中学化学竞赛试题资源库——稀有气体

中学化学竞赛试题资源库——稀有气体A组1．据报道，月球上有大量3He存在，以下关于3He的说法正确的是A是4He的同分异构体B比4He多一个中子C是4He的同位素D比4He少一个质子2．32He在热核反应堆中，没有中子辐射，这就意味着有32He生产能源时不会污染环境。地球上32He含量很少，而在月球上却有充足的32He。根据科学家介绍，月球上的32He储量足够人类使用1000年。32He和42He两者是A同系物B同位素C同素异形体D同分异构体3．32He可以作为核聚变材料。下列关于32He的叙述正确的是A32He和31He互为同位素B32He原子核内中子数为2C32He原子核外电子数为2D32He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子4．“神舟”五号载人飞船发射成功后，我国又在启动“嫦娥工程”。人类通过对月球的探测发现，其土壤中存在较丰富的质量数为3的氨，它可以作为未来核聚变的重要原料之一。以下叙述正确的是A由质量数为3的氦原子构成的分子是双原子分子B32He与42He的性质相同C32He与42He互为同素异形体D32He的质子数与42He的中子数相等5．我国的“神舟五号”载人飞船已发射成功，“嫦娥”探月工程也已正式启动。据科学家预测，月球的土壤中吸附着数百万吨的He32，每百吨He32核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量。在地球上，氮元素主要以He42的形式存在。下列说法正确的是AHe42原子核内含有4个质子DHe32和He42互为同位素CHe32原子核内含有3个中子DHe42的最外层电子数为2，所以He42具有较强的金属性6．下列四图中，白球代表氢原子，黑球代表氦原子。表示等质量的氢气与氦气混合气体的是ABCD7．氡（Rn）是放射性元素，某些建筑材料中若含有氡，将对人体健康造成危害。222Rn来自镭而称之为镭射气，220Rn来自钍而称之为钍射气，219Rn来自锕而称之为锕射气。下列有关氡的说法正确的是A氡气是双原子分子B氡气因其化学性质活泼而对人体有害C氡元素有222Rn、220Rn、219Rn三种同素异形体D氡的原子核外有6个电子层，最外层有8个电子8．2001年4月28日，芬兰科学家合成了一种新的稀有气体化合物氟氩化氢（HArF），在这以前对于Xe、Kr的氟化合物早已合成，但至今没有合成Ne、He的氟化物，你认为主要理由是A最外层电子数B化学性质太稳定C原子半径D含量少9．有一种稀有气体化合物六铂氟酸氙XePtF6，研究报告指出：“关于XePtF6的电价有Xe2＋[PtF6]2－、Xe＋[PtF6]－两种可能，巴特列用不可能参加氧化还原反应的五氟化碘作溶剂，将XePtF6溶解，然后在此溶液中加入RbF可得到RbPtF6；加入CsF可得到CsPtF6，这些化合物都不溶于CCl4等非极性溶剂。”试回答：（1）XePtF6中各元素的化合价分别是、、。（2）XePtF6是（离子、共价）化合物。（3）写出Xe与PtF6反应生成XePtF6的反应式。而且O2与PtF6可发生类似反应，其反应式是，上述两反应属（）A均为氧化还原反应B均为非氧化还原反应C前者是氧化还原反应，后者是非氧化还原反应10．1975年，化学家斯利温凯等在－196℃的低温下，用紫外线照射氪和氟的混和液体成功地制得了KrF2，KrF2比Xe的氟化物具有更强的氧化性。例如，将溶于液态HF的KrF2和Au反应得到化合物A，而将A缓慢加热到60℃得到一种橙红色的金的氟化物B；经分析，A与B各自的成分如下︰在A中：Kr－20.29%，Au－47.58%，F－32.13%；在B中：Au－67.47%，F32.53%。（1）AB的化学式分别为和；（2）A受热分解得到B的化学方程式。11．由Xe和F2在一定压强下直接合成XeF2、XeF4、XeF6等固体，这些固体易发生水解反应，其中能水解生成XeO3的物质是，水解的化学方程式是；XeO3是危险的炸药，具有强氧化性，能氧化KI。写出它与KI反应的离子方程式；XeF2在碱性溶液中能使溴酸盐氧化成高溴酸盐，试写出此反应的离子方程式。B组12．氡（22286Rn）能进行α衰变，半衰期3.825天。从岩石、地下水、天然气及建筑材料中可源源不断地放出氡。它可经呼吸进入人体，停留在呼吸道中，放射出α射线，其衰变产物还能放出βγ射线，这些射线可诱发肺癌。关于氡的下列叙述正确的是ARn的化学性质活泼，因此对人体有害BRn的沸点低于氪（Kr）的沸点CRn原子核内有222个中子D居室内常通风以及少喝新鲜的矿泉水，可以减少氡对人体的伤害13．二氟化氙（XeF2）是稀有气体的一种重要化合物，由于它的合成成功使得高溴酸盐的制备变为现实，1968年人们用二氟化氙跟溴酸钠溶液在一定条件下反应，制得高溴酸钠和氙气等物质，它的化学方程式是。14．1975年，化学家斯利温凯等在－196℃的低温下，用紫外线照射氪和氟的混和液体成功地制得了KrF2，KrF2比Xe的氟化物具有更强的氧化性，例如，将溶于液态HF的KrF2和Au反应可以得到化合物A，而将A缓慢加热到60℃得到一种橙红色的金的氟化物B；经分析，A与B各自的成分如下：在A中：Kr－20.29%Au—47.58%F—32.13%；在B中：Au—67.47%F—32.53%（1）A、B的化学式分别为、；（2）A受热分解得到B的化学方程式。15．XeO3和Ba(OH)2液反应得一白色物.分析知其中含BaO71.8%、Xe20.6%、O7.4%。求白色物的化学式（原子量：O16.0，Xe131.3，Ba137.0）。16．去年报道，在－55℃令XeF4（A）和C6F5BF2（B）化合，得一离子化合物（C），测得Xe的质量分数为31%，阴离子为四氟硼酸根离子，阳离子结构中有B的苯环。C是首例有机氙（IV）化合物，－20℃以下稳定。C为强氟化剂和强氧化剂，如与碘反应得到五氟化碘，放出氙，同时得到B。（1）写出C的化学式，正负离子应分开写。答：（2）根据什么结构特征把C归为有机氙比合物？答：（3）写出C的合成反应方程式。答：（4）写出C和碘的反应。答：（5）画出五氟化碘分子的立体结构：17．（1）XeF2具有强氧化性，NH3极易被氧化为N2，写出反应方程式。（2）XeF6加入NaOH溶液发生剧烈反应，其中有1/4的Xe元素以气体逸出，写出反应方程式。（3）267K时，把Ba2XeO6慢慢加到浓H2SO4中，生成一种四面体型稳定性差的气体。写出反应方程式。（4）高氙酸盐（XeO64－）溶液能与XeF6等物质的量反应，收集到的气体在标准状况下测得其密度为3.20g/L，同时还得到一种Xe（Ⅷ）的氟氧化合物的晶体。写出反应方程式并给出XeO64－中Xe的杂化类型与XeO64－离子的空间构型。18．Xe有一种化合物XeO3，极不稳定，易转化为其单质而呈强氧化性，将适量的XeO3投入到60mL01mol/L的Mn2＋的水溶液中刚好完全反应，放出唯一的气体Xe在标况下的体积为112mL，求反应后的溶液中，Mn在化合物中的价态。若反应后的溶液稀释到180mL，求其pH值。19．氙和氟气反应，生成含有XeF2和XeF4的一种固体混合物。现用两份等质量的此种固体混合物，用于下面的化学分析：（1）用水处理此固体，获得60.2mL气体（在17℃和1.00×105Pa条件下），其中有24.1mL是氧气，其余的是氙气。水溶液中的XeO3可以氧化30.0mL浓度为0.100mol/L的Fe2＋离子；（2）用KI溶液处理此固体，获得单质碘。此碘需要35.0mL浓度为0.200mol/L的S2O32－与之完全反应。试求此固体混合物中XeF2和XeF4的摩尔百分比各为多少？（提示：XeF2与H2O仅发生氧化一还原反应，XeF2与H2O反应时，有一半摩尔的XeF2与H2O发生氧化一还原反应，另一半摩尔的XeF2则发生歧化反应。）20．用2份等质量的XeF2和XeF4混合物进行如下实验：（1）一份用水处理，得到气体A和溶液B，A的体积为56.7mL（标准状况，下同），其中含O222.7mL，余为Xe。B中的XeO3能氧化30.0mL浓度为0.100mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2。（2）另一份用KI溶液处理，生成的I2被0.200mol/LNa2S2O3滴定，用去Na2S2O335.0mL。求混合物中XeF2和XeF4各自的物质的量。C组21．试从热力学角度说明用过氙酸钠氧化Mn2＋制备MnO4－的可能性。22．虽然XeF2的还原电势约为＋2.2V，却能在稀HF水溶液中比较稳定地存在。（1）由下面的电地反应设计出一个原电池：XeF2＋2OH－→Xe＋1/2O3＋2F－＋H2O（2）求此电池的E0（3）画出电池的草图并说明电极，电解槽，盐桥分别要用什么材料。（4）定量地说明HF在水溶液中离解产生的H3O＋离子是否会使E0增加？23．在门捷列夫所著的第六版《基础化学》中，向读者只报导了发现具有反常性质的气体，书中写到：“我们还是从早已熟悉的空气入手，因为1894年夏季对空气作了深入研究……，在测定空气成分中不活泼气体（氮）的密度时，发现了一种气体，这种气体一定是空气的成分。该气体和氨一样，它既不能和量气管中的氢，也不能与重量法测定空气组成时的铜发生化合反应而剩余在氮中。加热情况下用镁吸收氮可分离出这种气体，其密度几乎比氮大1.5倍（是否为聚合物如N3）……，该气体是什么？其组成和性质怎样？在怎样的情况下能发生化合反应？它的名字叫什么？任何人都不知道，因此，只能论述它本身发现的过程。”问上述气体叫什么？何人用什么方法证实这种气体中含新元素？写出它相似的气体的名称，并写出能表明它们性质的化学方程关。24．最近化学家对氙化学的研究表明：XeF2蒸气能与CF3·自由基反应，生成一种具有挥发性的蜡状白色固体A，同时释放出F·自由基。已知在等离子体中，C2F6能解离成CF3·自由基。（1）写出在等离子体中，XeF2＋C2F6→A的化学反应方程式。（2）在20℃时，A能够发生分解，重新生成XeF2和碳原子数不固定的全氟代烃（以CnFm表示）。试写出化学反应方程式，说明m和n的关系。参考答案（68）1C2B3C4D5B6B7D8C9（1）＋1、＋5、－1（2）离子（3）Xe＋PtF6＝XePtF6O2＋PtF6＝O2PtF6A10AKrAuF7；BAuF5；（2）KrAuF7AuF5＋F2＋Kr11XeF6XeF6＋3H2O＝XeO3＋6HFXeO3＋6I－＋6H＋＝Xe＋3H2O＋3I2XeF2＋BrO3－＋2OH－＝BrO4－＋Xe↑＋2F－＋H2O12D13NaBrO3＋XeF2＋H2O＝NaBrO4＋Xe＋2HF14（1）KrAuF7；AuF5；（2）KrAuF7＝AuF5＋Kr↑＋F2↑15BaO︰Xe︰O＝3︰1︰3故白色物的最简式为(BaO)3XeO3，即化学式为(BaO)3XeO3或Ba3XeO6。16（1）C6F5XeF2+BF4–（2）分子中有C—Xe键。（3）XeF4＋C6F5BF2＝C6F5XeF2+BF4–（4）5C6F5XeF2＋BF4－＋2I2＝4IF5＋5Xe＋5C6F5BF2（5）IFFFFF17（1）3XeF2＋8NH3＝3Xe＋6NH4F＋N2（2）2XeF6＋36OH－＝Xe＋3XeO64－＋24F－＋18H2O（3）Ba2XeO6＋4H2SO4＝2BaSO4＋2H2SO4·H2O＋XeO4（Ba(SO4)2也可以，但不要有游离态的水）（4）2XeO64－＋2XeF6＝2XeO3F2＋2Xe＋3O2＋8F－sp3d2正八面体180.9219（1）XeF2（mol）%＝25%（2）XeF4（mol）%＝75%20XeF2：5.4x10－4molXeF4：1.48×10－3mol21在酸性溶液中Mn2＋的氧化电势为－1.51V，而过氙酸钠的标准还原电势为＋2.1V，所以在各物质均处于标准态时其能够氧化Mn2＋。在没有MnO4－和还原产物XeO64－时，电池的实际电势会更高。在反应基本上完成前不论产物的浓