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高中化学竞赛试题2


成都实外高 2012 级化学竞赛训练题(八)
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47 Cs 132.9 Fr [223]

相对原子质量
Be 9.012 Mg 24.31 Ca 40.08 Sr 87.62 Ba 137.3 Ra [226] B 10.81 Al 26.98 Ga 69.72

In 114.8 Tl 204.4 C 12.01 Si 28.09 Ge 72.61 Sn 118.7 Pb 207.2 N 14.01 P 30.97 As 74.92 Sb 121.8 Bi 209.0 O 16.00 S 32.07 Se 78.96 Te 127.6 Po [210] F 19.00 Cl 35.45 Br 79.90 I 126.9 At [210]

Sc Ti V Cr Mn Fe Co 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh 88.91 91.22 92.91 95.94 [98] 101.1 102.9 La- Hf Ta W Re Os Ir Lu 178.5 180.9 183.8 186.2 190.2 192.2 Ac- Rf Db Sg Bh Hs Mt La

Ni 58.69 Pd 106.4 Pt 195.1 Ds

Cu 63.55 Ag 107.9 Au 197.0

Zn 65.39 Cd 112.4 Hg 200.6

He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

第一题(12 分) 银以游离态单质银或以硫化矿的形式存在于自然界。无论以何种形式存在的银矿,都可用氰 化钠溶液浸取,而获得银氰配合物的溶液,再在溶液中用锌还原即可得粗银。 1.试写出上述有关的三个配平的化学方程式。 2.银器使用日久逐渐变黑而失去美丽的外观。对变黑的银器多用抛光的方法使之恢复光泽, 但这样黑绣中的银也随之损失掉。 一种化学除银黑锈的简便方法是: 含食盐的稀溶液于铝容器内, 将变黑银器浸入溶液中,并使银器与铝容器接触,放置一段时间后,黑锈就会褪去,而银却极少 损失。写出除锈的化学反应方程式。 3.金属金常常可以在铝硅酸盐岩石中发现,它很细地分散在其他矿物之中。从金矿中提取 金,传统的且效率极高的方法也是氰化法。试写出配平的化学方程式。 第二题(6 分) 汞有一种化合物 X,室温下是无气味、白色结晶粉末,不溶解于水,400~500℃时升华,光 照能分解,常用做电极材料。X 俗名轻粉,可由水银、明矾、食盐等混合炼制,有攻毒杀虫消 水肿之功效。 1.写出 X 的化学式和电子式; 2.写出制备 X 的化学方程式; 3.从反应体系中分离出 X 的方法。 第三题(25 分) 铜是一种重要的导电金属,含铜最丰富的自然资源是黄铜矿(CuFeS2) 。一般铜的冶炼以黄 铜矿为原料。 1.常规冶炼方法是①通入适量氧气,将金属转化为低价硫化物;②通入适量氧气,将金属 转化为低价氧化物;③加入 SiO2 将铁以矿渣形式除去;④将铜的硫化物和氧化物按适当比例混合 反应得到单质粗铜。 (1)写出各步反应方程式和总反应方程式。 (2)上述方法得到的是粗铜,如何得到精铜? 2.除上述干法外,另一种用湿法冶炼的技术是:①用 FeCl3、CuCl2 的混合液处理富铜矿砂, 使其中的 Cu 元素转变为难溶物 A,S 元素转变为硫磺沉淀;②将沉淀分离出来,用 NaCl 溶液处 理所得的沉淀物,使 A 溶解变成化合物 B,从而和硫黄分离;③控制条件使 B 在溶液中通过歧化 反应生成铜,并得到母液 C。 (1)指出化合物 A、B 各是什么物质; (2)写出①②③步处理的化学方程式; (3)如何处理母液 C? 3.据最新报道,有一种叫 Thibacillus ferroxidans 的细菌在氧气存在下可以将黄铜矿氧化成硫 酸盐。反应是在酸性溶液中发生的。 (1)试写出配平的化学方程式。 (2)细菌法溶解黄铜矿比空气中燃烧硫化铜的方法有何优点?列举三点。
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4.最近我国学者发现,以精 CuFeS2 矿为原料在沸腾炉中和 O2(空气)反应,生成物冷却之 后经溶解、除铁、结晶,得到 CuSO4·5H2O,成本降低了许多。实验结果如下: 沸腾炉温度/℃ 560 580 600 620 640 660 生 水溶性 Cu/% 90.12 91.24 93.50 92.38 89.96 84.23 成 酸溶性 Cu/% 92.00 93.60 97.08 97.82 98.16 98.19 物 酸溶性 Fe/% 8.56 6.72 3.46 2.78 2.37 2.28 (1)CuFeS2 和 O2 主要反应的方程式为 (2)实际生产过程的沸腾炉温度为 600~620℃。控制反应温度的方法是 (3)温度高于 600~620℃生成物中水溶性 Cu(%)下降的原因是 第四题(18 分) 金属 X 的含氧酸钾盐是一种深褐色固体 A,其中含钾元素 18.9%;A 在浓硫酸作用下得到红 色晶体 B,B 是 X 的氧化物,含氧 48.0%;将 1.000g A 溶于,加入足量酸性 KI 溶液,然后再用 1.200mol/L 的 Na2S2O3 溶液进行滴定,消耗体积 25.84mL。 1.通过计算确定 X 的元素符号和 B 的化学式,并写出 X 的核外电子排布式; 2.通过计算确定 A 的化学式,并写出 A 与 KI 反应的离子方程式 3.写出 A 与浓硫酸作用得到 B 的化学方程式; 4.B 也具有强氧化性:①乙醇能在 B 的固体中燃烧;②乙醇能被 B 的酸性溶液氧化为乙醛。 写出①②的化学方程式;反应②在实际生活中有什么用途。 + 5.被 KI 还原的 A 溶液中可析出一种重要的矾,含有 7.83%的 K 和 10.41%的 X 离子。请写 出该矾的化学式。 第五题(12 分) 化合物 A 由前四周期的三种元素组成,能与水反应,生成白色沉淀 B 和无色气体 C;B 既能 溶于强酸,又能溶于强碱,还能溶于氨水;C 是非极性分子,能燃烧;1.000g A 与水反应后产生 的气体 C 燃烧后,产物经干燥后得到 0.923g 气体 D,D 也是非极性分子。 1.写出 B、C、D 的化学式; 2.写出 A 的化学式,判断 A 是离子化合物还是共价化合物? 3.写出 A 与水反应的化学方程式,该反应能发生的最主要原因是什么? 4.写出溶解 B 的三个方程式 第六题(27 分) 自然界中,许多金属(如 Zn、Cu、Pb、 Fe)以硫化物矿物形式存在,其中铁的存在 形式是 FeS2(硫铁矿) 。在开采硫铁矿地区, 开采出的矿石暴露在空气和水中,逐渐被氧 化。有关的反应可表示如右图: - 1.画出 S22 的价键结构,用小黑圆点 表示电子;写出存在相同价键结构,但 S 呈现不同价态的化合物一例。 2.硫铁矿在当前工业上的主要用途是什么?写出 FeS2 参加反应的化学方程式。 3.请写出右图中①~④反应的(配平的)方程式。 4.如果矿山中水流(或雨水)不断淋洗硫铁矿,总的趋势是什么?为什么? 5.如果反应③中途停止(断绝 O2 供给) ,但仍有 FeS2 剩余,将引起什么结果? 6.FeS2 矿物的氧化对周围的土壤及地下水有何影响? + 7.在生产中,使 Fe3 水解析出 Fe(OH)3 沉淀,是除去产品中杂质铁的常用方法。但 Fe(OH)3 + 具有胶体性质,沉淀速度慢,分离也困难。现在工业生产中改用加入氧化剂(H2O2)到含 Fe2 的 2+ 3+ 3+ 硫酸盐溶液中,使 Fe 全部转化为 Fe ,当 pH=1.6~1.8,温度为 358K~368K 时,Fe 水解, 水解产物为浅黄色的晶体,俗称黄铁矾。黄铁钒颗粒大,沉淀速度快,容易过滤。请写出氧化剂 + 氧化 Fe2 离子的化学方程式以及逐步水解铁盐 [以 Fe2(SO4)3 为例] 得黄铁矾 [Na2Fe6(SO4)4(OH)12] 的化学方程式。 8.如果黄铁矿全部转化成 FeO(OH)和氢离子,计算需要多少摩尔的 FeS2 使 1.0L 纯水的 pH - 降到 3.0?(不考虑 HSO4 的形成)
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9.矿物胆矾(CuSO4·5H2O)溶于水渗入地下,遇到黄铁矿,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。 写出配平的化学方程式。 10.FeS2 也可溶解在 Br2 的 KOH 溶液中,写出化学方程式? 11.铁能呈高价态,将 Fe2O3、KNO3 和 KOH 混合并加热共融,可得紫红色高价铁盐,写出 化学方程式。 12.自然界中其它金属(Pb、Cu、Zn)的矿物氧化后是留在原地,还是发生迁移?说明理由。

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《金属》参考答案(08) 第一题(12 分) 1.4Ag+8NaCN+2H2O+O2=4Na[Ag(CN)2]+4NaOH Ag2S+4NaCN=2Na[Ag(CN)2]+Na2S Zn+2Na[Ag(CN)2]=Na2[Zn(CN)4]+2Ag↓(各 2 分) 2.Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S(2 分) 3.4Au+8CN-+O2+2H2O=4[Au(CN)2]-+4OH- Zn+2[Au(CN)2]-=[Zn(CN)4]2-+2Au(各 2 分) 第二题(6 分) 1.Hg2Cl2(2 分) (1 分) 2.12Hg+12NaCl+4KAl(SO4)2+3O2=6Hg2Cl2+6Na2SO4+2K2SO4+2Al2O3(2 分) 3.升华(1 分) 第三题(25 分) 1. (1)2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2 FeS+O2=FeO+SO2 2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2 FeO+SiO2=FeSiO3 Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2 2CuFeS2+2SiO2+5O2=2Cu+2FeSiO3+4SO2(各 1 分) (2)以粗铜作阳极,薄精铜片作阴极,用直流电电解纯硫酸铜溶液(2 分) 2. (1)A 是 CuCl;B 是 NaCuCl2(各 1 分) (2)CuFeS2+3FeCl3=CuCl↓+4FeCl2+2S↓ CuFeS2+3CuCl2=4CuCl↓+FeCl2+2S↓ NaCl+CuCl=NaCuCl2 2NaCuCl2 2NaCl+Cu↓+CuCl2(各 1 分) (3)母液可以在处理铜矿砂时循环使用(1 分) 3. (1)4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O(2 分) (2)①即使含量较少的矿也可以被利用,这种方法适意于被废弃的损坏矿堆; ②与治炼法不同,没有 SO2 排放到大气中,减少了对环境的污染; ③能量成本费用远远低于冶炼法。 (各 1 分) 4. (1)4CuFeS2+17O2=4CuSO4+2Fe2O3+8SO2(2 分) (2)控制加入 CuFeS2 的速度,因 CuFeS2 与 O2 反应放热(1 分) (3)CuSO4=CuO+SO3(2 分) 第四题(18 分) 1.设 B 的化学式为 XOn/2,讨论 n=1,2,3,4,5,6??时,X 的相对原子质量分别 为 8.67、17.3、26.0、34.7、43.3、52.0??。所以只有 n=6 时存在合理的 X 元素 Cr(2 分) B:CrO3(1 分) Cr:1s22s22p43s23p63d54s1(1 分) 2.1.000g A 中 K+物质的量是 0.00689,1.000g A 得到电子的物质的量是 ne=1.200× 0.02584×1/2×2=0.0031,所以 nK+︰ne=2︰9(2 分) A 是氧化剂,起氧化作用的只有 Cr(Ⅵ),并还原为 Cr3+,则 A 的化学式为 K2Cr3Om,A 的摩尔质量是 78.2/0.269=290.7g/mol,m=10,A 的化学式是 K2Cr3O10(2 分) 2Cr3O102-+18I-+40H+=6Cr3++9I2+20H2O(1 分)
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3.K2Cr3O10+3H2SO4=3CrO3+2KHSO4+H2SO4·H2O(2 分) 4.①4CrO3+C2H6O=2Cr2O3+2CO2+3H2O(2 分) ②2CrO3+3C2H5OH+3H2SO4=Cr2(SO4)3+3CH3CHO+3H2O(2 分) 检测是否酒后驾车(1 分) 5.K2SO4·Cr2(SO4)3·24H2O 或 KCr(SO4)2·12H2O(2 分) 第五题(12 分) 1.B:Zn(OH)2 C:CH4 D:CO2(各 1 分) 2.Zn(CH3)2(2 分) 共价化合物(1 分) 3.Zn(CH3)2+2H2O=Zn(OH)2+CH4(2 分) 强酸制弱酸原理(H2O 的酸性 CH4 强) 分) (1 2+ + 4.Zn(OH)2+2H =Zn +2H2O Zn(OH)2+2OH-=Zn(OH)42- Zn(OH)2+NH3=Zn(NH3)42++2OH-(各 1 分) 第六题(27 分) 1. (1 分) S2Cl2(1 分) 2.制硫酸(1 分) 4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2(1 分) 2+ 3.①2FeS2+7O2+2H2O=2Fe +4SO42-十 4H+ ②4Fe2++O2+4H +=4Fe3++2H2O 3 2 2 3 ③FeS2+14Fe ++8H2O=15Fe ++2SO4 -+16H+ ④Fe ++2H2O=FeO(OH)+3H+ (各 1 分) 3+ 4.FeS2 向 FeO(OH)转化(1 分) 。因水冲洗时,Fe 迅速水解。即促进反应⑤而中止反 应④(1 分) 。 5.Fe(OH)3 溶解(1 分) 6.FeS2 的氧化产物 Fe2(SO4)3 易水解呈酸性而使地下水呈酸性,使土壤酸化(1 分) ,生 成的 Fe(OH)3 胶体易使土壤结块,还出现“发红”现象(1 分) 。 2+ 3+ + 7.2Fe +H2O2+2H =2Fe +2H2O Fe2(SO4)3+2H2O=2Fe(OH)SO4+H2SO4 2Fe(OH)SO4+2H2O=2Fe2(OH)4SO4+H2SO4 Fe(OH)SO4+2Fe2(OH)4SO4+Na2SO4+2H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+H2SO4(各 1 分) 8.2.5× -4mol(2 分) 10 14CuSO4+5FeS2+12H2O=7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4(2 分) 9. 10.2FeS2+15Br2+38KOH=2Fe(OH)3↓+30KBr+4K2SO4+16H2O(2 分) 11.Fe2O3+3KNO3+4KOH=2K2FeO4+3KNO2+2H2O(2 分) 12.Pb 不发生迁移,因氧化生成的 PbSO4 不溶于水,不会被水溶解而带走(1 分) ; Cu、 可以发生迁移, Zn ZnSO4 均溶于水, 因氧化生成的 CuSO4、 故会被水溶解而带走 分) (1 。

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