2001-2010 年十年化學賽題重組卷年十年化學賽題重組卷 13 元素化學（元素化學（d、ds 區(qū)元素）區(qū)元素）【初賽要求初賽要求】1、離子方程式的正確書寫。2、鹵素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、錫、鉛、硼、鋁。堿土金屬、堿金屬、稀有氣體。鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、銀、金、鋅、汞、鉬、鎢。過渡元素氧化態(tài)。氧化物和氫氧化物的酸堿性和兩性。常見難溶鹽。氫化物的基本分類和主要性質。常見無機酸堿的形態(tài)和基本性質。水溶液中的常見離子的顏色、化學性質、定性檢出（不使用特殊試劑）和分離。制備單質的一般方法?！緵Q賽要求決賽要求】元素化學描述性知識達到國際競賽大綱三級水平。Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo1.008Zr NbMo Tc RuRhPdAgCdInSnSbTe I Hf TaW Re OsIrPt AuHgTl PbBiPoAtAc-LrHLiBeBCNOFNaMgAlSiPClSKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrRbCsFrSrBaRaYLa Lu-6.941 9.01222.99 24.3139.1040.0885.47 87.62132.9 137.3223 22644.96 47.8850.94 52.00 54.94 55.85 58.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.01 16.00 19.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6210 210210 126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3222HeNeArKrXeRn元素周期表RfDbSgBhHsMt2002 年第年第 1 題（題（5 分）分）閱讀如下信息后回答問題：元素 M，其地殼豐度居第 12 位，是第 3 種蘊藏最豐富的過渡元素，是海底多金屬結核的主要成分，是黑色金屬，主要用途：煉鋼，也大量用來制作干電池，還是動植物必需的微量元素。1M 的元素符號是 Mn（1 分）。2M 的最重要礦物的化學式是 MnO2（1 分）。3M 的三種常見化合物是 MnO2、MnSO4和 KMnO4。（3 分）注：必須答 MnO2和KMnO4，而 Mn(II)鹽也可答硝酸錳等。1999 年第年第 4 題（題（12 分）分）市場上出現過一種一氧化碳檢測器，其外觀像一張塑料信用卡，正中有一個直徑不到2cm 的小窗口，露出橙紅色固態(tài)物質。若發(fā)現橙紅色轉為黑色而在短時間內不復原，表明室內一氧化碳濃度超標，有中毒危險。一氧化碳不超標時，橙紅色雖也會變黑卻能很快復原。已知檢測器的化學成分：親水性的硅膠、氯化鈣、固體酸 H8Si(Mo2O7)628H2O、CuCl22H2O 和 PdCl22H2O（注：橙紅色為復合色，不必細究）。1CO 與 PdCl22H2O 的反應方程式為：COPdCl22H2OCO2Pd2HClH2O（4 分）?；瘜W方程式寫 PdCl2不寫 PdCl22H2O 同時也配平，給 2 分。2題 1 的產物之一與 CuCl22H2O 反應而復原，化學方程式為：Pd2CuCl22H2OPdCl22H2O2CuCl2H2O（4 分）。寫PdCuCl22H2OPdCl22H2OCu 給 2 分3題 2 的產物之一復原的反應方程式為：4CuCl4HCl6H2OO24CuCl22H2O（4 分）。2004 年年 第第 9 題（題（6 分）分）下圖摘自一篇新近發(fā)表的釩生物化學的論文?；卮鹑缦聠栴}：1此圖釩化合物的每一次循環(huán)使無機物發(fā)生的凈反應（的化學方程式）是：H2O2ClHH2OHOCl（1 分）2在上面的無機反應中，被氧化的元素是氯；被還原的元素是氧（共 1 分）。3次氯酸的生成被認為是自然界的海藻制造 CCl 鍵的原料。請舉一有機反應來說明。H2CCH2HOClHOH2CCH2Cl（舉其他含 CC 雙鍵的有機物也可）（2 分）4試分析圖中釩的氧化態(tài)有沒有發(fā)生變化，簡述理由。沒有變化。理由：（1）過氧化氫把過氧團轉移到釩原子上形成釩與過氧團配合的配合物并沒有改變釩的氧化態(tài)，所以從三角雙錐到四方錐體釩的氧化態(tài)并沒有發(fā)生變化；La Ce Pr Nd Pm Sm Eu G d Tb Dy Ho Er Tm Yb LuAc Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm M d No Lr（2）其后添加的水和氫離子都不是氧化劑或還原劑，因此，過氧團變成次氯酸的反應也沒有涉及釩的氧化態(tài)的變化，結論：在整個循環(huán)過程中釩的氧化態(tài)不變。（2 分）2001 年第年第 7 題（題（10 分）分）某不活潑金屬 X 在氯氣中燃燒的產物 Y 溶于鹽酸得黃色溶液，蒸發(fā)結晶，得到黃色晶體Z，其中 X 的質量分數為 50。在 500mL 濃度為 0.10mol/L 的 Y 水溶液中投入鋅片，反應結束時固體的質量比反應前增加 4.95g。X 是 Au（2 分）；Y 是 AuCl3（2 分）；Z 是 HAuCl43H2O（2 分）。推理過程如下：要點 1：X 為不活潑金屬,設為一種重金屬,但熟悉的金屬或者其氯化物與鋅的置換反應得到的產物的質量太小,或者其水溶液顏色不合題意,均不合適,經諸如此類的排他法假設 X 為金，由此 Y=AuCl3，則置換反應的計算結果為：2AuCl33Zn3ZnCl22Au反應得到 Au 的質量0.100mol/L0.500L197g/mol9.85g反應消耗 Zn 的質量0.100mol/L0.500L65.39g/mol3/24.90g 反應后得到的固體質量增重：9.85g4.90g4.95g (2 分)要點 2：由 AuCl3溶于鹽酸得到的黃色晶體中 Au 的含量占 50%,而 AuCl3中 Au 的含量達 65%,可見 Z 不是 AuCl3,假設為配合物 HAuCl4,含 Au 58%,仍大于 50%,故假設它是水合物,則可求得：HAuCl43H2O 的摩爾質量為 393.8 其中 Au 的含量為 197/39450%。(2 分)其他推理過程，只要合理，也得滿分。2006 年第年第 4 題題（7 分）分）已探明我國錳礦儲量占世界第三位，但富礦僅占 6.4%，每年尚需進口大量錳礦石。有人設計了把我國的菱錳礦（貧礦）轉化為高品位“菱錳礦砂”的綠色工藝。該工藝首先將礦砂與硫酸銨一起焙燒，較佳條件是：投料比 m(NH4)2SO4/mMnCO31.5；焙燒溫度 450oC；焙燒時間 1.5 小時。4-1 寫出焙燒反應方程式：(NH4)2SO4MnCO3MnSO42NH3CO2H2O（分）（分）4-2 其次，將焙燒產物轉化為高品位的“菱錳礦砂”，寫出反應方程式：MnSO42NH3CO2H2O(NH4)2SO4MnCO3（2 分）分）4-3 若焙燒溫度過高或時間過長，將導致什么結果？MnSO4，MnCO3分解生成高價錳的氧化物而導致錳浸出率下降。（2 分）分）4-4 從物料平衡角度看，生產過程中是否需要添加(NH4)2SO4？說明理由。不需加。開始投料時(NH4)2SO4（132gmol-1）過量（MnCO3,115 gmol-1）,反應生成的 NH3、CO2以及(NH4)2SO4可循環(huán)利用。（2 分）分）2010 年第年第 5 題題(11 分分)把紅熱的玻棒插入橙紅色固體 A 中，A 受熱后噴射出灰綠色粉末 B 和無色無味氣體 C。鎂在 C 中加熱生成灰色固體 D。B 在過量的 NaOH 溶液中加熱溶解，得到綠色溶液 E。將適量 H2O2加入 E 中，加熱，得到黃色溶液 F。F 酸化后變?yōu)槌壬芤?G。向 G 中加入 Pb(NO3)2溶液，得到黃色沉淀 H。5-1 寫出 A、B、C、D、E、F、G 和 H 的化學式。A (NH4)2Cr2O7B Cr2O3C N2D Mg3N2E NaCr(OH)4F Na2CrO4G Na2Cr2O7H PbCrO4 每個化學式 0.5 分 E 寫 NaCrO2也得滿分。（4 分）5-2 寫出由 E 轉變?yōu)?F，F 轉變?yōu)?G，G 轉變?yōu)?H 的離子方程式。E 轉變?yōu)?F -2224242Cr OH+3H O2OH2CrO+8H OF 轉變?yōu)?G 2-+242722CrO2HCr OH OG 轉變?yōu)?H 2+2-+27242Pb+Cr O+H O2PbCrO+2H每個方程式 1 分。E 轉變?yōu)?F，寫 CrO2-配平，也得滿分。（3 分）5-3 A 中的金屬元素 M 可以形成 MO2和 ZnM2O4,它們均為磁性材料，廣泛用于制作磁帶和磁盤。分別寫出 MO2和 ZnM2O4中 M 的價電子組態(tài)。3d2，3d3 （1 分）5-4 A 中的金屬元素 M 可以形成不同形式的羰基化合物或者羰基陰離子，按照 18 電子規(guī)則畫出 Na2M2(CO)10的陰離子結構，指出 M 的氧化態(tài)。C rC rC OO CO CO CC OC OO CC OO CC O2-Cr 的氧化態(tài)-1 結構式 2 分，氧化態(tài) 1 分 （3 分）1997 年第年第 3 題（題（19 分）分）用黃銅礦煉銅按反應物和生成物可將總反應可以寫成：CuFeS2SiO2O2CuFeSiO3SO2 事實上冶煉反應是分步進行的。黃銅礦在氧氣作用下生成硫化亞銅和硫化亞鐵；硫化亞鐵在氧氣作用下生成氧化亞鐵，并與二氧化硅反應生成礦渣；硫化亞銅與氧氣反應生成氧化亞銅；硫化亞銅與氧化亞銅反應生成銅。1寫出上述各個分步反應（，）的化學方程式。2CuFeS2O2Cu2S2FeSSO2 （1 分）（寫 S、SO3不寫 SO2不得分）FeSO2FeOSO2 （1 分）（寫 S、SO3不寫 SO2不得分）FeOSiO2FeSiO3 （1 分）（寫其他產物不得分）2Cu2S3O22Cu2O2SO2 （1 分）（寫 S、SO3不寫 SO2不得分）Cu2S2Cu2O6CuSO2 （1 分）（寫 S、SO3不寫 SO2不得分）2給出總反應方程式的系數。2CuFeS22SiO25O22Cu2FeSiO34SO2 （2 分）3據最新報道，有一種叫 Thibacillus ferroxidans 的細菌在氧氣存在下可以將黃銅礦氧化成硫酸鹽。反應是在酸性溶液中發(fā)生的。試寫出配平的化學方程式。4CuFeS22H2SO417O24CuSO42Fe2(SO4)32H2O（4 分）（注：不寫硫酸鐵而寫硫酸亞鐵給一半分）4最近我國學者發(fā)現，以精 CuFeS2礦為原料在沸騰爐中和 O2(空氣)反應,生成物冷卻后經溶解、除鐵、結晶，得到 CuSO45H2O，成本降低了許多。實驗結果如下：沸騰爐溫度/560580600620640660水溶性 Cu/%90.1291.2493.5092.3889.9684.23酸溶性 Cu/%92.0093.6097.0897.8298.1698.19生成物酸溶性 Fe/%8.566.723.462.782.372.28回答如下問題：（1）CuFeS2和 O2主要反應的方程式為 4CuFeS217O24CuSO42Fe2O38SO2 （4 分）（2）實際生產過程的沸騰爐溫度為 600620?？刂品磻獪囟鹊姆椒ㄊ强刂萍尤?CuFeS2的速度，因 CuFeS2與 O2反應放熱。（2 分）（3）溫度高于 600620生成物中水溶性 Cu（%）下降的原因是CuSO4CuOSO3（2 分）（答 SO21/2O2不扣分）（注：（1）的反應產物不寫氧化鐵寫氧化亞鐵或四氧化三鐵也可以給一半分。雖然實際反應產物是氧化鐵,但對中學生，做出正確判斷根據可能不足。）北京北京 2009 第第 8 題（題（12 分）分）已知在 K2CrO4的溶液中存在著如下的平衡：2CrO42+2H+Cr2O72+H2O，平衡常數 K=1014 （1）淺黃色難溶化合物 BaCrO4和過量的硫酸作用后，能產生白色沉淀，則有關的離子方程式為：2 BaCrO4+2 H+2 SO42=2 BaSO4+Cr2O72+H2O（2）向 K2Cr2O7溶液中加入 Pb(NO3)2并充分攪拌后，溶液的 pH 明顯降低，其原因是：Cr2O72 和 Pb2+、H2O 反應，生成難溶物 PbCrO4，同時放出 H+（3）用 0.05mol K2Cr2O7配制成 1 L K2CrO4溶液，其中 Cr2O72的濃度小于 105mol/L。則配制時除 K2Cr2O7、H2O 外還用到的試劑是：KOH，溶液的 pH 應：大于 8.5(填大于、等于或小于多少)。（4）在堿性(c OH=1 mol/L)介質中鉻和過氧化氫分別有如下的元素電勢圖：2442220.120.81.4CrOCr(OH)Cr(OH)Cr0.0650.87OHOOH 指出把 H2O2寫成 HO2的原因。若向 KCr(SO4)2溶液中，加過量的 NaOH 和過量的H2O2，寫出 HO2參與反應的離子方程式為：H2O2顯弱酸性，在強堿介質中以 HO2為主要存在型體 2 Cr(OH)4+3 HO2=2 CrO42+5 H2O+OH 或 2 Cr3+3 HO2+7 OH=2 CrO42+5 H2O2 HO2=O2+2OH北京北京 2006 年第三題（共年第三題（共 9 分）分）一種硫酸銅(II)溶液含 CuSO4質量百分數 15.00%，其密度為 1.169 g/mL，取 25.00 mL 該溶液，往其中加入過量濃氨水，生成一種深藍色溶液。冷卻該溶液析出深藍色沉淀，過濾、干燥后得到 6.127 g 深藍色固體。取 0.195 g 該固體產物，用 0.1036 mol/L 的 HCl 標準溶液測定其中 NH3含量，共消耗 30.63 mL HCl 溶液。取 0.150 g 該固體用 0.0250 mol/L 的 EDTA 溶液滴定測定其中銅（II）含量，耗用 EDTA 溶液 24.43 mL，將 0.200 g 該固體在 110溫度下加熱脫水得到 0.185 g 的無水產物。（1）計算在原始 CuSO4溶液中 Cu2+的物質的量濃度，25.00 mL 該溶液中含 Cu2+的物質的量；（a）=1.0985 mol/L(Cu2+)（1.5 分）mLg1169.1LmL1100010015gmol62.1591（b）1.0985 mol/L L=0.0275 mol （1.5 分）100000.25（2）計算所制得的深藍色化合物中，NH3,Cu2+,H2O,SO的質量百分含量；24 NH3:27.7%;Cu:25.9%;H2O:7.5%;SO4:100(27.7+25.9+7.5)=38.92%（4 分）（3）依據（2）中計算結果，確定化合物的化學式。Cu(NH3)4SO4H2O （2 分）北京北京 2007 年第二題（共年第二題（共 8 分）分）向含有 Fe2的溶液中加入 NaOH 溶液后生成藍綠色沉淀，該沉淀在空氣中放置一段時間后變成棕色，過濾后，用鹽酸溶解棕色沉淀得黃色溶液。用離子方程式解釋下列各實驗現象：（1）向該黃色溶液中加入幾滴 KSCN 溶液則溶液立即變紅；Fe3 3SCN Fe(SCN)3（方程式中 SCN系數 36 均可，只要配平合理即可。要看出明顯顏色系數需 3 以上。）（2）往該紅色溶液中通入 SO2則紅色消失；2Fe(SCN)3 SO2 2H2O 2Fe2 SO42 4H 6SCN（方程式中只要能顯示出 Fe 被還原，S 被氧化，硫酸根寫成 H2SO4也可得分。）（3）向此溶液中再滴入 KMnO4溶液，則 KMnO4紫色褪去；MnO4 5Fe2 8H Mn2 5Fe3 4H2O（4）最后加入黃血鹽（K4 Fe(CN)6）溶液時,生成藍色沉淀。Fe3 Fe(CN)6 4 K KFe Fe(CN)62011 年第年第 9 題（題（8 分）分）NiO 晶體為 NaCl 型結構，將它在氧氣中加熱，部分 Ni 將氧化為 Ni3+,成為 NixO(x1)。今有一批 NixO，測得密度 為 6.47gcm-3,用波長=154pm 的 X 射線測得立方晶胞衍射指標為111 的衍射角=18.71。（Ni 的原子量為 58.70）（1）計算 NixO 的立方晶胞參數 a 2d111sin =；d111=154/2sin18.71=240pm (1 分)a=d111(h2+k2+l2)1/2=416pm （1 分）（2）計算 x 值，并標明 Ni 的氧化數的化學式 M(NixO)=N0V/4=70.00，M(Nix)=M(NixO)Mo=54.00，x=M(Nix)/M(Ni)=0.92 （1 分）設 NiO 為 u，Ni2O3為 v，建立方程組有uM(NiO)+vM(Ni2O3)=M(NixO)=70.00u+v=x=0.92 （1 分）求解得：u=0.76，v=0.16 （1 分）Ni 的帶氧化數的化學式：Ni2+0.76Ni3+0.16O （3）Ni 晶體中，O2-的堆積方式怎樣？Ni 在堆積中占據那種空隙？占有率多少？A1;八面體空隙;92/100 （2 分）