金屬元素 1、寫出 Fe3+和 I在溶液中的反應現象和方程式。 （ 1）若溶液中有足量 F，則上述反應不能發生，為什么？ （ 2）向上述反應后的溶液中加足量 F，有何現象？為什么？ （ 3）在足量 2 mol/L 鹽酸溶液中加 Fe2+、 I、 F，則反應現象是什么？它和實驗（ 1）有何不同？ 解析： Fe3+具有較強的氧化性，而 I具有較強的還原性，它們之間發生氧化還原反應：2Fe3+ 2I=2Fe2+ I2，現象：反應后溶液呈棕色。 （ 1） F還原性很弱， F半徑小于 I，故 F易和 Fe3+結合而使 Fe3+降低，使其不和 I反應： Fe-3+ 6F=FeF63 （ 2）因 F和 Fe3+結合，使上述平衡向左移動，導致 I2濃度降低，溶液顏色變淺。 （ 3）因鹽酸中 H+較大， F與 H+瓜在生成弱酸 HF，不利于生成 FeF63，故 Fe3+可和I反應，生成 I2，故顏色略淺黃棕色。 2、在 Fe2+、 Co2+、 Ni2+鹽的溶液中，加入 NaOH 溶液，在空氣中放置后，各得到何種產物？寫出有關的反應式。 解析： Fe(OH)2還原性較強，易被空氣中的氧氣氧化成 Fe(OH)3, Co(OH)2還原性比Fe(OH)2弱，在空氣中緩慢氧化成 Co(OH)3， Ni(OH)2還原性很弱，不被空氣中氧氣氧化。 Fe2+ 2OH=Fe(OH)2 Co2+ 2OH=Co(OH)2 Ni2+ 2OH=Ni(OH)2 4Fe(OH)2 O2 2H2O=4Fe(OH)3 清北學堂 4Co(OH)2 O2 2H2O=4Co(OH)3 3、 （ 1996 年全國化學競賽試題）完成并配平下列反應方程式： （ 1）固態 KMnO4在 200加熱，失重 10.8%。 （ 2）固態 KMnO4在 240加熱，失重 15.3%。 （已知：相對原子質量： O： 16.0； K: 39.0； Mn: 54.9） 解析： KMnO4加熱，失去的是氧氣。若取 1 moL KMnO4，失去氧原子的物質的量為：157.9 10.8% 16=1(mol), 157.9 15.3% 16=1.5(mol)，再根據電子守恒推算出錳元素還原產物中價態分別為 5 價和 4 價。 2KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2 2KMnO4 K2Mn2O6 O2 4KMnO4 2K2Mn2O5 3O2 4KMnO42K2MnO3 2MnO2 3O2 4、試說明 Fe3+鹽比 Fe2+鹽穩定，而鎳則以 Ni2+鹽穩定， Ni3+鹽少見的原因。 解析：結構決定性質：鐵的價電子構型為 3d4s2, Fe3+的構型為 3d5達半滿的穩定狀態，比 Fe2+的 3d6電子構型穩定。 Ni 的價電子構型為 3d84s2， 3d 電子超過半滿而接近 3d10全滿，較難失電子，所以一般情況下 Ni 表現 2 價氧化態，在特殊條件下得到不穩定的 Ni( )的化合物。 5、根據以下實驗說明產生各種現象的原因并寫出有關反應方程式。 （ 1）打開裝有四氯化鈦的瓶塞，立即冒白煙。 （ 2）向此瓶中加入濃鹽酸和金屬鋅時，生成紫色溶液。 （ 3）緩慢地加入氫氧化鈉至溶液呈堿性，并析出紫色沉淀。 （ 4）沉淀過濾后，先用硝酸，然后用稀堿溶液處理，有白色沉淀生成。 清北學堂 （ 5）將此溶液過濾并灼燒，最后與等物質的量的氧化鎂共熔。 解析： （ 1）四氯化鈦在水中或潮濕空氣中都易水解，產生的白煙是 HCl 煙霧。 TiCl4 3H2O=H2TiO3 4HCl （ 2）在強酸性溶液中，四氯化鈦可被活潑金屬還原為紫色的 Ti3+的溶液。 2TiCl4 ZnH+ 2TiCl3 ZnCl2 （ 3）紫色沉淀為 Ti(OH)3: Ti3+ 3OH=Ti(OH)3。 （ 4）硝酸將 Ti3+氧化成 Ti4+， Ti4+在堿性條件下生成白色沉淀 Ti(OH)4。 TiCl3 HNO3 HCl=TiCl4 NO2 H2O TiCl4 4NaOH=Ti(OH)4 4NaCl （ 5）沉淀灼燒后生成二氧化鈦，與氧化鎂共熔生成鈦酸鎂。 Ti(OH)4 TiO2 2H2O； TiO2 MgO 熔融 MgTiO3 6、 工業上處理含227Cr O的酸性工業廢水用以下方法： 往工業廢水中加入適量的 NaCl，攪拌均勻；用 Fe 為電極進行電解，經過一段時間有 Cr(OH)3和 Fe(OH)3沉淀產生；過濾回收沉淀，廢水達到排放標準。試回答： （ 1）電解時的電極反應：陽極 _ 陰極 _ （ 2）寫出227Cr O轉變成 Cr3+的離子反應方程式： _ （ 3）電解過程中 Cr(OH)3、 Fe(OH)3沉淀是怎樣產生的？ 解析：本題將電解規律、鹽類水解和污水處理巧妙結合。要除去金屬離子，一般采用沉淀離子的方法。但沉淀離子不一定要加入沉淀劑，對金屬離子來說，用調節溶液 pH 的方法同樣也能生成氫氧化物沉淀而除去。 （ 1）陽極 Fe 2e=Fe2+ 陰極 2H+ 2e=H2 清北學堂 （ 2）227Cr O 6Fe2+=14H+=2Cr3+ 6Fe3+ 7H2O （ 3）由于 H+在陰極放電，破壞了水的電離平衡，產生大量 OH， OH與 Cr3+、 Fe3+反應生成 Cr(OH)3、 Fe(OH)3沉淀。 7、現有 CuO、 CuS、 Cu2S 三種黑色粉末，請設計一個不用任何化學藥品就區分它們的實驗方案。 （請用文字敘述） 解析：本題有一明確的要求：不用任何化學藥品，故只能用加熱、灼燒、聞氣味、稱質量變化等物理方法。 （ 1）稱取等質量的 CuO、 CuS、 Cu2S 粉末各一份，分別在空氣中灼燒，產生刺激性氣體（ SO2）的是 CuS 與 Cu2S 粉末，無刺激性氣體產生的是 CuO 粉末。 （ 2）稱量灼燒后不再產生刺激性氣體的冷卻殘留物，質量幾乎不變的原粉末 Cu2S，質量減輕的原粉末是 CuS。 8、將一組干電池、兩個電鍵、一個小燈泡、兩塊相同鉛板用導線按圖示連接起來，再將鉛板插入盛有稀硫酸的燒杯中。 （ 1）先閉合 K1，燈泡 _（填“亮”或“不亮” ，下同） ，原因是 _。 （ 2）斷開 K1，閉合 K2，燈炮 _，燒杯內的現象是 _。 （ 3） 過一段時間， 斷開 K2， 閉合 K1， 燈泡 _， 原因是 _。 解析：本題初看起來是電解知識的簡單運用，但特殊點是：兩鉛板作電極在稀硫酸中電解，陽極發生的并不是簡單的非惰性電極失電子消耗，而是 OH放電生成 O2， O2氧化鉛板生成 PbO2，使第三步斷開 K2，閉合 K1時的反應轉變為鉛蓄電池的反應。 （ 1）不亮；不能構成原電池，雖有干電池，也不能構成閉合回路。 （ 2）亮； a 極上有氣泡放出， b 極上有氣泡放出。 清北學堂 （ 3）亮；在斷開 K1，閉合 K2時， b 極反應為： 4OH 4e=2H2O O2； Pb O2=PbO2 當斷開 K2，閉合 K1時，構成原電池反應。 a 極： Pb 2e SO42=PbSO4 b 極： PbO2 2e 4H+ SO42=PbSO4 2H2O 9、橙紅色晶體重鉻酸鉀有強氧化性，它的還原產物為 Cr3+，顏色變為綠色，用硅膠（一種有吸濕和吸附性載體）吸附后，用嘴對它吹氣，若變成綠色則表示有酒精蒸氣吹入，可用于檢查司機是否酒后開車，試回答： （ 1）在重鉻酸鉀酸化后氧化乙醇的化學方程式是 _，若反應中有 0.03mol 電子轉移時，被氧化的乙醇有 _mol。 （ 2）在溶液中加入乙醚后，再加入數滴的溶液，乙醚層呈現藍色，這是由于生成的產物溶于乙醚中的緣故（锃位于周期表過渡元素中的 VIB 族） ，試分析這個反應離子方程式是怎樣的，是否屬氧化還原反應？ 解析： （ 1）重鉻酸鉀中鉻為 6 價，酸化后具有強氧化性，能將乙醇氧化為 CH3COOH（還能繼續氧化，從略） ，其本身還原為 Cr3+。 2K2Cr2O7 3CH3CH2OH 8H2SO4=2Cr2(SO4)3 3CH3COOH 11H2O 2K2SO4 該反應中每個乙醇分子失去 4 個電子，而 K2Cr2O7需得 6 個電子才可還原為 Cr3+，當有0.03mol 電子轉稱時，被氧化的乙醇分子為 0.0075 mol。 （ 2） 根據信息： K2Cr2O7與 H2O2可反應生成能溶于乙醚的藍色溶液， 且鉻位于 VIB 族，說明乙醚溶液中有 CrO5生成，且生成時需 H2O2，可知 HOOH 中的 OO過氧團轉入 CrO5中，即每分子有兩個過氧團，因為反應中各元素的化合價未變，可判斷該反應不屬于氧化還原反應。227Cr O 4H2O2 2H+ =2CrO5 5H2O 清北學堂 （ 1） 2K2Cr2O7 3CH3CH2OH 8H2SO4= 2Cr2(SO4)3 3CH3COOH 11H2O 2K2SO4, 0.0075 mol。 （ 2）227Cr O4H2O2 2H+ =2CrO5 5H2O，該反應不屬于氧化還原反應。 10、東晉葛洪所著抱樸子中記載有“以曾青涂鐵，鐵赤色如銅” 。 “曾青”即硫酸銅。這是人類有關金屬置換反應的最早的明確記載。鐵置換銅的反應節能無污染，但因所得的鍍層疏松、不堅固，通常只用于銅的回收，不用作鐵器鍍銅。能否把鐵置換銅的反應開發成鍍銅工藝呢？從化學手冊上查到如下數據： 電極電勢： Fe2+ 2e=Fe, 0.440 V = Fe3 e=Fe2+, 0.771 V = Cu2 2e=Cu, 0.342 V = Cu2 e=Cu, 0.160 V = 平衡常數：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= = 回答如下問題： （ 1）造成鍍層疏松的原因之一可能是夾雜固體雜質。為證實這一設想，設計了如下實驗：向硫酸銅溶液加入表面清潔的純鐵塊。請寫出四種可能被夾雜的固體雜質的生成反應方程式（不必寫反應條件） 。 （ 2）設鍍層夾雜物為 CuOH（固） ，實驗鍍槽的 pH=4， CuSO4的濃度為 0.040mol/L，溫度為 298K，請通過電化學計算說明在該實驗條件下 CuOH 能否生成。 （ 3）提出三種以上抑制副反應發生的（化學）技術途徑，不必考慮實施細節，說明理由。 清北學堂 解析：本題是一道綜合試題，著重分析化學反應的可能性及計算氧化還原反應的電極電勢。同時考查發散性思維，應用化學知識抑制反應。 （ 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：寫出 Cu2+與 Fe 得到 Cu+等等反應者，只要正確，不扣分。 方程式未配平或配平錯誤均不得分。 （ 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 正方向自發 +82+0.059 2 H 10lg 0.364 0.059 2lg 0.027(V)10.4Cu EE= = = =或 （ 3）緩沖劑，控制酸度，抑制放 H2，水解，沉淀等。 配位劑，降低 Cu2+（即電位下降） ，阻止與新生態 Cu 反應。 抗氧劑，抑制氧化反應。 穩定劑，防止累積的 Fe2+對銅的沉積產生不良影響和減緩 Fe2+氧化為 Fe3+。 11、 （ 2001 年全國高中化學競賽初賽試題） Mn2+離子是 KMnO4溶液氧化 H2C2O4的催化劑。有人提出該反應的歷程為： 2-24Mn(II) Mn(II) Mn(II) C O 22n24n2+2Mn(VII) Mn(VI) Mn(IV) Mn(III) Mn(C O )Mn CO + 請設計 2 個實驗方案來驗證這個歷程是可信的（無須給出實驗裝置，無須指出選用的具清北學堂 體試劑，只需給出設計思想） 。 解析：討論分析：若 Mn2+真的是催化劑，則降低它的濃度，反應速度會變慢；有與沒有 Mn2+，速率會不同。 （ 1）尋找一種試劑能與 Mn(VI)、 Mn（ IV）或 Mn（ III）生成配合物或難溶物，加入這種試劑，反應速率變慢。 （注：表述形式不限。其他設計思想也可以，只要有道理都可得分。 ） （ 2）對比實驗：其一的草酸溶液中加 Mn2+離子，另一不加。在滴加 KMnO4溶液時，加 Mn2+者反應速率快。 12、鉑系金屬是最重要的工業催化劑。但其儲量已近枯竭，上小行星去開采還純屬科學幻想。 研究證實， 有一類共價化合物可代替鉑系金屬催化劑。 它們是堅硬的固體， 熔點極高，高溫下不分解，被稱為“千禧催化劑” （ millennuim catalysts） 。下面一種方法都可以合成它們： 在高溫下將烴類氣體通過鎢或鉬的氧化物的表面。 高溫分解鎢或鉬的有機金屬化合物（即：鎢或鉬與烴或烴的鹵代物形成的配合物） 。 在高度分散的碳表面上通過高溫氣態鎢或鉬的氧化物。 （ 1）合成的化合物的中文名稱是 _和 _。 （ 2）為解釋這類化合物為什么能代替鉑系金屬，提出了一種電子理論，認為這些化合物是金屬原子與非金屬原子結合的原子晶體， 金屬原子周圍的價電子數等于同周期的鉑原子或釕原子的價電子數。這類化合物的化學式（即最簡式或實驗式）是 _和 _。 解析： （ 1）題目給出大量信息，要從中選出有用信息進行加工，題目提供了三種合成途徑： 在高溫下將烴類氣體通過鎢或鉬的氧化物表面。 可知合成化合物可能含有 Mo 或 W、C、 H、 O 幾種元素；高溫分解鎢或鉬的有機金屬化合物。在高度分散的碳表面上通過清北學堂 高溫氣態鎢或鉬的氧化物。合成化合物不含氫元素。綜合以上三個結論，合成化合物僅由Mo 和 C 或 W 和 C 兩種元素組成，根據化合物的分類，它們遠離屬金屬碳化物。 （ 2）第（ 2）小題要進一步確定碳化物中元素的原子個數比。題目中給出了合成化合物是共價化合物的信息，又介紹了一種電子理論，因此可根據有關元素在周期表中的位置找出該原子的價電子數，然后根據化合價的實質，分析確定該化合物的化學式。 Mo 是第五周期 VIB 族元素， 其原子有 6 個價電子， Ru 是第五周期族中第一個元素，其原子有 8 個價電子，因此每個 Mo 原子需要與 C 原子共用 2 對電子才能使價電子數與 Ru原子相同，即 Mo 在碳化物中顯 2 價， C 原子提供 4 個價電子，在碳化物中顯 4 價，化學式為 Mo2C。 W 是 Mo 同族元素，其原子有 6 個價電子， Pt 是第六周期族元素，其原子有 10 個價電子，同理推得化學式為 WC。 （ 1）碳化鉬；碳化鎢。 （ 2） Mo2C； WC。說明：每個鎢原子的 d 軌道上平均多了 4 個電子，相當于 Pt 原子的電子構型，每個鉬原子的 d 軌道上多了 2 個電子，相當于 Ru 原子的電子構型。 13、 （ 1998 年全國化學競賽試題）某地有軟錳礦和閃鋅礦 兩座礦山，它們的組成如下： 軟錳礦： MnO2含量 65%， SiO2含量約 20%， Al2O3含量約 4%，余為水分； 閃鋅礦： ZnS 含量 80%， FeS、 CuS、 CdS 含量各約 2%， SiO2含量約 7%，余為水分。 科研人員開發了綜合利用這兩種資源的工藝，主產品是通過電解獲得的鋅和二氧化錳，副產品為硫碘、少量金屬銅和鎘。生產正常時，只需外購少量硫酸和純堿，其他原料則由內部解決。工藝流程框圖如圖所示，流程框圖中每一方框為一種處理過程。帶箭頭的線表示物流線。請在閱圖后回答下列問題： 清北學堂 （ 1） 寫出圖上標有阿拉伯數字的處理過程中發生的主要反應的化學方程式， 并配平之。 （ 2）寫出用字母 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G 表示的物流線上全部物料組分的化學式。 （ 3）二氧化錳和鋅是制造干電池的基本材料。電解二氧化錳的傳統生產工藝主要為：軟錳礦加煤還原焙燒；硫酸浸出培燒料；浸出液經凈化后去電解，電解時在陽極上析出二氧化錳（陰極產生的氣體放空） ，獲得的二氧化錳經粉碎后為成品。電解鋅的傳統生產工藝主要為：閃鋅礦高溫氧化除硫；焙燒潭用硫酸浸出；浸出液經凈化后電解還原，在陰極獲得電解鋅（陽極產生的氣體放空） 。試從環境保護和能耗的角度對比新工藝與傳統工藝，指出新工藝的特點，并簡單評述之。 解析： （ 1） （不寫沉淀箭頭不扣分；寫離子方程式也可以） 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 清北學堂 （不寫沉淀箭頭不扣分；寫離子方程式也可以） 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 說明：上述四個化學方程式寫“加熱”反應條件與否均不扣分； 寫離子方程式也可以。 （不寫“電解”不扣分；寫電極反應得分相同，但要標對正負板） MnSO4 ZnSO4 2H2O電解 MnO2 Zn 2H2SO4 （不寫沉淀箭頭不扣分；寫離子方程式得分相同） 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； 清北學堂 G Na2SO4溶液。 （ 3） a環境方面：無 SO2對大氣的污染；無高溫焙燒熱污染。 b能耗方面：不需高溫，大大節約了燃料。電解過程中。陰、陽兩極均有目標產物生成，較傳統工藝電解利用率高。 14、 （ 1999 年全國化學競賽試題）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 2 cm 的小窗口，露出橙紅色固態物質。若發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)6 28H2O、 CuCl2 2H2O 和 PdCl2 2H2O（注：橙紅色為復合色，不必細究） 。 （ 1） CO 與 PdCl2 2H2O 的反應方程式為 _。 （ 2） （ 1）中的產物之一與 CuCl2 2H2O 反應而復原，化學方程式為 _。 （ 3） （ 2）中的產物之一復原的反應方程式為 _。 解析：第一個問題的關鍵是： CO 和 PdCl2 2H2O 誰是氧化劑？當然有兩種正好相反的假設： 假設 1， 得到 C 和某種高價鈀化合物； 假設 2， 得到 CO2和金屬鈀。 哪一個假設正確？要從第二問得到啟示。顯然，第二問需要應試者自己得出結論：首選是 CuCl2 2H2O 不可能是還原劑，只可能是氧化劑，因為在水體系里銅的價態不能再升高。如果應試者沒有這種基本思路，就無助于對第 1 問兩種假設的選擇。問：其中哪一個可以跟 CuCl2 2H2O 反應？中學課本上討論過碳的氧化，使用的都是強氧化劑，如空氣中的氧氣、濃硫酸、濃硝酸等，而且都需加熱，可見碳不是強還原劑，把它氧化不那么容易，應當排除，于是肯定：假設 1是正確的，這是一箭雙雕，既答了第 1 問，又答了第 2 問。當然，第 2 問又存在兩種可能，銅被還原得銅（ I）呢還是得銅（ O） ，怎樣判斷？需要第 3 問來幫助。第 3 問要求寫出（ 2）問中產物之一被復原，自然是指銅（ I）或銅（ O）的復原。先不必問氧化劑是誰，應試者清北學堂 就清楚，銅（ I）比銅成第 2 問的解答。再接著思考第 3 問：使銅（ I）復原為銅（ II）使用了什么試劑？首先要明確，它一定是氧化劑，然后從器件化學組成中去找，只能選擇空氣中的氧氣，別無它路，全題得解。 答案： （ 1） CO PdCl2 2H2O=CO2 Pd 2HCl H2O 如寫 PdCl2不寫 PdCl2 2H2O 同時也配平，給一半分。 （ 2） Pd 2CuCl2 2H2O=PdCl2 2H2O 2CuCl 2H2O 如寫 Pd CuCl2 2H2O=PdCl2 2H2O Cu 給一半分 （ 3） 4CuCl 4HCl 6H2O O2=4CuCl2 2H2O 15、 （ 2001 年全國高中化學競賽初賽試題）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，蒸發結晶，得到黃色晶體 Z，其中 X 的質量分數為 50%。在 500mL 濃度 0.10 mol/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 _； Y 是 _； Z 是 _。 解析：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： 2AuCl3 3Zn=3ZnCl2 2Au反應得到 Au 的質量 =0.100mol/L 0.500L 197g/mol=9.85g 反應消耗 Zn 的質量 =0.100 mol/L 0.500 L 65.39g/mol 3/2=4.90g 反應后得到的固體質量增重： 9.85g 4.90g=4.95g 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 Au58%，仍大于 50%，故假設它是水合物， 則可求得： HAuCl4 3H2O的摩爾質量為 393.8 g/mol其中 Au的含量為 197/394=50%。清北學堂 其他推理過程，只要合理，可算正確。 X 是 Au； Y 是 AuCl3； Z 是 HAuCl4 3H2O。 16、某天然堿（純凈物）可看成是由 NaOH 和 CO2反應后的產物所組成。稱取天然堿樣品 4 份溶于水后，分別逐滴加入相同濃度的鹽酸溶液 30.0 mL，產生 CO2的體積（標準狀況）如下表： 鹽酸的體積 V/mL 30.0 30.0 30.0 30.0 樣品質量 W/g 3.32 4.15 5.81 7.47 CO2的體積 V/mL 672 840 896 672 （ 1）根據第 I 組數據推測，若用 2.49g 樣品進行同樣的實驗，應產生 CO2多少毫升（標準狀況）？ （ 2）另取 3.32g 樣品在 300下加熱使其完全分解（此溫度 Na2CO3不分解） ，產生CO2112mL（標準狀況）和水 0.45g，通過計算確定該天然堿的化學式 / （ 3）已知 Na2CO3與 HCl(aq)反應分兩步進行： Na2CO3 HCl=NaCl NaHCO3 NaHCO3 HCl=NaCl CO2 H2O 由上表組數據可以確定所用鹽酸的濃度為 _mol/L。 （ 4） 依據上表所列的數據及天然堿的化學式， 討論并確定上述實驗中 CO2的體積 V(mL)（標準狀況）與樣品質量 W(g)之間的關系式。 解析：比較表中各組數據，推理得出： I、 II 組是樣品不足，鹽酸一定過量。組中樣品過量。 （ 1）據此例關系，當 2.49g 樣品也象 I 組一樣完全反應，產生標準狀況下的 CO2體積清北學堂 為：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 天然堿的化學式為 2Na2CO3 NaHCO3 2H2O （ 3）天然堿的摩爾質量為為 332g/mol， 天然堿的物質的量為：7.47g=0.022 5mol332g/moln= 其中 n(Na2CO3)=0.022 5 2=0.045 mol 據反應原理： Na2CO3 HCl=NaCl NaHCO3 NaHCO3 HCl=NaCl CO2 H2O，得 30 mL 鹽酸中 HCl 物質的量為： n(HCl)=0.0450.672L0.075 mol22.4L/mol= 鹽酸的物質的量濃度為： （ 4）用極值觀點分析： 當樣品與鹽酸完全反應生成 CO2時， 30 mL 鹽酸消耗樣品質量為 x1 11332g 5mol4.98g2.5? .03molxx= 當 0m 4.98g 時，332g 3? 24mLWV= 0.075L2.5 mol/L0.030L=清北學堂 23224mL(CO ) 202.4W mL332gWV= 當 HCl 完全與 NaCO3反應生成 NaHCO3時無 CO2生成， 2NaCO3 NaHCO3 2H2O 2HCl 22332g 2mol12.45g2.50? molxx= 當 4.98 W 12.45 時，產生的 CO2為： 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）當 0m 4.98g 時， V（ CO2） = 202.4W mL；當 4.98 W 12.45 時，產生的 CO2=(1680 134.9W)mL；當 W 12.5時， V（ CO2） =0。 17、某棕褐色粉末（ A）不溶于水。當（ A）和 KOH（有時可加入 KClO3）熔融后，可得一綠色熔塊（ B） 。把（ B）溶于水，調節溶液至微堿性，即生成紫紅色溶液（ C）和棕褐色沉淀（ A） 。過濾后把沉淀（ A）和濃鹽酸共熱，會產生一種黃綠色氣體。在呈弱堿性紫紅色溶液中加入 K2SO3溶液，紫紅色會逐漸褪去。 （ 1）寫出分子式（ A） _， （ B） _， （ C） _。 （ 2）寫出有關反應的化學方程式或離子方程式： （ A）（ B） （ B）（ C）（ A） （ A）和濃鹽酸反應 （ C）和 K2SO3反應 并標出電子轉移的方向和數目。 解析：解題關鍵是掌握錳的化合物的顏色及其重要化學反應。 A 與鹽酸反應產生 Cl2，A 為 MnO2。 MnO2為中間價態化合物，它既有氧化性又有還原性。 K2MnO4在堿性條件下能發生歧化反應，則 B 為 K2MnO4。 清北學堂 （ 1） （ A） MnO2 （ B） K2MnO4 （ C） KMnO4 （ 2） 2MnO2 4KOH O2=2K2MnO4 2H2O 3K2MnO4 2H2O=2KMnO4 MnO2 4KOH MnO2 4HCl(濃 ) MnCl2 Cl2 2H2O 2MnO4 3SO32 H2O=2MnO2 3SO42 2OH 18、 鉻是典型的過渡元素， 在不同的化合物中呈現不同的化合價， 形成色彩鮮艷化合物。 （ 1）將一種橙色的鉻的化合物加熱，除產生一種無色無味的氣體外還得到一種綠色氧化物。 （ 2）該綠色氧化物溶于冷的濃硫酸中得紫色溶液。 （ 3）該綠色的化合物還能溶于濃的 NaOH 溶液中，得到深綠色的溶液。 （ 4）將上述溶液用鹽酸中和至 pH=4.6 時，能析出灰藍色沉淀。 （ 5）向上述深綠色溶液中加入 H2O2，溶液轉變為黃色。 寫出上述變化的化學方程式： 根據上述變化分析，鉻的最高價氫氧化物的酸堿性如何？ 解析：解答此題關鍵要弄清楚鉻的化合物之間的轉化及其化合物的顏色。 Cr2O3為綠色的氧化物，可由 (NH4)2Cr2O7加熱分解獲得。 （ 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）鉻的最高價氫氧化物顯強酸性。 清北學堂 19、化學需氧量（ COD）是水體質量的控制項目之一，它是量度水中還原性污染物的重要指標。 COD 是用強氧化劑（我國采用 K2Cr2O7）處理一定量水樣時所消耗的氧化劑的量，并換算成以 O2作為氧化劑時， 1 L 水樣所消耗 O2的質量 (mg/L)。現有某廢水樣品 20.00 mL，加入 10.00mL 0.040 0 mol/L K2Cr2O7溶液，并加入適量酸和催化劑，加熱反應 2 小時。在指示劑存在下用 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劑時，還原成 Cr3+離子， Fe2+離子氧化成 Fe3+離子。寫出 K2Cr2O7與 Fe(NH4)2(SO4)2在 H2SO4存在下反應的化學方程式。 （ 2）計算 20.00 mL 廢水所消耗的 K2Cr2O7的物質的量。 （ 3）計算在廢水水樣的 COD。 解析：本題是由中和滴定知識延伸到氧化還原滴定，利用氧化還原反應的定量關系進行計算。 （ 1） K2Cr2O7 6Fe(NH4)2(SO4)2 7H2SO4=Cr2(SO4)3 3Fe2(SO4)3 K2SO4 6(NH4)2SO4 7H2O （ 2） 20.00mL 廢水所消耗的 K2Cr2O7的物質的量為 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) 清北學堂 m(O2)=3/2 32 2 10 4mol =0.96 10 2g 則廢水水樣的230.96 10 g 100COD= 10 480mg/L20= 20、 （ 1999 年全國化學競賽試題）鉻的化學實驗豐富多彩，實驗結果常出人意料。將過量 30%H2O2加入 (NH4)2CrO4的氨水溶液，熱至 50后冷至 0，析出暗紅色晶體 A。元素分析報告： A 含 Cr 31.1%， N 25.1%， H 5.4%。在極性溶劑中 A 不導電。紅外圖譜證實 A有 NH 鍵，且與游離氨分子鍵能相差不太大，還證實 A 中的鉻原子周圍有 7 個配位原子提供孤對電子與鉻原子形成配位鍵，呈五角雙錐構型。 （ 1）以上信息表明 A 的化學式為 _；可能的結構式為 _。 （ 2） A 中鉻的氧化數為 _。 （ 3）預期 A 最特征的化學性質為 _。 （ 4）生成晶體 A 的反應是氧化還原反應，方程式是 _。 解析：此題是利用一般教科書未涉及的知識編制成的探究式試題。要求具備配合物（絡合物）的基本概念（中學有 Cu(NH3)42+、 Ag(NH3)2+、 Fe(CN)64、 Fe(SCN)63等） 、過氧化合物的知識 （中學有 H2O2） 、 鉻的價態及作為氧化劑的知識 （中學有重鉻酸鹽作氧化劑的例子） 、氧化數的概念、配價鍵或者配位鍵的概念（中學有電子對的給予和接受的實際例子） 、電解質的概念、由元素組成求分子量的技能（此題氧原子數需用余量來求，這既符合實際科研信息，又增加了試題難度） 。 元素分析報告表明 A 中 Cr N H O=31.1% 25.1% 5.4% 38.4%:52 14 1 16=1 3 9 4， A 的最簡化學式為 CrN3H9O4 A 在極性溶劑中不導電，說明 A 中無外界。 清北學堂 紅外圖譜證實 A 中有 NH3參與配位。 A 中 7 個配位原子，五角雙錐結構，故 A 中三氮四氧全配位。 可以判斷出 A 只能是含 2 個過氧團的鉻（ IV）配合物。因為過氧團可以從過氧化氫中轉移過來，有來源（如果此題沒有 A 的生成反應的信息，當然也可以假設配合物里存在H2NNH2，同時有 OH 的配體，但生成反應排除） ；同時也排除 1 個過氧團或者沒有過氧團的可能，因為生成反應是氧化還原反應，在 K2CrO4中鉻的價態（或說氧化態）已經達到最高價，只能發生還原反應，鉻的價態必低于 6，因此 A 是唯一的。 （ 1） A 的化學式 Cr(NH3)3O4或 CrN3H9O4（寫成其他形式也可以） ， A 的可能結構式如下圖所示： （兩種結構式均正確，但無 2 個過氧鍵 OO 者不正確。還可畫出其他結構式，但本題強調的是結構中有 2 個過氧鍵，并不要求判斷它們在結構中的正確位置。 ） （ 2） A 中鉻的氧化數為 4。 （ 3）氧化還原性（或易分解或不穩定等類似表述均得滿分） 。 （ 4）化學方程式： CrO42 3NH3 3H2O2=Cr(NH3)3(O2)2 O2 2H2O 2OH。 21、 (1997 全國化學競賽試題） 次磷酸 H3PO2是一種強還原劑， 將它加入 CuSO4水溶液，加熱到 40 50，析出一種紅棕色的難溶物 A。經鑒定：反應后的溶液是磷酸和硫酸的混合物； X 射線衍射證實 A 是一種六方晶體，結構類同于纖維鋅礦（ ZnS） ，組成穩定； A的主要化學性質如下：溫度超過 60分解成金屬銅和一種氣體；在氯氣中著火；遇鹽酸放出氫氣。 清北學堂 （ 1）寫出 A 的化學式。 （ 2）寫出 A 的生成反應方程式。 （ 3）寫出 A 與氯氣反應的化學方程式。 （ 4）寫出 A 與鹽酸反應的化學方程式。 解析：含 Cu 化合物結構與 ZnS 相同，據分析，只能形成下列可能： CuS、 CuP、 CuO、CuH，由氧經還原知識推理得， Cu 必為 1 價，只有 CuH 才符合條件。 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 年福建省化學競賽題）某一簡易保健用品，由一個產氣瓶、 A 劑、 B 劑組成，使用時將 A 劑放入產氣瓶中，加入水，無明顯現象發生，再加入 B 劑，則產生大量氣體供保健之用。經分析， A 劑為略帶黃色的白色顆粒，可溶于水，取少量 A 溶液加入 H2SO4、戊醇、 K2Cr2O7溶液，戊醇層中呈現藍色，水層中則不斷有氣體放出，呈現藍綠色。 B 劑為棕黑色粉末，不溶于水，可以與 KOH 和 KClO3共熔，得深綠色近黑色晶體，該晶體溶于水中又得到固體 B 與紫紅色溶液。回答下列問題： （ 1） 主要成分 在保健用品中的作用 A 劑 B 劑清北學堂 （ 2）