【化學(xué)競賽試題】S區(qū)元素
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S區(qū)元素 （2008）第1題（12分） 1-1 EDTA是乙二胺四乙酸的英文名稱的縮寫，市售試劑是其二水合二鈉鹽。 （1）畫出EDTA二鈉鹽水溶液中濃度最高的陰離子的結(jié)構(gòu)簡式。 (2分) 答或 得2分，質(zhì)子必須在氮原子上。 （2） Ca(EDTA)2-溶液可用于靜脈點(diǎn)滴以排除體內(nèi)的鉛。寫出這個(gè)排鉛反應(yīng)的化學(xué)方程式（用Pb2+ 表示鉛）。 Pb2+ + Ca(EDTA)2- = Ca 2+ + Pb (EDTA)2- (1分) （3）能否用EDTA二鈉鹽溶液代替Ca(EDTA)2-溶液排鉛？為什么？ 不能。若直接用EDTA二鈉鹽溶液，EDTA陰離子不僅和Pb2+反應(yīng), 也和體內(nèi)的Ca2+結(jié)合造成鈣的流失。 (答案和原因各0.5分，共 1分) 1-2 氨和三氧化硫反應(yīng)得到一種晶體，熔點(diǎn)205oC，不含結(jié)晶水。晶體中的分子有一個(gè)三重旋轉(zhuǎn)軸，有極性。畫出這種分子的結(jié)構(gòu)式，標(biāo)出正負(fù)極。 (2分) 硫氧鍵畫成雙鍵或畫成S→O，氮硫鍵畫成N→S，均不影響得分。結(jié)構(gòu)式1分，正負(fù)號1分。答H3NSO3、H3N-SO3等不得分。正確標(biāo)出了正負(fù)號，如+H3NSO3-、+H3N-SO3-得1分。其他符合題設(shè)條件（有三重軸，有極性）的結(jié)構(gòu)，未正確標(biāo)出正負(fù)極，得1分，正確標(biāo)出正負(fù)極，得2分。 1-3 Na2[Fe(CN)5(NO)]的磁矩為零，給出鐵原子的氧化態(tài)。Na2[Fe(CN)5(NO)]是鑒定S2-的試劑，二者反應(yīng)得到紫色溶液，寫出鑒定反應(yīng)的離子方程式。 Fe(II) 答II 或+2也可 (2分) [Fe(CN)5(NO)]2-+S2- = [Fe(CN)5(NOS)]4- 配合物電荷錯(cuò)誤不得分 (1分) 1-4 CaSO4 ? 2H2O微溶于水，但在HNO3 ( 1 mol L-1)、HClO4 ( 1 mol L-1)中可溶。寫出能夠解釋CaSO4在酸中溶解的反應(yīng)方程式。 CaSO4 + H+ = Ca2+ + HSO4- (1分) 寫成 2CaSO4 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + Ca(HSO4)2 也得分。高氯酸同。 答案若生成H2SO4 不得分。 1-5 取質(zhì)量相等的2份PbSO4 (難溶物)粉末，分別加入HNO3 ( 3 mol L-1) 和HClO4 ( 3 mol L-1)，充分混合，PbSO4在HNO3 能全溶，而在HClO4中不能全溶。簡要解釋PbSO4在HNO3中溶解的原因。 Pb2+與NO3-形成絡(luò)離子(配離子或配合物)。 (1分) 寫方程式也可，如PbSO4 + H+ + NO3- = HSO4- + Pb(NO3)+。若將絡(luò)離子(配離子或配合物)寫成Pb(NO3)2或Pb(NO3)3-也得分，但方程式須配平。 1-6 X和Y在周期表中相鄰。CaCO3與X的單質(zhì)高溫反應(yīng)，生成化合物B和一種氣態(tài)氧化物；B與Y的單質(zhì)反應(yīng)生成化合物C和X的單質(zhì)；B水解生成D；C水解生成E，E水解生成尿素。確定B、C、D、E、X和Y。 B: CaC2 C: CaCN2 D: C2H2 或Ca(OH) 2 E: NH2CN [C(NH)2也可] X: C Y: N (各0.5分，共3分) （2008）第6題 第6題 (11分) 在900oC的空氣中合成出一種含鑭、鈣和錳 (摩爾比2 : 2 : 1) 的復(fù)合氧化物，其中錳可能以 +2、+3、+4 或者混合價(jià)態(tài)存在。為確定該復(fù)合氧化物的化學(xué)式，進(jìn)行如下分析： 6-1 準(zhǔn)確移取25.00 mL 0.05301 mol L-1的草酸鈉水溶液，放入錐形瓶中，加入25 mL蒸餾水和5 mL 6 mol L-1的HNO3溶液，微熱至60~70oC，用KMnO4溶液滴定，消耗27.75 mL。寫出滴定過程發(fā)生的反應(yīng)的方程式；計(jì)算KMnO4溶液的濃度。 2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ = 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O (1分) KMnO4溶液濃度：(2/5) 0.05301 25.00 / 27.75 = 0.01910 （mol L-1） (1分) 反應(yīng)方程式反應(yīng)物C2O42-寫H2C2O4，只要配平，也得1分。下同。 6-2 準(zhǔn)確稱取0.4460 g復(fù)合氧化物樣品，放入錐形瓶中，加25.00 mL上述草酸鈉溶液和30 mL 6 mol L-1 的HNO3溶液，在60~70oC下充分搖動，約半小時(shí)后得到無色透明溶液。用上述KMnO4溶液滴定，消耗10.02 mL。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推算復(fù)合氧化物中錳的價(jià)態(tài)，給出該復(fù)合氧化物的化學(xué)式，寫出樣品溶解過程的反應(yīng)方程式。已知La的原子量為138.9。 根據(jù)：化合物中金屬離子摩爾比為 La : Ca : Mn = 2 : 2 : 1，鑭和鈣的氧化態(tài)分別為+3和+2，錳的氧化態(tài)為 +2 ~ +4，初步判斷 復(fù)合氧化物的化學(xué)式為La2Ca2MnO6+x, 其中 x = 0~1。 (1分) 滴定情況： 加入C2O42-總量：25.00 mL 0.05301 mol L-1 = 1.3253 mmol (0.5分) 樣品溶解后，滴定消耗高錳酸鉀：10.02 mL 0.01910 mol L-1 = 0.1914 mmol (0.5分) 樣品溶解后剩余C2O42-量: 0.1914 mmol 5/2 = 0.4785 mmol (0.5分) 樣品溶解過程所消耗的C2O42-量: 1.3253 mmol - 0.4785 mmol = 0.8468 mmol (0.5分) 若將以上過程合并，推論合理，結(jié)果正確，也得2分。 在溶樣過程中，C2O42-變?yōu)镃O2給出電子： 2 0.8468 mmol = 1.694 mmol (0.5分) 有兩種求解x的方法： （1）方程法： 復(fù)合氧化物(La2Ca2MnO6+x)樣品的物質(zhì)的量為： 0.4460 g / [(508.9 + 16.0 x) g mol-1] (0.5分) La2Ca2MnO6+x中，錳的價(jià)態(tài)為: [2 (6+x) -2 3 -22] = (2+2x) (1分) 溶樣過程中錳的價(jià)態(tài)變化為： (2+2 x - 2) = 2 x (0.5分) 錳得電子數(shù)與C2O42-給電子數(shù)相等： 2 x 0.4460 g / [(508.9 + 16.0 x) g mol-1] = 2 0.8468 10-3 mol (1分) x = 1.012 1 (0.5分) 如果將以上步驟合并，推導(dǎo)合理，結(jié)果正確，也得3.5分；如果將以上步驟合并，推導(dǎo)合理但結(jié)果錯(cuò)誤，得2分；推導(dǎo)錯(cuò)誤，即便結(jié)果吻合，也不得分。 （2）嘗試法 因?yàn)槿軜舆^程消耗了相當(dāng)量的C2O42-，可見錳的價(jià)態(tài)肯定不會是+2價(jià)。若設(shè)錳的價(jià)態(tài)為+3價(jià)，相應(yīng)氧化物的化學(xué)式為La2Ca2MnO6.5, 此化學(xué)式式量為516.9 g mol-1, 稱取樣品的物質(zhì)的量為： 0.4460 g / (516.9 g mol-1) = 8.628 10-4 mol (0.5分) 在溶樣過程中錳的價(jià)態(tài)變化為 1.689 10-3 mol / (8. 628 10-4 mol) = 1.96 (0. 5分) 錳在復(fù)合氧化物中的價(jià)態(tài)為： 2 + 1.96 = 3.96 (0. 5分) 3.96與3差別很大，+3價(jià)假設(shè)不成立； (0.5分) 而結(jié)果提示Mn更接近于+4價(jià)。 (0.5分) 若設(shè)Mn為+4價(jià), 相應(yīng)氧化物的化學(xué)式為La2Ca2MnO7, 此化學(xué)式式量為524.9 g mol-1。 錳在復(fù)合氧化物中的價(jià)態(tài)為： 2 + 2 0.8468 10-3 / (0.4460 / 524.9) = 3.99 4 (0.5分) 假設(shè)與結(jié)果吻合，可見在復(fù)合氧化物中，Mn為+4價(jià)。 (0.5分) 如果將以上步驟合并，推導(dǎo)合理，結(jié)果正確，也得3.5分；如果將以上步驟合并，推導(dǎo)合理但結(jié)果錯(cuò)誤，得2分；推導(dǎo)錯(cuò)誤，即便結(jié)果吻合，也不得分。 該復(fù)合氧化物的化學(xué)式為La2Ca2MnO7 (1分) 溶樣過程的反應(yīng)方程式為： La2Ca2MnO7 + C2O42- + 14H+ = 2La3+ + 2Ca2+ + Mn2+ + 2CO2 + 7H2O (1分) 未經(jīng)計(jì)算得出La2Ca2MnO7，方程式正確，只得方程式的1分。 （2003年）第5題（6分） 下圖是一種正在投入生產(chǎn)的大型蓄電系統(tǒng)。左右兩側(cè)為電解質(zhì)儲罐，中央為電池，電解質(zhì)通過泵不斷在儲罐和電池間循環(huán)；電池中的左右兩側(cè)為電極，中間為離子選擇性膜，在電池放電和充電時(shí)該膜可允許鈉離子通過；放電前，被膜隔開的電解質(zhì)為Na2S2和NaBr3，放電后，分別變?yōu)镹a2S4和NaBr。 5－1 左、右儲罐中的電解質(zhì)分別為； 左：NaBr3/NaBr（1分；只寫一種也可）右: Na2S2/Na2S4 （1分；只寫一種也可） 5－2 寫出電池充電時(shí)，陽極和陰極的電極反應(yīng)。 陽極：3NaBr –2e- = NaBr3 + 2Na+(1分)陰極：Na2S4+2Na++2e-=2Na2S2(1分) 5－3 寫出電池充、放電的反應(yīng)方程式。 (1分) 5－4 指出在充電過程中鈉離子通過膜的流向。 Na+ 的流向?yàn)閺淖蟮接?。?分） （2007南京）第2題（6分） 2-1 醫(yī)學(xué)研究表明，有相當(dāng)一部分的腎結(jié)石是由CaC2O4組成的。血液通過腎小球前其中的草酸通常是過飽和的，即QP=c(Ca2+)c(C2O42-)>Ksp(CaC2O4),由于血液中存在草酸鈣結(jié)晶抑制劑，通常并不形成CaC2O4沉淀。但經(jīng)過腎小球過濾后，濾液在腎小管會形成CaC2O4結(jié)晶。正常人每天排尿量大約為1.4L，其中約含0.10g Ca2+。為了不使尿中形成CaC2O4沉淀，其中C2O42-離子的最高濃度為____________________（已知Ksp(CaC2O4)=2.310-9）對腎結(jié)石患者來說，醫(yī)生總是讓其多飲水，試從兩個(gè)角度解釋之：________________________________________________________________ 2-2 維生素C是人體免疫系統(tǒng)所必需的，它具有增強(qiáng)人體免疫功能和抗病毒、抗衰老的作用。維生素C易被氧化。測定維生素C含量，典型的滴定劑是KIO3。用一定濃度KIO3溶液在1molL-1 HCl介質(zhì)中滴定維生素C時(shí)反應(yīng)的離子方程式為： ________________________________________________________________________ 第2題（6分） 2-1 c(Ca2+) = 0.10g/(40gmol-11.4L)=1.810-3 molL-1 c(C2O42-) = Ksp/ c(Ca2+) = 2.310-9 /1.810-3 = 1.310-6 molL-1 （2分） 多引水，一方面加快排尿速率，降低尿液在體內(nèi)的停留時(shí)間（1分）；另一方面加大尿量，減小Ca2+和C2O42-的濃度，防止尿結(jié)石（1分） 2-2 3C6H8O6 + IO3- = 3C6H6O6 + I- + 3H2O（2分） （2007南京）第10題 （8分）利用氫能離不開儲氫材料。利用合金儲氫的研發(fā)，以獲得重大進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)LaNix是一種很好的儲氫合金。（相對原子質(zhì)量：La-138.9） LaNix屬六方晶系(圖c)，晶胞參數(shù)a 0=511pm，c 0=397pm。儲氫位置有兩種，分別是八面體空隙 (“■”)和四面體空隙(“▲”)，見圖a、b，這些就是氫原子存儲處。有氫時(shí)，設(shè)其化學(xué)式為LaNixHy。 10-1 合金LaNix中x的值為________；晶胞中和“■”同類的八面體空隙有______個(gè)，并請?jiān)趫Da中標(biāo)出；和“▲”同類的四面體空隙有______個(gè)，并請?jiān)趫Db中標(biāo)出。 10-2 若每個(gè)八面體空隙中均儲有H，LaNixHy中y的值是_______。 10-3 若H進(jìn)入晶胞后，晶胞的體積不變，H的最大密度是____________ g cm-3 10-1 5 （1分） 3 （1分） 6（1分） （1分） （1分） 10-2 3 （1分） 10-3 0.1665 （2分） （2006年）第10題(9分) 鋰離子電池、金屬氫化物-鎳電池(MH-Ni)、無水堿性鋅-錳電池、燃料電池、太陽能電池等是21世紀(jì)理想的綠色環(huán)保電源。其中液態(tài)鋰離子電池是指Li+嵌入化合物為正負(fù)電極的二次電池。正極采用鋰化合物L(fēng)iCoO2、LiNiO2或LiMn2O4，負(fù)極采用碳電極，充電后成為鋰-碳層間化合物L(fēng)ixC6(0下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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