金属元素一.pdf
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1、金属元素一2006 第 4 题(7 分)已探明我国锰矿储量占世界第三位,但富矿仅占6.4%,每年尚需进口大量锰矿石。有人设计了把我国的菱锰矿(贫矿)转化为高品位“菱锰矿砂”的绿色工艺。该工艺首先将矿砂与硫酸铵一起焙烧,较佳条件是:投料比m(NH4)2SO4/mMnCO31.5;焙烧温度450oC;焙烧时间1.5 小时。4-1 写出焙烧反应方程式:(NH4)2SO4MnCO3MnSO42NH3 CO2 H2O(分)4-2 其次,将焙烧产物转化为高品位的“菱锰矿砂”,写出反应方程式:MnSO42NH3 CO2H2O(NH4)2SO4MnCO3(2 分)4-3 若焙烧温度过高或时间过长,将导致什么结
2、果?MnSO4,MnCO3分解生成高价锰的氧化物而导致锰浸出率下降。(2 分)4-4 从物料平衡角度看,生产过程中是否需要添加(NH4)2SO4?说明理由。2003 第 8 题(12 分)81(4分)1 摩尔高锰酸钾在240300oC 加热释放出19.2 g 氧气,写出反应方程式。(已知 K2MnO4 640oC分解,K3MnO4 800oC 分解。)5KMnO4=K2MnO4+K3MnO4+3MnO2+3O2(4 分)8 2(3 分)咖啡因对中枢神经有兴奋作用,其结构式如下。常温下,咖啡因在水中的溶解度为2 g/100g H2O,加适量水杨酸钠C6H4(OH)(COONa),由于形成氢键而增
3、大咖啡因的溶解度。请在附图上添加水杨酸钠与咖啡因形成的氢键。NNNNOCH3H3COCH3COONaHO(3 分)(不要求氢键的键角和方向,但要求画在有孤对电子的氮原子上。)8 3(2 分)阿司匹林结构式如下,难溶于水。若和适量柠檬酸三钠混合,即可增大溶解度。解释原因。COOHOCCH3O阿司匹林中的羧酸和柠檬酸根反应形成阿司匹林的钠盐。(2 分)(若写方程式表达得分相同,但必须配平。)84(3 分)氯仿在苯中的溶解度明显比1,1,1-三氯乙烷的大,请给出一种可能的原因(含图示)。HCClClCl(2 分)CHCl3的氢原子与苯环的共軛电子形成氢键。(1 分)(若只写“氢键”给 1 分。)20
4、03 第 9 题(6 分)钒是我国丰产元素,储量占全球11,居第四位。在光纤通讯系统中,光纤将信息导入离光源1km 外的用户就需用5 片钒酸钇晶体(钇是第39 号元素)。我国福州是全球钒酸钇晶体主要供应地,每年出口几十万片钒酸钇晶体,年创汇近千万美元(1999 年)。钒酸钇是四方晶体,晶胞参数a=712 pm,c=629 pm,密度 d=4.22 g/cm3,含钒 25,求钒酸钇的化学式以及在一个晶胞中有几个原子。给出计算过程。钒酸钇的化学式:YVO4(1 分)计算过程:YVO4的摩尔质量为203.8 g/mol;钒的质量分数为50.9/203.8=025 合题意。203.8/4.22=48.
5、3 cm3/mol 四方晶胞的体积V=7122X629X10-30cm3=3.18X10-22cm3(1 分)48.3/6.02X1023=8.02X10-23cm3(1 分)3.18X10-22/8.02X10-23=3.97 4(1 分)一个晶胞中的原子数:4X6=24(2 分)(类似过程或步骤合并,得分相同)(1999)第三题(12 分)铬的化学丰富多采,实验结果常出人意料。将过量30%H2O2加入(NH4)2CrO4的氨水溶液,热至 50后冷至0,析出暗棕红色晶体A。元素分析报告:A 含 Cr 31.1%,N 25.1%,H 5.4%。在极性溶剂中A 不导电。红外图谱证实A 有 NH
6、键,且与游离氨分子键能相差不太大,还证实A 中的铬原子周围有7 个配位原子提供孤对电子与铬原子形成配位键,呈五角双锥构型。1以上信息表明A 的化学式为:;可能的结构式为:。2A 中铬的氧化数为:。3预期 A 最特征的化学性质为:。4生成晶体A 的反应是氧化还原反应,方程式是:。【解题思路】此题是利用已经形成的但一般教科书未涉及的知识编制成的探究式试题。如本文开头所述,属于谜底为新知识的谜语式试题。此题信息很多,为缕清信息相互关系,最形象的方法是制作一张破案式的线索图,下面只是一例(制作什么样的图并无模式可循,依应试者思维特征不同而异,图也不一定在纸上画出来,在脑中构建也一样可以 这要看应试者脑
7、子清晰不清晰,右脑发达不发达而定):ACrN3H9O4Cr:31.1%;N:25.1%;H:5.4%H2O2 NH3 (NH4)2CrO4 H2O+?1?-|n+6Crn+Cr?DD?2?A?D DNH?A?D D?-N?N?N?O?O?O?O从这个“破案线索图”可以判断出“犯案人”A 只能是含2 个过氧团的铬(IV)配合物。因为过氧团可以从过氧化氢中转移过来,有来源(如果此题没有A 的生成反应的信息,当然也可以假设配合物里存在H2NNH2,同时有 OH 的配体,但生成反应排除了这个“嫌疑犯”);同时也排除1 个过氧团或者没有过氧团的可能,因为生成反应是氧化还原反应,在K2CrO4中铬的价态(
8、或说氧化态)已经达到最高价,只能发生还原反应,铬的价态必低于6,因此 A 是唯一的。【答案】1A 的化学式Cr(NH3)3O4或 CrN3H9O4(写成其他形式也可以)(2 分)A 的可能结构式如下图:(4 分)ONH3OOOCrNH3NH3ONH3NH3OOCrONH3and/or1 式和/或 2 式均得满分,但无2 个过氧键O O 者得零分。(编者注:还可画出其他结构式,但本题强调的是结构中有2 个过氧键,并不要求判断它们在结构中的正确位置。)2A 中铬的氧化数为4(2 分)3氧化还原性(或易分解或不稳定等类似表述均得满分)(2 分)4化学方程式:CrO423NH3 3H2O2 Cr(NH
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