (1 分) 晶胞(2 分)10-4 V=abcsin60=0.42620.3706sin60=0.058244543nm31023cm3 m=(6.941+12.016)/6.021023=1.312311022g =m/V=2.25gcm-3 (2 分)