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2001-2010年十年化学赛题重组卷13 (元素化学d、ds区元素)


2001-2010 年十年化学赛题重组卷 13 元素化学(d、ds 区元素)
【初赛要求】 1、离子方程式的正确书写。 2、卤素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、锡、铅、硼、铝。碱土金属、碱金属、稀有气体。钛、钒、铬、锰、铁、 钴、镍、铜、银、金、锌、汞、钼、钨。过渡元素氧化态。氧化物和氢氧化物的酸碱性和两性。常见难溶盐。 氢化物的基本分类和主要性质。常见无机酸碱的形态和基本性

质。水溶液中的常见离子的颜色、化学性质、定 性检出(不使用特殊试剂)和分离。制备单质的一般方法。 【决赛要求】 元素化学描述性知识达到国际竞赛大纲三级水平。

化碳浓度超标,有中毒危险。一氧化碳不超标时,橙红色虽也会变黑却能很快复原。已知检测 器的化学成分:亲水性的硅胶、氯化钙、固体酸 H8[Si(Mo2O7)6]·28H2O、CuCl2 ·2H2O 和 PdCl2·2H2O(注:橙红色为复合色,不必细究) 。 2-1 CO 与 PdCl2· 2O 的反应方程式为: 2H 。 2-2 题 2-1 的产物之一与 CuCl2·2H2O 反应而复原,化学方程式为: . 2-3 题 2-2 的产物之一复原的反应方程式为: 。 第 3 题(6 分) 下图摘自一篇新近发表的钒生物化学的论文。回答如下问题:

H
1.008

元素周期表

Li Be 6.941 9.012 Na Mg 22.99 24.31 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe 39.10 40.08 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 Sr Ru Rb Y Zr Nb Mo Tc 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 98.91 101.1 Hf Ta W Re Cs Ba Os 132.9 137.3 La-Lu 178.5 180.9 183.9 186.2 190.2 Fr Ra Db Sg Bh Hs [223] [226] Ac-Lr Rf

Co Ni 58.93 58.69 Rh Pd 102.9 106.4 Ir Pt 192.2 195.1
Mt

Cu 63.55 Ag 107.9 Au 197.0 Rg

Zn 65.39 Cd 112.4 Hg 200.6 Cn

He 4.003 O Ne B C N F 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 Al Si P S Cl Ar 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95 Ge As Se Ga Br Kr 69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 83.80 In Sn Sb I Xe Te 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 131.3 Rn At Tl Pb Bi Po [210 204.4 207.2 209.0 [210] [210]] [222] Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo

Ds

La

Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

3-1
Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

此图钒化合物的每一次循环使无机物发生的净反应(的化学方程式)是:

第 1 题(5 分) 阅读如下信息后回答问题:元素 M,其地壳丰度居第 12 位,是第 3 种蕴藏最丰富的过渡 元素,是海底多金属结核的主要成分,是黑色金属,主要用途:炼钢,也大量用来制作干电池, 还是动植物必需的微量元素。 1.M 的元素符号是 。 2.M 的最重要矿物的化学式是 。 3.M 的三种常见化合物是 、 和 。 第 2 题(6 分) 市场上出现过一种一氧化碳检测器,其外观像一张塑料信用卡,正中有一个直径不到 2cm 的小窗口,露出橙红色固态物质。若发现橙红色转为黑色而在短时间内不复原,表明室内一氧
1

3-2 3-3

在上面的无机反应中,被氧化的元素是 ;被还原的元素是 。 次氯酸的生成被认为是自然界的海藻制造 C—Cl 键的原料。请举一有机反应来说明。

3-4 试分析图中钒的氧化态有没有发生变化,简述理由。

第 4 题(10 分) 某不活泼金属 X 在氯气中燃烧的产物 Y 溶于盐酸得黄色溶液,蒸发结晶,得到黄色晶体 Z,其中 X 的质量分数为 50%。在 500mL 浓度为 0.10mol/L 的 Y 水溶液中投入锌片,反应结 束时固体的质量比反应前增加 4.95g。 X是 ;Y 是 ;Z 是 。(写化学式) 推理过程如下:

第 6 题 ( 11 分) 把红热的玻棒插入橙红色固体 A 中,A 受热后喷射出灰绿色粉末 B 和无色无味气体 C。 镁在 C 中加热生成灰色固体 D。B 在过量的 NaOH 溶液中加热溶解,得到绿色溶液 E。将适量 H2O2 加入 E 中,加热,得到黄色溶液 F。F 酸化后变为橙色溶液 G。向 G 中加入 Pb(NO3)2 溶 液,得到黄色沉淀 H。 6-1 A E 6-2 写出 A、B、C、D、E、F、G 和 H 的化学式。 B F C G D H

写出由 E 转变为 F,F 转变为 G,G 转变为 H 的离子方程式。 E 转变为 F F 转变为 G G 转变为 H

6-3 A 中的金属元素 M 可以形成 MO2 和 ZnM2O4, 它们均为磁性材料,广泛用于制作磁带和 磁盘。分别写出 MO2 和 ZnM2O4 中 M 的价电子组态。

第 5 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]/m[MnCO3]=1.5;焙烧温度 450oC;焙烧 时间 1.5 小时。 5-1 写出焙烧反应方程式:

6-4 A 中的金属元素 M 可以形成不同形式的羰基化合物或者羰基阴离子,按照 18 电子规则 画出 Na2[M2(CO)10]的阴离子结构,指出 M 的氧化态。

5-2

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:

5-3

若焙烧温度过高或时间过长,将导致什么结果?

第 7 题(18 分) 用黄铜矿炼铜按反应物和生成物可将总反应可以写成: CuFeS2+SiO2+O2 Cu+FeSiO3+SO2 事实上冶炼反应是分步进行的。①黄铜矿在氧气作用下生成硫化亚铜和硫化亚铁;②硫化 亚铁在氧气作用下生成氧化亚铁,并与二氧化硅反应生成矿渣;③硫化亚铜与氧气反应生成氧 化亚铜;④硫化亚铜与氧化亚铜反应生成铜。 7-1 写出上述各个分步反应(①,②,③,④)的化学方程式。

5-4

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。

2

7-2

给出总反应方程式的系数。

8-3 7-3 据最新报道, 有一种叫 Thibacillus ferroxidans 的细菌在氧气存在下可以将黄铜矿氧化成硫 酸盐。反应是在酸性溶液中发生的。试写出配平的化学方程式。

2 5 用 0.05mol K2Cr2O7 配制成 1 L K2CrO4 溶液,其中 Cr2O7 -的浓度小于 10- mol/L。则配制

时除 K2Cr2O7、H2O 外还用到的试剂是: 小于多少)。 8-4

,溶液的 pH 应:

8.5 (填大于、等于或

在碱性(c OH- = 1 mol/L)介质中铬和过氧化氢分别有如下的元素电势图:
2 CrO 4 ?

?0.12

7-4 最近我国学者发现, 以精 CuFeS2 矿为原料在沸腾炉中和 O2 (空气)反应, 生成物冷却后经 溶解、除铁、结晶,得到 CuSO4·5H2O,成本降低了许多。实验结果如下: 沸腾炉温度/℃ 生 成 物 水溶性 Cu/% 酸溶性 Cu/% 酸溶性 Fe/% 560 90.12 92.00 8.56 580 91.24 93.60 6.72 600 93.50 97.08 3.46 620 92.38 97.82 2.78 640 89.96 98.16 2.37 660 84.23 98.19 2.28


? Cr(OH)4

?0.8

Cr(OH)2

?1.4

Cr

O2

?0.065

? HO 2

0.87

OH ?

指出把 H2O2 写成 HO2 的原因。若向 KCr(SO4)2 溶液中,加过量的 NaOH 和过量的 H2O2, - 写出 HO2 参与反应的离子方程式为:

回答如下问题: (1)CuFeS2 和 O2 主要反应的方程式为

(2)实际生产过程的沸腾炉温度为 600~620℃。控制反应温度的方法是

第 9 题(共 9 分) 一种硫酸铜(II)溶液含 CuSO4 质量百分数 15.00%,其密度为 1.169 g/mL,取 25.00 mL 该 溶液,往其中加入过量浓氨水,生成一种深蓝色溶液。冷却该溶液析出深蓝色沉淀,过滤、干 燥后得到 6.127 g 深蓝色固体。取 0.195 g 该固体产物,用 0.1036 mol/L 的 HCl 标准溶液测

(3)温度高于 600~620℃生成物中水溶性 Cu(%)下降的原因是

定其中 NH3 含量,共消耗 30.63 mL HCl 溶液。取 0.150 g 该固体用 0.0250 mol/L 的 EDTA 溶 液滴定测定其中铜(II)含量,耗用 EDTA 溶液 24.43 mL,将 0.200 g 该固体在 110℃温度下 加热脱水得到 0.185 g 的无水产物。 9-1 计算在原始 CuSO4 溶液中 Cu
2+

的物质的量浓度,25.00 mL 该溶液中含 Cu

2+

的物质的量;

第 8 题(12 分) 已知在 K2CrO4 的溶液中存在着如下的平衡: 2CrO42– + 2H+ ? Cr2O72– + H2O,
14 平衡常数 K=10

8-1 浅黄色难溶化合物 BaCrO4 和过量的硫酸作用后, 能产生白色沉淀, 则有关的离子方程式为: 9-2 8-2 向 K2Cr2O7 溶液中加入 Pb(NO3)2 并充分搅拌后,溶液的 pH 明显降低,其原因是:
3

计算所制得的深蓝色化合物中,NH3, Cu , H2O, SO 4 的质量百分含量;

2+

2?

9-3

依据(2)中计算结果,确定化合物的化学式。

11-2

计算 x 值,并标明 Ni 的氧化数的化学式

第 10 题(共 8 分) + 向含有 Fe2 的溶液中加入 NaOH 溶液后生成蓝绿色沉淀, 该沉淀在空气中放置一段时间后 变成棕色,过滤后,用盐酸溶解棕色沉淀得黄色溶液。用离子方程式解释下列各实验现象: 10-1 向该黄色溶液中加入几滴 KSCN 溶液则溶液立即变红;

10-2 往该红色溶液中通入 SO2 则红色消失; 11-3 Ni 晶体中,O2-的堆积方式怎样?Ni 在堆积中占据那种空隙?占有率多少?

10-3

向此溶液中再滴入 KMnO4 溶液,则 KMnO4 紫色褪去;

10-4

最后加入黄血盐(K4 [Fe(CN)6])溶液时,生成蓝色沉淀。

第 11 题( 8 分) NiO 晶体为 NaCl 型结构,将它在氧气中加热,部分 Ni 将氧化为 Ni3+,成为 NixO(x<1)。今

有一批 NixO,测得密度 ? 为 6.47g· -3,用波长 ? =154pm 的 X 射线测得立方晶胞衍射指标为 cm ° 111 的衍射角 ? =18.71 。 (Ni 的原子量为 58.70) 11-1 计算 NixO 的立方晶胞参数 a

4


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