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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）【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。Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo1.008Zr NbMo Tc RuRhPdAgCdInSnSbTe I Hf TaW Re OsIrPt AuHgTl PbBiPoAtAc-LrHLiBeBCNOFNaMgAlSiPClSKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrRbCsFrSrBaRaYLaLu-6.9419.01222.9924.3139.1040.0885.4787.62132.9137.322322644.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6210210210 126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3222HeNeArKrXeRn元素周期表RfDbSgBhHsMt2002年第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。1M的元素符号是Mn（1分）。2M的最重要矿物的化学式是MnO2（1分）。3M的三种常见化合物是MnO2、MnSO4和KMnO4。（3分）注：必须答MnO2和KMnO4，而Mn(II)盐也可答硝酸锰等。1999年第4题（12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H8Si(Mo2O7)628H2O、CuCl22H2O和PdCl22H2O（注：橙红色为复合色，不必细究）。1 CO与PdCl22H2O的反应方程式为：COPdCl22H2OCO2Pd2HClH2O（4分）。 化学方程式写PdCl2不写PdCl22H2O同时也配平，给2分。2题1的产物之一与CuCl22H2O反应而复原，化学方程式为：Pd2CuCl22H2OPdCl22H2O2CuCl2H2O（4分）。写PdCuCl22H2OPdCl22H2OCu给2分3题2的产物之一复原的反应方程式为：4CuCl4HCl6H2OO24CuCl22H2O（4分）。2004年 第9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：1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： H2O2ClHH2OHOCl（1分）2在上面的无机反应中，被氧化的元素是氯；被还原的元素是氧（共1分）。3次氯酸的生成被认为是自然界的海藻制造CCl键的原料。请举一有机反应来说明。H2CCH2HOClHOH2CCH2Cl（举其他含CC双键的有机物也可）（2分） 4试分析图中钒的氧化态有没有发生变化，简述理由。 没有变化。理由：（1）过氧化氢把过氧团转移到钒原子上形成钒与过氧团配合的配合物并没有改变钒的氧化态，所以从三角双锥到四方锥体钒的氧化态并没有发生变化；（2）其后添加的水和氢离子都不是氧化剂或还原剂，因此，过氧团变成次氯酸的反应也没有涉及钒的氧化态的变化，结论：在整个循环过程中钒的氧化态不变。（2分）2001年第7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Au（2分）；Y是 AuCl3（2分）；Z是HAuCl43H2O（2分）。推理过程如下：要点1：X为不活泼金属,设为一种重金属, 但熟悉的金属或者其氯化物与锌的置换反应得到的产物的质量太小,或者其水溶液颜色不合题意, 均不合适, 经诸如此类的排他法假设X为金，由此Y=AuCl3，则置换反应的计算结果为：2AuCl33Zn3ZnCl22Au反应得到Au的质量0.100mol/L0.500L197g/mol9.85g反应消耗Zn的质量0.100mol/L0.500L65.39g/mol3/24.90g 反应后得到的固体质量增重：9.85g4.90g4.95g (2分)要点2：由AuCl3溶于盐酸得到的黄色晶体中Au的含量占50%, 而AuCl3中Au的含量达65%, 可见Z不是AuCl3, 假设为配合物HAuCl4, 含Au 58%, 仍大于50%, 故假设它是水合物, 则可求得：HAuCl43H2O的摩尔质量为393.8 其中Au的含量为197/39450%。(2分) 其他推理过程，只要合理，也得满分。2006年第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)2SO4MnCO3MnSO42NH3CO2H2O （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：MnSO42NH3CO2H2O (NH4)2SO4MnCO3（2分）4-3 若焙烧温度过高或时间过长，将导致什么结果？ 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。 不需加。开始投料时(NH4)2SO4（132gmol-1）过量（MnCO3,115 gmol-1）,反应生成的NH3、CO2以及(NH4)2SO4可循环利用。（2分） 2010年第5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。5-1 写出A、B、C、D、E、F、G和H的化学式。 A (NH4)2Cr2O7B Cr2O3C N2D Mg3N2E NaCr(OH)4F Na2CrO4G Na2Cr2O7H PbCrO4 每个化学式0.5分 E 写NaCrO2也得满分。 （4分）5-2 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 每个方程式1分。E转变为F，写CrO2-配平，也得满分。 （3分）5-3 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。3d2 ，3d3 （1分） 5-4 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Na2M2(CO)10的阴离子结构，指出M的氧化态。Cr的氧化态 -1 结构式2分，氧化态1分 （3分）1997年第3题（19分）用黄铜矿炼铜按反应物和生成物可将总反应可以写成：CuFeS2SiO2O2CuFeSiO3SO2 事实上冶炼反应是分步进行的。黄铜矿在氧气作用下生成硫化亚铜和硫化亚铁；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；硫化亚铜与氧气反应生成氧化亚铜；硫化亚铜与氧化亚铜反应生成铜。1写出上述各个分步反应（，）的化学方程式。 2CuFeS2O2Cu2S2FeSSO2 （1分）（写S、SO3不写SO2不得分） FeSO2FeOSO2 （1分）（写S、SO3不写SO2不得分） FeOSiO2FeSiO3 （1分）（写其他产物不得分） 2Cu2S3O22Cu2O2SO2 （1分）（写S、SO3不写SO2不得分） Cu2S2Cu2O6CuSO2 （1分）（写S、SO3不写SO2不得分）2给出总反应方程式的系数。 2CuFeS22SiO25O22Cu2FeSiO34SO2 （2分）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。4CuFeS22H2SO417O24CuSO42Fe2(SO4)32H2O（4分）（注：不写硫酸铁而写硫酸亚铁给一半分）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CuSO45H2O，成本降低了许多。实验结果如下：沸腾炉温度/560580600620640660生成物水溶性Cu/%90.1291.2493.5092.3889.9684.23酸溶性Cu/%92.0093.6097.0897.8298.1698.19酸溶性Fe/%8.566.723.462.782.372.28回答如下问题：（1）CuFeS2和O2主要反应的方程式为 4CuFeS217O24CuSO42Fe2O38SO2 （4分）（2）实际生产过程的沸腾炉温度为 600620。控制反应温度的方法是控制加入CuFeS2的速度，因CuFeS2与O2反应放热。（2分）（3）温度高于600620生成物中水溶性Cu（%）下降的原因是CuSO4CuOSO3（2分）（答SO21/2O2不扣分）（注：（1）的反应产物不写氧化铁写氧化亚铁或四氧化三铁也可以给一半分。虽然实际反应产物是氧化铁, 但对中学生，做出正确判断根据可能不足。）北京2009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， 平衡常数 K=1014 （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： 2 BaCrO4 + 2 H+ + 2 SO42 = 2 BaSO4 + Cr2O72+ H2O（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： Cr2O72 和Pb2+、H2O反应，生成难溶物PbCrO4，同时放出H+（3）用0.05mol K2Cr2O7配制成1 L K2CrO4溶液，其中Cr2O72的浓度小于105mol/L。则配制时除K2Cr2O7、H2O外还用到的试剂是：KOH ，溶液的pH应：大于8.5 (填大于、等于或小于多少)。（4）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： 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： H2O2显弱酸性，在强碱介质中以HO2为主要存在型体 2 Cr(OH) 4 + 3 HO2 = 2 CrO42 + 5 H2O + OH 或 2 Cr3+ + 3 HO2 + 7 OH = 2 CrO42 + 5 H2O2 HO2 = O2 + 2OH北京2006年第三题（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。（1）计算在原始CuSO4溶液中Cu2+ 的物质的量浓度，25.00 mL该溶液中含Cu2+ 的物质的量； （a） = 1.0985 mol/L (Cu2+) （1.5分）（b） 1.0985 mol/L L = 0.0275 mol （1.5分）（2）计算所制得的深蓝色化合物中，NH3, Cu2+, H2O, SO的质量百分含量； NH3 : 27.7%; Cu: 25.9%; H2O: 7.5%; SO4: 100 (27.7+25.9 +7.5) =38.92% （4分）（3）依据（2）中计算结果，确定化合物的化学式。Cu(NH3)4SO4H2O （2分）北京2007年第二题（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：（1） 向该黄色溶液中加入几滴KSCN溶液则溶液立即变红；Fe3 3SCN Fe (SCN) 3 （方程式中SCN系数36均可，只要配平合理即可。要看出明显颜色系数需3以上。）（2） 往该红色溶液中通入SO2则红色消失；2Fe (SCN) 3 SO2 2H2O 2Fe2 SO42 4H 6SCN（方程式中只要能显示出Fe被还原，S被氧化，硫酸根写成H2SO4也可得分。）（3） 向此溶液中再滴入KMnO4溶液，则KMnO4紫色褪去；MnO4 5Fe2 8H Mn2 5Fe3 4H2O（4） 最后加入黄血盐（K4 Fe(CN)6）溶液时,生成蓝色沉淀。 Fe3 Fe(CN) 6 4 K KFe Fe(CN)62011年第9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(x1)。今有一批NixO，测得密度 r 为6.47gcm-3,用波长=154pm的X射线测得立方晶胞衍射指标为111的衍射角=18.71。（Ni的原子量为58.70） （1） 计算NixO的立方晶胞参数a 2d111sin = ；d111 = 154/2sin18.71= 240pm (1分)a = d111(h2 + k2 + l2) 1/2 = 416pm （1分）（2） 计算x值，并标明Ni的氧化数的化学式 M(NixO) = r N0V/4 = 70.00， M(Nix) = M(NixO) Mo = 54.00， x = M(Nix)/M(Ni) = 0.92 （1分）设NiO为u，Ni2O3为v，建立方程组有uM(NiO) + vM(Ni2O3) = M(NixO) = 70.00u + v = x = 0.92 （1分）求解得：u = 0.76， v = 0.16 （1分） Ni的带氧化数的化学式：Ni2+0.76Ni3+0.16O （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？ A1; 八面体空隙; 92/100 （2分）4
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