清北学堂 化学专题讲义 金属元素习题

金属元素 1、写出 Fe3+和 I在溶液中的反应现象和方程式。 （ 1）若溶液中有足量 F，则上述反应不能发生，为什么？ （ 2）向上述反应后的溶液中加足量 F，有何现象？为什么？ （ 3）在足量 2 mol/L 盐酸溶液中加 Fe2+、 I、 F，则反应现象是什么？它和实验（ 1）有何不同？ 解析： Fe3+具有较强的氧化性，而 I具有较强的还原性，它们之间发生氧化还原反应：2Fe3+ 2I=2Fe2+ I2，现象：反应后溶液呈棕色。 （ 1） F还原性很弱， F半径小于 I，故 F易和 Fe3+结合而使 Fe3+降低，使其不和 I反应： Fe-3+ 6F=FeF63 （ 2）因 F和 Fe3+结合，使上述平衡向左移动，导致 I2浓度降低，溶液颜色变浅。 （ 3）因盐酸中 H+较大， F与 H+瓜在生成弱酸 HF，不利于生成 FeF63，故 Fe3+可和I反应，生成 I2，故颜色略浅黄棕色。 2、在 Fe2+、 Co2+、 Ni2+盐的溶液中，加入 NaOH 溶液，在空气中放置后，各得到何种产物？写出有关的反应式。 解析： Fe(OH)2还原性较强，易被空气中的氧气氧化成 Fe(OH)3, Co(OH)2还原性比Fe(OH)2弱，在空气中缓慢氧化成 Co(OH)3， Ni(OH)2还原性很弱，不被空气中氧气氧化。 Fe2+ 2OH=Fe(OH)2 Co2+ 2OH=Co(OH)2 Ni2+ 2OH=Ni(OH)2 4Fe(OH)2 O2 2H2O=4Fe(OH)3 清北学堂 4Co(OH)2 O2 2H2O=4Co(OH)3 3、 （ 1996 年全国化学竞赛试题）完成并配平下列反应方程式： （ 1）固态 KMnO4在 200加热，失重 10.8%。 （ 2）固态 KMnO4在 240加热，失重 15.3%。 （已知：相对原子质量： O： 16.0； K: 39.0； Mn: 54.9） 解析： KMnO4加热，失去的是氧气。若取 1 moL KMnO4，失去氧原子的物质的量为：157.9 10.8% 16=1(mol), 157.9 15.3% 16=1.5(mol)，再根据电子守恒推算出锰元素还原产物中价态分别为 5 价和 4 价。 2KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2 2KMnO4 K2Mn2O6 O2 4KMnO4 2K2Mn2O5 3O2 4KMnO42K2MnO3 2MnO2 3O2 4、试说明 Fe3+盐比 Fe2+盐稳定，而镍则以 Ni2+盐稳定， Ni3+盐少见的原因。 解析：结构决定性质：铁的价电子构型为 3d4s2, Fe3+的构型为 3d5达半满的稳定状态，比 Fe2+的 3d6电子构型稳定。 Ni 的价电子构型为 3d84s2， 3d 电子超过半满而接近 3d10全满，较难失电子，所以一般情况下 Ni 表现 2 价氧化态，在特殊条件下得到不稳定的 Ni( )的化合物。 5、根据以下实验说明产生各种现象的原因并写出有关反应方程式。 （ 1）打开装有四氯化钛的瓶塞，立即冒白烟。 （ 2）向此瓶中加入浓盐酸和金属锌时，生成紫色溶液。 （ 3）缓慢地加入氢氧化钠至溶液呈碱性，并析出紫色沉淀。 （ 4）沉淀过滤后，先用硝酸，然后用稀碱溶液处理，有白色沉淀生成。 清北学堂 （ 5）将此溶液过滤并灼烧，最后与等物质的量的氧化镁共熔。 解析： （ 1）四氯化钛在水中或潮湿空气中都易水解，产生的白烟是 HCl 烟雾。 TiCl4 3H2O=H2TiO3 4HCl （ 2）在强酸性溶液中，四氯化钛可被活泼金属还原为紫色的 Ti3+的溶液。 2TiCl4 ZnH+ 2TiCl3 ZnCl2 （ 3）紫色沉淀为 Ti(OH)3: Ti3+ 3OH=Ti(OH)3。 （ 4）硝酸将 Ti3+氧化成 Ti4+， Ti4+在碱性条件下生成白色沉淀 Ti(OH)4。 TiCl3 HNO3 HCl=TiCl4 NO2 H2O TiCl4 4NaOH=Ti(OH)4 4NaCl （ 5）沉淀灼烧后生成二氧化钛，与氧化镁共熔生成钛酸镁。 Ti(OH)4 TiO2 2H2O； TiO2 MgO 熔融 MgTiO3 6、 工业上处理含227Cr O的酸性工业废水用以下方法： 往工业废水中加入适量的 NaCl，搅拌均匀；用 Fe 为电极进行电解，经过一段时间有 Cr(OH)3和 Fe(OH)3沉淀产生；过滤回收沉淀，废水达到排放标准。试回答： （ 1）电解时的电极反应：阳极 _ 阴极 _ （ 2）写出227Cr O转变成 Cr3+的离子反应方程式： _ （ 3）电解过程中 Cr(OH)3、 Fe(OH)3沉淀是怎样产生的？ 解析：本题将电解规律、盐类水解和污水处理巧妙结合。要除去金属离子，一般采用沉淀离子的方法。但沉淀离子不一定要加入沉淀剂，对金属离子来说，用调节溶液 pH 的方法同样也能生成氢氧化物沉淀而除去。 （ 1）阳极 Fe 2e=Fe2+ 阴极 2H+ 2e=H2 清北学堂 （ 2）227Cr O 6Fe2+=14H+=2Cr3+ 6Fe3+ 7H2O （ 3）由于 H+在阴极放电，破坏了水的电离平衡，产生大量 OH， OH与 Cr3+、 Fe3+反应生成 Cr(OH)3、 Fe(OH)3沉淀。 7、现有 CuO、 CuS、 Cu2S 三种黑色粉末，请设计一个不用任何化学药品就区分它们的实验方案。 （请用文字叙述） 解析：本题有一明确的要求：不用任何化学药品，故只能用加热、灼烧、闻气味、称质量变化等物理方法。 （ 1）称取等质量的 CuO、 CuS、 Cu2S 粉末各一份，分别在空气中灼烧，产生刺激性气体（ SO2）的是 CuS 与 Cu2S 粉末，无刺激性气体产生的是 CuO 粉末。 （ 2）称量灼烧后不再产生刺激性气体的冷却残留物，质量几乎不变的原粉末 Cu2S，质量减轻的原粉末是 CuS。 8、将一组干电池、两个电键、一个小灯泡、两块相同铅板用导线按图示连接起来，再将铅板插入盛有稀硫酸的烧杯中。 （ 1）先闭合 K1，灯泡 _（填“亮”或“不亮” ，下同） ，原因是 _。 （ 2）断开 K1，闭合 K2，灯炮 _，烧杯内的现象是 _。 （ 3） 过一段时间， 断开 K2， 闭合 K1， 灯泡 _， 原因是 _。 解析：本题初看起来是电解知识的简单运用，但特殊点是：两铅板作电极在稀硫酸中电解，阳极发生的并不是简单的非惰性电极失电子消耗，而是 OH放电生成 O2， O2氧化铅板生成 PbO2，使第三步断开 K2，闭合 K1时的反应转变为铅蓄电池的反应。 （ 1）不亮；不能构成原电池，虽有干电池，也不能构成闭合回路。 （ 2）亮； a 极上有气泡放出， b 极上有气泡放出。 清北学堂 （ 3）亮；在断开 K1，闭合 K2时， b 极反应为： 4OH 4e=2H2O O2； Pb O2=PbO2 当断开 K2，闭合 K1时，构成原电池反应。 a 极： Pb 2e SO42=PbSO4 b 极： PbO2 2e 4H+ SO42=PbSO4 2H2O 9、橙红色晶体重铬酸钾有强氧化性，它的还原产物为 Cr3+，颜色变为绿色，用硅胶（一种有吸湿和吸附性载体）吸附后，用嘴对它吹气，若变成绿色则表示有酒精蒸气吹入，可用于检查司机是否酒后开车，试回答： （ 1）在重铬酸钾酸化后氧化乙醇的化学方程式是 _，若反应中有 0.03mol 电子转移时，被氧化的乙醇有 _mol。 （ 2）在溶液中加入乙醚后，再加入数滴的溶液，乙醚层呈现蓝色，这是由于生成的产物溶于乙醚中的缘故（锃位于周期表过渡元素中的 VIB 族） ，试分析这个反应离子方程式是怎样的，是否属氧化还原反应？ 解析： （ 1）重铬酸钾中铬为 6 价，酸化后具有强氧化性，能将乙醇氧化为 CH3COOH（还能继续氧化，从略） ，其本身还原为 Cr3+。 2K2Cr2O7 3CH3CH2OH 8H2SO4=2Cr2(SO4)3 3CH3COOH 11H2O 2K2SO4 该反应中每个乙醇分子失去 4 个电子，而 K2Cr2O7需得 6 个电子才可还原为 Cr3+，当有0.03mol 电子转称时，被氧化的乙醇分子为 0.0075 mol。 （ 2） 根据信息： K2Cr2O7与 H2O2可反应生成能溶于乙醚的蓝色溶液， 且铬位于 VIB 族，说明乙醚溶液中有 CrO5生成，且生成时需 H2O2，可知 HOOH 中的 OO过氧团转入 CrO5中，即每分子有两个过氧团，因为反应中各元素的化合价未变，可判断该反应不属于氧化还原反应。227Cr O 4H2O2 2H+ =2CrO5 5H2O 清北学堂 （ 1） 2K2Cr2O7 3CH3CH2OH 8H2SO4= 2Cr2(SO4)3 3CH3COOH 11H2O 2K2SO4, 0.0075 mol。 （ 2）227Cr O4H2O2 2H+ =2CrO5 5H2O，该反应不属于氧化还原反应。 10、东晋葛洪所著抱朴子中记载有“以曾青涂铁，铁赤色如铜” 。 “曾青”即硫酸铜。这是人类有关金属置换反应的最早的明确记载。铁置换铜的反应节能无污染，但因所得的镀层疏松、不坚固，通常只用于铜的回收，不用作铁器镀铜。能否把铁置换铜的反应开发成镀铜工艺呢？从化学手册上查到如下数据： 电极电势： Fe2+ 2e=Fe, 0.440 V = Fe3 e=Fe2+, 0.771 V = Cu2 2e=Cu, 0.342 V = Cu2 e=Cu, 0.160 V = 平衡常数：14 14WSP1.0 10 , (CuOH) 1.0 10 ,KK= = 19 16SP 2 SP 238SP 3Cu(OH) 2.6 10 , Fe(OH) 8.0 10 ,Fe(OH) 4.0 10。KKK= = 回答如下问题： （ 1）造成镀层疏松的原因之一可能是夹杂固体杂质。为证实这一设想，设计了如下实验：向硫酸铜溶液加入表面清洁的纯铁块。请写出四种可能被夹杂的固体杂质的生成反应方程式（不必写反应条件） 。 （ 2）设镀层夹杂物为 CuOH（固） ，实验镀槽的 pH=4， CuSO4的浓度为 0.040mol/L，温度为 298K，请通过电化学计算说明在该实验条件下 CuOH 能否生成。 （ 3）提出三种以上抑制副反应发生的（化学）技术途径，不必考虑实施细节，说明理由。 清北学堂 解析：本题是一道综合试题，着重分析化学反应的可能性及计算氧化还原反应的电极电势。同时考查发散性思维，应用化学知识抑制反应。 （ 1） CuO 或 Cu(OH)2 Cu2+ 2H2O=Cu(OH)2 2H+ Cu2O 或 CuOH Cu+ H2O=CuOH H+ FeO 或 Fe(OH)2 Fe2+ 2H2O=Fe(OH)2 2 H+ Fe2O3或 Fe(OH)2 2Fe(OH)212O2 H2O=2Fe(OH)3 注：写出 Cu2+与 Fe 得到 Cu+等等反应者，只要正确，不扣分。 方程式未配平或配平错误均不得分。 （ 2） Cu2+ Cu 2H2O=2CuOH 2H+ CuOH H+ e=Cu H2O 0.287 V= Cu2+ H2O e=CuOH H+ 0.314 V+= E=0.027V0 正方向自发 +82+0.059 2 H 10lg 0.364 0.059 2lg 0.027(V)10.4Cu EE= = = =或 （ 3）缓冲剂，控制酸度，抑制放 H2，水解，沉淀等。 配位剂，降低 Cu2+（即电位下降） ，阻止与新生态 Cu 反应。 抗氧剂，抑制氧化反应。 稳定剂，防止累积的 Fe2+对铜的沉积产生不良影响和减缓 Fe2+氧化为 Fe3+。 11、 （ 2001 年全国高中化学竞赛初赛试题） 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： 2-24Mn(II) Mn(II) Mn(II) C O 22n24n2+2Mn(VII) Mn(VI) Mn(IV) Mn(III) Mn(C O )Mn CO + 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，无须指出选用的具清北学堂 体试剂，只需给出设计思想） 。 解析：讨论分析：若 Mn2+真的是催化剂，则降低它的浓度，反应速度会变慢；有与没有 Mn2+，速率会不同。 （ 1）寻找一种试剂能与 Mn(VI)、 Mn（ IV）或 Mn（ III）生成配合物或难溶物，加入这种试剂，反应速率变慢。 （注：表述形式不限。其他设计思想也可以，只要有道理都可得分。 ） （ 2）对比实验：其一的草酸溶液中加 Mn2+离子，另一不加。在滴加 KMnO4溶液时，加 Mn2+者反应速率快。 12、铂系金属是最重要的工业催化剂。但其储量已近枯竭，上小行星去开采还纯属科学幻想。 研究证实， 有一类共价化合物可代替铂系金属催化剂。 它们是坚硬的固体， 熔点极高，高温下不分解，被称为“千禧催化剂” （ millennuim catalysts） 。下面一种方法都可以合成它们： 在高温下将烃类气体通过钨或钼的氧化物的表面。 高温分解钨或钼的有机金属化合物（即：钨或钼与烃或烃的卤代物形成的配合物） 。 在高度分散的碳表面上通过高温气态钨或钼的氧化物。 （ 1）合成的化合物的中文名称是 _和 _。 （ 2）为解释这类化合物为什么能代替铂系金属，提出了一种电子理论，认为这些化合物是金属原子与非金属原子结合的原子晶体， 金属原子周围的价电子数等于同周期的铂原子或钌原子的价电子数。这类化合物的化学式（即最简式或实验式）是 _和 _。 解析： （ 1）题目给出大量信息，要从中选出有用信息进行加工，题目提供了三种合成途径： 在高温下将烃类气体通过钨或钼的氧化物表面。 可知合成化合物可能含有 Mo 或 W、C、 H、 O 几种元素；高温分解钨或钼的有机金属化合物。在高度分散的碳表面上通过清北学堂 高温气态钨或钼的氧化物。合成化合物不含氢元素。综合以上三个结论，合成化合物仅由Mo 和 C 或 W 和 C 两种元素组成，根据化合物的分类，它们远离属金属碳化物。 （ 2）第（ 2）小题要进一步确定碳化物中元素的原子个数比。题目中给出了合成化合物是共价化合物的信息，又介绍了一种电子理论，因此可根据有关元素在周期表中的位置找出该原子的价电子数，然后根据化合价的实质，分析确定该化合物的化学式。 Mo 是第五周期 VIB 族元素， 其原子有 6 个价电子， Ru 是第五周期族中第一个元素，其原子有 8 个价电子，因此每个 Mo 原子需要与 C 原子共用 2 对电子才能使价电子数与 Ru原子相同，即 Mo 在碳化物中显 2 价， C 原子提供 4 个价电子，在碳化物中显 4 价，化学式为 Mo2C。 W 是 Mo 同族元素，其原子有 6 个价电子， Pt 是第六周期族元素，其原子有 10 个价电子，同理推得化学式为 WC。 （ 1）碳化钼；碳化钨。 （ 2） Mo2C； WC。说明：每个钨原子的 d 轨道上平均多了 4 个电子，相当于 Pt 原子的电子构型，每个钼原子的 d 轨道上多了 2 个电子，相当于 Ru 原子的电子构型。 13、 （ 1998 年全国化学竞赛试题）某地有软锰矿和闪锌矿 两座矿山，它们的组成如下： 软锰矿： MnO2含量 65%， SiO2含量约 20%， Al2O3含量约 4%，余为水分； 闪锌矿： ZnS 含量 80%， FeS、 CuS、 CdS 含量各约 2%， SiO2含量约 7%，余为水分。 科研人员开发了综合利用这两种资源的工艺，主产品是通过电解获得的锌和二氧化锰，副产品为硫碘、少量金属铜和镉。生产正常时，只需外购少量硫酸和纯碱，其他原料则由内部解决。工艺流程框图如图所示，流程框图中每一方框为一种处理过程。带箭头的线表示物流线。请在阅图后回答下列问题： 清北学堂 （ 1） 写出图上标有阿拉伯数字的处理过程中发生的主要反应的化学方程式， 并配平之。 （ 2）写出用字母 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G 表示的物流线上全部物料组分的化学式。 （ 3）二氧化锰和锌是制造干电池的基本材料。电解二氧化锰的传统生产工艺主要为：软锰矿加煤还原焙烧；硫酸浸出培烧料；浸出液经净化后去电解，电解时在阳极上析出二氧化锰（阴极产生的气体放空） ，获得的二氧化锰经粉碎后为成品。电解锌的传统生产工艺主要为：闪锌矿高温氧化除硫；焙烧潭用硫酸浸出；浸出液经净化后电解还原，在阴极获得电解锌（阳极产生的气体放空） 。试从环境保护和能耗的角度对比新工艺与传统工艺，指出新工艺的特点，并简单评述之。 解析： （ 1） （不写沉淀箭头不扣分；写离子方程式也可以） MnO2 ZnS 2H2SO4=S MnSO4 ZnSO4 2H2O MnO2 CuS 2H2SO4=S MnSO4 CuSO4 2H2O 3MnO2 2FeS 6H2SO4=2S 3MnSO4 Fe2(SO4)3 6H2O CdS MnO2 2H2SO4=S CdSO4 MnSO4 2H2O Al2O3 3H2SO4=Al2(SO4)3 3H2O 清北学堂 （不写沉淀箭头不扣分；写离子方程式也可以） Zn CuSO4=Cu ZnSO4 Zn CdSO4=Cd ZnSO4 Zn Fe2(SO4)3=2FeSO4 ZnSO4 MnO2 2FeSO4 2H2SO4 MnSO4 Fe2(SO4)3 2H2O 3MnCO3 Al2(SO4)3 3H2O 2Al(OH)3 3MnSO4 3CO2 3ZnCO3 Fe2(SO4)3 3H2O 2Fe(OH)3 3ZnSO4 3CO2 3MnCO3 Fe2(SO4)3 3H2O 2Fe(OH)3 3MnSO4 3CO2 3ZnCO3 Al2(SO4)3 3H2O 2Al(OH)3 3ZnSO4 3CO2 说明：上述四个化学方程式写“加热”反应条件与否均不扣分； 写离子方程式也可以。 （不写“电解”不扣分；写电极反应得分相同，但要标对正负板） MnSO4 ZnSO4 2H2O电解 MnO2 Zn 2H2SO4 （不写沉淀箭头不扣分；写离子方程式得分相同） ZnSO4 Na2CO3=ZnCO3 Na2SO4 或： 2ZnSO4 2Na2CO3 H2O=Zn2(OH)2CO3 2Na2SO4 CO2 MnSO4 Na2CO3=MnCO3 Na2SO4 （ 2） A MnSO4, ZnSO4, Fe2(SO4)3, Al2(SO4)3, CuSO4, CdSO4的溶液； B MnSO4和 ZnSO4混合溶液； C MnCO3和 ZnCO3（或 Zn2(OH)2CO3）混合物； D Zn 粉； E MnO2粉； F H2SO4、 ZnSO4、 MnSO4溶液； 清北学堂 G Na2SO4溶液。 （ 3） a环境方面：无 SO2对大气的污染；无高温焙烧热污染。 b能耗方面：不需高温，大大节约了燃料。电解过程中。阴、阳两极均有目标产物生成，较传统工艺电解利用率高。 14、 （ 1999 年全国化学竞赛试题）市场上出现过一种一氧化碳检测器，其外观像一张塑料信用卡，正中有一个直径不到 2 cm 的小窗口，露出橙红色固态物质。若发现橙红色转为黑色而在短时间内不复原，表明室内一氧化碳浓度超标，有中毒危险。一氧化碳不超标时，橙红色虽也会变黑却能很快复原。已知检测器的化学成分：亲水性的硅胶、氯化钙、固体酸H8Si(Mo2O7)6 28H2O、 CuCl2 2H2O 和 PdCl2 2H2O（注：橙红色为复合色，不必细究） 。 （ 1） CO 与 PdCl2 2H2O 的反应方程式为 _。 （ 2） （ 1）中的产物之一与 CuCl2 2H2O 反应而复原，化学方程式为 _。 （ 3） （ 2）中的产物之一复原的反应方程式为 _。 解析：第一个问题的关键是： CO 和 PdCl2 2H2O 谁是氧化剂？当然有两种正好相反的假设： 假设 1， 得到 C 和某种高价钯化合物； 假设 2， 得到 CO2和金属钯。 哪一个假设正确？要从第二问得到启示。显然，第二问需要应试者自己得出结论：首选是 CuCl2 2H2O 不可能是还原剂，只可能是氧化剂，因为在水体系里铜的价态不能再升高。如果应试者没有这种基本思路，就无助于对第 1 问两种假设的选择。问：其中哪一个可以跟 CuCl2 2H2O 反应？中学课本上讨论过碳的氧化，使用的都是强氧化剂，如空气中的氧气、浓硫酸、浓硝酸等，而且都需加热，可见碳不是强还原剂，把它氧化不那么容易，应当排除，于是肯定：假设 1是正确的，这是一箭双雕，既答了第 1 问，又答了第 2 问。当然，第 2 问又存在两种可能，铜被还原得铜（ I）呢还是得铜（ O） ，怎样判断？需要第 3 问来帮助。第 3 问要求写出（ 2）问中产物之一被复原，自然是指铜（ I）或铜（ O）的复原。先不必问氧化剂是谁，应试者清北学堂 就清楚，铜（ I）比铜成第 2 问的解答。再接着思考第 3 问：使铜（ I）复原为铜（ II）使用了什么试剂？首先要明确，它一定是氧化剂，然后从器件化学组成中去找，只能选择空气中的氧气，别无它路，全题得解。 答案： （ 1） CO PdCl2 2H2O=CO2 Pd 2HCl H2O 如写 PdCl2不写 PdCl2 2H2O 同时也配平，给一半分。 （ 2） Pd 2CuCl2 2H2O=PdCl2 2H2O 2CuCl 2H2O 如写 Pd CuCl2 2H2O=PdCl2 2H2O Cu 给一半分 （ 3） 4CuCl 4HCl 6H2O O2=4CuCl2 2H2O 15、 （ 2001 年全国高中化学竞赛初赛试题）某不活泼金属 X 在氯气中燃烧的产物 Y 溶于盐酸得黄色溶液，蒸发结晶，得到黄色晶体 Z，其中 X 的质量分数为 50%。在 500mL 浓度 0.10 mol/L 的 Y 水溶液中投入锌片，反应结束时固体的质量比反应前增加 4.95g。 X 是 _； Y 是 _； Z 是 _。 解析：要点 1： X 为不活泼金属，设为一种重金属，但熟悉的金属或者其氯化物与锌的置换反应得到的产物的质量太小，或者其水溶液颜色不合题意，均不合适，经诸如此类的排他法假设 X 为金，由此 Y=AuCl3，则置换反应的计算结果为： 2AuCl3 3Zn=3ZnCl2 2Au反应得到 Au 的质量 =0.100mol/L 0.500L 197g/mol=9.85g 反应消耗 Zn 的质量 =0.100 mol/L 0.500 L 65.39g/mol 3/2=4.90g 反应后得到的固体质量增重： 9.85g 4.90g=4.95g 要点 2：由 AuCl3溶于盐酸得到的黄色晶体中 Au 的含量占 50%，而 AuCl3中 Au 的含量达 65%，可见 Z 不是 AuCl3，假设为配合物 HAuCl4，含 Au58%，仍大于 50%，故假设它是水合物， 则可求得： HAuCl4 3H2O的摩尔质量为 393.8 g/mol其中 Au的含量为 197/394=50%。清北学堂 其他推理过程，只要合理，可算正确。 X 是 Au； Y 是 AuCl3； Z 是 HAuCl4 3H2O。 16、某天然碱（纯净物）可看成是由 NaOH 和 CO2反应后的产物所组成。称取天然碱样品 4 份溶于水后，分别逐滴加入相同浓度的盐酸溶液 30.0 mL，产生 CO2的体积（标准状况）如下表： 盐酸的体积 V/mL 30.0 30.0 30.0 30.0 样品质量 W/g 3.32 4.15 5.81 7.47 CO2的体积 V/mL 672 840 896 672 （ 1）根据第 I 组数据推测，若用 2.49g 样品进行同样的实验，应产生 CO2多少毫升（标准状况）？ （ 2）另取 3.32g 样品在 300下加热使其完全分解（此温度 Na2CO3不分解） ，产生CO2112mL（标准状况）和水 0.45g，通过计算确定该天然碱的化学式 / （ 3）已知 Na2CO3与 HCl(aq)反应分两步进行： Na2CO3 HCl=NaCl NaHCO3 NaHCO3 HCl=NaCl CO2 H2O 由上表组数据可以确定所用盐酸的浓度为 _mol/L。 （ 4） 依据上表所列的数据及天然碱的化学式， 讨论并确定上述实验中 CO2的体积 V(mL)（标准状况）与样品质量 W(g)之间的关系式。 解析：比较表中各组数据，推理得出： I、 II 组是样品不足，盐酸一定过量。组中样品过量。 （ 1）据此例关系，当 2.49g 样品也象 I 组一样完全反应，产生标准状况下的 CO2体积清北学堂 为：672mL2.49g=504mL3.32g （ 2） 2NaHCO3 CO2 H2O Na2CO3 2 mol 22.4L 18g n(NaHCO3) 0.112L 0.09g 3322? .112L(NaHCO ) =0.01mol22.4L0.672L(NaCO )= 0.01 0.02mol22.40.1120.450 1822.4(H O) 0.02mol18nnn= n(NaHCO3) n(Na2CO3) n(H2O)=0.01 0.02 0.02=1 2 2 天然碱的化学式为 2Na2CO3 NaHCO3 2H2O （ 3）天然碱的摩尔质量为为 332g/mol， 天然碱的物质的量为：7.47g=0.022 5mol332g/moln= 其中 n(Na2CO3)=0.022 5 2=0.045 mol 据反应原理： Na2CO3 HCl=NaCl NaHCO3 NaHCO3 HCl=NaCl CO2 H2O，得 30 mL 盐酸中 HCl 物质的量为： n(HCl)=0.0450.672L0.075 mol22.4L/mol= 盐酸的物质的量浓度为： （ 4）用极值观点分析： 当样品与盐酸完全反应生成 CO2时， 30 mL 盐酸消耗样品质量为 x1 11332g 5mol4.98g2.5? .03molxx= 当 0m 4.98g 时，332g 3? 24mLWV= 0.075L2.5 mol/L0.030L=清北学堂 23224mL(CO ) 202.4W mL332gWV= 当 HCl 完全与 NaCO3反应生成 NaHCO3时无 CO2生成， 2NaCO3 NaHCO3 2H2O 2HCl 22332g 2mol12.45g2.50? molxx= 当 4.98 W 12.45 时，产生的 CO2为： V(CO2)=0.175 mol2.50 3molWg2 22400 mL/mol=(1680 134.9W)Ml 答案： （ 1） 504。 （ 2） 2Na2CO3 NaHCO3 2H2O。 （ 3） 2.5。 （ 4）当 0m 4.98g 时， V（ CO2） = 202.4W mL；当 4.98 W 12.45 时，产生的 CO2=(1680 134.9W)mL；当 W 12.5时， V（ CO2） =0。 17、某棕褐色粉末（ A）不溶于水。当（ A）和 KOH（有时可加入 KClO3）熔融后，可得一绿色熔块（ B） 。把（ B）溶于水，调节溶液至微碱性，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，会产生一种黄绿色气体。在呈弱碱性紫红色溶液中加入 K2SO3溶液，紫红色会逐渐褪去。 （ 1）写出分子式（ A） _， （ B） _， （ C） _。 （ 2）写出有关反应的化学方程式或离子方程式： （ A）（ B） （ B）（ C）（ A） （ A）和浓盐酸反应 （ C）和 K2SO3反应 并标出电子转移的方向和数目。 解析：解题关键是掌握锰的化合物的颜色及其重要化学反应。 A 与盐酸反应产生 Cl2，A 为 MnO2。 MnO2为中间价态化合物，它既有氧化性又有还原性。 K2MnO4在碱性条件下能发生歧化反应，则 B 为 K2MnO4。 清北学堂 （ 1） （ A） MnO2 （ B） K2MnO4 （ C） KMnO4 （ 2） 2MnO2 4KOH O2=2K2MnO4 2H2O 3K2MnO4 2H2O=2KMnO4 MnO2 4KOH MnO2 4HCl(浓 ) MnCl2 Cl2 2H2O 2MnO4 3SO32 H2O=2MnO2 3SO42 2OH 18、 铬是典型的过渡元素， 在不同的化合物中呈现不同的化合价， 形成色彩鲜艳化合物。 （ 1）将一种橙色的铬的化合物加热，除产生一种无色无味的气体外还得到一种绿色氧化物。 （ 2）该绿色氧化物溶于冷的浓硫酸中得紫色溶液。 （ 3）该绿色的化合物还能溶于浓的 NaOH 溶液中，得到深绿色的溶液。 （ 4）将上述溶液用盐酸中和至 pH=4.6 时，能析出灰蓝色沉淀。 （ 5）向上述深绿色溶液中加入 H2O2，溶液转变为黄色。 写出上述变化的化学方程式： 根据上述变化分析，铬的最高价氢氧化物的酸碱性如何？ 解析：解答此题关键要弄清楚铬的化合物之间的转化及其化合物的颜色。 Cr2O3为绿色的氧化物，可由 (NH4)2Cr2O7加热分解获得。 （ 1） (NH4)2Cr2O7 N2 Cr2O3 4H2 （ 2） Cr2O3 3H2SO4=Cr2(SO4)3 3H2O （ 3） Cr2O3 2NaOH=2NaCrO2 H2O或生成 (Cr(OH)4) （ 4） NaCrO2 2H2O=Cr(OH)3 NaOH （ 5） 2CrO2 3H2O2 2OH=2CrO42 4H2O （ 6）铬的最高价氢氧化物显强酸性。 清北学堂 19、化学需氧量（ COD）是水体质量的控制项目之一，它是量度水中还原性污染物的重要指标。 COD 是用强氧化剂（我国采用 K2Cr2O7）处理一定量水样时所消耗的氧化剂的量，并换算成以 O2作为氧化剂时， 1 L 水样所消耗 O2的质量 (mg/L)。现有某废水样品 20.00 mL，加入 10.00mL 0.040 0 mol/L K2Cr2O7溶液，并加入适量酸和催化剂，加热反应 2 小时。在指示剂存在下用 0.100 mol/L Fe(NH4)2(SO4)2溶液滴定多余的 K2Cr2O7，共用去Fe(NH4)2(SO4)2溶液 12.00 mL。 （ 1）已知 K2Cr2O7在酸性溶液中作氧化剂时，还原成 Cr3+离子， Fe2+离子氧化成 Fe3+离子。写出 K2Cr2O7与 Fe(NH4)2(SO4)2在 H2SO4存在下反应的化学方程式。 （ 2）计算 20.00 mL 废水所消耗的 K2Cr2O7的物质的量。 （ 3）计算在废水水样的 COD。 解析：本题是由中和滴定知识延伸到氧化还原滴定，利用氧化还原反应的定量关系进行计算。 （ 1） K2Cr2O7 6Fe(NH4)2(SO4)2 7H2SO4=Cr2(SO4)3 3Fe2(SO4)3 K2SO4 6(NH4)2SO4 7H2O （ 2） 20.00mL 废水所消耗的 K2Cr2O7的物质的量为 n(K2Cr2O7) K2Cr2O7 6Fe(NH4)2(SO4)2 1 6 n(K2Cr2O7) 0.100 mol/L 12.00 10 3L 342270.100mol/L 12.00 10(K Cr O ) 2 10 mol6n= （ 3） K2Cr2O7 3/2O2 1 3/2 32 2 10 4 m(O2) 清北学堂 m(O2)=3/2 32 2 10 4mol =0.96 10 2g 则废水水样的230.96 10 g 100COD= 10 480mg/L20= 20、 （ 1999 年全国化学竞赛试题）铬的化学实验丰富多彩，实验结果常出人意料。将过量 30%H2O2加入 (NH4)2CrO4的氨水溶液，热至 50后冷至 0，析出暗红色晶体 A。元素分析报告： A 含 Cr 31.1%， N 25.1%， H 5.4%。在极性溶剂中 A 不导电。红外图谱证实 A有 NH 键，且与游离氨分子键能相差不太大，还证实 A 中的铬原子周围有 7 个配位原子提供孤对电子与铬原子形成配位键，呈五角双锥构型。 （ 1）以上信息表明 A 的化学式为 _；可能的结构式为 _。 （ 2） A 中铬的氧化数为 _。 （ 3）预期 A 最特征的化学性质为 _。 （ 4）生成晶体 A 的反应是氧化还原反应，方程式是 _。 解析：此题是利用一般教科书未涉及的知识编制成的探究式试题。要求具备配合物（络合物）的基本概念（中学有 Cu(NH3)42+、 Ag(NH3)2+、 Fe(CN)64、 Fe(SCN)63等） 、过氧化合物的知识 （中学有 H2O2） 、 铬的价态及作为氧化剂的知识 （中学有重铬酸盐作氧化剂的例子） 、氧化数的概念、配价键或者配位键的概念（中学有电子对的给予和接受的实际例子） 、电解质的概念、由元素组成求分子量的技能（此题氧原子数需用余量来求，这既符合实际科研信息，又增加了试题难度） 。 元素分析报告表明 A 中 Cr N H O=31.1% 25.1% 5.4% 38.4%:52 14 1 16=1 3 9 4， A 的最简化学式为 CrN3H9O4 A 在极性溶剂中不导电，说明 A 中无外界。 清北学堂 红外图谱证实 A 中有 NH3参与配位。 A 中 7 个配位原子，五角双锥结构，故 A 中三氮四氧全配位。 可以判断出 A 只能是含 2 个过氧团的铬（ IV）配合物。因为过氧团可以从过氧化氢中转移过来，有来源（如果此题没有 A 的生成反应的信息，当然也可以假设配合物里存在H2NNH2，同时有 OH 的配体，但生成反应排除） ；同时也排除 1 个过氧团或者没有过氧团的可能，因为生成反应是氧化还原反应，在 K2CrO4中铬的价态（或说氧化态）已经达到最高价，只能发生还原反应，铬的价态必低于 6，因此 A 是唯一的。 （ 1） A 的化学式 Cr(NH3)3O4或 CrN3H9O4（写成其他形式也可以） ， A 的可能结构式如下图所示： （两种结构式均正确，但无 2 个过氧键 OO 者不正确。还可画出其他结构式，但本题强调的是结构中有 2 个过氧键，并不要求判断它们在结构中的正确位置。 ） （ 2） A 中铬的氧化数为 4。 （ 3）氧化还原性（或易分解或不稳定等类似表述均得满分） 。 （ 4）化学方程式： CrO42 3NH3 3H2O2=Cr(NH3)3(O2)2 O2 2H2O 2OH。 21、 (1997 全国化学竞赛试题） 次磷酸 H3PO2是一种强还原剂， 将它加入 CuSO4水溶液，加热到 40 50，析出一种红棕色的难溶物 A。经鉴定：反应后的溶液是磷酸和硫酸的混合物； X 射线衍射证实 A 是一种六方晶体，结构类同于纤维锌矿（ ZnS） ，组成稳定； A的主要化学性质如下：温度超过 60分解成金属铜和一种气体；在氯气中着火；遇盐酸放出氢气。 清北学堂 （ 1）写出 A 的化学式。 （ 2）写出 A 的生成反应方程式。 （ 3）写出 A 与氯气反应的化学方程式。 （ 4）写出 A 与盐酸反应的化学方程式。 解析：含 Cu 化合物结构与 ZnS 相同，据分析，只能形成下列可能： CuS、 CuP、 CuO、CuH，由氧经还原知识推理得， Cu 必为 1 价，只有 CuH 才符合条件。 答案： （ 1） CuH （ 2） 4CuSO4 3H3PO2 6H2O=4CuH 3H3PO4 4H2SO4 （ 3） 2CuH 3Cl2=2CuCl2 2HCl （ 4） CuH 2HCl=CuCl H2 或 CuH 2HCl= HCuCl2 H2 或 CuH 3HCl=H2CuCl3 H2 22、 （ 1999 年福建省化学竞赛题）某一简易保健用品，由一个产气瓶、 A 剂、 B 剂组成，使用时将 A 剂放入产气瓶中，加入水，无明显现象发生，再加入 B 剂，则产生大量气体供保健之用。经分析， A 剂为略带黄色的白色颗粒，可溶于水，取少量 A 溶液加入 H2SO4、戊醇、 K2Cr2O7溶液，戊醇层中呈现蓝色，水层中则不断有气体放出，呈现蓝绿色。 B 剂为棕黑色粉末，不溶于水，可以与 KOH 和 KClO3共熔，得深绿色近黑色晶体，该晶体溶于水中又得到固体 B 与紫红色溶液。回答下列问题： （ 1） 主要成分 在保健用品中的作用 A 剂 B 剂清北学堂 （ 2）