【化學競賽試題】2001-2010年十年化學賽題重組卷13 （元素化學d、ds區(qū)元素）

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2001-2010年十年化學賽題重組卷13 元素化學（d、ds區(qū)元素） 【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(zhì)。常見無機酸堿的形態(tài)和基本性質(zhì)。水溶液中的常見離子的顏色、化學性質(zhì)、定性檢出（不使用特殊試劑）和分離。制備單質(zhì)的一般方法。 【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 Uuo 1.008 Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Ac-Lr H Li Be B C N O F Na Mg Al Si P Cl S K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Rb Cs Fr Sr Ba Ra Y La Lu - 6.941 9.012 22.99 24.31 39.10 40.08 85.47 87.62 132.9 137.3 [223] [226] 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 63.55 58.69 65.39 10.81 26.98 69.72 12.01 28.09 72.61 114.8 204.4 118.7 207.2 112.4 200.6 107.9 197.0 106.4 195.1 102.9 192.2 101.1 190.2 98.91 186.2 95.94 183.9 92.91 180.9 91.22 178.5 88.91 14.01 16.00 19.00 30.97 74.92 121.8 209.0 32.07 78.96 127.6 [210] [210] [210 ] 126.9 79.90 35.45 4.003 20.18 39.95 83.80 131.3 [222] He Ne Ar Kr Xe Rn 元素周期表 Rf Db Sg Bh Hs Mt 第1題（5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。 1．M的元素符號是 。 2．M的最重要礦物的化學式是 。 3．M的三種常見化合物是 、 和 。 第2題（6分） 市場上出現(xiàn)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(zhì)。若發(fā)現(xiàn)橙紅色轉(zhuǎn)為黑色而在短時間內(nèi)不復原，表明室內(nèi)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H8[Si(Mo2O7)6]28H2O、CuCl22H2O和PdCl22H2O（注：橙紅色為復合色，不必細究）。 2-1 CO與PdCl22H2O的反應方程式為： 。 2-2 題2-1的產(chǎn)物之一與CuCl22H2O反應而復原，化學方程式為： . 2-3 題2-2的產(chǎn)物之一復原的反應方程式為： 。 第3題（6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}： 3-1 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： 3-2 在上面的無機反應中，被氧化的元素是 ；被還原的元素是 。 3-3 次氯酸的生成被認為是自然界的海藻制造C—Cl鍵的原料。請舉一有機反應來說明。 3-4 試分析圖中釩的氧化態(tài)有沒有發(fā)生變化，簡述理由。 第4題（10分） 某不活潑金屬 X在氯氣中燃燒的產(chǎn)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(zhì)量分數(shù)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(zhì)量比反應前增加4.95g。 X是 ；Y是 ；Z是 。(寫化學式） 推理過程如下： 第5題 （7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(zhuǎn)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]/m[MnCO3]＝1.5；焙燒溫度450oC；焙燒時間1.5 小時。 5-1 寫出焙燒反應方程式： 5-2 其次，將焙燒產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為高品位的“菱錳礦砂”，寫出反應方程式： 5-3 若焙燒溫度過高或時間過長，將導致什么結果？ 5-4 從物料平衡角度看，生產(chǎn)過程中是否需要添加(NH4)2SO4？說明理由。 　　　　　 第6題 ( 11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芤篏。向G中加入Pb(NO3)2溶液，得到黃色沉淀H。 6-1 寫出A、B、C、D、E、F、G和H的化學式。 A B C D E F G H 6-2 寫出由E轉(zhuǎn)變?yōu)镕，F(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)镚，G 轉(zhuǎn)變?yōu)镠的離子方程式。 E轉(zhuǎn)變?yōu)镕 F轉(zhuǎn)變?yōu)镚 G 轉(zhuǎn)變?yōu)镠 6-3 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)。 6-4 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Na2[M2(CO)10]的陰離子結構，指出M的氧化態(tài)。 第7題（18分） 用黃銅礦煉銅按反應物和生成物可將總反應可以寫成： CuFeS2＋SiO2＋O2Cu＋FeSiO3＋SO2 事實上冶煉反應是分步進行的。①黃銅礦在氧氣作用下生成硫化亞銅和硫化亞鐵；②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；③硫化亞銅與氧氣反應生成氧化亞銅；④硫化亞銅與氧化亞銅反應生成銅。 7-1 寫出上述各個分步反應（①，②，③，④）的化學方程式。 7-2 給出總反應方程式的系數(shù)。 7-3 據(jù)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。 7-4 最近我國學者發(fā)現(xiàn)，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(jīng)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/℃ 560 580 600 620 640 660 生 成 物 水溶性Cu/% 90.12 91.24 93.50 92.38 89.96 84.23 酸溶性Cu/% 92.00 93.60 97.08 97.82 98.16 98.19 酸溶性Fe/% 8.56 6.72 3.46 2.78 2.37 2.28 回答如下問題： （1）CuFeS2和O2主要反應的方程式為 （2）實際生產(chǎn)過程的沸騰爐溫度為 600～620℃。控制反應溫度的方法是 （3）溫度高于600～620℃生成物中水溶性Cu（%）下降的原因是 第8題（12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(shù) K=1014 8-1淺黃色難溶化合物BaCrO4和過量的硫酸作用后，能產(chǎn)生白色沉淀，則有關的離子方程式為： 8-2 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： 8-3 用0.05mol K2Cr2O7配制成1 L K2CrO4溶液，其中Cr2O72－的濃度小于10－5mol/L。則配制時除K2Cr2O7、H2O外還用到的試劑是： ，溶液的pH應： 8.5 (填大于、等于或小于多少)。 8-4 在堿性(c OH－ = 1 mol/L)介質(zhì)中鉻和過氧化氫分別有如下的元素電勢圖： 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： 第9題（共9分） 一種硫酸銅(II)溶液含CuSO4質(zhì)量百分數(shù)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(chǎn)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(chǎn)物。 9-1計算在原始CuSO4溶液中Cu2+ 的物質(zhì)的量濃度，25.00 mL該溶液中含Cu2+ 的物質(zhì)的量； 9-2 計算所制得的深藍色化合物中，NH3, Cu2+, H2O, SO的質(zhì)量百分含量； 9-3 依據(jù)（2）中計算結果，確定化合物的化學式。 第10題（共8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(xiàn)象： 10-1 向該黃色溶液中加入幾滴KSCN溶液則溶液立即變紅； 10-2 往該紅色溶液中通入SO2則紅色消失； 10-3 向此溶液中再滴入KMnO4溶液，則KMnO4紫色褪去； 10-4 最后加入黃血鹽（K4 [Fe(CN)6]）溶液時,生成藍色沉淀。 第11題（ 8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(x<1)。今有一批NixO，測得密度 r 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） 11-1 計算NixO的立方晶胞參數(shù)a 11-2 計算x值，并標明Ni的氧化數(shù)的化學式 11-3 Ni晶體中，O2-的堆積方式怎樣？Ni在堆積中占據(jù)那種空隙？占有率多少？ 4