2001-2010年十年化学赛题重组卷14
元素化学
【初赛要求】
1、离子方程式的正确书写。
2、卤素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、锡、铅、硼、铝。碱土金属、碱金属、稀有气体。钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、银、金、锌、汞、钼、钨。过渡元素氧化态。氧化物和氢氧化物的酸碱性和两性。常见难溶盐。氢化物的基本分类和主要性质。常见无机酸碱的形态和基本性质。水溶液中的常见离子的颜色、化学性质、定性检出（不使用特殊试剂）和分离。制备单质的一般方法。 【决赛要求】
元素化学描述性知识达到国际竞赛大纲三级水平。
He 4.003 O B C N F Ne Li Be 6.941 9.012 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 Al P S Cl Ar Si Na Mg 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95 22.99 24.31 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 39.10 40.08 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.39 69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 83.80 Sn Sb Te I Xe Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 98.91 101.1 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 131.3 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Cs Ba - La Lu [210] [222] 178.5 180.9 183.9 132.9 137.3 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210] [210 ]Fr Ra Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo [223] [226] Ac-Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt H 元素周期表 1.008 2000年第7题（5分）
最近，我国某高校一研究小组将0.383g AgCl，0.160g Se和0.21g NaOH装入充满蒸馏水的反应釜中加热到115℃，10小时后冷至室温，用水洗净可溶物后，得到难溶于水的金属色晶体A。在显微镜下观察，发现A的单晶竟是六角微型管（如右图所示），有望开发为特殊材料。现代物理方法证实A由银和硒两种元素组成，Se的质量几近原料的2/3；A的理论产量约0.39g。
1．写出合成A的化学方程式，标明A是什么。（3分）
4AgCl＋3Se＋6NaOH＝2Ag2Se＋Na2SeO3＋4NaCl＋3H2O (2分) A 是Ag2Se（1分） 2．溶于水的物质有哪些？
NaCl、NaOH、Na2SeO3、Na2S（2分，Na2Se独得1分）
注：Na2Se是由于原料中过量的Se歧化产生的。
2002年第6题（8分）
化合物A俗称“吊白块”，年产量上万吨，主要用于染色工艺，具还原性和漂白性，对热不稳定，有毒。近年报道，我国一些不法商人违章地将A添加到米、面、腐竹、食糖等食品中增白，导致多起严重食物中毒事件，如某地曾发生五所学校400余名学生食用含A食品一次性中毒事件。已知：
● 固体A·2H2O的摩尔质量为154g/mol；
● A的晶体结构及其水溶液的电导证实A是钠盐，每摩尔A含1摩尔钠离子。 ● A在水中的溶解度极大，20℃饱和溶液A的质量分数达45%。
● A的制备方法之一是，在NaOH溶液中分甲醛与Na2S2O4（连二亚硫酸钠）反应（摩
尔比1︰1），反应产物为A和亚硫酸钠。
● A在化学上属于亚磺酸的衍生物，亚磺酸的通式为RSO2H，R为有机基团。 1．画出A的阴离子的结构（简）式。 MA＝32＋3×16＋3×1＋12＋23＝118 118＋36＝154 OO-－（或[HOCH2SO2]或HOCH2SLa Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb LuAc Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr2009年第3题 (5分) 用化学反应方程式表示： 3-1 用浓氨水检查氯气管道的漏气；
(1) 2NH3 + 3Cl2 = N2 + 6HCl
(2) NH3 + HCl = NH4Cl (白烟)每个反应式各1分，不配平不给分 (2分)
合并成一个反应也得分。得到N2 得1分，得到NH4Cl得1分。 2-3-2 在酸性介质中用锌粒还原Cr2O7离子时，溶液颜色经绿色变成天蓝色，放置后溶液又变为绿色。
(1) 3Zn +Cr2O72- + 14H+ = 3Zn2+ + 2Cr3+(绿) + 7H2O (2) Zn + 2Cr3+ = Zn2+ + 2Cr2+(天蓝) (3) 4Cr2+ + O2 + 4H+ = 4Cr3+(绿) + 2H2O 或2Cr2+ + 2H+ = 2Cr3+(绿) + H2
每个反应式各1分，不配平不给分 (3分)
OOHSCHOH- 等）（3分）HOCH2SO-或O 2．写出上述制备A的“分子方程式”。
－＋
Na2S2O4＋CH2O＋NaOH＝HOCH2SO2Na＋Na2SO3 （3分）
（或Na2S2O4＋CH2O＋NaOH＝HOCH2SO2Na＋Na2SO3
或Na2S2O4＋CH2O＋NaOH＝NaSO2CH2OH＋Na2SO3）注：写不写结晶水都可以
3．给出A的化学名称。 “羟甲亚磺酸钠”（或“羟甲基亚磺酸钠”）（2分） 北京2007年第五题（共10分）
Si3N4是一种新型陶瓷。请写出下列制备方法的反应方程式 （1）SiH4和NH3反应：
3SiH4 + 4NH3 = Si3N4 + 12H2 3SiO2 + 2N2 + 6C = Si3N4 + 6CO（若产物为CO2要扣一定分。另，只写一种制备方法也不扣分。） （2）Si3N4分别和浓H2SO4、KOH（熔融）的反应方程式（都不是氧化还原反应）：
Si3N4 + 2H2SO4 + 9H2O = 3H2SiO3 + 2(NH4)2SO4 （产物为H4SiO4、SiO2均可）
Si3N4 + 6KOH + 3H2O = 3K2SiO3 + 4NH3 （3）按lewis酸碱理论，给出电子对的物质是碱；接受电子对的物质是酸，请写出Ca3N2（碱）和Si3N4（酸）间的反应方程式： Ca3N2 + Si3N4 = 3CaSiN2
（产物为Ca5(SiN3)2也可，需配平）
2009年第2题 (6分)
下列各实验中需用浓HCl而不能用稀HCl溶液，写出反应方程式并阐明理由。 2-1 配制SnCl2溶液时，将SnCl2(s) 溶于浓HCl后再加水冲稀。
SnCl2 + 2HCl = SnCl42- + 2H+ 不配平不给分 (1分) 浓HCl的作用是形成SnCl42-，可防止Sn(OH)Cl的形成，抑制SnCl2水解。 (1分)
写配平的水解方程式，加浓盐酸平衡向左移动，抑制水解 也得分2分
2-2 加热MnO2的浓HCl溶液制取氯气。 MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2O 不配平不给分 (1分) 加浓HCl利于升高MnO2的氧化电位，降低Cl-的还原电位，使反应正向进行。 表述为提高MnO2 氧化性，同时提高HCl 还原性，也可以。二个理由各0.5分 (1分) 2-3 需用浓HCl溶液配制王水才能溶解金。
Au + HNO3 + 4HCl = HAuCl4 + NO + 2H2O (1分)
加浓HCl利于形成AuCl4-，降低Au的还原电位，提高硝酸的氧化电位，使反应正向进行。
表述为提高Au的还原性，提高硝酸的氧化性，有利于反应向右进行，也得满分。
二个理由各0.5分 (1分)
北京2007年第四题（共9分）
S和Na2SO3溶液反应生成Na2S2O3。另一种制备Na2S2O3的方法是：持续通SO2入Na2S和Na2SO3的混合液，不久有黄色沉淀生成，沉淀量逐渐增多，溶液pH相应下降，反应方程式： 2SO2 + 2HS = 3S + SO32 + H2O * （2分）（*在pH > 7时生成S，所以不宜写成H2SO3 + 2H2S = 3S + H2O，若写成此式建议扣0.5分。），而后沉淀量减少并消失成无色溶液得Na2S2O3，此时溶液pH~7。反应方程式： S + Na2SO3 = Na2S2O3 ** （2分）（**问题是制备Na2S2O3，若写成SO32 + S = S2O32不扣分。）。继续通入SO2，又有黄色沉淀生成，反应方程式为： S2O32－
－
－
－
－
+ 2H = S + H2SO3 （2分） 。原混合物中Na2S和Na2SO3的物质的量比为 1：2 （1.5
＋
分） ，生成Na2S2O3最有利。若用Na2S和Na2CO3混合液为原料，通入SO2制备Na2S2O3，方法和现象同上，原料液中Na2S和Na2CO3最佳物质的量比为 1：2 （1.5分） 。
2005年备用第5题（10分）
氯化钯是一种重要的催化剂，在石油化工和汽车尾气转化中应用广泛，从工业废料中提取钯通常得到的物料是二氯二氨合钯，然后再用复杂的工艺得到氯化钯，并且环境污染严重，转化率低。2005年有人报道制取的新工艺，过程较简单，无污染，直收率99%，产品纯度＞99.95%。
1．在二氯二氨合钯中加入一定量的水和盐酸，加热至100℃得澄清溶液A。写出该反应的化学方程式：
Pd(NH3)2Cl2＋2HCl＝(NH4)2[PdCl4] （2分） 2．于上述A的热溶液中加入一定量的氯酸钠溶液，继续加热溶液有气体逸出，得溶液B，写出该反应的化学方程式，此时钯以何形式存在？
－＋＋
6ClO3＋10NH4＝3Cl2＋5N2＋18H2O＋4H（2分）钯以H2PdCl4形式存在（1分） 3．在溶液B中加入10% NaOH溶液调节pH＝10，保持溶液温度在100℃左右得沉淀C。如溶液PH＞10，上清液中钯含量升高。分别写出溶液B中生成沉淀C及上清液中钯量又升高的化学反应方程式。
H2PdCl4＋4NaOH＝Pd(OH)2↓＋4NaCl＋2H2O（2分）
过量NaOH与部分Pd(OH)2发生反应：Pd(OH)2＋2NaOH＝Na2[Pd(OH)4]（2分） 4．在C中加入浓盐酸加热至100℃浓缩直至蒸干，再在120℃下烘5小时。写出发生的化学反应方程式。
Pd(OH)2＋2HCl＝PtCl2＋2H2O（1分）
2001年第6题（8分）
Mn2离子是KMnO4溶液氧化H2C2O4的催化剂。有人提出该反应的历程为：
Mn（Ⅶ）????Mn（Ⅵ）????Mn（Ⅳ）????Mn（Ⅲ）????
－
Mn(C2O4)n32n
＋
BH4? + 4 H2O2 ＝ B(OH)4? + 4 H2O (2分) 2010年北京第6题（ 13 分）
铜有如下的标准电极电势(Eθ/V)图：
Mn?II?Mn?II?Mn?II?C2O42????Mn＋CO2
2＋
Cu Cu+ Cu；Cu(NH3)42+ Cu(NH3)2+ Cu0.153V0.521V0.007V0.121V
请设计2个实验方案来验证这个历程是可信的（无须给出实验装置，无须指出选用的具体
试剂，只需给出设计思想）。
1．对比实验：其一的草酸溶液中加Mn2+离子，另一不加。在滴加KMnO4溶液时，加Mn2+者反应速率快。（4分）
2．寻找一种试剂能与Mn(VI)、Mn(IV)或Mn(III)生成配合物或难溶物；加入这种试剂，反应速率变慢。（4分）
（注：表述形式不限。其他设计思想也可以，只要有道理都可得分。） 2010年第6 题（8分）
在我国青海、西藏等地有许多干涸盐湖盛产一种钠盐Q。Q为一种易溶于水的白色固体。Q的水溶液用硫酸酸化，得到弱酸X。X为无色小片状透明晶体。X和甲醇在浓硫酸存在下生成易挥发的E。E在空气中点燃呈现绿色火焰。E和NaH反应得到易溶于水的白色固态化合物Z（分子量37.83）。
6-1写出由Q得到X的离子方程式。
B4O5(OH)42? + 3 H2O + 2 H+＝4 H3BO3 写B4O72-配平的方程式也得满分。 (1分) 6-2 写出X在水中的电离方程式。 B(OH)3 + H2O ＝ B(OH)4? + H+ (1分) 6-3 写出X和甲醇在浓硫酸存在下生成E的化学方程式。 B(OH)3 + 3 CH3OH ＝ B(OCH3)3 + 3H2O (1分) 6-4 写出E燃烧反应的化学方程式。
2 B(OCH3)3 + 9 O2＝B2O3 + 6 CO2 + 9 H2O (1分) 6-5 写出由E和NaH制备Z的化学反应方程式。 B(OCH3)3 + 4 NaH＝NaBH4 + 3 NaOCH3 (1分)
6-6 Z在水溶液里的稳定性与溶液pH有关，pH越大越稳定。为什么？
水溶液的pH越大，[H3O+]越低，BH4? 和H3O+ 的反应越难，因而NaBH4越稳定。 (1分) 6-7近年来，用Z和过氧化氢构建一种新型碱性电池已成为热门的研究课题。该电池放电时，每摩尔Z释放8摩尔电子，标准电动势大于2 V。写出这种电池放电反应的离子方程式。
且Cu(NH3)42+的累积稳定常数为2.1×1013。则：
（1）Cu(NH3)2+的累积稳定常数(填 >、< 或 =) < 2.1×1013；（1分） （2）无色的[Cu(NH3)2]2SO4、NH3混合溶液常用于气体中的氧含量分析。
a）写出混合液与氧气发生反应的离子方程式；指出混合液怕酸的原因是(用离子方程式表示)
4Cu(NH3)2+ + O2 + 2H2O + 8NH3 = 4Cu(NH3)42+ + 4OH?
2Cu(NH3)2+ + 4H+ = Cu2+ + Cu + 4NH4+ （4分） b) 为保存混合液不因密封性不好而变色，会在其中放一些铜屑，此做法的理由是：
如万一密封性不好，体系中进入少量空气，会发生部分Cu(NH3)2+氧化成Cu(NH3)42+的反应，加入铜屑，Cu可把Cu(NH3)42+ 还原成Cu(NH3)2+。
即：Cu(NH3)42+ + Cu = 2 Cu(NH3)2+ （3分） （3）对于Cu(NH3)42+，中心形成体采用的杂化轨道是dsp2 ，其显色的原因是二价铜的电子构型是3d 9，可以d-d跃迁，它的溶液在外磁场中能否增重能 （填能或否）（3分） 。 （4）向[Cu(NH3)4]SO4溶液中加入过量的KI硫酸溶液，则发生反应的化学方程式为：
2[Cu(NH3)4]SO4 + 5KI + 4H2SO4 = 2CuI↓+ KI3 + 2K2SO4 + 4(NH4)2SO4 （2分）
北京2009年第3题（8分）
称取2.379 g金属化合物（化学式为MaXb·cH2O），用过量SOCl2（bp 78°C）脱去其结晶水，得到MaXb，逸出气体（过量SOCl2已冷冻除去）溶于HCl和H2O2的混合液，加沉淀剂得到14.004 g沉淀（一种难溶物，其中S的质量分数为13.74%）。另取1.1906 g原化合物溶于水配制成100.00 mL溶液，吸取20.00 mL和AgNO3反应得到0.287 g白色沉淀。根据计算给出原化合物的化学式。
脱水反应式：SOCl2 + H2O = SO2 + 2 HCl 或 MaXb·cH2O + cSOCl2 = MaXb + c SO2 + 2c HCl
－
SO2被H2O2氧化成SO42，沉淀剂为BaCl2，得14.004 g BaSO4（S质量分数为13.74%） M（难溶物）= 32.07/13.74 %= 233.4 或用相对原子量计算也可 ** g/233.0（g/mol）= 0.060 mol 即样品中含有0.060 mol 的H2O ** mol × 18.0 g/mol = 1.080 g（H2O）
样品中MaXb质量为 2.379 g – 1.080 g = 1.299 g 由此求得：1.190 g MaXb·cH2O中含MaXb 质量为1.299×1.019/2.379 = 0.650 g 20 mL试液中含MaXb为0.650 g ? 5 = 0.130 g
－
加AgNO3的白色沉淀为AgCl，其物质的量为0.287/143.4 = 2 × 103 mol 说明MaXb中含Cl 为0.071 g
MaXb 中M质量为0.130－0.071 = 0.059 g，Cl为0.071 g，由原子量表可知MaXb 为CoCl2 原化合物为CoCl2·6H2O
2001-2010年十年化学赛题重组卷答案14元素化学
