化学奥赛试题例题

无机例题例1次磷酸H3PO2是一种强还原剂，将它加入CuSO4水溶液中，加热到40℃-50℃，析出一种红棕色色的难溶物A。经鉴定：反应后的溶液是磷酸和硫酸的混合物；X-射线证实A是一种六方晶体，结构类同于纤维锌矿（ZnS），组成稳定；A的主要化学性质如下：①温度超过60℃，分解成金属铜和一种气体；②在氯气中着火；③与盐酸反应放出气体。试回答：（1）写出A的化学式；（2）写出A的生成反应的化学方程式；（3）写出A与氯气反应的化学方程式；（4）写出A与盐酸反应的化学方程式。（1997年全国化学奥赛初赛试题）解析：（1）A—CuH，ZnS为AB（1-1）型，A可分解为Cu和一种气体，A是CuSO4被还原的产物（Cu2+→Cu+）。（2）4CuSO4+3H3PO2+6H2O=4CuH+3H3PO4+4H2SO4（3）2CuH+3Cl2=2CuCl2+2HCl（Cl2是强氧化剂，而Cu+具有一定的还原性）（4）CuH+HCl=CuCl+H2或CuH+2HCl=H[CuCl2]+H2或CuH+3HCl=H2[CuCl3]+H2（氧化还原反应：H-+H+→H2，H-的还原性显然比Cu+强得多，而H+的氧化性显然比Cl2弱得多，故H+不可能将Cu+氧化成Cu2+。）例2迄今已合成的最重元素是112号，它是用7030Zn高能原子轰击20882Pb的靶子，使锌核和铅核熔合而得。科学家通过该放射性元素的一系列衰变的产物确定了它的存在，总共只检出一个原子。该原子每次衰变都放出一个高能α粒子，最后得到比较稳定的第100号元素镄的含153个中子的同位素。（1）112号元素是第几周期第几族元素？（2）它是金属还是非金属？（3）你认为它的最高氧化态至少可以达到多少？（4）写出合成112号元素的反应式（核素用AZX表示）。（1998年全国化学竞赛初赛试题）解析：（1）112号元素是第七周期ⅡB族元素；（2）金属；（3）+2；（4）112号可记为277112M，70208277130821120ZnPbMn。例3铬的化学性质丰富多彩，实验结果常出人意料。将过量30%H2O2加入（NH4）2CrO4的氨水溶液，热至50℃后冷至0℃，析出暗棕色晶体A。元素分析报告：A含Cr31.1%，N25.1%，H5.4%。在极性溶剂中A不导电，红外图谱证实，A有N-H键，且与游离氨分子键能相差不太大，还证实A中的铬原子周围有7个配位原子提供孤对电子与铬原子形成配位键，呈五角锥构型。（1）以上信息表明A的化学式为，A的可能结构式为。（2）A中铬的氧化数为。（3）预期A特征的化学性质为。（4）写出生成晶体A的化学方程式：。（相对原子质量：Cr52，O16，N14，H1）解析：（1）A中Cr、N、H的质量分数之和小于100%，故A中应含有氧元素，O%=1-31.1%-25.1%-5.4%=38.4%，A中原子个数比为31.1%25.1%5.4%38.4%::::::1:3:9:45214116CrNHO故化学式为CrN3H9O4；有7个配位原子，说明3个N、4个O都对Cr形成配位键；但孤立的O2-离子对Cr形成配位键极少键，且Cr不可能有+8价，故推测为过氧离子O22-作配体（双齿配体，螯合物）；N和H的比例及键长说明另外一类配体是NH3分子；又，在极性溶剂中A不导电，说明A是不电离的配合物——即无外界的配盐（内配盐），所以A的可能结构式为：[Cr(NH3)3(O2)2]；（2）Cr的氧化数为+4；（3）由于过氧键（过氧离子）具有氧化还原性，推测A应表现处氧化还原性。（答易分解或不稳定均可）；（4）（NH4）2CrO4+3H2O2+NH3=[Cr(NH3)3(O2)2]+O2+4H2O例42004年2月2日，俄国杜布纳实验室宣布用核反应得到了两种新元素X和Y。X是用高能48Ca撞击24395Am靶得到的。经过100微秒，X发生α-衰变，得到Y。然后Y连续发生4次α-衰变，转变为质量数为268的第105号元素Db的同位素。以X和Y的原子序数为新元素的代号（左上角标注该核素的质量数），写出上述合成新元素X和Y的核反应方程式。（2004全国化学竞赛初赛试题）解析：268284284288105113113115482432881209511502882841151134,3DbYYXCaAmXnXY例5（C6）为什么Mn(CO)5不能稳定存在，而Na[Mn(CO)5]却可以用NaMn2(CO)10制得？解析：因为Mn(CO)5不满足“18电子规则”，故不能稳定存在。但：2Na+Mn2(CO)10→2Na[Mn(CO)5]可否是：H2+Mn2(CO)10→2HMn(CO)5在Na[Mn(CO)5]中，Mn的氧化态是-1。练习题1．指出下列化合物中的配离子、中心离子及其配位数：（1）3KNO2·Co(NO2)3（2）Co(CN)3·3KCN（3）2Ca(CN)2·Fe(CN)2（4）2KCl·PtCl2（5）KCl·AuCl3（6）CrCl3·4H2O参考答案：（1）K3[Co(NO2)6](2)K3[Co(CN)6](3)Ca2[Fe(CN)6](4)K2[PtCl4](5)K[AuCl4](6)[Cr(H2O)4Cl2]Cl2．有两种配合物A和B，它们的组成为21.95%Co，39.64%Cl，26.08%N，6.38%H，5.95%O，并根据下面的实验结果，确定它们的配离子，中心离子和配位数。（1）A和B的水溶液都呈微酸性，加入强碱并加热至沸时，有氨放出，同时析出Co2O3沉淀。（2）向A和B的溶液中加入硝酸银溶液使生成AgCl沉淀。（3）过滤掉两种溶液中的沉淀后，再加硝酸银均无变化，但加热至沸时，在B的溶液中又有AgCl沉淀生成，其质量为原来析出沉淀的一半。（已知：Co58.93，Cl35.45，N14，O16，H1）参考答案：A：[Co(NH3)5(H2O)]·Cl3B：[Co(NH3)5Cl]·Cl2·H2O3．下列各配合物具有平面正方形或八面体的几何构型。问其中哪个CO32-离子作为螯合剂？（1）[Co(NH3)5CO3]+（2）[Co(NH3)4CO3]+（3）[Pt(en)CO3]（4）[Pt(en)(NH3)CO3]参考答案：（2）（3）4．过氧化氢可使Fe(CN)63-和Fe(CN)64-发生相互转化，即在酸性溶液例H2O2把转化为，而在碱性溶液里H2O2把转化为，写出配平的离子方程式。（1991年全国化学奥赛初赛试题）参考答案：2Fe(CN)64-+H2O2+2H+→2Fe(CN)63-+2H2O2Fe(CN)63-+H2O2+2OH-→2Fe(CN)64-+2H2O+O2↑5．最近有人用高能26Mg核轰击24896mC核，发生核合成反应，得到新元素X。将X与氧气一起加热，检出了气态分子XO4，使X成为研究化学性质的最重元素。已知的X同位素如下表所示，上述反应得到的核素是其中之一，该核素的衰变性质保证了其化学性质实验获得成功。质量数半衰期衰变方式2631s释放α粒子2640.00008s释放α粒子；或自发裂变2650.0018s释放α粒子；或自发裂变266不详不详2670.033s释放α粒子；或自发裂变268不详不详2699.3s释放α粒子（1）X的元素符号是。（2）用元素符号并在左上角和左下角分别标注其质量数和质子数，写出合成X的核反应方程式（方程式涉及的其他符号请按常规书写）。（2002年全国化学竞赛初赛试题）参考答案：（1）Hs；（2）262482691129610805mMgCHsn6．（B1）通过考查周期表各族元素性质的变化趋势，推论出下列关于元素砹（At，Z=85）的问题的合理答案。（1）写出如何由砹化钾（K+At-）的水溶液来制备砹的方程式；（2）若将浓H2SO4滴加到固体KAt上，你估计会发生什么现象？写出反应方程式；（3）写出已知不溶性砹化物的名称及化学式；（4）在与一种亲核试剂一起加热时，砹乙烷和氯乙烷哪个活性大，为什么？（5）由某一不稳定原子核的β粒子发射形成同位素21085At，试给出这个母体元素的质子数和中子数；（6）你为什么不太可能进行（或看到已完成的）有关砹的实验，试说明原因。参考答案：（1）Cl2+2KAt=2KCl+At2；（2）8KAt+5H2SO4(浓)=4At2+H2S↑+4K2SO4+4H2O;（3）AgAt；（4）氯乙烷的活性大，因氯的电负性大，显负电性；砹的电负性小，显正电性；所以氯乙烷中的氯更易与亲核试剂反应。7．（B2）有五种不同的配合物，分析其组成后确定有共同的实验式为：K2CoCl2I2(NH3)2，电导测定得知在水溶液中物质化合物的摩尔电导率均类似于Na2SO4。（1）写出这物质不同配离子的结构式，说明不同配离子间有何不同。（2）中心离子的氧化态如何？参考答案：（1）此配合物相当于MA2B2C2配离子，有五种空间异构体：BBBBBACACABCBBCACCAACACBCBBCAA（2）中心离子Co3+的氧化态为+3。8．（B7）1999年是人造元素丰收年，一年间得到第114号、116号和118号三个新元素。按已知的原子结构规律，118号元素应是第周期第族元素，它的单质在常温常压下最可能呈现的状态是态（选填“气”、“液”、“固”）。近日传闻俄罗斯合成了第166号元素，若已知原子结构规律不变，该元素是第周期第族元素。（2000年全国化学竞赛初赛试题）参考答案：七，零，气，八，ⅥA。9．（B8）12.0g含两种化合物（由常见元素组成）的近白色固体溶于过量盐酸，释放出2.94L气体（标准状况），气体密度为同温度下空气密度的1.52倍；剩余的不溶性残渣含氧53.2%，既溶于酸又不溶于稀碱溶液。通过计算分别写出二种物质的化学式。（1999年全国化学竞赛初赛试题）参考答案：一种为MgCO3、Mg(HCO3)2、Ca(HCO3)2、NaHCO3、NH4HCO3中任一种均合理，另一种为SiO2。10.（C3）卤素相互间以及其它元素的反应的产生了大量具有不同结构成键方式和化学性质的化合物。其中金属卤化物、卤素衍生物和卤素间化合物是主要的化合物类型。（1）照相术：黑白照相底片有覆盖与载体（如醋酸纤维素）上的溴化银涂层。①写出光照射到底片涂层AgBr（s）上所发生的反应的化学方程。②在冲洗中，未曝光的AgBr通过Ag（Ⅰ）与硫代硫酸钠溶液形成配合物的形式被冲洗掉，写出该反应的方程式。③这些洗涤后的液体常常作为废液排出。然而，金属银可以通过加入氰化物，再加锌从中回收。写出所涉及的化学方程式。（2）结构、质谱和反应性能最活泼的卤素氟与氯、溴、碘在控制好的条件下反应，可以分别得到四原子、六原子和八原子的分子。④写出其分子式，并根据价层电子对互斥理论画出这三种卤素间化合物的空间结构，标示出中心原子上的孤对电子的排布。⑤质谱（MS）是化合物分子在电子流撞击下形成正电荷离子，然后在电场、磁场的作用下按照质量对电荷比值（m/z）的大小依次排列而成的图谱，可用来测定化合物的分子量，结合元素分析确定分子式。注：分子离子是分子在电子流的撞击下失去一个电子所形成的（只带一个单位的正电荷，即Z=1）。若用M代表分子，则分子离子用M+表示：M+e→M++2e现有碘蒸气和氯气的混合物进入质谱仪后给出2组（A和B）m/z质谱峰，这2组峰相应于2个物质的分子离子。A（162，164）B（232，234，236.238）确认m/z=162，164，232，234，236，238所对应的分子物种，并说明每个物质的同位素组成。⑥在水介质中，氯气氧化硫代硫酸钠得到一个含有最高氧化态硫的离子。写出该反应的化学方程式。⑦在硫代硫酸根中，硫元素的平均氧化数是多少？两个硫原子的化合价各是多少？⑧二氧化氯和氢氧化钠反应如下，下厨产物X和Y（X和Y都含有氯），并把方程式配平ClO2+NaOH→X+Y+H2O。（3）晶体结构⑨KCl和NaCl的晶格型式相同。已知Na+离子的半径是Cl-离子的0.5倍，而又是K+离子0.7倍。计算：K