【化學(xué)競賽試題】S區(qū)元素

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-溶液可用于靜脈點滴以排除體內(nèi)的鉛。寫出這個排鉛反應(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205oC，不含結(jié)晶水。晶體中的分子有一個三重旋轉(zhuǎn)軸，有極性。畫出這種分子的結(jié)構(gòu)式，標出正負極。 (2分) 硫氧鍵畫成雙鍵或畫成SO，氮硫鍵畫成NS，均不影響得分。結(jié)構(gòu)式1分，正負號1分。答H3NSO3、H3N-SO3等不得分。正確標出了正負號，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)，未正確標出正負極，得1分，正確標出正負極，得2分。1-3 Na2Fe(CN)5(NO)的磁矩為零，給出鐵原子的氧化態(tài)。Na2Fe(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 或者混合價態(tài)存在。為確定該復(fù)合氧化物的化學(xué)式，進行如下分析：6-1 準確移取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6070oC，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6070oC下充分搖動，約半小時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)實驗結(jié)果推算復(fù)合氧化物中錳的價態(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 = 01。 (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，錳的價態(tài)為: 2 (6+x) -2 3 -22 = (2+2x) (1分) 溶樣過程中錳的價態(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)果錯誤，得2分；推導(dǎo)錯誤，即便結(jié)果吻合，也不得分。（2）嘗試法因為溶樣過程消耗了相當(dāng)量的C2O42-，可見錳的價態(tài)肯定不會是+2價。若設(shè)錳的價態(tài)為+3價，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)合氧化物中的價態(tài)為： 2 + 1.96 = 3.96 (0. 5分) 3.96與3差別很大，+3價假設(shè)不成立； (0.5分)而結(jié)果提示Mn更接近于+4價。 (0.5分)若設(shè)Mn為+4價, 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。 (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)果錯誤，得2分；推導(dǎo)錯誤，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。51 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） 52 寫出電池充電時，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)53 寫出電池充、放電的反應(yīng)方程式。 (1分)54 指出在充電過程中鈉離子通過膜的流向。 Na+ 的流向為從左到右。（1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，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，并請在圖a中標出；和“”同類的四面體空隙有_個，并請在圖b中標出。10-2 若每個八面體空隙中均儲有H，LaNixHy中y的值是_。10-3 若H進入晶胞后，晶胞的體積不變，H的最大密度是_ g cm-310-1 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+嵌入化合物為正負電極的二次電池。正極采用鋰化合物L(fēng)iCoO2、LiNiO2或LiMn2O4，負極采用碳電極，充電后成為鋰-碳層間化合物L(fēng)ixC6(0<x1)，電解質(zhì)為溶解有鋰鹽LiPF6、LiAsF6等的有機溶液。10-1 在電池放電時，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌。寫出該電池的充放電反應(yīng)方程式： 10-2 金屬鋰放電容量(3861mAhg-1)最大。其中mAh的意思是指用1毫安(mA)的電流放電1小時(h)。則：理論上LiMn2O4的放電容量是 mAhg-1。10-3 1965年，Juza提出石墨層間化合物組成是LiC6，鋰離子位于石墨層間，其投影位于石墨層面內(nèi)碳六圓環(huán)的中央。試在下圖中用“”畫出Li的位置。并在此二維圖形上畫出一個晶胞。10-4 LiC6的晶胞參數(shù)a=b=0.426nm。鋰插入后，石墨層間距為0.3706nm。試以此計算LiC6的密度。第10題(9分)10-1 LiCoO2+6CLi1-xCoO2+LixC6 (2分)10-2 9650010003600181=148 mAhg-1 (2分)10-3 位置正確 (1分) 晶胞(2分)10-4 V=abcsin60=0.42620.3706sin60=0.058244543nm31023cm3 m=(6.941+12.016)/6.021023=1.312311022g =m/V=2.25gcm-3 (2分)