十年奥赛（奥林匹克竞赛）真题分类汇总-卤素、氧族元素.pdf

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1、卤素、氧族元素练习卤素、氧族元素练习第第 2 题题 (5 分分) 化合物 X 是产量大、应用广的二元化合物，大量用作漂白剂、饮水处理剂、消毒剂等。年产量达 300 万吨的氯酸钠是生产 X 的原料，92%用于生产 X在酸性水溶液中用盐酸、二氧化硫或草酸还原。此外，将亚氯酸钠固体装柱，通入用空气稀释的氯气氧化，也可生产 X。X 有极性和顺磁性，不形成二聚体，在碱性溶液里可发生歧化反应。2-1 写出 X 的分子式和共轭 键（） 。mn ClO2 (各 1 分，共 2 分)532-2 分别写出上述用草酸还原和用氯气氧化生产 X 的反应方程式。 2ClO3+ H2C2O4 + 2H+ = 2ClO2 +

2、 2CO2 + 2H2O (1 分)或 2NaClO3 + H2C2O4 + H2SO4 = 2ClO2 + 2CO2 + Na2SO4 + 2H2O 2NaClO2 + Cl2 = 2ClO2 + 2NaCl (1 分)NaClO2是固体，写成 ClO2，不得分。2-3 写出上述 X 歧化反应的化学方程式。2ClO2 + 2NaOH = NaClO2 + NaClO3 + H2O (1 分)或 2ClO2 + 2OH = ClO2+ ClO3+ H2O第第 6 题题（8 分）化合物 A, 俗称“吊白块”，年产量上万吨，主要用于染色工艺，具还原性和漂白性, 对热不稳定，有毒。近年报道，我国一些

3、不法商人违章地将 A 添加到米、面、腐竹、食糖等食品中增白，导致多起严重食物中毒事件，如某地曾发生五所学校 400 余名学生食用含 A 食品一次性中毒事件。已知：固体 A2H2O 的摩尔质量为 154 g/mol；A 的晶体结构及其水溶液的电导证实 A 是钠盐，每摩尔 A 含 1 摩尔钠离子。A 在水中的溶解度极大，20oC 饱和溶液 A 的质量分数达 45。A 的制备方法之一是在 NaOH 溶液中令甲醛与 Na2S2O4（连二亚硫酸钠）反应（摩尔比 1：1） ，反应产物为 A 和亚硫酸钠。A 在化学上属于亚磺酸的衍生物，亚磺酸的通式为 RSO2H，R 为有机基团。61、画出 A 的阴离子的结

4、构（简）式。62、写出上述制备 A 的“分子方程式”。63、给出 A 的化学名称。 1. MA= 32+3x16+3x1+12+23 = 118 118+36 = 154HOCH2SO-O或HOCH2SO2-或HOCH2SO-O或OSOCHHOH-等。 （3 分） 2 Na2S2O4 + CH2O + NaOH = HOCH2SO2-Na+ + Na2SO3 或 Na2S2O4 + CH2O + NaOH = HOCH2SO2Na + Na2SO3 或 Na2S2O4 + CH2O + NaOH = NaSO2CH2OH + Na2SO3 （写不写结晶水都可以） （3 分） 3 “羟甲亚磺酸钠

5、”或“羟甲基亚磺酸钠”。 （2 分）第第 7 题题最近，我国某高校一研究小组将 0.383g AgCl，0.160g Se 和 0.21g NaOH 装入充满蒸馏水的反应釜中加热到 115，10 小时后冷至室温，用水洗净可溶物后，得到难溶于水的金属色晶体 A。在显微镜下观察，发现 A 的单晶竟是六角微型管（如右图所示） ，有望开发为特殊材料。现代物理方法证实 A 由银和硒两种元素组成，Se 的质量几近原料的 2/3；A 的理论产量约 0.39g。1写出合成 A 的化学方程式，标明 A 是什么。 （3 分）2溶于水的物质有：_。 （2 分）答案：14AgCl3Se6NaOH2Ag2SeNa2Se

6、O34NaClH2O (2 分)A 是 Ag2Se（1 分）2NaCl、NaOH、Na2SeO3、Na2S（2 分，Na2Se 独得 1 分）注：Na2Se 是由于原料中过量的 Se 歧化产生的。第第 8 题题某中学生取纯净的 Na2SO37H2O 50.00 g，经 600以上的强热至恒重，分析及计算表明，恒重后的样品质量相当于无水亚硫酸钠的计算值，而且各元素的组成也符合计算值，但将它溶于水，却发现溶液的碱性大大高于期望值。经过仔细思考，这位同学解释了这种反常现象，并设计了一组实验，验证了自己的解释是正确的。1他对反常现象的解释是：（请用化学方程式表达） （5 分）2他设计的验证实验是：（请

7、用化学方程式表达） （5 分）【答案】14Na2SO33Na2SO4Na2S（5 分）2说明：此题给出的信息未明确第 1 题所示的歧化是否 100%地将 Na2SO3完全转化为 Na2SO4和Na2S，因此，只有全面考虑存在完全转化和不完全转化两种情形，并分别对两种情形的实验进行设计才是完整的答案：（1） 设 Na2SO3完全转化为 Na2SO4和 Na2S, 需分别检出 SO42离子和 S2离子。SO42离子的检出：SO42Ba2+BaSO4 不溶于盐酸。 （2 分）S2离子的检出：方法 1：加沉淀剂如：S2Pb2+PbS (黑) （或醋酸铅试纸变黑）其他沉淀剂也可得分。方法 2：加盐酸 S

8、22H+H2S（可闻到硫化氢特殊气味）以上 2 种方法取任何一种方法均可得 2 分。 （2 分）（2）设 Na2SO3未完全转化为 Na2SO4和 Na2S，检出 SO42加盐酸时以及检出 S2采用方法 2 时，除发生已述反应（注：已得 4 分）外，均会发生如下反应：SO322S26H+S 3H2O（注：写成 H2S 和 H2SO3反应也得分） （1 分）第第 4 题题100.00mL SO32和 S2O32的溶液与 80.00mL 浓度为 0.0500mol/L 的 K2CrO4的碱性溶液恰好反应，反应只有一种含硫产物和一种含铬产物，反应产物混合物经盐酸酸化后与过量的 BaCl2溶液反应，得

9、到白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥后称量，质量为 0.9336g。相对原子质量：S 32.06 Cr 51.996 O 15.999 Ba 137.34（1）写出原始溶液与铬酸钾溶液反应得到的含硫产物和含铬产物的化学式。（2）计算原始溶液中 SO32和 S2O32的浓度。 (10 分)【评析】（1）这是一道有化学计算的元素化学与定量分析化学结合的试题。试题提问（得分点）很少，但内涵不少，这或许是命题人的有意设计以纲带目，突出重点。为降低主反应的知识难度，题面指出反应物中只有一种含硫产物和一种含铬产物。解题的第一个关键是搞清楚它们是什么。产物之一是 SO42应不成问题，如果有的解题人不知道 SO

10、32在碱性溶液里会不会被 CrO42离子氧化，这不要紧，后半题在盐酸溶液里生成钡盐沉淀，就会否定产物是亚硫酸根的思考（中学化学知识告诉我们亚硫酸钡溶于盐酸） 。另一个反应产物选手很可能写错。因为选手可能不顾碱性溶液的信息而写成 Cr3离子。根据答案，这是一定不能得分的。这被认为是中学化学知识的适当延伸，因为中学化学里讨论了铝却没有推广到铬。至于 Cr(III)在碱性的具体形态，试题要求比较低, 写哪一个都可以：Cr(OH)4或 KCr(OH)4或 Cr(OH)63或K3Cr(OH)6或 Cr(OH)3，而且写什么都不会影响第二问的应答结果，这是试题设计上的精巧之处。（2）此题的计算属高考常见的

11、二元一次联立方程。第一个方程不难得出：产物里的硫的来源有两个，设物质的量：n(SO32)x 和 n(S2O32)y，硫酸钡里的硫的摩尔数是这两种反应物里硫的摩尔数的加和，所以等于 x2y x2y0.9336g/233.3g/mol为得出另一个数学方程，一般解法是先写出配平的氧化还原反应，但是，也可以直接比较硫和铬反应前后的氧化态。后一思路更简洁，更值得推荐。由于有两种可能的解法，因而试题没有对写配平方程式判分。按写方程式的思路（这是费时的，但作为试题评析，是更直观的；为降低配平反应方程式的困难，我们选 Cr(OH)3为铬的产物, 写铬的其他产物也一样得出系数关系）：3SO322CrO425H2

12、O3SO422Cr(OH)34OH3 摩尔 SO32与 2 摩尔 CrO42相当，若不发生第二个反应，32 = x铬的摩尔数铬的摩尔数2x/33S2O328CrO4217H2O6SO428Cr(OH)310OH3 摩尔 S2O32与 8 摩尔 CrO42相当若不发生第一个反应, 同理得 8y/3铬的摩尔数两个反应都发生，故有：2/3x8/3y80.00mL0.0500mol/L将 2 个数学方程联立,即可得解：x2.0103mol；y1.0103mol（4 分）（3）原始溶液的浓度：c(SO32)2.0102mol/L；c(S2O32)1.0102mol/L（4 分） 。这像是送分，但经验告诉

13、我们，粗心大意的应试人经常会忘记这一步，因而要重罚，以示警钟。这4 分既好拿又不好拿，不能跟上面的劳动量比，它们没有可比性，因为后者是心理测试分，前者是运算技能分。（4）本题的数据是理想的，若用实测数据，对学生更有教育意义，国际竞赛就常取后者，本试题的命题人可能是有意降低试题难度而采用了理想数据，是否恰当，值得讨论，若用了实测数据我国学生会不会利用，又值得试验。第第 5 题（题（10 分）分）1866 年，化学家在 258263K 时，将干燥的 KOH 置于含 68%O3的 O2中 2.5h 后，即可生成盐 A。已知盐 A 易溶于液氨，但能跟水剧烈反应，放出 O2。纯净的 A 为红棕色针状结晶

14、，其阴离子价电子数与 ClO2价电子数相等。1写出生成 A 的化学反应方程式。2如何从上述反应产物中提纯 A？3写出 A 与水反应的化学方程式。4在 143K 时，将 O3通过氨气可得到盐 B 和盐 C。经分析，B 和 C 含有相同的阳离子，B 中的阴离子为平面型，含有 大 键，C 的阴离子与 A 的阴离子相同。试确定 B 和 C 的化学式，并写出生成 B64和 C 的化学反应方程式。15O32KOH5O22KO3H2O；2向上述产物中加入液氨，萃取出 KO3，待氨蒸发后即得 A 的结晶。34KO32H2O4KOH5O2；4B：NH4NO3；C：NH4O3；3O34NH3NH4NO32NH4O

15、3。第第 6 题（题（10 分）分）在金的各化合物中，3 价金较为稳定，并且很容易生成配合物，其配位数一般为 4，具有平面正方形结构。1试写出3 价金的电子排布式。2将 AuF3和 XeF2同 F2一起加热到 4000C，几小时后只生成了一种化合物 A。经研究发现，A 是一种共价型离子化合物，其阴离子基本上呈八面体结构，阳离子的结构可看作是两个八面体以一个氟原子桥联在一起，且两个八面体中各有一个氙原子同阴离子中的氟原子相连。（1）试写出 A 的分子式，写出生成 A 的化学反应方程式。 （2）画出 A 的结构。3在 N2气氛中，在 110时，将 A 与 CsF 反应，可以得到化合物 B 和 C。

16、已知 A 的阴离子在反应前后没有发生键的断裂，B 是一种具有八面体的二元化合物。（1）写出 B 和 C 的分子式。 （2）写出生成 B 和 C 的化学反应方程式。11s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d8；2 （1）A：Xe2F11AuF6；AuF3XeF2F2Xe2F11AuF6； C0400（2）；XeFFFFFFXeFFFFFAuFFFFFF3 （1）B：XeF6；C：CsAuF6；（2）Xe2F11AuF6CsF2XeF6CsAuF6。 C0110第第 8 题（题（10 分）：分）：用 粒子轰击金属铋所产生的极微量的砹，可加热使之从铋内挥发出

17、来而溶于硝酸溶液。用不同试剂处理该溶液，然后根据砹的放射性加以检验，从而测定了它的若干反应。以下是几个典型的实验结果。1加硝酸溶液，无砹挥发出来。写出反应方程式。2若先以 Fe2处理上述硝酸溶液，然后再加热，砹即挥发出来。写出反应方程式。3若 Fe2处理硝酸溶液后，用 CCl4提取，砹进入 CCl4层；若 Fe2处理硝酸溶液后，再用 NaOH 溶液处理，砹不再进入 CCl4。写出反应方程式并解释。4若用金属锌处理上述硝酸溶液，过滤，加 KI 和 AgNO3于滤液内，砹被 AgI 沉淀带出。写出反应方程式并解释。5在砹的硝酸溶液中，先加 AgNO3，然后加过量的 KIO3，所得的 AgIO3沉淀

18、几乎不带砹的放射性；若先加 KIO3，后加过量的 AgNO3，AgIO3沉淀即带有不少砹。试解释实验结果。13At210HNO36HAtO310NO2H2O（1.5 分）210Fe22AtO312H10Fe3At26H2O（1.5 分）3Fe2处理后，At2易溶于 CCl4。若用 NaOH 处理，At2转化为 AtO3和 At，它们都不溶于CCl4（1 分） 3At26OH5AtAtO33H2O（1 分）4AtO33Zn6HAt3Zn23H2O（1.5 分） AgAt 和 AgI 共沉淀下来（1 分）5加 AgNO3时，因 AtO3量极少，达不到 AgAtO3溶度积。随后加入的 IO3与 Ag

19、形成 AgIO3沉淀，因 IO3过量，沉淀主要吸附 IO3，故沉淀几乎无砹。若先加 KIO3后加过量的 AgNO3，则 AgIO3沉淀主要吸附 Ag，而 Ag再吸附 AtO3，故 AgAtO3与 AgIO3形成共沉淀。 （2.5 分）第题（第题（12 分）：分）：世界环保联盟将全面禁止在自来水中加氯，取而代之的是安全高效的杀菌消毒剂ClO2。ClO2是一种黄绿色，有刺激性气味的气体，熔点：59，沸点：11.0。少量的 ClO2可用饱和草酸（H2C2O4）溶液与 KClO3粉末在 60时反应制得。1画出实验装置（制备、收集、尾气处理）简图。2写出制备和尾气处理中的反应方程式3ClO2为高效低毒的

20、消毒剂，其消毒的效率是等物质的量的 Cl2的 倍。4新型自来水消毒剂 ClO2可由 KClO3在 H2SO4存在下与甲醇反应制备。写出化学反应方程式。5欧洲一些国家用 NaClO3氧化浓盐酸来制取 ClO2，同时有 Cl2生成，且 Cl2的体积为 ClO2的 1/4。写出化学反应方程式。6我国广泛采用将经干燥空气稀释的氯气通入填有固体亚氯酸钠（NaClO2）的柱内制得 ClO2。写出化学反应方程式。和欧洲的方法相比，我国这一方法的主要优点是什么？1（3 分）22KClO3H2C2O42KHCO32ClO2（或 2KClO3H2C2O4K2CO32ClO2CO2H2O） （1 分）ClO22NaOHNaClO2NaClO3H2O（1 分） CO2NaOH2Na2CO3H2O32.5（1 分）46KClO3CH3OH3H2SO46ClO2CO23K2SO45H2O（2 分）511KClO318HCl11KCl3Cl212ClO29H2O（2 分）62NaClO2Cl22NaCl2ClO2（1 分）对环境的污染较小（生成的 ClO2中不含 Cl2杂质） （1 分）