吴勇无机化学知识.

预祝各位同学在今年化学竞赛中取得辉煌成绩无机化学知识的学习复习和考试方法指导南京师范大学化学与环境科学学院吴勇2012-01-18化学竞赛•化学竞赛主要不是测试应试者对知识记忆的多少和牢固程度，也不是从大脑中提取已有知识的速度，而是考察应试者的观察力、思维力、想象力和创造力。——吴国庆•任何一种考试，一旦形成制度后，总是有一定规律可循。——吴勇网上传言从今年开始将在试题中加大对基本知识考察的权重。鉴于基础知识是学生培养科学思维的基石，以及我国学生在国际竞赛中反映出某些基础知识掌握环节薄弱的特点，需要我们加大对基本知识的重视、理解程度。因此，全国化学竞赛的命题方向将逐渐从定性分析向定量考察的过渡，研究问题的角度从平衡状态向非平衡状态转换，更加侧重于学生对数量关系的认知与分析，同时引领学生培养化学研究中必不可少的对称性的初步感知。以最新的资讯为载体，用以解决基本概念的问题。培养空间思维能力，全面思考问题的能力，问题分析与解决能力，知识的获取与加工能力2005年911考试的特色分布1卤素At平衡核化学2晶体英语半导体物理3无机有机综合氧族H2O2热力学熵4配位化合物过渡元素Pt5氧化还原反应过渡元素Fe氧族S6有机立体化学烯烃羧酸7有机命名烯烃无机结构磁性8晶体9有机综合电离平衡氢键10元素Cu元素O电离平衡综合2006年910考试的特色分布-平衡计算1原子结构2有机3平衡4无机元素平衡5平衡计算6无机元素7无机元素配位化合物8晶体9有机合成10有机合成11晶体无机元素12平衡计算2007年916考试的特色分布-实验1无机元素有机构型原子结构2无机元素3晶体结构4无机综合无机实验5有机实验6平衡有机7无机综合无机实验8有机实验9有机综合10无机元素综合11有机综合2008年915考试的特色分布1-1无机电离平衡无机元素1-2分子结构无机元素N、S1-3无机元素Fe配位化学1-4无机元素S1-5无机元素S配位化学1-6无机元素Ca2无机元素Cl3化学计算热力学2008年915考试的特色分布-结构无机化学4无机元素(CN)2结构5有机晶体结构无机元素6化学计算无机7结构综合无机元素8晶体结构无机氢化物9有机烃同分异构10有机实验11有机综合2009年913考试的特色分布1-1无机电离平衡无机元素21-2分子结构无机元素N、B61-3无机电离平衡无机元素,吡啶21-4分子结构无机元素Be51-5配位化学无机元素Cr31-6配位化学Mn,CO22Sn,Mn,Au平衡、电化学6(送分)3NH3,Cr52009年913考试的特色分布-？？？4滴定计算烯烃加成45滴定计算皂化86晶体结构107有机结构88结构无机169有机烃810有机衍生物152010年912考试的特色分布1-1核化学21-2分子结构31-3配位化合物102无机综合分析53晶体74分子结构85无机元素116无机元素82010年913考试的特色分布-？？？7晶体分子筛138电化学6(容易)9有机反应1110有机711有机合成92010年的特色•容易题和难题•无机题：元素和化合物•有机题：难•变化是主题无机化学参考资料教材：1．北师大、华中师大、南京师大，《无机化学》(第四版)，高教出版社，2002年2．华彤文等，《普通化学原理》(第三版)，北京大学出版杜，2001年3.武汉大学、吉林大学，《无机化学》(第三版)，高教出版社，1994年。4．傅献彩，《大学化学》，高教出版社，1999年。5．大连理工大学，《无机化学》(第四版)，高教出版社，2000年。江苏化学网主办单位：江苏省化学化工学会承办单位：江苏苏化会信息广告有限公司经过两年的建设与发展，现在已形成了有近万道题的高考题库和竞赛题库。量身定做其他还介绍：高考和竞赛的精神政策法规，竞赛新闻，解题思路方法，资料介绍，名师名校专家介绍，趣味化学等。本次授课的目标和目的如何学习无机化学考试涉及哪些无机化学的知识点，对这些知识点作何种要求，考试是对这些知识是如何要求的？新类型第4.（7分）化合物A是一种热稳定性较差的无水的弱酸钠盐。用如下方法对其进行分析：将A与惰性填料混合均匀制成样品，加热至400℃，记录含A量不同的样品的质量损失（%），结果列于下表：利用上述信息，通过作图，推断化合物A的化学式，并给出主要计算过程。样品中A的质量分数/%20507090样品的质量损失/%7.418.525.833.3从实验数据，可以作图y=0.3696xR2=105101520253035020406080100其他答案的符合性较差样品是热稳定性较差的无水弱酸钠盐，在常见的弱酸盐中，首先考虑碳酸氢钠，其分解反应为：2NaHCO3=Na2CO3+H2O↑+CO2↑该反应质量损失分数为（44.0+18.0）/(2×84.0)=36.9%,与上述外推所得数据吻合。化合物A的化学式是NaHCO3，26．(8分)固体材料的制备中，常遇到缺陷和非整比(非化学计量)的化合物，Na1－X＋YCaX/2LaTiO4就是非整比化合物，也是一类新的高温超导体。它的制备方法如下：用NaLaTiO4(I)作为母体化合物，和无水Ca(NO3)2混合，封闭在耐热玻管中，加热到350℃，维持3天，然后打开，取出样品，用水冲洗，直到没有杂质(用X射线衍射证实)。得到Ca2＋交换产物，记为Na1－XCaX/2LaTiO4(II)，光谱实验证明，上述过程中(I)有86％的Na＋被交换，所以产生离子空位(即部分原本Na＋的位置空置了)。将样品(II)放入300℃下的钠蒸气中，经历数天，该物质由白色渐变为黑色，这是Na＋插入空位所致，光谱实验证明，有88％的离子空位被Na＋插入了，生成目标化合物Na1－X＋YCaX/2LaTiO4(III)。试回答：(1)制备时，为何选用Ca(NO3)2而不用其他钙盐?(2)产物(III)中X和Y分别是多少?(3)当化合物(II)中的离子空位被Na＋插入时，为保持晶体的电中性，部分Ti的化合价发生了改变，求化合物(III)中高、低价态钛离子的个数比为何?第一问较易回答，只需答出硝酸盐的特色即可，即硝酸盐易分解完全，易彻底用水洗去(2分)本题的关键是计算XY。从题意可知：Na1－XCaX/2LaTiO4中，x=0.86注意，本题一直没有说明晶体类型，那就不需要从晶体结构的角度考虑问题。y=0.86×0.88不对，由于Na+离子被Ca2+离子取代时只留下一半空位，y=0.86×0.88/2=0.38读懂此题下面十分好做，由于Na1－XCaX/2LaTiO4中，Ti为+4价，所以插入一个Na必然使Ti从+4降为+3因此，+3价Ti占38%(=y)(0.3784)+4价Ti占62%(=1-y)(0.6216)无机化学的特色和要求知识特别多，特别庞杂，应有尽有大概可以分为:(包括考点)原子结构、分子结构、晶体结构——结构化学热力学、氧化还原反应电化学、化学平衡、动力学——物理化学氧化还原反应电化学、水溶液中的各种平衡电离平衡——分析化学无机化学的特色配位化学、元素化学——无机化学以上各类知识的综合——无机化学例子大综合第一题(2)：在元素周期表第4、第5周期中成单电子数最多的过渡元素的电子构型分别为：和。元素名称是和。依据现代原子结构理论，请你推测，当出现5g电子后，成单电子数最多的元素可能的价电子构型为，可能是号元素。本题主要考察元素周期表的基础知识答案比较简单，成单电子数最多的是：Cr3d54s1和Mo4d55s1，但是，有人提出这样的担心，Mo会不会是4d45s2，这就要求我们的学生按照要求来做，而不管具体的是什么。比如说磁冰箱的那道题。根据元素周期律，出现5g时，应该是1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d105f145g96s26p66d107s27p68s1原子序数为128号。2002年伊始第一台磁冰箱问世。磁冰箱的概念形成于6年前，美国、中国、西班牙、荷兰和加拿大都进行了研究，最低制冷温度已达-140oC，能量利用率已比传统冰箱高l／3。1997年，美国Ames实验室设计出磁冰箱原型，其制冷装置可简单地用下图表示：一转轮满载顺磁性物质，高速旋转，其一侧有一强大磁场，顺磁性物质转入磁场为状态A，转出磁场为状态B，即：回答下列问题：6-1．用热力学基本状态函数的变化定性地解释：磁制冷物质发生AB的状态变化为什么会引起冰箱制冷？不要忘记指出磁场是在冰箱内还是在冰箱外。6-2．Ames实验室的磁致冷物质最早为某金属M，后改为其合金，以M5(SixGe1-x)4为通式，最近又研究了以MA2为通式的合金，A为铝、钴或镍。根据原子结构理论，最优选的M应为元素周期系第几号元素？为什么？（可不写出该元素的中文名称和元素符号）6－2M为第64号元素（Gd），因其基态电子组态为［Xe］4f75d16S2，未成对电子最多。关键在于想到单电子数最多。答其他镧系元素，如63号（Eu）等也得满分，按构造原理应该能写出63号（Eu）元素［Xe］4f75d26S2的电子构型。第6题(共14分)氟是一种氧化性极强的非金属元素，它甚至能与稀有气体氙(Xe)反应生成XeF2、XeF4、XeF6等固体，这些固体都极易水解。其中XeF2与H2O仅发生氧化还原反应，而XeF4与H2O反应时，有一半的XeF4与H2O发生氧化还原反应，另一半则发生歧化反应：3Xe(IV)Xe+2Xe(VI)。XeF6则发生非氧化还原反应后完全水解。试回答下列问题：(I)写出XeF4与H2O反应方程式。(2分)(II)14.72克XeF6完全水解后，再加入到100mL0.600mol·L-1Mn2+的水溶液，反应完全后，放出的气体干燥后在通过红热的金属铜后体积减少20%，①通过计算确定Mn2+的氧化产物为，并写出化学反应方程式。②将所得溶液稀释到1000mL，求溶液中pH值以及氟离子的浓度。(4分)(已知弱酸HF在水溶液中存在电离平衡，)溶液中pH为，以及F─浓度为mol·L-1。(3)合成XeF2、XeF4、XeF6时通常采用Ni制反应容器，使用前用F2使之钝化。①上述化合物的分子构型分别是；②使用Ni制反应容器前用F2使之钝化的两个主要原因是。③红外光谱和电子衍射表明XeF6的结构绕一个三重轴发生畸变？画出XeF6的结构发生畸变的示意图。4a105.3]HF[]F][H[K6XeF4+12H2O=4Xe+3O2+2XeO3+24HF该方程式可以有很多写法，比如把XeO3写成H2XeO4，或H6XeO6，或Xe(OH)6Mn2+的氧化产物为MnO4-，化学反应方程式5XeO3+6Mn2++9H2O=5Xe↑+6MnO4-+18H+XeO3=Xe+3/2O2或4XeO3+4Mn2++6H2O=4Xe↑+4MnO4-+12H++O2[H+]=0.05×18/5/1=0.18mol·L-1pH=-log[H+]=0.74[HF]=0.06×6/1=0.36mol·L-1[F-]=Ka×[HF]/[H+]=7.0×10-4（3）合成XeF2、XeF4、XeF6时通常采用Ni制反应容器，使用前用F2使之钝化。①上述化合物的分子构型分别是；②使用Ni制反应容器前用F2使之钝化的两个主要原因是。③红外光谱和电子衍射表明XeF6的结构绕一个三重轴发生畸变？画出XeF6的结构发生畸变的示意图。第3题(10分)等摩尔的丙酮和过氧化氢混合，在盐酸催化下生成白色粉末A和水，反应进行完全，产物分子总数是反应物分子总数的2/3。A在撞击、摩擦和加热时发生爆炸，被称为熵炸弹。3-1A分子中氧的化学环境相同。画出A的立体结构(H原子不必画出)。3-2A发生爆炸生成丙酮等物质，并不燃烧起火。写出爆炸的反应方程式。3-3为什么A被称为“熵炸弹”？3-4合成A是十分危险的，不慎会在合成时瞬即发生爆炸，例如，温度稍高，反应将生成A的同系物B，B的相对分子质量为A的2/3。画出B的结构；B比A更容易爆炸，应如何从结构上理解？(注：在H2O2分子中的H－O－O夹角约