全国高中学生化竞赛无机练习及答案

1 全国高中学生化竞赛 无机化学练习 1、设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是对世纪最富有挑战性的课题之一。 最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了 在高温下能传导 离子。回答如下问题： （ 1）以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是： （ 2）这个电池的正极发生的反应是： 负极发生的反应是： 固体电解质里的 的移动方向是： 向外电路释放电子的电极是： （ 3）人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是： （ 4）你认为在 23 代替晶体里部分的 对提高固体电解质的导电能力会起什么作用 ？其可能的原因是什么？ 答： （ 5）汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生 堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需 10 年时间，正是新一代化学家的历史使命。 2、周期表中汞与锌、铜等元素同族，试回答以下问题： （ 1）写出汞原子的核外电子排布式； （ 2）化合物中汞常为 1 价或 2 价，而 1 价汞以二聚体形式存在，如 等。试用电子式表示 的结构，并说明 （ 3）已知下列电对的标准电极电势。 判断： 溶液能否反应？若能，则写出反应的离子方程式。若不能，则说明理由； （ 4）写出过量汞与稀硝酸反应的化学方程式； （ 5）周期表中 B、 族， 化合物中有 3 和 1 价，而 有强氧化性， 则较稳定，这是由于什么原因？ 3、在真空密闭容器内加入 a 体，在一定温度下发生如下反应： s） g） g） 4g） g） 6g） 2g） g） g） 以上三个反应建立平衡后，测得 b g）为 c d ： （ 1）平衡后，容器内 g）和 代数式表示） 2 ， ； （ 2） a， b， c 三者 的关系服从 a （填 b， c 的代数式）， b， c， d 三者的关系服从 b （填 c， d 的代数式）； （ 3）平衡后，增大压强，容器内 n（ ， n（ （填“增加”、“减小”或“不变”）。 4、超分子化学是一门新兴的科学，在材料、生化、催化剂等领域得到很高重视。不久前，美国 &M 大学的研究人员发现：将已知的路易斯酸 三聚（邻四氟代苯基）汞溶入沸腾的苯中，冷却后析出的晶体是苯和该路易斯酸的超分子，由苯分子夹在两路易斯酸分子之间堆砌而成。俯视如右 图（氟原子和氢原子未列出）。 （ 1）路易斯酸是对酸的电子定义：凡容易接受电子的为酸，凡容易给出电子的为碱。下列微粒中，为路易斯酸的有： A B I C D （ ） （ 2）画出邻四氟代苯基的结构式和三聚（邻四氟代苯基）汞的结构式： （ 3）该超分子如同夹心饼干（维夫饼干），俯视图化学式为_，超分子的路易斯碱部分为 _（填化学式）。 5、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； 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 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） 型的盐，这说明 出其结构式并写出固体 （ 4）当 到氟磺酸中，获得一种超酸（ 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06 1010倍）。 6、（ 1）尽管锡和碳一样也能生成四氯化物 而锡又不同于碳，配位数可以超过 4。画出 3 （ 2） 斯碱反应。已经知道它跟氯离于有如下两个反应： ； 画出 的三种可能的立体结构。 （ 3）用价层电子对互斥理论（ 言 最可能的是哪一种结构。 （ 4）画出 的三种可能的立体结构。 （ 5）用价层电子对互斥理论（ 言 最可能的是哪一种结构。 7、向硫酸四氨合铜的水溶液中通入二氧化硫至溶液呈微酸性，生成白色沉淀 A。元素分析表明 A 含 N、 S、 H、 O 五种元素，而且物 质的量比 C N S 1 1 1。激光拉曼光谱和红外光谱显示 A 的晶体里有一种呈三角锥体和一种呈正四面体的离子（或分子）。磁性实验指出 A 呈逆磁性。 （ 1）写出 A 的化学式。 （ 2）写出生成 A 的配平的化学反应方程式。 （ 3）将 A 和足量的 10L 1的硫酸混合微热，生成沉淀 B、气体 C 和溶液 D。 管它是常见物质，本法制得的呈超细粉末状，有重要用途。写出这个反应式并配平。 （ 4）按（ 3）操作得到的 B 的最大理论产率有多大？ （ 5）有人设计了在密闭容器里使 A 和硫酸反应，结果是 B 的产率大大超过按（ 4）的估计。问：在这种设计的操作下， B 的最大理论产率有多大？试对此作出解释。 8、配位化合物简称配合物，是一类特殊的稳定化合物。例如，白色硫酸铜粉末溶于水生成蓝色配合物 2O)4中方括号内的部分称配合物的内界，方括号外的部分称配合物的外界。方括号内的金属原子或离子称形成体，其余部分是与金属原子紧密结合的基团，称配位体。配位体提供孤对电子与形成体形成配位健。配合物中每个形成体周围的配位键数称该形成体的配位数。提供孤对电子的原子称配位原子，如 原子、 为配位原子，则 2O 称配位体分子。 配合物的命名规则类似无机化合物，称某酸某或某化某。内界的命名是先配体（标出配体个数）加以“合”字，在金属原子后，用罗马数字表示金属离子的化合价。如 2O)4 )。若有多种配位体，则配位体命名次序为：先阴离子，后阳离子，再中性分子；先有机，后无机；先简单，后复杂。依据上述知识，回答下列问题。 （ 1）填写下表空白处。 序号 配合物的化学式 配合物的名称 形成体 配位体 配位数 1 2O)4酸四水合铜 ( ) ) 2 二氯化四氨合锌 ( ) 4 3 4 e( 5 五氯一氨合铂 ( )酸钾 （ 2）在一个配位体分子中若有二个配位原子，同时与一个形成体成键时，即可形成环形化合物。乙二胺四乙酸是一种常用的含有多个配位原子的试剂，请写出乙二胺四乙酸分子的结构简式，指出其中的配位原子最多可以有几个？最多可形成几个五原子环？ （ 3）配位数为 4 的配合物可形成立方晶体，形成体（以 M 表示）处在立方体中心，请指出这类配 合物的分子可能有 种空间构型体？在下图中标出每种空间构型体里配位原子的空间位置（每个位置画一个黑点），并指出每种构型的名称。（图形不够可以自己画） 构型名称： （ 4）固体 (能有几种不同组成的配离子。现通过以下实验测定(将含 o( 离子交换树脂，交换出来的酸用 的 液滴 定，用去 液 o(加入过量的 生的沉淀经离心分离干燥后称量为 知配离子呈八面体结构，试确定该配离子，并画出它的所有几何异构体和其中的对映体。（摩尔质量 (g/ ( 9、 Y、 O 三种元素都有固定 的化合价，分别为3、 2、 2，而 2 和 3 的混合价态。该化合物的结构如右图所示，可确定化学式中 x、 y 的值，而 z 的值，现可用碘量法测 而求得 z 值。取 10 2稀盐酸溶解，在氮气保护下加 1g 体。样品中的 和 分别氧化 L 1 2，终点时消耗 3I 2 4I 2另取一份质量相等的 稀盐酸溶解， 煮沸，使其中的 全部转化为 ，冷却后用碘量法滴定，L 1 在滴定时 转变成 ） 请回答下列问题： （ 1）的化学式中 x 、 y 。 （ 2） 在酸性环境中极易歧化，但为何 与 I 能生成 价铜化合物）？ （ 3）写出在滴定过程中的离子方程式；该反应适合在何种环境（酸碱性）下进行，为什么？ 5 （ 4）求出 和 的物质的量之比。 （ 5）求出 z 值。 10、化合物 A 为白色固体，不溶于水。 A 受热剧烈分解，生成固体 B 和气体 C。固体B 不溶于水或盐酸，但溶于热的稀硝酸得无色溶液 D 和无色气体 E， E 在空气中变棕色。向溶液 D 中加人盐酸时得到白色沉淀 F。气体 C 与普通试剂不起反应，但与热的金属镁作用生成白色固体 G。 G 与水作用得到白色沉淀 H 及气体 I， I 能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。H 可溶于稀硫酸，得到溶液 J。化合物 A 以 液处理时得到黑色沉淀 K、无色溶液 。过滤后，固体 K 溶于浓硝酸得到气体 E、黄色沉淀 M 和溶液 D。用 液处理滤液 L，又得到气体 I。 请指出 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H、 I、 J、 K、 L、 M 所代表的物质的化学式，并写出有关反应的化学方程式。 11、微生物对人类有着各种各样的用途，现在生物工程学家已能利用微生物从矿石中提取金属。铜是一种很有实用价值的金属，可以从铜矿中提取。这些矿石中的铜往往与其他元素结合在一起，特别是硫。铜矿中还混有大量无用的岩石。有时，铜矿中的铜含量太低，以致于冶炼过程十分困难而且成本很高。在此，细菌能帮助我们。某些细菌能利用空气中的氧来氧化硫化铜矿石，把不溶性的硫化钢转化成为可溶的硫酸铜。这些细菌能忍耐钢化合物，这些铜化合物对于大多数生物 来说是有毒的。因此，有时它们被称为“吃岩石的细菌”。 利用细菌提取铜的生产过程如下图： 在碎岩石和矿石堆里已经有细菌存在，所必需的是喷洒酸水以促进细菌的生长。在它们的生长过程中，硫化铜矿石被氧化成为硫酸铜，低浓度的硫酸铜溶液流到矿石堆的底部。然后，再从这种溶液中提取金属铜。水则可以循环使用，再回到矿石堆中。 在美国，百分之十的铜是用这种方法生产的，将来生物工程学家可能用遗传工程技术提高细菌的工作效率。 （ 1）写出细菌氧化硫化铜的化学反应式。 （ 2）如果矿堆中的矿石被碎成小块，反应速度是否会有变化？为什么 ？ （ 3）从硫酸铜溶液中提取铜，简便而经济的方法是什么？写出反应式。 （ 4）普通生产铜的方法是在空气中燃烧硫化铜，这将产生哪些产物？比较生物工程法和普通方法，哪种方法生产铜更好？ 12、高碘酸盐（ ）、过二硫酸盐（ ）、二氧化铅（ 铋酸钠（ 电离）是四种具有强氧化性的物质，均能在一定条件下将 氧化为锰酸盐。 （ 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。 6 （ 3） 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。分析化学中用来将氧化为 ，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 218O 中水解的两步反应方程式： （ 8）传统工业上以电解 2知某 103时后，生成 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 时都已分解，且电解中 求电解生成 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 的作用下能将 氧化为 ，写出离子反应方程式： 该 反应适合在 （酸、碱）性介质在进行，请说明原因： （ 10） 出加热情况下分别与 浓 应的方程式： （ 11） 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 氧化为 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 i(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 的存在，写出现象和反应方程式 ： （ 15） 分析上常用 2写出 2请设计实验步骤，用已知浓度的 ）溶液滴定 ）溶液的浓度。 无机化学练习答案 7 1、（ 1） 2138 10（ 2） 4e 2 1326e 4 向负极移动 负极 （ 3）燃料电池具有较高的能量利用率。 （ 4）为维持 电荷平衡 , 晶体中的 减少 （ 5） 碳 2、（ 1） 14 （ 2） （ 线型 （ 3）能 22 2 （ 4） 6量） 83 2 4 （ 5）惰性电子对效应。或答镧系收缩导致 6于参加成键 3、（ 1） (d c)/6 b 8c/3 2d/3 （ 2） a b 2c b 2d/3 8c/3 （ 3）减小 增加 4、 个电子，为缺电子原子） （ 2） （ 3） 、 （ 1） 2 ； 剂酸）。 （ 2） 和 两种离子在纯 是因为 外电场作用下， 和 在网上迁移，所以 和 在纯 迁移速度特别快。 （ 3） 二元酸 4 （ 4 ）或超酸体系不能在水溶液中形成，因为在任何水溶液体系中，其酸度都被存在于水溶液中的 所限定，即使最强的酸在水溶液中也只能是 ，达不到超酸的酸性。 8 6、（ 1） ， A 为正四面体结构， B 为正方形结构 （ 2） ， C 为四角锥， D 为三角双锥， E 为为平面五边形 （ 3） （ 4） ， F 为正八面体， G 为正三棱柱， H 为平面正六边形 （ 5） F 最稳定 7、（ 1） A 为 2） 23423( 3） 222 (2 4） 50 （ 5） 100，因 循环使用 8、（ 1） 2： H)4 ) 4 3：氯化一氯一硝基四氨合钴 ( ) ) 4 4：六氰合铁 ( )酸钾 ) 6 5： K )、 6 （ 2）最多有 6 个配位原子最多可形成 5 个环 （ 3） 2 正方形 正四面体 （ 4） ( （存在对映体） 9、（ 1） 2 3 （ 2） 2 解度很小，体系中 大量减小而使平衡向左移动。 （ 3） 2 2I ；中性环境中； 在强酸性溶液中 遇酸分解， 2H S I 易被空气氧化， 4I 4H 22在碱性溶液中： 410 8I 536 5I 3上述的反应的发生，使定量反应难以准确。 （ 4） 532 1281（或 1， 1 （ 5） 0、 A： B： C： D： E： F： G： H： H)2 I： J： K： L： (S M： S 11、（ 1）细菌氧化硫化铜的反应式为： 态） 2 细菌硫化铜矿石 空气中的氧 硫酸铜溶液 在大多数情况下，硫化铜矿石的化学式比 杂得多（其反应过程也十分复杂并包括许多步骤，但它们的基本结果是相同的，即 把不溶性的铜矿转