高中化學(xué)鹵素、氧族元素競(jìng)賽解析

1、鹵素、氧族元素練習(xí)第2題（5分）化合物X是產(chǎn)量大、應(yīng)用廣的二元化合物，大量用作漂白劑、飲水處理劑、消毒劑等。年 產(chǎn)量達(dá)300萬(wàn)噸的氯酸鈉是生產(chǎn) X的原料，92%用于生產(chǎn)X 在酸性水溶液中用鹽酸、二氧化硫或草酸還原。此外，將亞氯酸鈉固體裝柱，通入用空氣稀釋的氯氣氧化，也可生產(chǎn)X。X有極性和順磁性，不形成二聚體，在堿性溶液里可發(fā)生歧化反應(yīng)。2-1寫出X的分子式和共軻 兀鍵（nm ）。5C1O2 心（各1分，共2分）2-2分別寫出上述用草酸還原和用氯氣氧化生產(chǎn)X的反應(yīng)方程式。2C1O3 + H2c2O4 + 2H+ = 2c1O2 + 2CO2 + 2H2O（1 分）或 2NaC1O3 + H2C2

2、O4 + H2SO4 = 2C1O2 + 2CO2 + Na2SO4 + 2H 2O2NaC1O2+ C12 = 2c1O2 + 2NaC1（1 分）NaC1O 2是固體，寫成 C1O2 ,不得分。2-3寫出上述X歧化反應(yīng)的化學(xué)方程式。2C1O2 + 2NaOH = NaC1O 2 + NaC1O 3 + H2O（1 分）或 2c1O2 + 2OH = C1O2 + C1O3 + H2O第6題（8分）化合物A,俗稱吊白塊”，年產(chǎn)量上萬(wàn)噸，主要用于染色工藝，具還原性和漂白性，對(duì)熱不穩(wěn)定，有毒。近年報(bào)道，我國(guó)一些不法商人違章地將A添加到米、面、腐竹、食糖等食品中增白，導(dǎo)致多起嚴(yán)重食物中毒事件，如某

3、地曾發(fā)生五所學(xué)校400余名學(xué)生食用含 A食品一次性中毒事件。已知：固體A 2H2O的摩爾質(zhì)量為154 g/mol ;A的晶體結(jié)構(gòu)及其水溶液的電導(dǎo)證實(shí)A是鈉鹽，每摩爾 A含1摩爾鈉離子。A在水中的溶解度極大，20oC飽和溶液A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá) 45%。A的制備方法之一是在 NaOH溶液中令甲醛與 Na2s2O4 （連二亞硫酸鈉）反應(yīng)（摩爾比1:1）,反應(yīng)產(chǎn)物為A和亞硫酸鈉。A在化學(xué)上屬于亞磺酸的衍生物，亞磺酸的通式為RSO2H, R為有機(jī)基團(tuán)。61、畫出A的陰離子的結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)）式。62、寫出上述制備 A的 分子方程式”。63、給出A的化學(xué)名稱。OOHMa= 32+3x16+3x1+12+23 = 11

4、8118+36 = 154 TOC o 1-5 h z OOHO -CH 2-S-HO-CH2SX-HOCH 2SO2IO-O 或成或（3分）Na2s2O4 + CH2O + NaOH = HOCH 2SO2-Na+ + Na2SO3或 Na2s2O4 + CH2O + NaOH = HOCH 2SO2W + Na2SO3或 Na2s2O4 + CH 2O + NaOH = NaSO 2CH2OH + Na 2SO3（寫不寫結(jié)晶水都可以）（3分）羥甲亞磺酸鈉”或羥甲基亞磺酸鈉”。（2分）第7題.最近，我國(guó)某高校一研究小組將 0.383g AgCl, 0.160g Se和0.21g NaOH裝入

5、充滿蒸儲(chǔ)水的反應(yīng)釜中加熱到115C, 10小時(shí)后冷至室溫，用水洗凈可溶物后，得到難溶于水的金屬色晶體Ao在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)A的單晶竟是六角微型管（如右圖所示），有望開發(fā)為特殊材料。現(xiàn)代物理方法證實(shí)A由銀和硒兩種元素組成，Se的質(zhì)量幾近原料的 2/3; A的理論產(chǎn)量約0.39g。.寫出合成A的化學(xué)方程式，標(biāo)明 A是什么。（3分）.溶于水的物質(zhì)有：。 （2分） 答案：4AgCl + 3Se+ 6NaOH = 2Ag 2Se+ NazSeQ+ 4NaCl + H2O （2 分）A 是 Ag2Se （1 分）NaCl、NaOH、Na2SeO3、Na2s （2 分，Na2Se獨(dú)得 1 分）注：Na2S

6、e是由于原料中過(guò)量的 Se歧化產(chǎn)生的。第8題.某中學(xué)生取純凈的 Na2SO3 7H2O 50.00 g,經(jīng)600c以上的強(qiáng)熱至恒重，分析及計(jì)算表明，恒重后 的樣品質(zhì)量相當(dāng)于無(wú)水亞硫酸鈉的計(jì)算值，而且各元素的組成也符合計(jì)算值，但將它 溶于水，卻發(fā)現(xiàn)溶液的堿性大大高于期望值。經(jīng)過(guò)仔細(xì)思考，這位同學(xué)解釋了這種反 ?，F(xiàn)象，并設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了自己的解釋是正確的。.他對(duì)反?，F(xiàn)象的解釋是：（請(qǐng)用化學(xué)方程式表達(dá)）（5分）.他設(shè)計(jì)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)是：（請(qǐng)用化學(xué)方程式表達(dá)）（5分）. 4Na2SO3 = 3Na2SO4+ Na2s （5 分）.說(shuō)明：此題給出的信息未明確第 1題所示的歧化是否100%地將Na2SO

7、3完全轉(zhuǎn)化為Na2SO4和NazS, 因此，只有全面考慮存在完全轉(zhuǎn)化和不完全轉(zhuǎn)化兩種情形，并分別對(duì)兩種情形的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)才是完整的 答案:（1）設(shè)Na2SO3完全轉(zhuǎn)化為Na2SO4和Na2S,需分別檢出SO42一離子和S*離子。SO42一離子的檢出：SO42 + Ba2+= BaSO4 J不溶于鹽酸。（2分）S2一離子的檢出：方法1：加沉淀劑如：S2 +Pb2+=PbS （1）（或醋酸鉛試紙變黑）其他沉淀劑也可 得分。方法2:加鹽酸S2-+2H + = H2SJ (可聞到硫化氫特殊氣味)以上2種方法取任何一種方法均可得2分。(2分)(2)設(shè)Na2SO3未完全轉(zhuǎn)化為Na2SO4和NazS,檢出S

8、O42加鹽酸時(shí)以及檢出 S”采用方法2時(shí)，除發(fā) 生已述反應(yīng)(注：已得 4分)外，均會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：SO32 +2S2 +6H + =S3H2O (注：寫成 H 2s 和 H2s。3 反應(yīng)也得分)(1 分)第4題.100.00mL SO32和S2O32一的溶液與80.00mL濃度為0.0500mol/L的K2CQ4的堿性溶液恰好反應(yīng)， 反應(yīng)只有一種含硫產(chǎn)物和一種含銘產(chǎn)物，反應(yīng)產(chǎn)物混合物經(jīng)鹽酸酸化后與過(guò)量的BaCl 2溶液反應(yīng)，得到白色沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后稱量，質(zhì)量為0.9336g。相對(duì)原子質(zhì)量：S 32.06 Cr 51.996 O 15.999Ba 137.34(1)寫出原始溶液與銘

9、酸鉀溶液反應(yīng)得到的含硫產(chǎn)物和含銘產(chǎn)物的化學(xué)式。 (2)計(jì)算原始溶液中 SO32和S2O32一的濃度。(10分)【評(píng)析】(1)這是一道有化學(xué)計(jì)算的元素化學(xué)與定量分析化學(xué)結(jié)合的試題。試題提問(wèn)(得分點(diǎn))很少，但內(nèi) 涵不少，這或許是命題人的有意設(shè)計(jì)一一以綱帶目，突出重點(diǎn)。為降低主反應(yīng)的知識(shí)難度，題面指出反應(yīng)物中只有一種含硫產(chǎn)物和一種含銘產(chǎn)物。解題的第一個(gè)關(guān)鍵是搞清楚它們是什么。產(chǎn)物之一是SO42一應(yīng)不成問(wèn)題，如果有的解題人不知道SO32一在堿性溶液里會(huì)不會(huì)被 CrO42一離子氧化，這不要緊，后半題在鹽酸溶液里生成銀鹽沉淀，就會(huì)否定產(chǎn)物是亞硫酸根的思考(中學(xué)化學(xué)知識(shí)告訴我們亞硫酸鋼溶于鹽酸)。另一個(gè)反應(yīng)

10、產(chǎn)物選手很可能寫錯(cuò)。因?yàn)檫x手可能不顧堿性溶液的信息而寫成Cr離子。根據(jù)答案，這是一定不能得分的。這被認(rèn)為是中學(xué)化學(xué)知識(shí)的適當(dāng)延伸，因?yàn)橹袑W(xué)化學(xué)里討論了鋁卻沒(méi)有推廣到銘。至于Cr(III)在堿性的具體形態(tài)，試題要求比較低，寫哪一個(gè)都可以：Cr(OH)4或KCr(OH) 4或Cr(OH)6”或K3CKOH) 6或Cr(OH)3,而且寫什么都不會(huì)影響第二問(wèn)的應(yīng)答結(jié)果，這是試題設(shè)計(jì)上的精巧之處。(2)此題的計(jì)算屬高考常見(jiàn)的二元一次聯(lián)立方程。第一個(gè)方程不難得出：產(chǎn)物里的硫的來(lái)源有兩個(gè)， 設(shè)物質(zhì)的量：n(SO32 ) = x n(S2O32 ) = y,硫酸鋼里的硫的摩爾數(shù)是這兩種反應(yīng)物里硫的摩爾數(shù)的加和

11、， 所以等于 x+ 2y x + 2y = 0.9336g/233.3g/mol為得出另一個(gè)數(shù)學(xué)方程，一般解法是先寫出配平的氧化還原反應(yīng)，但是，也可以直接比較硫和銘反應(yīng) 前后的氧化態(tài)。后一思路更簡(jiǎn)潔，更值得推薦。由于有兩種可能的解法，因而試題沒(méi)有對(duì)寫配平方程式判 分。按寫方程式的思路(這是費(fèi)時(shí)的，但作為試題評(píng)析，是更直觀的；為降低配平反應(yīng)方程式的困難，我 們選Cr(OH)3為銘的產(chǎn)物，寫銘的其他產(chǎn)物也一樣得出系數(shù)關(guān)系) ：3SO32 + 2CrO42 + 5H2。= 3SO42 + 2Cr(OH) 3+ 4OH3摩爾SO32與2摩爾CrO42一相當(dāng)，若不發(fā)生第二個(gè)反應(yīng)，3 ： 2 = x ：銘

12、的摩爾數(shù)銘的摩爾數(shù)=2x/33s2O32 + 8CrO/ +17H2Q= 6SO42 + 8Cr(OH) 3 + 10OH3摩爾S2O32與8摩爾CrO42一相當(dāng) 若不發(fā)生第一個(gè)反應(yīng)，同理得8y/3=銘的摩爾數(shù) 兩個(gè)反應(yīng)都 發(fā)生，故有：2/3x+8/3y = 80.00mLX 0.0500mol/L將2個(gè)數(shù)學(xué)方程聯(lián)立，即可得解：一 一 . 33,x = 2.0 10 mol; y= 1.0 10 mol (4 分)(3)原始溶液的濃度：c(SO32 )=2.0 10 2mol/L ; c(S2O32 )=1.0 10 2mol/L (4 分)。這像是送分，但經(jīng)驗(yàn)告訴我們，粗心大意的應(yīng)試人經(jīng)常會(huì)

13、忘記這一步，因而要重罰，以示警鐘。這4分既好拿又不好拿，不能跟上面的勞動(dòng)量比，它們沒(méi)有可比性，因?yàn)楹笳呤切睦頊y(cè)試分，前者是運(yùn)算技能 分。(4)本題的數(shù)據(jù)是理想的，若用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)生更有教育意義，國(guó)際競(jìng)賽就常取后者，本試題的 命題人可能是有意降低試題難度而采用了理想數(shù)據(jù)，是否恰當(dāng)，值得討論，若用了實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)我國(guó)學(xué)生會(huì)不 會(huì)利用，又值得試驗(yàn)。第5題(10分)1866年，化學(xué)家在 258263K時(shí)，將干燥的 KOH置于含68%O3的O2中2.5h后，即可生成鹽Ao已知鹽A易溶于液氨，但能跟水劇烈反應(yīng)，放出。2。純凈的A為紅棕色針狀結(jié)晶，其陰離子價(jià)電子數(shù)與 ClO2價(jià)電子數(shù)相等。1.寫出生成A的化學(xué)反

14、應(yīng)方程式。2 .如何從上述反應(yīng)產(chǎn)物中提純A? 3.寫出A與水反應(yīng)的化學(xué)方程式。4,在143K時(shí)，將O3通過(guò)氨氣可得到鹽 B和鹽Co經(jīng)分析，B和C含有相同的陽(yáng)離子，B中的陰離子為 平面型，含有 兀6大兀鍵，C的陰離子與A的陰離子相同。試確定 B和C的化學(xué)式，并寫出生成 B和C的 化學(xué)反應(yīng)方程式。5O3+2KOH =5O2+2KO3+H2O；向上述產(chǎn)物中加入液氨，萃取出KO3,待氨蒸發(fā)后即得 A的結(jié)晶。4KO3+2H2O = 4KOH+ 5O2 T；B： NH4NO3； C： NH4O3； 3O3+4NH3= NH4NO3 + 2NH4O3。第6題(10分)在金的各化合物中，+ 3價(jià)金較為穩(wěn)定，并

15、且很容易生成配合物，其配位數(shù)一般為4,具有平面正方形結(jié)構(gòu)。1.試寫出+ 3價(jià)金的電子排布式。2.將AUF3和XeF2同F(xiàn)? 一起加熱到4000C,幾小時(shí)后只生成了一種化合物Ao經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，A是一種共價(jià)型離子化合物，其陰離子基本上呈八面體結(jié)構(gòu)，陽(yáng)離子的結(jié)構(gòu)可看作是兩個(gè)八面體以一個(gè)氟原子橋聯(lián)在一起，且兩個(gè)八面體中各有一個(gè)氤原子同陰離子中的氟原子相連。（1）試寫出A的分子式，寫出生成 A的化學(xué)反應(yīng)方程式。（2）畫出A的結(jié)構(gòu)。3.在N2氣氛中，在110c時(shí)，將A與CsF反應(yīng)，可以得到化合物 B和Co已知A的陰離子在反應(yīng)前后沒(méi) 有發(fā)生鍵的斷裂，B是一種具有八面體的二元化合物。（1）寫出B和C的分子式。（

16、2）寫出生成B和C的化學(xué)反應(yīng)方程式。. 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d8；（1） A ： Xe2F11AuF 6; AuF3+XeF?+F2 _空Ct Xe2FnAuF 6;F（2） F/F . F F I AuF F（1） B： XeF6； C： CsAuF6； （2） Xe2FnAuF 6+CsF_ 竺_ 2XeF6+CsAuF 6。第8題（10分）：用“粒子轟擊金屬州所產(chǎn)生的極微量的碳，可加熱使之從州內(nèi)揮發(fā)出來(lái)而溶于硝酸溶液。用不同試劑處理該溶液，然后根據(jù)碳的放射性加以檢驗(yàn)，從而測(cè)定了它的若干反應(yīng)。以下是幾個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1.加硝酸溶

17、液，無(wú)碳揮發(fā)出來(lái)。寫出反應(yīng)方程式。2,若先以Fe2+處理上述硝酸溶液，然后再加熱，破即揮發(fā)出來(lái)。寫出反應(yīng)方程式。3,若Fe2+處理硝酸溶液后，用 CCl4提取，碳進(jìn)入 CC層；若Fe2+處理硝酸溶液后，再用 NaOH溶液處理，破不再進(jìn)入 CCl4。寫出反應(yīng)方程式并解釋。4,若用金屬鋅處理上述硝酸溶液，過(guò)濾，加KI和AgNO3于濾液內(nèi)，破被 AgI沉淀帶出。寫出反應(yīng)方程式并解釋。5.在堿的硝酸溶液中，先加 AgNO3,然后加過(guò)量的KIO3,所得的AgIO 3沉淀幾乎不帶破的放射性；若先加KIO3,后加過(guò)量的 AgNO 3, AgIO3沉淀即帶有不少碳。試解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3At2 + 10HNO3=

18、6HAtO3+10NOT+2H2O （1.5 分）10Fe2+2AtO3 +12H + = 10Fe3+At2+6H2。（1.5 分）Fe為處理后，At2易溶于CCl4。若用NaOH處理，At2轉(zhuǎn)化為AtO3一和At,它們都不溶于 CCl4 （1分）3At2 + 6OH =5At +AtO3 +3H2。（ 1 分）AtO3 +3Zn + 6H + = At +3Zn + 3H2O （1.5分） AgAt 和 AgI 共沉淀下來(lái)（1 分）5,力口 AgNO 3時(shí)，因?qū)Α?量極少，達(dá)不到 AgAtO3溶度積。隨后加入的IO3與Ag+形成AgIO 3沉淀，因IO3一過(guò)量，沉淀主要吸附IO3 ,故沉淀幾乎無(wú)碳。若先加KIO3后加過(guò)量的AgNO 3,則AgIO 3沉淀主要 吸附Ag + ,而Ag+再吸附AtO 3 ,故AgAtO 3與AgIO 3形成共沉淀。（2.5分）第題（12分）：世界環(huán)保聯(lián)盟將全面禁止在自來(lái)水中加氯，取而代之的是安全高效的殺菌消毒劑 ClO2o C1O2是一種黃綠色，有刺激性氣味的氣體， 熔點(diǎn)：59C,沸點(diǎn)：11.0C。少量的C1O2