高中化学竞赛元素化学综合练习1

《元素化学》综合练习1一、SO42－和S2O82－（过二硫酸根离子）结构中，硫原子均位于由氧原子组成四面体的中心，且所有原子的最外层电子均满足8电子结构。已知S2O82－中两个硫原子间存在过氧键，S2O82－有强氧化性。H2S2O8能分步水解产生过氧化氢。（1）请在右边方框中画出SO42－的立体结构图，分别用实心圆点“●”和空心圆点“○”描出氧原子和硫原子的位置。（2）写出过二硫酸的结构简式，并确定氧、硫元素的化合价______________________________。（3）分析S2O82－有强氧化性的原因是__________________________________。（4）写出H2S2O8在OD182中水解的两步反应的化学方程式。第一步：__________________________________________________________。第二步：__________________________________________________________。二、次磷酸（H3PO2）是一种强还原性的弱酸，它能发生下列反应：CuX的主要性质如下：CuX是一种红棕色、难溶于水的物质；CuX不稳定，温度超过60℃时分解成金属铜和一种气体；在氯气中能燃烧；Cu+在酸性条件下可发生反应2Cu+=Cu2++Cu。根据以上信息，结合所学知识，回答下列问题：（1）CuX中X是表示一种元素，这种元素是_____________。（2）反应(a)的化学方程式为_________________________________。（3）反应(c)的离子方程式为___________________________________。（4）反应(b)中，当有1molCuX被氧化时，转移的电子数目为__________个。（5）如果把CuX溶解在足量的稀硝酸中产生的气体只有NO，则有关反应的离子方程式为_________________________________________。三、近年来，镁在汽车、航天、航空、机械制造、军事等产业中的应用迅猛发展。（1）新型镁合金可被大量应用于制造笔记本电脑外壳、竞赛自行车框架等，这是由于镁合金具有____________________等优异性能。（2）某研究性学习小组探究以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液构成的原电池（如右图所示）时发现，刚开始时，电流表指针向右偏转，镁条做负极；但随后很快指针又向左偏转，镁条表面有极少量的气泡产生。①开始阶段，负极发生的反应是___________________。②随后阶段，铝片发生的电极反应式是_________________________________________；镁条表面只有极少量的气泡产生，其原因是：2H2O+2e－=H2↑+2OH－，则镁电极发生的主要反应的电极反应式为__________________________________。（3）经研究测定，镁与不同浓度的硝酸反应，生成气体产物的含量随HNO3浓度变化曲线如右图所示，溶液中的产物有Mg(NO3)2、NH4NO3和H2O。①某同学拟用1.2g镁与100mL硝酸反应制取二氧化氮，硝酸的物质的量浓度至少为_______________。②960mgMg能在1L4mol/L的HNO3中完全溶解，并可收集到224mL（标准状况下）气体，有关反应的化学方程式为__________________________________。四、氯酸是一种强酸，其浓度若超过40%就会迅速分解，产生一种比它酸性更强的酸，同时放出两种气体的混合气体，该气体干燥后的平均相对分子量为45.57，它可以使湿润的淀粉—KI试纸变蓝后又褪色。试写出（1）氯酸分解的方程式。（2）气体与淀粉—KI试纸反应的化学方程式。五、某研究性学习小组研究HNO3的氧化性，设计了如下实验：在盛有新配制的FeSO4溶液的试管中滴入2滴KSCN溶液，观察现象，然后再加入浓HNO3，溶液的颜色变红，但是将红色溶液放置一会儿则发现溶液由红色快速变为蓝色，并产生红棕色气体，这一奇特现象激起了同学们的好奇心与求知欲望，他们对此现象设计了探究性实验。（1）甲同学认为是溶液中的Fe2+的干扰造成的，大家经过理性分析，认为可以排除Fe2+的干扰，理由是。（2）乙同学认为红色消失，说明Fe(SCN)3被破坏，红棕色NO2说明了某些离子与HNO3发生了氧化还原反应，推测可能是KSCN与HNO3作用。根据C、S、N的原子结构和共价键的相关知识推断SCN-的结构式为。(3)根据乙同学的，观点，设计了实验方案1，往浓HNO3中逐滴加入KSCN溶液，实验开始时无明显现象，一段时间后溶液慢慢变红色至深红色，突然剧烈反应产生大量气泡，放出红棕色气体，而溶液红色消失变为浅绿色，溶液温度升高；继续滴入KSCN溶液变为浅蓝色，最后变为无色。将产生的气体通入过量的Ba(OH)2溶液，产生浑浊，并剩余一种非极性气体；向反应后的溶液中加入BaCl2溶液产生白色沉淀。(此过程中溶液颜色变化不必细究)写出向浓HNO3中滴入KSCN离子的方程式：。(4)丙同学认为SCN-的性质还可进一步探究，设计了方案2，向Fe（SCN）3中分别滴加过量的氯水、溴水，溶液的红色均消失变为黄色，而加入过量的碘水时溶液的颜色基本不变。丙同学的设计意图是。(5)通过本次探究，可知用SCN-间接检验Fe2+时应注意。六、向Cu(NH3)4SO4的水溶液通入SO2至溶液呈微酸性，生成白色沉淀Q(化学式NH4CuSO3)。将Q与足量的l0mol/L硫酸混合微热，生成金属单质A、有刺激性气味的气体B和溶液C。（1）写出生成Q的化学方程式：_________________________________________________（2）Q晶体中呈正四面体的原子团是：__________，Q中_________(填“有”或“没有”)未成对电子；（3）溶液C的颜色是_____色的；金属单质A是______色的，其重要用途之一是________；（4）写出Q与足量10mol/L硫酸混合微热反应的化学方程式：_____________________________________________________________________七、Tetraazidomethane是化学家2006年新制得的一种只由两种元素构成的化合物。这两种元素一种是有机物中必不可少的，而另一种则是大气中含量最高的元素。制备Tetraazidomethane的一种方法是由含锑盐A与一种钠盐B在一定条件下发生复分解反应。盐A的阳离子为三角锥形，含氮质量分数约为91.30％；阴离子为SbCl6－。钠盐B的阴离子和CO2是等电子体。Tetraazidomethane是一种高沸点的液体，含氮质量分数约为93.33％，有一定的危险性。（1）与Tetmazidomethane含有相同元素的二元化合物可能有着截然不同的性质，比如按照化合价一般规律组成的最简单形式的化合物X在材料科学中有着特殊的研究意义。其化学式为_____________________。（2）已知SbCl6－的中心原子上的价电子都用于形成共价键了，则SbCl6－的立体构型为____；B的阴离子的立体构型可能为____；（3）B与KNO3混合，点燃后产生相当慢的爆炸，分两步进行反应，首先是B分解，产生金属和一种气体；该金属再与KNO3反应，释放出一种气体，同时得到两种用一般点燃法无法制备的金属氧化物。请写出可能发生反应的化学方程式：①_____________________________________________________________________②____________________________________________________________________(4)硝化甘油是丙三醇与硝酸形成的酯，它分解能释放氮气、氧气、二氧化碳和水蒸气。请写出反应的化学方程式，并配平：____________________________。Tetraazidomethane、硝化甘油与B均易发生爆炸反应的主要原因是：_________________。八、艾哈迈德·泽维尔因在飞秒化学反应动态学研究中突出贡献，而获得1999年诺贝尔化学奖。利用飞秒技术，人们可直接测量在化学反应中最短寿命的过渡态。人们发现在飞秒化学领域中，有一种无机物(白色钠盐)NaX。其有关实验是带有转折性的范例，为飞秒化学动态学建立了若干新概念。已知：①NaX溶于水呈中性。②在NaX的水溶液中滴加碱性盐NaY溶液时，溶液变成棕黄色。③若继续加过量NaY溶液，溶液又变成无色。④NaX溶液与FeCl3溶液作用，溶液变成棕色浑浊。⑤NaX溶液与AgNO3溶液作用，有黄色沉淀析出。⑥NaY与浓盐酸反应，有黄绿色刺激性气体生成。⑦此气体同冷NaOH溶液作用，可得到含NaY的溶液。在NaX微粒的反应中(如右图所示)。用飞秒化学实验结果，人们首次证明有化学键的共振行为。在实时观测中发现，化学键的转化是沿反应坐标从共价键到离子键(曲线1、2，文献报道R1=2.70；R2=6.93)。从此实验，人们可以得到动态学的若干关键参数，如化学键断裂的时间、共价键/离子键的偶合量值，反应轨迹的分支等。问题：（1）NaX*在核间距为多少时，有成钠原子分离?___________________________（2）NaX和NaY各是何种物质?_________________________________________________________________（3）写出下列反应的化学方程式：②_____________________________________________④_____________________________________________⑥_____________________________________________九、38))((1043OHFspek16))((100.82OHFspek31))((1063OHCrspkCr2O72－/Cr3＋=1.33vFe3＋/Fe2＋=0.77v处理含铬（Ⅵ）废水的一种方法是用FeSO4把铬（Ⅵ）还原为铬（Ⅲ）並同时转化为铁氧体Fe2＋Cr3＋xFe3＋2－xO4⒈为了把废水中CrO3还原并转化为铁氧体Fe2＋Cr3＋xFe3＋2－xO4，至少需加CrO3含量多少倍的FeSO4·7H2O固体？⒉如果含铬废水为酸性，按铬（Ⅵ）在废水中实际存在形式，计算还原反应的pH应在何范围？（其它离子浓度均按标准状态计算）⒊沉淀出组成和铁氧体相当的沉淀，pH需在8～10间进行,为什么?参考答案（1）四、(1)26HClO3==15O2↑+8Cl2↑+10HClO4+8H2O(2)Cl2+2HI==2KCl+I2.I2+5Cl2+6H2O==2HIO3+10HCl五、（1）体系中NO2逸出说明HNO3过量，不可能在溶液中残留有Fe2+。（2分）（2）[S－C≡N]－（2分）（3）2SCN－+22NO3+20H+＝2SO24+2CO2↓+22NO2↑+N2↑+10H2O（3分）（4）验证SCN－的还原性强于Cl－、Br－而弱于I－（2分）（5）加入的氧化剂不能过量（2分）六、(1)2Cu(NH3)4SO4+3SO2+4H2O=2NH4CuSO3↓+3(NH4)2SO4(2分)(2)NH4+(1分)没有(1分)(3)蓝(1分)紫红(1分)作导线(1分，其他合理答案亦可)(4)2NH4CuSO3+2H2SO4=Cu+(NH4)2SO4+2SO2+CuSO4+2H2O(2分)七、(1)C3N4(1分)(2)正八面体(1分)直线形(1分)(3)①2NaN3=2Na+3N2↑(2分)②10Na+2KNO3=K2O+5Na2O+N2↑(2分)(4)4C3H5(NO