副族元素及其化合物
高中化学奥林匹克竞赛专题练习
副族元素及其化合物
1、阅读如下信息后回答问题：元素M，其地壳丰度居第12位，是第3种蕴藏最丰富的过渡元素，是海底多金属结核的主要成分，是黑色金属，主要用途：炼钢，也大量用来制作干电池，还是动植物必需的微量元素。
（1）M的元素符号是 。
（2）M的最重要矿物的化学式是 。
（3）M的三种常见化合物是 、 和 。
2、在硫酸铬溶液中，逐滴加入氢氧化钠溶液，开始生成灰兰色沉淀，继续加碱，沉淀又溶解，再向所得溶液中加溴水，直到溶液的绿色转为黄色。写出各步的化学方程式。
3、写出下列实验的现象和反应的化学方程式。 （1）向黄血盐溶液中滴加碘水。 （2）将3rnol·L
－1
的CoCl2溶液加热，再滴入AgNO3溶液。
（3）将[Ni(NH3)6]SO4溶液水浴加热一段时间后再加入氨水。
4、橙红色晶体A受热剧烈分解得到绿色固体B和无色、无味的气体C。C与KMnO4、KI等均不发生反应。B不溶于NaOH溶液和盐酸，将B与NaOH固体共熔后冷却得到绿色固体D。D溶于水后加入H2O2得到黄色溶液E。将A溶于稀硫酸后加入Na2SO3得到绿色溶液F。向F中加入过量NaOH溶液和溴又得到E。请确定各字母所代表的物质，并写出化合物A分解反应的化学方程式。
5、铁与各种钢有多种用途，在化学工业中可作储罐材料，铁易锈蚀。为在不同的特殊条件下应用它，有必要有铁（Ⅱ）和铁（Ⅲ）化合物的性质的知识。
（1）众所周知，铁能跟氯气发生反应，但另一方面，氯又可用钢瓶运输和保存。在不存在第三种反应物时，氯化铁反应的必要条件是什么？该反应的产物是什么？
（2）在高温（约973K）下铁和气态氯化氢作用的反应产物是什么？
（3）在隔绝空气的条件下令铁跟盐酸作用并蒸发所得溶液至开始结晶，问得到的晶体的组成是什么？ （4）在氯化铁（Ⅲ）溶液里加入如下物质，写出生成物的化学式。 ①过量盐酸；②氰离子；③2，4－戊二酮（乙酰丙酮）和氨。
（5）水龙头上经常出现锈斑，它由什么组成？是怎样生成的？试用总反应式写出生成过程。 6、回答下列各题
（1）向少量FeCl3溶液中加入过量的饱和(NH4)2C2O4溶液后，滴加少量KSCN溶液并不出现红色，但
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再滴加盐酸则溶液立即变红色。请解释其原因。
（2）Co3的盐一般不如Co2的盐稳定，但生成某些配合物时，Co3却比Co2稳定。请解释其原因。
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＋
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（3）由CoSO4·7H2O制无水CoCl2。 （4）由粗镍制备高纯度的镍。
7、铂的配合物是一类新抗癌药，如顺式–二氯二氨合铂对一些癌症有较高治愈率。铂元素化学性质不活泼，几乎完全以单质形式分散于各种矿石中，铂的制备一般是先用王水溶解经处理后的铂精矿，滤去不溶渣，在滤液中加入氯化铵，使铂沉淀出来，该沉淀经1000℃缓慢灼烧分解，即得海绵铂。回答下列问题：
（1）写出上述制备过程有关的化学方程式；
（2）氯铂酸与硝酸钠在500℃熔融可制得二氧化铂，写出化学方程式。PtO2在有机合成中广泛用作氢化反应的催化剂，试问此反应中实际起催化作用的物种是什么？
（3）X射线分析测得K2[PtCl6]晶胞为面心立方，[PtCl6]2中Pt4位于立方体的八个顶角和六个面心。
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问Pt4采用何种类型杂化？[PtCl6]2空间构型？K占据何种类型空隙？该类型空隙被占百分率？标出K
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在晶胞中的位置。
8、矿物胆矾就是CuSO4·5H2O，当它溶于水渗入地下，遇到黄铁矿（FeS2），铜将以辉铜矿（Cu2S）的形式沉积下来；而反应得到的铁和硫则进入水溶液，该溶液无臭味，透明不浑浊，绿色，呈强酸性，在有的矿区常可见到这种具有强腐蚀性的地下水（俗称黑水）渗出地面，上述反应可以用一个化学方程式来表示，试写出配平的化学方程式。
9、根据《本草纲目》有关记载：“水银乃至阴之毒物，因火煅丹砂而出，加以盐、（明）矾而为轻粉（Hg2Cl2），加以硫磺升而为银朱”。写出主要化学反应方程式。
10、锌钡白（立德粉）是ZnSO4和BaS以相同物质的量混合后反应制成白色颜料。写出由菱锌矿（ZnCO3）为主要原料制锌钡白的有关反应的化学方程式。若菱锌矿中含有Fe2、Ni2等杂质，在制备过程中如何除
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去？（已知：E0Fe2+/Fe = －0.44，E0Ni2+/Ni = －0.25）
11、地球化学家用实验证实，金矿常与磁铁矿共生的原因是：在高温高压的水溶液（即所谓“热液”）里，金的存在形式是AuS 络离子，在溶液接近中性时，它遇到Fe2离子会发生反应，同时沉积出磁铁矿
－
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和金矿，试写出配平的化学方程式。
12、化合物A为无色液体，A在潮湿的空气中冒白烟。取A的水溶液加入AgNO3溶液则有不溶于硝酸的白色沉淀B生成，B易溶于氨水。取锌粒投入A的盐酸溶液中，最终得到紫色溶液C。向C中加入NaOH溶液至碱性则有紫色沉淀D生成。将D洗净后置于稀硝酸中得到无色溶液E。将溶液E加热得到白色沉淀F。请确定各字母所代表的物质。
13、白色化合物A在煤气灯上加热转为橙色固体B并有无色气体C生成。B溶于硫酸得到黄色溶液D。
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向D中滴加适量NaOH溶液又析出橙黄色固体B，NaOH过量时B溶解得到无色溶液E。向D中通人地得到蓝色溶液F，F可使酸性高锰酸钾溶液褪色。将少量C通入AgNO3溶液有棕褐色沉淀G生成，通入过量的C后，沉淀G溶解得到无色溶液出。请确定各字母所代表的物质并写出有关反应的化学方程式。
14、白钨矿CaWO4是一种重要的含钨矿物。在80～90℃时，浓盐酸和白钨矿作用生成黄钨酸。黄钨酸在盐酸中溶解度很小，过滤可除去可溶性杂质。黄钨酸易溶于氨水，生成钨酸铵溶液，而与不溶性杂质分开。浓缩钨酸铵溶液，溶解度较小的五水仲钨酸铵从溶液中结晶出来。仲钨酸铵是一种同多酸盐，仲钨酸根含12个W原子，带10个负电荷。仲钨酸铵晶体灼烧分解可得WO3。
（1）写出上述化学反应方程式：
A： ； B： ； C： ； D： 。 （2）已知（298K下）：
WO3(s) H2O(g) ΔH?f= －842.9kJ/mol ΔGf= －764.1kJ/mol ΔGf= －228kJ/mol ??ΔHf= －242kJ/mol ?问：在什么温度条件下，可用H2还原WO3制备W？
（3）钨丝常用作灯丝，在灯泡里加入少量碘，可延长灯泡使用寿命，为什么?
（4）三氯化钨实际上是一种原子簇化合物W6Cl18，其中存在[W6Cl18－n]n离子结构单元，该离子中含
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有W原子组成的八面体，且知每个Cl原子与两个W原子形成桥键，而每个W原子与四个Cl原子相连。试推断[W6Cl18－n]n的n值。
＋
15、钼是我国丰产元素，探明储量居世界之首。钼有广泛用途，例如白炽灯里支撑钨丝的就是钼丝；钼钢在高温下仍有高强度，用以制作火箭发动机、核反应堆等。钼是固氨酶活性中心元素，施钼肥可明显提高豆种植物产量，等等。
（1）钼的元素符号是42，写出它的核外电子排布式，并指出它在元素周期表中的位置。
（2）钼金属的晶格类型为体心立方晶格，原子半径为136pm，相对原子质量为95.94。试计算该晶体钼的密度和空间利用率（原子体积占晶体空间的百分率）。ρ= ；η=
（3）钼有一种含氧酸根[MoxOy]z（如右图所示），式中x、y、z都是正整数；Mo的氧化态为 +6，O
－
呈－2。可按下面的步骤来理解该含氧酸根的结构：
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（A）所有Mo原子的配位数都是6，形成[MoO6]6，呈正八面体，称为“小八
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面体”（图A）；
（B）6个“小八面体”共棱连接可构成一个“超八面体”（图B），化学式为[Mo6O19]2；
－
（C）2个“超八面体”共用2个“小八面体”可构成一个“孪超八面体”（图C）；，化学式为[Mo10O28]4；
＋
（D）从一个“挛超八面体”里取走3个“小八面体”，得到的“缺角孪超八面体”（图D）便是本题的[MoxOy]z（图D中用虚线表示的小八面体是被取走的）。
－
A B C D
[MoxOy]z的化学式为
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（4）钼能形成六核簇合物，如一种含卤离子[Mo6Cl8]4，6个Mo原子形成八面体骨架结构，氯原子
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以三桥基与与Mo原子相连。则该离子中8个Cl离子的空间构型为
（5）辉钼矿（MoS2）是最重要的铝矿，它在403K、202650Pa氧压下跟苛性碱溶液反应时，钼便以MoO42型体进入溶液。
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①在上述反应中硫也氧化而进入溶液，试写出上述反应的配平的方程式；
②在密闭容器里用硝酸来分解辉钼矿，氧化过程的条件为423K～523K，1114575Pa～1823850Pa氧压。反应结果钼以钼酸形态沉淀，而硝酸的实际消耗量很低（相当于催化剂的作用），为什么？试通过化学方程式（配平）来解释。
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参考答案：
1、（1）Mn （2）MnO2 （3）M的三种常见化合物是MnO2、MnSO4和KMnO4（必须答MnO2和KMnO4，而Mn(II)盐也可答硝酸锰等）
2、Cr2(SO4)2 + 6NaOH = Cr(OH)3 + 3Na2SO4 ；Cr(OH)3 + NaOH = NaCr(OH)4
2NaCr(OH)4 + 3Br2 + 8NaOH = 2Na2Cr2O4 + 6NaBr + 8H2O 3、（1）向黄血盐溶液中滴加碘水，溶液由黄色变成红色。 2[Fe(CN)6]（黄色）+ I2 = 2[Fe(CN)6]3（红色）+ 2I
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（2）将3mol·L
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的COCl2溶液加热，溶液由粉红色变蓝色。
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[Co(H2O)6]2+ 4Cl= CoCl42（蓝色）+ 6H2O
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再加入AgNO3溶液时，溶液由蓝色变红色，并有白色沉淀生成。 CoCl42+ 4Ag+ 6H2O = [Co(H2O)6]2+ 4AgCl↓（白色）
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＋
（3）水浴加热一段时间后，有绿色沉淀生成。 [Ni(NH3)6]2+ 2H2O
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Ni(OH)2↓（绿色）+ 2NH4+ 4NH3↑
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再加入氨水，沉淀又溶解，得蓝色溶液。
Ni(OH)2 + 2NH4+ 4NH3 = [Ni(NH3)6]2（蓝色）+ 2H2O
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4、A：(NH4)2Cr2O7 B：Cr2O3 C：N2 D：NaCrO2 E：CrO42 F：Cr2(SO4)3
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(NH4)2Cr2O7 Cr2O3 + N2↑+ 4H2O
5、（1）需在光照下或升温使Cl2游离出Cl原子，为使生成的氯化铁从表面移去，反应温度需足够高。反应的产物是氯化铁。
（2）无水FeCl2
（3）[Fe(H2O)n]Cl2（n = 4，6）
（4）①H[FeCl4]或[H3O][FeCl4]或H3[FeCl6]或[H3O]3[FeCl6] ②Fe(CN)3或[Fe(CN)3]n或[Fe(CN)6]3
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③三（乙醚丙酮）合铁（Ⅲ）
（5）氧化铁的水合物 4Fe2+ 8HCO3+ O2 = 4FeO(OH) + 8CO2 + 2H2O
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或4Fe2+ 8HCO3+ O2 = 2Fe2O3·nH2O + 8CO2 + (4－2n)H2O
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6、（1）FeCl3遇(NH4)2C2O4生成稳定的[Fe(C2O4)3]3，其稳定性比[FeSCN]2大，因而加人少量KSCN
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溶液时不变红色。再加入盐酸时，C2O42转化为弱酸HC2O4或中强酸H2C2O4，而使[Fe(C2O4)3]3被破坏，
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再由Fe3与SCN结合使溶液变红色。
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（2）Co3正电荷高，极化能力强，获得电子的能力强，极易得到一个电子，因而Co3的盐不稳定，
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而Co2的盐稳定。当与某些强场配体生成配合物时：3d6电子构型的Co3在八面体场中t2g轨道全充满，eg
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高中化学奥林匹克竞赛专题练习专题十二副族元素及其化合物
