高中化学奥赛培训教程

高中化学奥赛培训教程（全国通用精华版）第一章化学反应中的物质变化和能量变化第一节氧化还原反应1、根据下列三个反应，排出氧化剂氧化性的强弱顺序：A．4HCl＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2OB．16HCl＋2KMnO4=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2OC．4HCl＋O22CuCl4502Cl2↑＋2H2O解析：这三个反应中还原剂都是盐酸。不同的氧化剂与同一还原剂反应时，若反应越易发生，则氧化剂的氧化性越强，反之就弱，故其氧化性顺序由强到弱：KMnO4MnO2O2。2、配平氧化还原方程式：P4O＋Cl2FY=POCl3＋P2Cl5解析：本题中P4O中的P元素对应有两种产物，故设P4O的化学计量数为“1”。用待定系数法配平的关键是选准一种物质的化学计量数为1。令P4O＋aCl2=bPOCl3＋cP2Cl5，由原子守恒得：42,21/4,1,1,235,3/2。bcabbabcc解得代入整理得：4P4O＋21Cl2=4POCl5＋6P2Cl53、配平下列方程式：Fe3C＋HNO3=Fe(NO3)3＋NO2＋CO2＋H2O解析：复杂物质Fe3C按常规化合价分析无法确定Fe和C的具体化合价，此时可令组成该物质的各元素化合价为零价，再根据化合价升降法配平。33Fe(03)9C0+44N+5+4113升共升131升降再用观察法，不难确定各物质的化学计量数为：1、22、3、13、1、11，故为Fe3C＋22HNO3=3Fe(NO3)3＋13NO2↑＋CO2↑＋11H2O4、配平NH4NO3FY=N2＋HNO3＋H2O解析：NH4NO3中N的平均化合价为＋1价，则元素化合价升降关系为：2N2(＋1→0)降2×1N＋1→＋5升4×1用观察法调整确定各物质的化学计量数，故：5NH4NO3=4N2↑＋9H2O＋2HNO3注：若配平时不用此平均标价法，则要分析同种元素化合价升降关系。+4232NHN,NON,决不会出现化合价交叉现象，即不会出现43NHNO的情况。5、问四氧化三铁中铁的氧化数为多少？解析：已知氧的氧化数为－2，设铁的氧化数为＋x，则3x＋4×(－2)=083x故所以Fe3O4中Fe的氧化数为83。注：氧化数可以为分数。6、用离子－电子法配平下列方程：KMnO4＋FeSO4＋H2SO4FY=MnSO4＋Fe2(SO4)3＋K2SO4＋H2O解析：①写出反应的离子表达式：4MnO＋Fe2+＋H+FY=Mn2+＋Fe3+＋H2O②分别写出氧化和还原半反应：Fe2+－e－→Fe3+×54MnO＋8H+＋5e－→Mn2+＋4H2O×1③根据反应过程中得失电子相等原则，配平氧化剂和还原剂系数：4MnO＋5Fe2+＋8H+=Mn2+＋5Fe3+＋4H2O④H2SO4作介质时，化学方程式可写为：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋8H2O注：离子－电子法配平的关键是把氧化还原反应方程式拆为两个半反应式，再利用电子得失守恒即可消去电子，得方程式。7、计算由标准氢电极和标准镉电极组成的电池的自由能。解析：ECd/Cd=-0.4026VEH+/H20+2E代数值较小的电极应作原电池的负极，E代数值较大的电极为正极，因此电池的符号可表示为：（－）Cd|Cd2+(1mol/L)//H+(1mol/L)|H2(Pt)(＋)0EE正负-E-(0.4026)=+0.4026V-E-G=-nF2×96500×0.4026=－77701.8J/mol第二节离子反应和离子方程式1、在pH=1的无色透明溶液中不能大量共存的离子组是（）A．Al3+、Ag+、Cl－B．Mg2+、43NH、NO、Cl－C．Ba2+、K+、CH3COO－、Fe3+D．Zn2+、Na+、234NO、SO解析：A组由于Ag+＋Cl－=AgCl↓而不能共存；C组因生成弱电解质(H+＋CH3COO－=CH3COOH)而不能共存，且Fe3+是棕黄色的，故答案为A、C。注：解答此类题的关键是掌握离子能否共存的判断规则。2、重金属离子有毒性。实验室有甲、乙两种废液，均有一定毒性。经化验甲废液呈碱性，主要有毒离子为Ba2+离子，如将甲、乙废液按一定比例混合，毒性明显降低。乙废液中不可能含有的离子是（）A．Cu2+和24SOB．Cu2+和Cl－C．K+和24SOD．Ag+和3NO解析：沉淀Ba2+必须用24SO，而在A、C两选项中均含有24SO，但C项中K+无毒性，A项中Cu2+可与甲废液中OH－反应生成Cu(OH)2沉淀，从而降低毒性。本题答案为A。注：设法使重金属离子转化为沉淀，使其毒性明显降低。若仅考虑将Ba2+沉淀为BaSO4，即选C。3、下列反应的离子方程式错误的是（）A．等物质的量的Ba(OH)2与NH4HSO4在溶液中反应：Ba2+＋2OH－＋++244NH+H+SO=BaSO4↓＋NH3·H2O＋H2OB．氢氧化铁与足量的氢溴酸溶液反应：Fe(OH)3＋3H+=Fe2+＋3H2↓＋H2OC．足量的CO2通入饱和碳酸钠溶液中：CO2＋23CO＋H2O=32HCOD．向碳酸氢钠溶液中滴加少量澄清石灰水：Ca2+＋32HCO＋2OH－=CaCO3↓＋23CO＋2H2O解析：对于A：4HSO在水溶液中进一步电离成H+和24SO，且Ba(OH)2与NH4HSO4等物质的量反应，故NH4+与H+分别与OH－反应，故A正确。对于B，氢溴酸是强酸，Fe(OH)3为难溶物，故也正确。对于C，由于NaHCO3溶解度小于Na2CO3，且Na2CO3为饱和溶液，故析出的是NaHCO3晶体，故C错误。对于D，Ca(OH)2少量，故溶液中还有23CO存在，若Ca(OH)2过量，则不能有23CO存在。故D正确。本题答案为C。注：本题结合元素化合物的知识，从多个侧面考查对离子方程式正误的判断。有的同学对D选项产生怀疑：产物中的阴离子是23CO还是OH－？仔细分析可发现，加入的石灰水是少量，n(OH－)3(HCO),n因此OH－与3HCO的反应将全部消耗，故D选项不符合题意。4、下列反应的离子方程式书写正确的是（）A．向氢氧化钠溶液中通入少量CO2：OH－＋CO2=3HCOB．用氨水吸收少量SO2：2NH3·H2O＋SO2=24322NHSOHOC．向硝酸铝溶液中加入过量氨水：Al3+＋4NH3·H2O=24AlO4NH＋2H2OD．向Fe2(SO4)3的酸性溶液中通入足量H2S：Fe3+＋H2S=Fe2+＋S↓＋2H+解析：A选项因为CO2量少，只能生成23CO，错误；C选项中生成的Al(OH)3沉淀不与弱碱氨水反应生成2AlO，错误；D选项中的离子方程式电荷不守恒，故B选项正确。注：要掌握离子方程式的书写规则，且电荷守恒原理是判断离子方程式的一条重要原理，务必熟悉其应用。5、（1）向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至中性．．，请写出发生反应的离子方程式：_________________________________。（2）在以上中性．．溶液中继续滴加Ba(OH)2溶液，请写出此步反应的离子方程式：_______________________。解析：因NaHSO4是二元强酸的酸式盐，可以理解成全部电离。当反应后溶液是中性时其反应式为2NaHSO4＋Ba(OH)2=BaSO4↓＋Na2SO4＋2H2O，离子方程式是2H+＋24SO＋Ba2+＋2OH－=BaSO4↓＋2H2O。此时中性溶液中只有Na2SO4溶液，加入Ba(OH)2的离子方程式应为：Ba2+＋24SO=BaSO4↓。注：酸式盐与碱的反应，情况比较复杂。因为由加入碱的量不同，其产物有所不同，所以建议先写成化学式方程式再改写成离子方程式。6、某待测液中可能含有Fe2+、Fe3+、Ag+、Al3+、Ba2+、Ca2+、4NH等离子，进行了下述实验（加入的酸、碱、氨水、溴水都过量）：根据实验结果：（1）判定待测液中有无Ba2+、Ca2+离子，并写出理由。_____________________。（2）写出沉淀D的化学式：__________________________________。（3）写出从溶液D生成沉淀E离子反应方程式：____________________。解析：溴水能将Fe2+氧化成Fe3+，因而无论原待测液含Fe2+、Fe3+中的一种或二种，最终沉淀D均为Fe(OH)3，而沉淀E则一定为Al(OH)3，沉淀C中有Fe(OH)3、Al(OH)3两种沉淀。在此Fe3+、Al3+与强、弱碱反应的相似性和差异性得到了很好的体现。答案为：（1）至少含Ba2+、Ca2+中一种，因为CaSO4微溶，BaSO4难溶；（2）Fe(OH)3（3）2AlO2－＋CO2＋3H2O=2Al(OH)3↓＋23CO第三节化学反应中的能量变化1、由N2和H2合成1molNH3时可放出46.2kJ的热量，从手册上查出N≡N键的键能是948.9kJ/mol，H－H键的键能是436.kJ/mol，试N－H键的键能是多少？解析：该反应热化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g);△H=－46.2kJ/mol。这说明形成6个N－H键放出的热量，比破坏一个N≡N键和三个H－H键吸收的能量多92.4kJ。根据已知的N≡N键、H－H键的键能数据和能量守恒原理，就可算出N－H键的键能。设N－H键的键能为X，应有如下关系：6X－(948.9＋436.0×3)=46.2×2X=391.5(kJ/mol)注：本题利用键能计算反应热的大小，要求掌握Q=∑E生成物－∑E反应物计算关系式。2、强酸与强碱在稀溶液里反应的中和热可表示：H+(溶液)＋OH－(溶液)=H2O（溶液）＋55.9kJ已知：CH3COOH＋NaOH=CH3COONa＋H2O＋Q1kJ1/2H2SO4(浓)＋NaOH=1/2Na2SO4＋H2O＋Q2kJHNO3＋NaOH=NaNO3＋H2O＋Q3kJ上述反应均是在溶液中进行的反应，Q1、Q2、Q3的关系正确的是（）A．Q1=Q2=Q3B．Q2Q1Q3C．Q2Q3Q1D．Q2=Q3Q1解析：酸在水中电离成H+和酸根是一个吸热过程，所以，酸越弱，电离热就越大；反之越小。因此，CH3COOH的电离热最大；按理H2SO4（第一级）与HNO3同是强酸，特别在水中，由于水的拉平效应，使它们都显强酸性，似乎中和热应相同，实际上并不相同，HNO3有一个分子内氢键（如图），所OHON以它比H2SO4（第一级）酸性要弱，在电离成3NO时要破坏氢键而消耗能量。其次，H2SO4分子间虽然也有氢键，但在溶解过程中首先形成水合硫酸放出大量热量，破坏氢键并促使离解，所以硫酸的中和热要大于硝酸的中和热。应选C。3、已知273K时，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)＋Q(Q0)，在相同温度条件下，向一密闭容器中通入1molN2和3molH2，达到平衡时，放出能量为Q1，向另一体积相同的密闭容器中通入0.5molN2和1.5molH2，达到平衡时，放出能量为Q2。则Q1和Q2应满足的关系是（）A．Q2Q1QB．Q2Q1/2C．Q2=Q1/2D．QQ2Q1/2解析：热化学反应方程式中Q是指1molN2和3molH2完全反应，生成2molNH3时放出的热量，而实际反应平衡时，并没有完全反应，即没有生成2molNH3，比2molNH3少，所以QQ1。当在相同体积的密闭容器通入物质的量为一半的气体时，相应压力也降了一半，所以NH3的得率相应要比1molN2和3molH2的低。所以放出的热量2112QQ。因为合成氨反应是体积缩小的反应，总压增大有利平衡向正方向移动，相反，则逆向移动。因此，应选A和B。注：合成氨的反应是一个可逆反应，所以不可能完全反应。故热量不等于Q。4、反应25VO2231SO(g)+O(g)SO2在恒温下的密闭容器中进行，