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高中化学竞赛辅导练习


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第一节 化学平衡与电解质溶液

一.现将 25℃时 PbCl2 在 HCl 液中溶解度列于下表:

PbCl2 于 1.00mol/L HCl 溶解度最小,请说出可能原因。 二. 在一个典型的实验里, 将 43mL 95% (质量百分数) 乙醇 (密度 0.79g/mL) 、 19mL 83%醋酸 (密度 1

.15g/mL) 和 0.5mL 浓硫酸(密度 1.8g/mL)的混合物,在连有回流冷凝器的容器中进行长时间煮沸后,生成乙酸乙酯的 质量分数为 15.6%。 1.计算在使用 300L 70%含水乙醇(密度 0.85g/mL) 、500L 75%乙酸(密度 1.18g/mL)以及按比例量的硫 酸,并在与上述同样的回流温度下反应时,生成酯的量是多少? 2.如何用实验方法测定出酯的产量? 3.使用同样的原料,怎样才能提高酯的产量? 三. 已知 293K 时氢氧化钙的溶解度为 0.165 克/100 克水及在 0.9282 巴的二氧化碳压力下碳酸钙的溶解度 为 0.109 克/100 克水。 请用计算说明,当持续把二氧化碳(压强为 0.982 巴,下同)通入饱和石灰水,开始生成的白色沉淀会否 完全“消失”? 在多次实验中出现了下列现象,请解释。 1.把由碳酸钙和盐酸(6mol/L)作用生成的二氧化碳直接通入饱和石灰水溶液,所观察到的现象是:开 始通二氧化碳时生成的沉淀到最后完全“消失” 。 若使生成的二氧化碳经水洗后再通入饱和石灰水溶液, 则开始生成的白色沉淀到最后就不能完全 “消失” , 为什么? 2.把饱和石灰水置于一敞口容器中,过了一段时间后溶液表面有一层硬壳。把硬壳下部的溶液倒入另一 容器中,再通入经水洗过为二氧化碳,最后能得清液,请解释。 若把硬壳取出后,全部放回到原石灰水溶液中,再持续通入经水洗过的二氧化碳,最后能得清液吗? 3.用适量水稀释饱和石灰水溶液后,再持续通入经水洗过的二氧化碳,结果是因稀释程度不同,有时到 最后能得清液,有时得不到清液。请估算用水把饱和石灰水稀释多少倍时,谁能得到清液?(设反应过程中温 度保持恒定,即 293K) 五.已知碘的碘化钾水溶液里存在如下的化学平衡: I2 十 I 其平衡常数为: K ?


I3



?

?I ? ?I ??I ?
? 3 ? 2


式中的方括号均表示各物质的平衡浓度;而碘的总浓度 CI2==「I2」+[I3 ] 。 在碘的碘化钾水溶液里加入四氯化碳,碘将分配于水和四氯化碳两种液相中,达平衡时平衡常数:

KD ?

?I 2 ?CCl ?I 2 ?H O
4 2

式中的方括号分别表示碘在四氯化碳和水中的平衡浓度,而 C I2(CCl4)/ C I2(H2O)==D,则称为分配比。 1.通常测定水溶液中的碘的方法是用已知浓度的 Na2S2O3 水溶液滴定,因为下面的反应是定量进行的,并 可用淀粉作为指示剂: 2Na2S2O3+I2==Na2S4O6+2NaI 请设计一个实验方案来测定碘在水和四氯化碳中的浓度(不要求写出实验的细节) 。 2.写出用你的实验测得的碘的浓度来计算 KD 值的数学关系式。

四.像你所知道的,水能“分裂”出一个质子而离解,此处打引号是由于分裂出来的质子不是以游离状态 存在于真实的化学体系中,而是立即与另一水分子结合: H2O+H2O
+ -

H3O 十 OH



- -16

K1==[H3O ] [OH ]/[H2O ]==1.8 ×10 或 9.9×10
- -15

(25℃)

(100℃) H3O 十 O2
+ - -

氢氧根离子的进一步离解则是相当少的; OH +H2O
+ -

K2==[H3O ][O2 ]/[OH ]==10 1.计算 25℃时纯水中所有粒子的浓度。 2.在多少体积的水里含有一个氧负离子?

-36

(25℃)

3.纯水的离解度等于多少?当 0.569 氢氧化钾溶于 ldm3 水中时离解度的变化如何? 4.确定在 25℃和 100℃时纯水的 pH 值。按照你的计算,沸水将是怎样的反应介质——中性的、碱性的或 酸性的? 5.试解释,哪一种水(轻水 1H2O 或重水 D2O)将具有较大的离解度,为什么? 六.酸碱的概念在化学上非常普遍,人们多次以各种方式给它们下定义.其中最常见的定义有:质子定义 ——凡是提供质子的分子或离子是酸,凡能接受质子的分子或离子是碱;溶剂定义——凡能增加由溶剂派生出 的阳离子的溶质都是酸,凡能增加由溶剂派生出的阴离子的溶质是碱;Lewis(路易斯)定义——酸是电子对的 接受体,碱是电子对的给予体,试回答下列问题: 1.在 BrF3 溶剂中,BrF2AsF6 属于哪类物质?试说明之。 2.纯硫酸具有高沸点、高粘度,所以在外电场作用下,一般离子在纯硫酸中的迁移速度很慢,试推测什 么样的离子在纯硫酸中的迁移速度特别快,并解释你的推测。 3.H3PO3 与碱反应仅形成两种类型的盐,这说明 H3PO3 是几元酸?画出其结构式并写出固体 H3PO3 加热 时的分解方程式。 4.当 SbF3 加到氟磺酸中,获得一种超酸(superacid) ,试写出有关反应式来说明超酸的形成。超酸体系能 否在水溶液中形成?试说明你的结论(注:超酸的酸性比强酸如 HNO3、H2SO4 的浓水溶液大 106~1010 倍) 。 七.将难溶化合物的沉淀和其饱和溶液之间的多相平衡状态,以称为溶度积 KSP 常数来表述。溶度积数值 在化学实践中广泛用于与溶解度和沉淀的析出有关的许多计算中。 1.试用 KSP 的概念说明沉淀的生成和溶解的条件。 2.室温时氢氧化镁的溶度积等于 6.8×10 3.若氢氧化铝的 KSP==3.2×10
-34 -12

,求此化合物在指定条件下在水中的溶解度(mol/L 或 g/L) 。

在何 pH 值时,由 10%的氯化镁溶液(密度为 1.07g/mL 中开始析出氢氧化镁沉淀? ,它的溶解度是多少? 4.计算氢氧化铝在 0.lmol/L KOH 溶液中的溶解度.计算时认为生成四烃基合铝酸盐离子。 5.溶解 0.39g 的氢氧化铝,需要多大起始浓度的氢氧化钠溶液 100mL? 6.溶解 1g 氢氧化铝,需要 0.01mol/L NaOH 溶液多少体积? 一些参考数据: KSP==[A]n· [B]m, 此处[A]和[B]为饱和溶液中离子 A 和 B 的平衡浓度 (mol/L) ; 水的离子积 KSP== [H ]· [OH
+ -

]==10

-14

; 铝的羟基配合物的稳定常数 K 稳==[Al(OH)n3 n]/ ([Al3 ]· [OH ]n) , 其数为 108.9 (n=1) , 1017.8 (n=2) ,
- + -

1026(n=3) ,1033(n=4) 。 第二节 一.如图示实验中,把四根 洁净的金属条 A、B、C、D 轮流 放置在没有盐溶液的滤纸上面并 压紧。在每次轮流实验时,记录 了电压表指针的移动方向和电压 表的读数(如右表) 。 1. 能是最强的还原剂; 金属可 氧化还原与电化学

2.

金属不能从硫酸铜溶液中置换铜。

二.在酸性溶液(H2SO4)中,KBrO3 能把 KI 氧化为 KIO3,本身可还原为 Br2,KIO3 与 KI 反应生成 I2。 现在酸性溶液中混合等物质的量的 KBrO3 和 KI,生成哪些氧化还原产物?写出相应的反应方程式,这些氧化 还原产物的物质的量比为多少? 三.以金属锌(阴)和铜(阳)为电极组成电解槽,以含有酚酞和淀粉的碘化钾水溶液为电解液。电解开 始不久,阴极区溶液呈红色,而阳极区溶液仍为无色。过了相当长时间后阳极区溶液才呈蓝紫色。 1.写出阴、阳极上发生的化学反应方程式; 2.怎样才能使阳极区溶液在电解开始后不久即呈蓝紫色? 四.在一个盛有硝酸银溶液的烧杯里,放人质量相同的锌片和银片。两个金属片与一个小灯泡相连。经过 一段时间后, 从溶液中取出金属片, 这时发现, 二者的质量有相同的变化。 试确定所形成原电池的有效功率 (完 成的电流功对理论可能功之比) 。假设整个过程是定量地进行的,而且原电池的电压不变。

高中化学竞赛辅导练习与试题解析 化学平衡与电解质溶液 一.当 HCl 浓度较小时,由于同离子效应占优势,使 PbCl2 溶解度减小;当 HCl 浓度较大时,由于盐效应 特别是形成 H2[PbCl4]而使 PbCl2 溶解度增大。1.00mol/L HCl 正好是一分界点,因而 PbCl2 溶解度最小。 二.1.14.8% 2.乙酸乙酯产率的测定可通过对液体混合物试样中的 CH3COOH 进行反滴定来实现。 3.从反应混合物中将生成的酯蒸出,即能破坏酯化反应的平衡,提高酯的产量。 三.饱和石灰水浓度 0.0223mol/L;在 0.982 巴下碳酸钙的溶解度为 0.0109mol/L;不能全溶。 1.由于生成的 CO2 中带有 HCl 气体之故; 2. 硬壳是 CaCO3, 其生成并取出使石灰水浓度减小, 再通 CO2 于其中则生成的 CaCO3 量小于上条件下 CaCO3 溶解浓度,所以可得清液。 (略) 3.1.05 倍 四.1.取 V 体积的 I2-KI 水溶液用 Na2S2O3 水溶液滴定,测得 c1=CI(H2O)。再取 V 体积的 I2—KI 水溶液, 加入 V 体积的 CCl4, 达分配平衡后用分液漏斗将 CCl4 相分开, 然后用 Na2S2O3 水溶液滴定, 得 c2, 因此, cI(CCl4) =c1-c2,该值应是几轮结果的平均值。 2.KD==(1+Kβ [I ])D==(1+Kβ [I ]) (c1-c2)/c2 五.1.[H2O]==55.56mol/L 2.1.7×1012L 4.7.00 六.2BrF3
- - -

[O2 ]==10
- -9

-36

mol/L
-14

[OH ]==[H3O ]==1.0×10 7mol/L
- + -

3.1.8×10 中性
+ -

1.8×10


减小 105 倍


6.12

5.D2O 中 D—O 键比 H2O 中 H—O 键强,轻水离解度大。 BrF2 +AsF6

BrF2 +BrF4 ;BrF2AsF6


BrF2AsF6 在 BrF3 中是酸(溶剂酸) 。 2.HSO4 和 H3SO4 两种离子在纯 H2SO4 中迁移速度特别快,这是因为 H2SO4 分子之间通过氢键连接成网 状,在外电场作用下,HSO4 和 H3SO4 在网上迁移,所以 HSO4 和 H3SO4 在纯 H2SO4 中迁移速度特别快。
- + - +

超酸体系不能在水溶液中形成,因为在任何水溶液体系中,其酸度都被存在于水溶液中的 H3O 所限定, 即使最强的酸在水溶液中也只能是 H3O ,达不到超酸的酸性。 七.1.若溶液中[A]a·[B]b>Ksp,沉淀生成; [A]a·[B]b<Ksp,沉淀溶解; 2.6.90×10 3mol/L
- +



pH=8.39 5.0.21mol/L

3.3.2×10

-13

mol/L

4.0.024mol/L 一.1.C, 2.B

6.5.38L 氧化还原与电化学

电子由 C 流向 Cu,Cu 为正极,C 为负极,测出电动势数值最大,说明 C 比 A、D 为更强的还原剂。 Cu 和 B 组成原电池,电子由 Cu 流向 B,电动势数值最小,说明 B 的金属活泼性小于 Cu,B 不能置换出 硫酸铜中的铜。 二.氧化还原产物的物质的量之比为: Br2:I2:KIO3=15:3:24 三.1.阴极:2H2O+2e→H2+2OH 阳极:2I -2e→I2
- -

2Cu+I2→2CuI
+ +

2.换成不易和 I2 反应的金属,如锡;或在电解前把铜极表面镀上锡。 四. 得到银的化学过程:Zn+2Ag →Zn2 +2Ag 与银在银片上的电化学沉积 (同时有锌溶解) 平行地进行。 若对于每 1mol 参加反应的锌,有 x mol 的锌在电化学过程中溶解,则同时有 2x mol 的银在银电极上沉积。 于是在化学过程中被溶解的锌为(l-x)mol,同时在锌电极上被沉积的银则为 2(l-x)mol。根据题给条件, 两个电极上的增量相等: 108×2(l-x)-65x-65(1-x)=108×2x 由此可得:x=0.35mol 即有 0.35mol 的锌参与电化学过程,原电池的有效功率为 35%。


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