高中化学竞赛辅导练习及答案

高中化学竞赛辅导练习及答案第一章基础化学第一节原子化学与元素周期律一．在极性分子中，正电荷重心同负电荷重心间的距离称偶极长，通常用d表示。极性分子的极性强弱同偶极长和正（或负）电荷重心的电量（q）有关，一般用偶极矩（μ）来衡量。分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积，即μ=d·q。试回答以下问题：（1）HCl、CS2、H2S、SO24种分子中μ=0的是；（2）对硝基氯苯、邻硝基氯苯、间硝基氯苯，3种分子的偶极矩由大到小的排列顺序是：；（3）实验测得：μPF3=1.03德拜、μBCl3=0德拜。由此可知，PF3分子是构型，BC13分子是构型。（4）治癌药Pt(NH3)2Cl2具有平面四边形结构，Pt处在四边形中心，NH3和Cl分别处在四边形的4个角上。已知该化合物有两种异构体，棕黄色者μ＞0，淡黄色者μ=0。试画出两种异构体的构型图，并比较在水中的溶解度。构型图：淡黄色，棕黄色；在水中溶解度较大的是。二．电离能是指由蒸气状态的孤立原子失去电子形成阳离子需要的能量。从中性原子中移去第一个电子所需要的能量为第一电离能（I1），移去第二个电子所需要的能量为第二电离能（I2），依次类推。现有5种元素，A、B、C、D、E，其I1～I3分别如下表，根据表中数据判断其中的金属元素有，稀有气体元素有，最活泼的金属是，显二价的金属是。三．若在现代原子结构理论中，假定每个原子轨道只能容纳一个电子，则原子序数为42的元素的核外电子排布式将是怎样的？按这种假设而设计出的元素周期表，该元素将属于第几周期、第几族？该元素的中性原子在化学反应中得失电子情况又将怎样？四．超重元素“稳定岛”的假设预言自然界中可能存在着原子序数为114号的稳定同位素描208X。请根据原子结构理论和元素周期律，预测：1．208X原子的核外电子排布式；2．它在周期表哪一周期？哪一族？是金属还是非金属？3．写出它的最高价态氧化物、氢氧化物（或含氧酸）的化学式并估计后者的酸碱性质。4．它与氯能生成几种化合物？哪种较为稳定？5．如果存在第八周期的超重元素，此周期可包括多少种元素？理由何在？附：98-5-1-3第二节化学平衡与电解质溶液一．现将25℃时PbCl2在HCl液中溶解度列于下表：PbCl2于1.00mol/LHCl溶解度最小，请说出可能原因。二．在一个典型的实验里，将43mL95％（质量百分数）乙醇（密度0.79g/mL）、19mL83％醋酸（密度1.15g/mL）和0.5mL浓硫酸（密度1.8g/mL）的混合物，在连有回流冷凝器的容器中进行长时间煮沸后，生成乙酸乙酯的质量分数为15.6％。1．计算在使用300L70％含水乙醇（密度0.85g/mL）、500L75％乙酸（密度1.18g/mL）以及按比例量的硫酸，并在与上述同样的回流温度下反应时，生成酯的量是多少？2．如何用实验方法测定出酯的产量？3．使用同样的原料，怎样才能提高酯的产量？三．已知293K时氢氧化钙的溶解度为0.165克/100克水及在0.9282巴的二氧化碳压力下碳酸钙的溶解度为0.109克/100克水。请用计算说明，当持续把二氧化碳（压强为0.982巴，下同）通入饱和石灰水，开始生成的白色沉淀会否完全“消失”？在多次实验中出现了下列现象，请解释。1．把由碳酸钙和盐酸（6mol/L）作用生成的二氧化碳直接通入饱和石灰水溶液，所观察到的现象是：开始通二氧化碳时生成的沉淀到最后完全“消失”。若使生成的二氧化碳经水洗后再通入饱和石灰水溶液，则开始生成的白色沉淀到最后就不能完全“消失”，为什么？2．把饱和石灰水置于一敞口容器中，过了一段时间后溶液表面有一层硬壳。把硬壳下部的溶液倒入另一容器中，再通入经水洗过为二氧化碳，最后能得清液，请解释。若把硬壳取出后，全部放回到原石灰水溶液中，再持续通入经水洗过的二氧化碳，最后能得清液吗？3．用适量水稀释饱和石灰水溶液后，再持续通入经水洗过的二氧化碳，结果是因稀释程度不同，有时到最后能得清液，有时得不到清液。请估算用水把饱和石灰水稀释多少倍时，谁能得到清液？（设反应过程中温度保持恒定，即293K）五．已知碘的碘化钾水溶液里存在如下的化学平衡：I2十I－I3－其平衡常数为：IIIK23式中的方括号均表示各物质的平衡浓度；而碘的总浓度CI2==「I2」＋［I3－］。在碘的碘化钾水溶液里加入四氯化碳，碘将分配于水和四氯化碳两种液相中，达平衡时平衡常数：OHCClDIIK2422式中的方括号分别表示碘在四氯化碳和水中的平衡浓度，而CI2（CCl4）/CI2（H2O）==D，则称为分配比。1．通常测定水溶液中的碘的方法是用已知浓度的Na2S2O3水溶液滴定，因为下面的反应是定量进行的，并可用淀粉作为指示剂：2Na2S2O3＋I2==Na2S4O6＋2NaI请设计一个实验方案来测定碘在水和四氯化碳中的浓度（不要求写出实验的细节）。2．写出用你的实验测得的碘的浓度来计算KD值的数学关系式。四．像你所知道的，水能“分裂”出一个质子而离解，此处打引号是由于分裂出来的质子不是以游离状态存在于真实的化学体系中，而是立即与另一水分子结合：H2O＋H2OH3O＋十OH－K1==［H3O＋］［OH－］／［H2O］==1.8×10－16（25℃）或9.9×10－15（100℃）氢氧根离子的进一步离解则是相当少的；OH－＋H2OH3O＋十O2－K2==［H3O＋］[O2－]／［OH－］==10－36（25℃）1．计算25℃时纯水中所有粒子的浓度。2．在多少体积的水里含有一个氧负离子？3．纯水的离解度等于多少？当0.569氢氧化钾溶于ldm3水中时离解度的变化如何？4．确定在25℃和100℃时纯水的pH值。按照你的计算，沸水将是怎样的反应介质——中性的、碱性的或酸性的？5．试解释，哪一种水（轻水1H2O或重水D2O）将具有较大的离解度，为什么？六．酸碱的概念在化学上非常普遍，人们多次以各种方式给它们下定义．其中最常见的定义有：质子定义——凡是提供质子的分子或离子是酸，凡能接受质子的分子或离子是碱；溶剂定义——凡能增加由溶剂派生出的阳离子的溶质都是酸，凡能增加由溶剂派生出的阴离子的溶质是碱；Lewis（路易斯）定义——酸是电子对的接受体，碱是电子对的给予体，试回答下列问题：1．在BrF3溶剂中，BrF2AsF6属于哪类物质？试说明之。2．纯硫酸具有高沸点、高粘度，所以在外电场作用下，一般离子在纯硫酸中的迁移速度很慢，试推测什么样的离子在纯硫酸中的迁移速度特别快，并解释你的推测。3．H3PO3与碱反应仅形成两种类型的盐，这说明H3PO3是几元酸？画出其结构式并写出固体H3PO3加热时的分解方程式。4．当SbF3加到氟磺酸中，获得一种超酸（superacid），试写出有关反应式来说明超酸的形成。超酸体系能否在水溶液中形成？试说明你的结论（注：超酸的酸性比强酸如HNO3、H2SO4的浓水溶液大106～1010倍）。七．将难溶化合物的沉淀和其饱和溶液之间的多相平衡状态，以称为溶度积KSP常数来表述。溶度积数值在化学实践中广泛用于与溶解度和沉淀的析出有关的许多计算中。1．试用KSP的概念说明沉淀的生成和溶解的条件。2．室温时氢氧化镁的溶度积等于6.8×10－12，求此化合物在指定条件下在水中的溶解度（mol/L或g/L）。在何pH值时，由10％的氯化镁溶液（密度为1.07g/mL中开始析出氢氧化镁沉淀？3．若氢氧化铝的KSP==3.2×10－34，它的溶解度是多少？4．计算氢氧化铝在0.lmol/LKOH溶液中的溶解度．计算时认为生成四烃基合铝酸盐离子。5．溶解0.39g的氢氧化铝，需要多大起始浓度的氢氧化钠溶液100mL？6．溶解1g氢氧化铝，需要0.01mol/LNaOH溶液多少体积？一些参考数据：KSP==[A]n·[B]m，此处[A]和[B]为饱和溶液中离子A和B的平衡浓度（mol/L）；水的离子积KSP==[H＋]·[OH－]==10－14；铝的羟基配合物的稳定常数K稳==[Al(OH)n3－n]／（[Al3＋]·[OH－]n），其数为108.9（n=1），1017.8（n=2），1026（n=3），1033（n=4）。附：98-1-899-2-599-4-699-5-599-6-5第三节氧化还原与电化学一．如图示实验中，把四根洁净的金属条A、B、C、D轮流放置在没有盐溶液的滤纸上面并压紧。在每次轮流实验时，记录了电压表指针的移动方向和电压表的读数（如右表）。1．金属可能是最强的还原剂；2．金属不能从硫酸铜溶液中置换铜。二．在酸性溶液（H2SO4）中，KBrO3能把KI氧化为KIO3，本身可还原为Br2，KIO3与KI反应生成I2。现在酸性溶液中混合等物质的量的KBrO3和KI，生成哪些氧化还原产物？写出相应的反应方程式，这些氧化还原产物的物质的量比为多少？三．以金属锌（阴）和铜（阳）为电极组成电解槽，以含有酚酞和淀粉的碘化钾水溶液为电解液。电解开始不久，阴极区溶液呈红色，而阳极区溶液仍为无色。过了相当长时间后阳极区溶液才呈蓝紫色。1．写出阴、阳极上发生的化学反应方程式；2．怎样才能使阳极区溶液在电解开始后不久即呈蓝紫色？四．在一个盛有硝酸银溶液的烧杯里，放人质量相同的锌片和银片。两个金属片与一个小灯泡相连。经过一段时间后，从溶液中取出金属片，这时发现，二者的质量有相同的变化。试确定所形成原电池的有效功率（完成的电流功对理论可能功之比）。假设整个过程是定量地进行的，而且原电池的电压不变。附：98-4-599-6-2第四节分析化学一．离子交换法是目前分离金属离子十分有效的方法之一。它的分离过程是在离子交换树脂上进行的。离子交换树脂有阳离子交换树脂（氢型）和阴离子交换树脂（氯型）两类，它们进行的反应可表示如下：2R—H＋Zn2＋R2Zn＋2H＋2R—CI＋ZnCl42－R2ZnCl4＋2Cl－R2ZnCl4＋4OH－2R—Cl＋Zn(OH)42－＋2Cl－今用离子交换法（离子交换树脂装在碱式滴定管中）分离锌和镉。首先配制所需试剂：①试剂A：每L含10.0g氯化钠的0.12mol/L盐酸溶液。②试剂B：每L含20g氯化钠的2mo1/L的氢氧化钠溶液。③锌、镉混合溶液：硫酸锌和硫酸镉溶于试剂A中，锌、镉分别以ZnCl42－和CdCl42－对的形式存在。④稀硝酸：lmol/L硝酸溶液。然后进行如下分离步骤。请回答各步中提出的有关问题。1．将10mL试剂A从滴定管上部慢慢注入，滴定管下部用铁夹控制流速，使试剂慢慢排出。2．将2mL锌、镉混合液用与1．同样的方法让其流经树脂柱，写出柱上的反应式。3．用120mL～150mL试剂B进行淋洗。将其慢慢注人滴定管，使之以4mL/min的速度排出。淋洗下来的液体收集于烧杯中，当检验证明锌完全被淋洗下来后，停止淋洗。再用蒸馏水将树脂中残留的试剂B洗下来，洗涤液弃去。写出试剂B淋洗时的反应式。如何检查试剂B已被蒸馏水完全洗下？为什么镉不能被试剂B淋洗下来，而锌可以？4．以3．中同样的流速，使120mL～150mL稀硝酸溶液流经树脂柱，将全部镉离子淋洗下来，收集于另一烧杯中，写出淋洗时的反应式。5．用蒸馏水洗去残留的硝酸后，再用试剂A淋洗，该步操作的目的是什么？二．有机物的KMnO4测定法是常用的分析方法。今移取乙二醇溶液25.00mL，在碱性溶液中加入0.04500mol/LKMnO450.00mL，反应完全后，将溶液酸化，这时有锰酸钾的歧化反应发生，加热溶液至约60℃，加入0.3000mol/LNa2C2O4溶液10.00mL，摇匀后，用上述KMnO4标准液回滴过量Na2C2O4，耗去2.30mL。回答：1．碱性溶液中，与乙二醇反应的KMnO4中的Mn的氧化数变化是由到（注：填上数字，注意正负号）；2．碱性溶液中，与KMnO4反应的乙二醇中的C的氧化数变化是由到；3．写出锰酸钾歧化的离子反应方程式；4．写出高锰酸钾与Na2C2O4反应的离子方程式；5．试求乙二醇试液的浓度（mol/L）。三．黄铜是一种铜锌合金，除含铜和锌外，还含有少量铅