高中化学奥林匹克竞赛专题十二副族元素及其化合物练习

第12讲 副族元素及其化合物学号 姓名 得分 1、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 。2、在硫酸铬溶液中，逐滴加入氢氧化钠溶液，开始生成灰兰色沉淀，继续加碱，沉淀又溶解，再向所得溶液中加溴水，直到溶液的绿色转为黄色。写出各步的化学方程式。3、写出下列实验的现象和反应的化学方程式。（1）向黄血盐溶液中滴加碘水。（2）将3rnolL1的CoCl2溶液加热，再滴入AgNO3溶液。（3）将Ni(NH3)6SO4溶液水浴加热一段时间后再加入氨水。4、橙红色晶体A受热剧烈分解得到绿色固体B和无色、无味的气体C。C与KMnO4、KI等均不发生反应。B不溶于NaOH溶液和盐酸，将B与NaOH固体共熔后冷却得到绿色固体D。D溶于水后加入H2O2得到黄色溶液E。将A溶于稀硫酸后加入Na2SO3得到绿色溶液F。向F中加入过量NaOH溶液和溴又得到E。请确定各字母所代表的物质，并写出化合物A分解反应的化学方程式。5、铁与各种钢有多种用途，在化学工业中可作储罐材料，铁易锈蚀。为在不同的特殊条件下应用它，有必要有铁（）和铁（）化合物的性质的知识。（1）众所周知，铁能跟氯气发生反应，但另一方面，氯又可用钢瓶运输和保存。在不存在第三种反应物时，氯化铁反应的必要条件是什么？该反应的产物是什么？（2）在高温（约973K）下铁和气态氯化氢作用的反应产物是什么？（3）在隔绝空气的条件下令铁跟盐酸作用并蒸发所得溶液至开始结晶，问得到的晶体的组成是什么？（4）在氯化铁（）溶液里加入如下物质，写出生成物的化学式。过量盐酸；氰离子；2，4戊二酮（乙酰丙酮）和氨。（5）水龙头上经常出现锈斑，它由什么组成？是怎样生成的？试用总反应式写出生成过程。6、回答下列各题（1）向少量FeCl3溶液中加入过量的饱和(NH4)2C2O4溶液后，滴加少量KSCN溶液并不出现红色，但再滴加盐酸则溶液立即变红色。请解释其原因。（2）Co3的盐一般不如Co2的盐稳定，但生成某些配合物时，Co3却比Co2稳定。请解释其原因。（3）由CoSO47H2O制无水CoCl2。（4）由粗镍制备高纯度的镍。7、铂的配合物是一类新抗癌药，如顺式二氯二氨合铂对一些癌症有较高治愈率。铂元素化学性质不活泼，几乎完全以单质形式分散于各种矿石中，铂的制备一般是先用王水溶解经处理后的铂精矿，滤去不溶渣，在滤液中加入氯化铵，使铂沉淀出来，该沉淀经1000缓慢灼烧分解，即得海绵铂。回答下列问题：（1）写出上述制备过程有关的化学方程式；（2）氯铂酸与硝酸钠在500熔融可制得二氧化铂，写出化学方程式。PtO2在有机合成中广泛用作氢化反应的催化剂，试问此反应中实际起催化作用的物种是什么？（3）X射线分析测得K2PtCl6晶胞为面心立方，PtCl62中Pt4位于立方体的八个顶角和六个面心。问Pt4采用何种类型杂化？PtCl62空间构型？K占据何种类型空隙？该类型空隙被占百分率？标出K在晶胞中的位置。8、矿物胆矾就是CuSO45H2O，当它溶于水渗入地下，遇到黄铁矿（FeS2），铜将以辉铜矿（Cu2S）的形式沉积下来；而反应得到的铁和硫则进入水溶液，该溶液无臭味，透明不浑浊，绿色，呈强酸性，在有的矿区常可见到这种具有强腐蚀性的地下水（俗称黑水）渗出地面，上述反应可以用一个化学方程式来表示，试写出配平的化学方程式。9、根据本草纲目有关记载：“水银乃至阴之毒物，因火煅丹砂而出，加以盐、（明）矾而为轻粉（Hg2Cl2），加以硫磺升而为银朱”。写出主要化学反应方程式。10、锌钡白（立德粉）是ZnSO4和BaS以相同物质的量混合后反应制成白色颜料。写出由菱锌矿（ZnCO3）为主要原料制锌钡白的有关反应的化学方程式。若菱锌矿中含有Fe2、Ni2等杂质，在制备过程中如何除去？（已知：E0Fe2+/Fe = 0.44，E0Ni2+/Ni = 0.25）11、地球化学家用实验证实，金矿常与磁铁矿共生的原因是：在高温高压的水溶液（即所谓“热液”）里，金的存在形式是AuS 络离子，在溶液接近中性时，它遇到Fe2离子会发生反应，同时沉积出磁铁矿和金矿，试写出配平的化学方程式。12、化合物A为无色液体，A在潮湿的空气中冒白烟。取A的水溶液加入AgNO3溶液则有不溶于硝酸的白色沉淀B生成，B易溶于氨水。取锌粒投入A的盐酸溶液中，最终得到紫色溶液C。向C中加入NaOH溶液至碱性则有紫色沉淀D生成。将D洗净后置于稀硝酸中得到无色溶液E。将溶液E加热得到白色沉淀F。请确定各字母所代表的物质。13、白色化合物A在煤气灯上加热转为橙色固体B并有无色气体C生成。B溶于硫酸得到黄色溶液D。向D中滴加适量NaOH溶液又析出橙黄色固体B，NaOH过量时B溶解得到无色溶液E。向D中通人地得到蓝色溶液F，F可使酸性高锰酸钾溶液褪色。将少量C通入AgNO3溶液有棕褐色沉淀G生成，通入过量的C后，沉淀G溶解得到无色溶液出。请确定各字母所代表的物质并写出有关反应的化学方程式。14、白钨矿CaWO4是一种重要的含钨矿物。在8090时，浓盐酸和白钨矿作用生成黄钨酸。黄钨酸在盐酸中溶解度很小，过滤可除去可溶性杂质。黄钨酸易溶于氨水，生成钨酸铵溶液，而与不溶性杂质分开。浓缩钨酸铵溶液，溶解度较小的五水仲钨酸铵从溶液中结晶出来。仲钨酸铵是一种同多酸盐，仲钨酸根含12个W原子，带10个负电荷。仲钨酸铵晶体灼烧分解可得WO3。（1）写出上述化学反应方程式：A： ；B： ；C： ；D： 。（2）已知（298K下）：WO3(s)H= 842.9kJ/molG= 764.1kJ/molH2O(g)H= 242kJ/molG= 228kJ/mol问：在什么温度条件下，可用H2还原WO3制备W？（3）钨丝常用作灯丝，在灯泡里加入少量碘，可延长灯泡使用寿命，为什么?（4）三氯化钨实际上是一种原子簇化合物W6Cl18，其中存在W6Cl18nn离子结构单元，该离子中含有W原子组成的八面体，且知每个Cl原子与两个W原子形成桥键，而每个W原子与四个Cl原子相连。试推断W6Cl18nn的n值。15、钼是我国丰产元素，探明储量居世界之首。钼有广泛用途，例如白炽灯里支撑钨丝的就是钼丝；钼钢在高温下仍有高强度，用以制作火箭发动机、核反应堆等。钼是固氨酶活性中心元素，施钼肥可明显提高豆种植物产量，等等。（1）钼的元素符号是42，写出它的核外电子排布式，并指出它在元素周期表中的位置。（2）钼金属的晶格类型为体心立方晶格，原子半径为136pm，相对原子质量为95.94。试计算该晶体钼的密度和空间利用率（原子体积占晶体空间的百分率）。= ；= （3）钼有一种含氧酸根MoxOyz（如右图所示），式中x、y、z都是正整数；Mo的氧化态为 +6，O呈2。可按下面的步骤来理解该含氧酸根的结构：（A）所有Mo原子的配位数都是6，形成MoO66，呈正八面体，称为“小八面体”（图A）；（B）6个“小八面体”共棱连接可构成一个“超八面体”（图B），化学式为Mo6O192；（C）2个“超八面体”共用2个“小八面体”可构成一个“孪超八面体”（图C）；，化学式为Mo10O284；（D）从一个“挛超八面体”里取走3个“小八面体”，得到的“缺角孪超八面体”（图D）便是本题的MoxOyz（图D中用虚线表示的小八面体是被取走的）。A B C DMoxOyz的化学式为 （4）钼能形成六核簇合物，如一种含卤离子Mo6Cl84，6个Mo原子形成八面体骨架结构，氯原子以三桥基与与Mo原子相连。则该离子中8个Cl离子的空间构型为 （5）辉钼矿（MoS2）是最重要的铝矿，它在403K、202650Pa氧压下跟苛性碱溶液反应时，钼便以MoO42型体进入溶液。在上述反应中硫也氧化而进入溶液，试写出上述反应的配平的方程式；在密闭容器里用硝酸来分解辉钼矿，氧化过程的条件为423K523K，1114575Pa1823850Pa氧压。反应结果钼以钼酸形态沉淀，而硝酸的实际消耗量很低（相当于催化剂的作用），为什么？试通过化学方程式（配平）来解释。参考答案：1、（1）Mn （2）MnO2 （3）M的三种常见化合物是MnO2、MnSO4和KMnO4（必须答MnO2和KMnO4，而Mn (II)盐也可答硝酸锰等）2、Cr2(SO4)2 + 6NaOH = Cr(OH)3 + 3Na2SO4 ；Cr(OH)3 + NaOH = NaCr(OH)4 2NaCr(OH)4 + 3Br2 + 8NaOH = 2Na2Cr2O4 + 6NaBr + 8H2O3、（1）向黄血盐溶液中滴加碘水，溶液由黄色变成红色。 2Fe(CN)6（黄色）+ I2 = 2Fe(CN)63（红色）+ 2I（2）将3molL1的COCl2溶液加热，溶液由粉红色变蓝色。 Co(H2O)62+ 4Cl= CoCl42（蓝色）+ 6H2O 再加入AgNO3溶液时，溶液由蓝色变红色，并有白色沉淀生成。 CoCl42+ 4Ag+ 6H2O = Co(H2O)62+ 4AgCl（白色）（3）水浴加热一段时间后，有绿色沉淀生成。 Ni(NH3)62+ 2H2O Ni(OH)2（绿色）+ 2NH4+ 4NH3 再加入氨水，沉淀又溶解，得蓝色溶液。 Ni(OH)2 + 2NH4+ 4NH3 = Ni(NH3)62（蓝色）+ 2H2O4、A：(NH4)2Cr2O7 B：Cr2O3 C：N2 D：NaCrO2 E：CrO42 F：Cr2(SO4)3(NH4)2Cr2O7 Cr2O3 + N2+ 4H2O5、（1）需在光照下或升温使Cl2游离出Cl原子，为使生成的氯化铁从表面移去，反应温度需足够高。反应的产物是氯化铁。（2）无水FeCl2（3）Fe(H2O)nCl2（n = 4，6）（4）HFeCl4或H3OFeCl4或H3FeCl6或H3O3FeCl6Fe(CN)3或Fe(CN)3n或Fe(CN)63三（乙醚丙酮）合铁（） （5）氧化铁的水合物 4Fe2+ 8HCO3+ O2 = 4FeO(OH) + 8CO2 + 2H2O或4Fe2+ 8HCO3+ O2 = 2Fe2O3nH2O + 8CO2 + (42n)H2O6、（1）FeCl3遇(NH4)2C2O4生成稳定的Fe(C2O4)33，其稳定性比FeSCN2大，因而加人少量KSCN溶液时不变红色。再加入盐酸时，C2O42转化为弱酸HC2O4或中强酸H2C2O4，而使Fe(C2O4)33被破坏，再由Fe3与SCN结合使溶液变红色。（2）Co3正电荷高，极化能力强，获得电子的能力强，极易得到一个电子，因而Co3的盐不稳定，而Co2的盐稳定。当与某些强场配体生成配合物时：3d6电子构型的Co3在八面体场中t2g轨道全充满，eg轨道全空，分裂能大，晶体场稳定化能大，因而配离于稳定，如Co(CN)63。而3d7电子构型的Co2在八面体强场中，高能量的eg轨道上有一个电子，该电子能量高而极易失去，因而配离子很不稳定，如Co(CN)64：Co(CN)64 Co(CN)63（3）将CoSO4溶于水后加入NaOH溶液，得到Co(OH)2沉淀。过滤后，向沉淀中加入盐酸至沉淀刚好全部溶解。将溶液蒸发、浓缩后得到CoCl26H2O晶体，该晶体在200300加热脱水，即得到无水CoCl2。（4）在50100使粗Ni与CO反应生成液态的Ni(CO)4，分离后再将Ni(CO)4在200加热分解，便得到高纯度的镍。7、（1）3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2PtCl6 + 4NO + 8H2OH2PtCl6 + 2NH4Cl = (NH4)2PtCl6 + 2HCl(NH4)2PtCl6 Pt + 2NH3 + 2HCl+ 2Cl2（2）H2PtCl6 + 2NaNO3 PtO2 + 3Cl2 + 2NO + 2NaOHPtO2 + 2H2 = Pt + 2H2O实际上起催化作用的是反应中，二氧化铂被氢还原而成的铂黑。（3）d2sp3，八面体，四面体空隙，面心立方晶胞含四个结构基元，即有8个K，亦有8个四面体空隙，故占据率100%，1/4，1/4，1/4 8、14CuSO4 + 5FeS2 + 12H2O = 7Cu2S + 5FeSO4 + 12H2SO49、HgS + O2 = Hg + SO2 12Hg + 12NaCl + 4KAl(SO4)2 + 3O2 = 6Hg2Cl2 + 6Na2SO4 + 2K2SO4 + 2Al2O3Hg + S = HgS10、ZnCO3 + H2SO4 = ZnSO4 + CO2+ H2O ZnSO4 + BaS = ZnS+ BaSO4 Fe2应首先用氧化剂使其氧化为Fe3，再加碱使其生成Fe(OH)3沉淀除去； Ni2可用金属锌置换除去：Ni2+ Zn = Zn2+ Ni11、2AuS+ 3Fe2+ 4H2O = 2Au + Fe3O4 + 2H2S + 4H12、A：TiCl4 B：AgCl C：TiCl3 D：Ti(OH)3 E：TiO(NO)2 F：TiO2或H2Ti313、A：NH4VO3 B：V2O5 C：NH3 D：(VO2)2SO4 E：NaVO3 F：VOSO4 G：Ag2O H：Ag(NH3)2OH14、（1）ACaWO4 + 2HCl = H2WO4 + CaCl2；BH2WO4 + 2NH3H2O = (NH4)2WO4 + 2H2O；C12(NH4)2WO4 + 12H2O = (NH4)10W12O415H2O + 14NH3H2O；D(NH4)10W12O415H2O 12WO3 + 10H2O + 10NH3。（2）3H2 + WO3 = 3H2O + W= 3（228）（764.1）= 80.1 = RT1nK103K = 9.104 21015= 3（242）（842.9）= 116.9 kJ/molln（K2/K1）= （1/T11/T2）/RK2 = 1时，T2 = 946.64 K（3）W(s) + I2(g) WI2(g)，当生成WI2(g) 扩散到灯丝附近的高温区时，又会立即分解出W而重新沉积在灯管上。（4）每个W平均键合的Cl原子数41/2 = 2个，则18n = 62，得n = 6或每个W原子与四个C1原子相连；共64 = 24个Cl。而每个Cl与两个W相连。所以Cl原子一共有24/2 = 12个，因此n = 1812 = 6；或Cl原子只能在八面体的12条棱上。15、（1）Kr4d55s1 第四周期B族 （2）10.3g/cm3 68.0 %（3）Mo7O246 （4）正方体（5）2MnS2 + 9O2 + 12OH = 2MoO42 + 4SO42 + 6H2OMoS2 + 6HNO3 = H2MoO4 + 2H2SO4 + 6NO2NO + O2 = 2NO23NO2 + H2O = 2HNO3 + NO2MoS2 + 9O2 + 6H2O2H2MoO4 + 4H2SO4- 7 -用心 爱心 专心