中学化学竞赛试题资源库——锰族及其化合物

中学化学竞赛试题资源库——锰族及其化合物A组i．MnO2在下列变化过程中所起的作用相同，而且生成物之一也相同的是①MnO2与浓盐酸共热②MnO2与铝粉共热③MnO2与氯酸钾共热④MnO2与炭粉共热⑤MnO2与投入双氧水中A①与②B②与④C③与⑤D③与④ii．向含下列微粒的溶液中，①HS－、②Fe2＋、③－O－、④CH2＝C(NH2)COOH分别加入少量氢氧化钠固体，或少量浓盐酸或几滴酸性KMnO4溶液（溶液体积变化忽略不计），都使溶液中对应的离子或分子浓度减少的是A①②B②③C①④D③④[来源:学科网ZXXK]iii．金属锰可以用四氧化三锰为原料通过铝热法来制备。试写出配平的化学方程式。iv．某金属能形成多种氧化物，它在其中一种氧化物中的氧化态为“n”，在另一种氧化物中的氧化态为“n＋5”，后者转化为前者时，失重36.1%（质量）。通过计算确定该金属为何种元素，写出两种氧化物之间转化的化学方程式。B组v．将高锰酸钾的晶体放入下述物质的溶液里，不发生反应的是AHClBFe(NO3)3CFeSO4DNa2SEH2C2O4vi．将固体MnC2O4·2H2O放在坩锅里加热，固体质量随温度变化的数据如下表：温度/℃255075100214280[来源:学_科_网]固体质量/g17.917.916.014.314.37.15下列说法错误的是（MnC2O4摩尔质量143g/mol）A25℃～50℃，MnC2O4·2H2O未发生变化B75℃时，MnCO4·2H2O部分失去结晶水C100℃时，坩锅内固体均为MnC2O4D200℃时，坩锅内固体为混合物vii．固态KMnO4在200℃加热，失重10.8％。固态KMnO4在240℃加热，失重15.3%。viii．1摩尔高锰酸钾在240～300℃加热释放出19.2g氧气，写出反应方程式。（已知K2MnO4640℃分解，K3MnO4800℃分解。）ix．将高锰酸钾溶液滴入NaOH溶液，微热，得到透明的绿色溶液。写出反应的化学方程式。x．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。[来源:学+科+网Z+X+X+K]（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。xi．某绿色固体A可溶于水，在其水溶液中通入CO2即得到棕黑色沉淀B和紫色溶液C。B与浓HCl共热时放出黄绿色气体D，溶液近乎无色。将此溶液和溶液C混合，即得沉淀B。将气体D通入A溶液，可得C。试判断A是哪种钾盐，写出有关反应式。xii．绿色固体混合物中可能含有K2MnO4、MnO2、NiSO4、Cr2O3、K2SO4，由下列实验确定哪些物质肯定存在，哪些物质肯定不存在。（1）向混合物中加入浓NaOH溶液得到绿色溶液。（2）向混合物中加水得到紫色溶液和棕色沉淀。过滤后滤液用稀硝酸酸化，再加入过量Ba(NO3)2溶液，则紫色褪去同时有不溶于酸的白色沉淀析出。向棕色沉淀中加入浓盐酸并微热有黄绿色气体放出。（3）混合物溶于硝酸得到紫色透明溶液。xiii．将绿色固体A溶于水后通入过量SO2得到溶液B。向B中加入NaOH溶液得到白色沉淀C，C不溶于过量的NaOH溶液，再加入H2O2后沉淀变为暗棕色，说明有D生成。将D过滤后与KClO3和KOH共熔又得到A。请确定A、B、C、D的化学式及有关反应的化学方程式。xiv．某棕褐色粉末A不溶于水。当A和KOH在空气中熔融，可得一绿色熔块B。把B溶于水，调节溶液至弱碱性，即生成紫红色溶液C和棕褐色沉淀A。过滤后把沉淀A和浓盐酸共热，产生一种黄绿色气体。在弱碱性溶液中加入K2SO3溶液，紫红色褪去。由此可知各物质的化学式：[来源:学科网]A是，B是，C是；由A→B的化学方程式是，由B→C、A的化学方程式是，C和K2SO3反应的离子方程式是。xv．将固体MnC2O4·2H2O放在一个可以称出质量的容器里加热，固体质量随温度变化的关系如图所示：纵坐标是固体的相对质量。说出在下列五个温度区间各发生什么变化，并简述理由：[来源:学_科_网Z_X_X_K]0～50℃：50～100℃：100～214℃：214～280℃：280～943℃：xvi．棕黑色粉末A不溶于水。将A与稀硫酸混合后加入H2O2并微热得无色溶液B。向酸性的B中加入一些NaBiO3粉末后得到紫红色溶液C。向C中加入NaOH溶液至碱性后滴加Na2SO3溶液有绿色溶液D生成。向D中滴加稀硫酸又生成A和C。少量A与浓盐酸作用在室温下生成暗黄色溶液E，加热E后有黄绿色气体F和近无色的溶液G生成。向B中滴加NaOH溶液有白色沉淀H生成，H不溶于过量的NaOH溶液。但在空气中H逐渐变为棕黑色。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。xvii．一棕黑色固体A不溶于水，但可溶于浓盐酸，生成近乎无色溶液B和黄绿色气体C；在少量B中加入硝酸和少量NaBiO3（s），生成紫红色溶液D；在D中加入一淡绿色溶液E，紫色褪去；在得到的溶液F中加入KNCS溶液又生成血红色溶液G；再加入足量的NaF则溶液的颜色又褪去；在E中加入BaCl2溶液则生成不溶于硝酸的白色沉淀H。试确定各字母所代表的物质并写出有关反应的离子方程式。xviii．在混合高锰酸钾和亚硫酸钾溶液时生成了棕色的沉淀。如果在高锰酸钾的溶液中预先加入酸或碱，那么沉淀不生成并且制得了无色或绿色的溶液。如何解释以下事实，即有时在酸性介质或在碱性介质中，上述盐溶液相互作用时可以观察到有沉淀析出？写出题中所有涉及到的反应的方程式。xix．在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化：已知D为黄绿色气体，请填写下列空白：（1）写出A→B反应的化学方程式：（2）写出下列变化的离子方程式：B→C＋AA→D＋EC→A＋F＋Gxx．KReO4酸性溶液含26.83mg化合态的Re，将其通过一装有Zn粒的反应柱并被Zn还原。从柱中渗出的液体（包括用清水冲洗反应柱后所得的溶液）用0.1000N的KMnO4溶液滴定；已知需要11.45mL标准的KMnO4来重新氧化锌使其全部转化为ReO4－。假设Re是唯一被还原的元素，试求被Zn还原后Re的价态为多少？C组xxi．Mn2＋离子是KMnO4溶液氧化H2C2O4的催化剂。有人提出该反应的历程为：Mn（Ⅶ）IIMnMn（Ⅵ）IIMnMn（Ⅳ）IIMnMn（Ⅲ）242OCMn(C2O4)n3－2nMn2＋＋CO2请设计2个实验方案来验证这个历程是可信的（无须给出实验装置，无须指出选用的具体试剂，只需给出设计思想）。[来源:Z&xx&k.Com]xxii．高碘酸盐（IO65－）、过二硫酸盐（S2O82－）、二氧化铅（PbO2）、铋酸钠（NaBiO3、不电离）是四种具有强氧化性的物质，均能在一定条件下将Mn2＋氧化为高锰酸盐。（1）锰的氧化物随着价态的升高，其酸碱性递变规律如何？（2）确定元素锰在周期表中的位置和外层电子的排布。（3）IO65－的空间构型为已知高碘酸加热易失去两分子水生成偏高碘酸，写出偏高碘酸根离子的化学式、中心原子的杂化类型和空间构型（4）高碘酸盐的主要性质是它们的强氧化性，其反应平稳而迅速。分析化学中用来将Mn2＋氧化为MnO4－，写出离子反应方程式：（5）过二硫酸根离子中两个硫原子间存在过氧键，写出过硫酸根离子的结构简式和电子式，并确定硫原子的化合价。（6）过二硫酸盐是用电解硫酸氢铵溶液产生的，写出电极反应方程式和总反应方程式。（7）过二硫酸根离子能分步水解产生过氧化氢，写出H2S2O8在D218O中水解的两步反应方程式：（8）传统工业上以电解NH4HSO4来制备H2O2。已知某NH4HSO4溶液，以4.00×103A的电流电解2.00小时后，生成H2O23.00kg，同时阴极与阳极放出气体体积之比为6:1。设电解后测溶液中H2O2含量时，S2O82－时都已分解，且电解中H2O2不分解。①求电解生成H2O2的电流效率；②忽略电阻，指出电流主要损失在何处？写出有关反应式？（9）过二硫酸盐在Ag＋的作用下能将Mn2＋氧化为MnO4－，写出离子反应方程式：[来源:学科网ZXXK]该反应适合在（酸、碱）性介质在进行，请说明原因：（10）PbO2具有两性和强氧化性，写出加热情况下分别与NaOH和浓HCl反应的方程式：（11）PbO2能导电，用于做铅蓄电池的极材料，写出该电极的反应方程式：（12）写出酸性介质中PbO2将Mn2＋氧化为MnO4－的离子反应方程式：其中酸化所用的酸是（13）铋酸钠是在碱性条件下用Cl2氧化Bi(OH)3得到的，写出反应方程式：（14）在分析化学上，用铋酸钠定性检验溶液中Mn2＋的存在，写出现象和反应方程式：（15）H2O2的水溶液是一种常用的杀菌剂，在分析上常用KMnO4来标定H2O2的浓度。①写出KMnO4滴定H2O2的离子方程式；②请设计实验步骤，用已知浓度的KMnO4（0.1000mol/L）溶液滴定H2O2（约0.1mol/L）溶液的浓度。xxiii．元素周期表中有3种金属A、B和C。已知其有关性质：①所有3种金属都可形成二价离子，稳定程度不同；②金属C的二价离子比金属A的三价离子和金属B的二价离子多2个电子；③元素A和B在此周期中表现为较高的氧化态；④元素B和C表现为最高氧化态，B和C均有高氧化态。所有3种金属都能形成带色的含氧酸根MOnm－（M＝A、B、C），它们在强碱性介质中稳定。⑤金属B的一种含氧酸的最高氧化态在酸性条件下与冷的H2O2乙醚溶液反应，可使溶液显兰色。（1）指出元素A、B和C；（2）给出M2＋离子的稳定性顺序（大→小）；（3）指出MOnm－氧化性增强的次序，并指出颜色和它们的几何构型；[来源:学&科&网]（4）用化学反应指出其阴离子在酸化其碱性溶液的行为。[来源:学科网ZXXK]xxiv．周期表中有3种金属A、B和C，它们均可形成稳定程度不同的二价离子，C的二价离子比相应B的二价离子和A的三价离子多2个电子。三种金属均有高氧化态，在强碱性介质中形成带色的稳定的含氧酸根MOnm－。现以B的一种含氧酸根的最高氧化态作起始原料在水介质中进行如下反应：BnOmp－XYZ已知X为稳定的绿色物质；Y为顺磁性的不稳定的蓝色物质；Z为反磁性的红色稳定物质。请回答下列问题：（1）元素A、B和C分别是，，。（2）M2＋离子稳定性顺序（大→小）。（3）MOnm－氧化性增强顺序，相应酸根的颜色，及其几何构型。（4）MOnm－酸化时分别形成含A、B、C物种相应离子的反应是。（5）BnOmp－是，X是，Y是，Z是。（6）给出它们的几何构型，BnOmp－是，X是，Y是，Z的化学结构是。参考答案iB、CiiCiii3Mn3O4＋8Al＝9Mn＋4Al2O3ivM为Mn2Mn2O7＝4MnO4－＋5O2↑vBviDvii2KMnO4＝K2MnO4＋MnO2＋O2↑或2KMnO4＝K2Mn2O6＋O2↑2KMnO4＝K2Mn2O5＋3/2O2↑viii5KMnO4＝K2MnO4＋K3MnO4＋3MnO2＋3O2ix4KMnO4＋4NaOH＝2K2MnO4＋2Na2MnO4＋2H2O＋O2↑x（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）xiA：K2MnO43K2MnO4＋2CO2＝2KMnO4（C）＋MnO2↓（B）＋2K2CO3。MnO2＋4HCl（浓）＝MnCl2＋Cl2＋（D）＋2H2O2KMnO4＋3MnCl2＋2H2O＝MnO2↓＋2KCl＋4HCl2K2MnO4＋Cl2＝2KMnO4＋2KClxii肯定存在的物质是K2MnO4、K2S2O8；肯定不存在的物质是MnO2、Cr2O3、NiSO4xiiiA为K2MnO4B为MnSO4C为Mn(OH)2D为MnO2xivA为MnO2B为K2MnO4C为KMnO42MnO2＋4KOH＋