化学竞赛物质推断专题二

物质推断专题二第一题（14分）将物质A4.832g溶解于1L水中用碱滴定所得溶液的等分试样（V＝10mL），消耗0.0281mol/LNaOH溶液23.8mL。经过一段时间，重新从溶液中取等分试样（V＝10mL），滴定消耗0.0281mol/LNaOH溶液47.4mL。将第二次滴定之后所得的溶液分为二等份，向一份溶液中加入MgSO4溶液，生成沉淀B（m＝5.2×10－3g）。向第二份溶液中加入BaCl2溶液，生沉淀的质量为5.35×10－2g。1．试用计算来确定物质A和B。2．试写出题中所述反应的化学方程式。3．试提出合成A的方法及其进行的条件。4．以pH－V（A）︰V（NaOH）为坐标画出第一和第二个等分试样的pH滴定图。第二题（16分）使4.9052g金属M的氯化物和过量的微带颜色的液体A作用，放出气体，同时形成无色结晶化合物B。B十分温和地加热到170℃时转变为中性盐C，同时放出密度以氢计为24.9的褐色气体D。盐C继续加热转变为含金属64.04％的产物E。E继续加热时得到3.2582g金属氧化物。此外还知道1mol化合物B在水溶液中能与7mol氢氧化钾反应。1．M为何种金属？2．气体D是单一的化合物吗？确定它的组成。3．B和E属于哪类化合物？4．写出上还所有反应的化学方程式。5．钙钛矿型复合氧化物是小分子物质氧化还原反应很有效的催化剂。研究表明在测定温度范围内，MNiO3具有金属导电性，M2NiO4和MSrNiO4为P型半导体，电导率与CO氧化活性存在相互对应关系，其大小顺序为：MNiO3＞MSrNiO4＞M2NiO4。结构研究表明MNiO3为正常钙钛矿结构。（1）MNiO3属于何种晶系？晶胞中各原子（离子）的位置如何？试画出一个晶胞。（2）M2NiO4结构可视为MO岩盐层与MNiO3交互出现的层状结构，MO插入使得MNiO3的三维同性转变为具有一定二维平面特性。CO在这类材料上首先吸附于Ni3＋上的配位活化，然后与表面氧结合生成CO2，试写出离子方程式（可用最简单离子表示反应各物种）。（3）与MSrNiO4相似，钇钡铜氧化物是具有钙钛矿构型和相关的一种晶体结构，且晶体中Y、Ba、Cu的原子个数比为1︰2︰3，试写出其化学式。第三题（5分）铋的化合物丰富多彩。在液态SO2中，AsF5或其他五氟化物能氧化铋，其中能生成化合物A。经分析，A为离子化合物，阴离子为正八面体结构，阳离子为多个铋原子组成的原子簇，其结构为三角双锥。已知A的阳离子中铋原子全部为8电子结构。1．试确定A的结构简式；2．写出生成A的化学反应方程式。第四题（5分）1.0g某Ⅷ族不活泼金属A溶于足量的王水生成B，蒸发溶液得红棕色晶体C，晶体C的质量为2.65g，在晶体C中，A的质量分数为38.56％，含结晶水（H2O）的质量分数为19.00%，将SO2通入B的溶液中，得到D的黄色溶液（A的含量为57.57%）。1．写出所涉及反应的化学方程式。2．画出C、D的空间构型。第五题（5分）有化合物A的较浓的溶液，取等量分别盛放在a、b两只试管中，分别加入少量的AgNO3溶液都出现白色沉淀。在a试管中加入稀HNO3后沉淀不溶解，而在b试管中滴加几滴浓NaOH溶液，振荡后沉淀立即溶解。1．A的化学式是；2．写出溶解的离子方程。第六题（9分）某微绿色气体A由两种短周期的元素组成，该气体可用某一气体单质通入Na2CO3溶液制得。若将标准状况下该气体20.00mL溶入足量的：KI溶液（假设反应完全进行），再用0.1000mol/L的Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2，消耗Na2S2O3标准溶液35.70mL。该气体加热会爆炸性分解为B和C，将B溶于水可生成D，A溶于水也可得到D，D为弱酸性物质。1．请写出A、B、C、D的化学式。2．气体A与NH3反应生成常温下为固体E、气体F和液体G。写出该反应的方程式。3．将A气体通入到AsF5中，生成一种共价型离子化合物H、化合物J和一种氧化性气体K。已知H的阴离子为正八面体构型，阳离子与O3是等电子体，在某非水溶剂中做电导实验，其电导性与NaCl相同。化合物J呈四面体结构，可由AsF3与臭氧（等物质的量）反应制得，红外光谱显示，J中有一个AsF3没有的吸收。试写出H、J、K的化学式，并写出制备H和J的化学反应方程式。第七题（7分）将Fe2O3和FeCl3的混合物放在密封的管中加热、化合得到A。A为菱形片晶，具有金属光泽，对透射光呈红色。1．试写出生成A的化学反应方程式。2．A与A1Cl3在300℃左右反应生成B，同时又产生生成A的两种反应物之一。试写出生成B的化学反应方程式。3．FeCl3与乙醇混合，发生化学反应，随后往反应体系中通入氨气。（1）写出该化学反应方程式。（2）如何将反应产物加以分离?第八题（10分）有2.3793g的水合物样品，其化学式为MxAy·zH2O，其中M为金属。和过量的SOCl2作用，把反应生成的气态产物导入含有盐酸和过氧化氢的氯化钡溶液中，被气态产物载带出来的少量SOCl2，可用冷冻法除去。反应时从溶液中析出沉淀的质量为14.004g，其中硫的质量分数为13.74％。在另一个反应中，把1.1896g原样品溶解于水，并用水稀释到100cm3。20cm3这种溶液需和10cm30.2mol／dm3硝酸银溶液反应，这个滴定反应生成沉淀0.28664g（用电导法测定滴定的终点）。试回答：1．计算水合物的化学式。2．如果1mol水合晶体中含的结晶水数目最高为7，请给出其他不符合题意的一种可能的水合物实例。第九题（16分）20世纪90年代初发现了碳纳米管，它们是管径仅几纳米的微管，其结构相当于石墨结构层卷曲连接而成的。近年来，人们合成了化合物E的纳米管，其结构与碳纳米管十分相似。气体A与气体B相遇立即生成一种白色的晶体C。已知在同温同压下，气体A的密度约为气体B密度的4倍；气体B易溶于水，向其浓水溶液通入CO2可生成白色晶体D；晶体D的热稳定性不高，在室温下缓慢分解，放出CO2、水蒸气和B；晶体C在高温下分解生成具有润滑性的白色晶体E1；E1在高温高压下可转变为一种硬度很高的晶体E2。E1和E2是化合物E的两种不同结晶形态，分别与碳的两种常见同素异形体的晶体结构相似，都是新型固体材料；E可与单质氟反应，主要产物之一是A。1．写出A、B、C、D、E的化学式。2．写出A与B反应的化学反应方程式，按酸碱理论的观点，这是一种什么类型的反应？A、B、C各属于哪一类物质？3．分别说明E1和E2的晶体结构特征、化学键特征和它们的可能用途。4．试写出E与氟气反应生成A的化学反应方程式。5．化合物A与C6H5NH2在苯中回流，可生成它们的1︰1加合物；将这种加合物加热到280℃，生成一种环状化合物（其中每摩尔加合物失去2molHF）；这种环状化合物是一种非极性物质。写出它的化学式和结构式。第十题（6分）自Jager合成出第一个四氮大环席夫碱镍的配合物以来，四氮大席夫碱配合物的研究，一直受到人们很大的关注。现在通过固液相模板反应合成了3：6，7：10，11：14，15－四苯并－1，4，9，12－四氮轮烯稀土金属配合物，方法如下：称取等量的邻苯二胺和邻苯二甲醛，溶于无水醚中，加入一定量自制的稀土氯化物粉末，使之悬浮于反应混合物中，氮气保护下搅拌半小时后，混合物开始出现暗绿色，然后逐渐变成紫色。48小时后停止反应，过滤，滤饼用无水乙醚洗涤三次，放入装有P2O5的干燥器中真空干燥48小时，得紫色固体配合物。配合物的元素分析结果表明，该系列大环席夫碱稀土配合物具有类似的组成，其大环与金属离子的摩尔比均为1︰1，且配合物中都含有4个结晶水。另外，配合物中心金属离子与卤素摩尔比均为1︰3。对部分配合物进行了核磁共振鉴定。无水配合物在三个不同的区域出现质子信号，证实了配合物中有五个不同质子，H原子个数比为1︰1︰1︰1︰1。以Ln表示中心配位的稀土金属离子（Ln＝La、Nd、Sm、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Lu），请画出配合物水合物的结构。第十一题（7分）在A、B两元素组成的化合物中，B的含量占80％。在460K，1.01kPa压力下测得该化合物蒸汽378cm3的质量是0.0267克。该化合物的每个分子中共含有128个质子。B元素的原子M层上有一个未成对电子。试（1）求此化合物的摩尔质量。（2）推导此化合物的分子式。（3）写出该化合物的结构式。物质推断专题二参考答案第一题（14分）1．A：NO2SO3FB：MgF2（各2分）2．NO2SO3F＋H2O＝HNO3＋HSO3FHSO3F＋H2O＝H2SO4＋HF（缓慢进行）；NaOH＋HNO3＝NaNO3＋H2ONaOH＋HSO3F＝Na2SO4＋H2O；NaOH＋HF＝NaF＋H2O2NaOH＋H2SO4＝Na2SO4＋2H2O；Mg2＋＋2F－＝MgF2↓SO42－＋Ba2＋＝BaSO4↓Ba2＋＋2F－＝BaF2↓。（4分）3．N2O5＋HSO3F＝NO2SO3F＋HNO3。由于A物质对热不稳定，在水中易水解，因此要在－10℃，在硝基甲烷中将酸缓缓加入N2O5中或将化学方程式写成1/2BrF3＋SO3＋NO2（过量）＝NQ2SO3F＋1/2BrF。（2分）4．（4分）第二题（16分）1．金属M是La，起始氯化物为LaCl3。（2分）2．D是NO2或N2O4；气体D的摩尔质量为49.72g/mol。对于NO2，M＝46g/mol，因此D是NO和N2O4的混合物。二聚体的物质的量分数为0.081。即在混合物中有0.081molN2O4和0.919molNO2。（2分）3．LaCl3＋N2O4→La(NO3)3或结晶溶剂合物La(NO3)3·nN2O4。根据所给条件，C是容易放出NO2的La(NO3)2·nN2O4。1molB能和7molKOH反应，其中的3mol结合NO3－，4mol结合N2O4，于是n＝2。E是硝酸盐分解的中间产物，含有La，O，N。O的质量分数为29.33（N的氧化数为＋5）。La︰O︰N＝1︰4︰1。这是LaNO4——氧络硝酸盐。当氮的氧化数为个3对无解。（2分）4．LaCl3＋5N2O4＝La(NO3)3·2N2O4＋3NOCl；La(NO3)3·2N2O4La(NO3)3＋2N2O4；N2O42NO2；La(NO3)3LaONO3＋2NO2＋1/2O2；2LaONO3La2O3＋2NO2＋1/2O2；（4分）5．（1）面心立方：Ca2＋位于顶点，Ti4＋位于体心，O2－位于棱心。（3分）（2）Ni3＋＋6CO＝[Ni(CO)6]3＋；Ni3＋＋O2＝Ni(O2)3＋；3Ni(O2)3＋＋[Ni(CO)6]3＋＝4Ni3＋＋6CO2（2分）（3）YBa2Cu3O7。（1分）第三题（5分）1．A：Bi5(AsF6)3（3分）；2．10Bi＋9AsF5＝2Bi5(AsF6)3＋3AsF3（2分）。第四题（5分）1．3Pt＋4HNO3＋18HCl＝3H2PtCl6＋4NO↑＋8H2O（1分）H2PtCl6＋6H2O＝H2PtCl6·6H2O（1分）H2PtCl6＋SO2＋2H2O＝H2PtCl4＋H2SO4＋2HCl（1分）2．C：（八面体）D：（平面四边形）（各1分）第五题（5分）1．NH4Cl（3分）2．AgCl＋2NH4＋＋2OH－＝[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O（2分）第六题（9分）1．A：Cl2O（1分）；B：Cl2（0.5分）；C：O2（0.5分）；D：HClO（0.5分）；2Cl2＋2Na2CO3＋H2O＝Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl；2Cl2＋2NaHCO3＝Cl2O＋2CO2＋2NaCl＋H2O；Cl2O＋H2O＝2HClO；2Cl2O＝2Cl2＋O2。2．3Cl2O＋10NH3＝6NH4Cl＋2N2＋3H2O（2分）。3．H：[ClO2][AsF6]；J：OAsF3；K：Cl2；（各1分）5Cl2O＋3AsF5＝2[ClO2][AsF6]＋OAsF3＋4Cl2；AsF3＋O3＝OAsF3＋O2。（各1分）第七题（7分）1．F