元素化学19：铝镓铟铊及其化合物
（时间：2.5 小时满分：100 分）
第一题（6 分）一组铝化合物的问题
回答下列问题：
1．α－Al2O3 既难溶于酸、也难溶于碱，但高温下与某盐反应可转化为可溶物；所得产物溶于适量水可结晶得到明矾。写出熔解α－Al2O3 的反应方程式。
2．AlF3 不溶于HF（l）中，但当NaF 加入HF（l）中，AlF3 就可以溶解。再把BF3 加入AlF3
的NaF－HF 溶液中。AlF3 又沉淀出来。试解释原因。
3．泡沫灭火机内含浓NaHCO3 液（置于铁桶内）和浓Al2(SO4)3 液（置于玻璃瓶内）。使用时把灭火机倒置即有泡沫状物喷出，灭火。
（1）写出倒置灭火机时反应的化学方程式；
（2）灭火机内NaHCO3 液体积和Al2(SO4)3 液体积之比约5︰1，请估计两种溶液浓度（mol/L）之比约是多少？是Al2(SO4)3 液还是NaHCO3 液稍过量更好些？
（3）因Na2CO3 的价格便宜，有人建议用等浓度（mol/L）、等体积Na2CO3 代替NaHCO3，请评价此建议。
（4）有人建议：把浓Al2(SO4)3 液置于铁桶内（溶液体积扩大了5 倍），而把所需固体NaHCO3
置于玻璃瓶中。请评价此建议。
第二题（7 分）一种铝盐的制备与性质
铝碳酸镁是一种天然矿物，其结构式为Al2Mg6(OH)16CO3·4H2O，它最早是由Feitknecht 等人在1942 年发现的。它最广泛、最主要的用途是作为新型抗酸药，用于治疗胃溃疡、十二脂肠溃疡、胃酸过多症及胃炎等。
1．试用氢氧化铝和氢氧化镁等试剂写出制备铝碳酸镁的反应方程式；
2．简要推测其溶解度和酸反应的性质；
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＋
－ 3．在铝碳酸镁热分解过程中，第一次是失去镁铝水滑石晶体中间层中的结晶水，吸热分 解失重约为 12.0%，第二次热分解阶段是失去结构水、碳酸根分解，吸热分解失重约为 31.8%， 写出分解的产物。
4．铝碳酸镁与传统的抗酸药如氢氧化铝或碳酸镁相比，具有紧密的晶格结构，晶体中羟 基堆积形成密置双层，镁、铝离子以随机方式分布在八面体空隙中，形成带正电的基本层
[Mg 6Al 2(OH)16]2 ，两个基本层之间夹以由碳酸根离子和水分子形成的带负电的中间层[CO 32
＋4H 2O]2 －
，它们自身在胃内能形成 ① 体系。并且本品能使胃液的
pH 值在较长时间内维持在 ② 之间，被称为理想的中和胃酸药物。
第三题（8 分）铝的回收方法
铝可以从铝土矿中获取。铝土矿是不纯净的铝的氧化物（杂质为 Fe 2O 3 和 SiO 2），它是非 再生资源。假如我们对铝的消费保持现有的速度，我们能获得生产足够的铝所需的铝土矿仅能 维持 30 年左右。由此看来，保护现有自然资源和对非再生资源的再利用，是值得我们考虑的。 但在废物回收过程中，仍有相当大的难度，其关键的因素主要涉及旧金属的收集与其它废物的 分离、回收和提炼金属的费用、金属本身的价值等。
1．试说明回收铝的过程中存在的困难。
2．为什么金的回收率比铝的回收率要大得多？
3．常温下，SiO 2 同强碱或强酸是很难反应的。现利用盐酸、氢氧化钠溶液、氮气、二氧 化碳和水，从铝土矿中提取纯净的 Al 2O 3。试设计一个适用于工业生产上提纯 Al 2O 3 的实验方 案，用化学方程式表示提纯的过程。
4．制取 1mol Al 理论上需要多少库仑的电量？假定用 6V 的直流电源供电进行电解，制 2.7 吨铝需要多少千焦的电能？（请列式并计算）
5．在 1.01×105Pa ，27℃时，每产生 1mol ，理论上在阳极生成 O 2 的体积为多少升？（请 列式并计算）
6．如果每度电的费用为 0.60 元，试计算生产厂家每生产 1 吨铝需付出的电费为多少元？ （请列式计算）
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3 n 3n ＋1 三氯化铝是有机合成的重要催化剂，也是制备其他铝化物的原料之一，其反应活性又与它 的状态及所用的反应溶剂有关，请问：
1．三氯化铝在有机合成中有什么重要用途
2．在不同形态下，无水氯化铝以多种微粒形态存在：如在晶态中以形式 X ；在高于升华 温度气态中以形式 Y ；在苯中也以形式 Y ，但还有少量的 Z ；在乙醚中以 W 。写出 X 、Y 、Z 、 W 的各形式。
3．无水三氯化铝接触潮气会生成白色烟雾，写出最主要发生的反应方程式。
4．实验室中可用铝和氯化氢在加热条件下制备三氯化铝，写出反应方程式和制备和收集 操作中的要点。
5．写出工业上用碳氯化法制取三氯化铝的反应方程式。
6．用氧化铝和四氯化碳反应也可制备三氯化铝，反应中有气体副产物产生，该气体有聚 毒，易水解。写出制备反应方程式。
7．工业电解 NaCl －AlCl 3 体系铝工艺如下：用氧化铝或铝硅酸盐为原料，制得 AlCl 3，再 以无水 AlCl 3 为原料，制备 AlCl 3 离子型液体（AlCl 3－MCl ，M 为碱金属或有机阳离子），以此 AlCl 3 离子型液体进行电解。
（1）实验证明，在阳极发生的电解反应是 AlCl 4 －
失去电子生成离子
Q ，该离子中 Al 有一 种环境，Cl 有二种环境，经质谱检验，其质荷比 M/Z ＝302.5，试画出该离子 Q 的结构式，并 写出生成 Q 的电极方程式。
（2）生成的 Q 离子移动到阴极，并在阴极得电子生成 Al 单质。试写出电极方程式。
（3）据有关资料显示，当 Cl －
含量较少时，AlCl －MCl
中可能存在链状离子[Al Cl ]－
，试画出其结构。
（4）电解 AlCl 3－MCl 熔体制铝比电解 Al 2O 3－Na 3AlF 6
制铝节省电能约 30%。为什么现仍用后一种方法制铝？
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1．某短周期元素的氯化物X，其蒸汽折换成标准时密度约为11.16g/L。
若将它投入到甲醇CH3OH 中，可以从甲醇中结晶出X·4CH3OH。
（1）确定X 的分子式。
（2）已知X 中同种类型的原子都等价，请你设计出X 的分子结构式。
（3）试解释，为什么X 投入到甲醇中后会析出组成为X·4CH3OH 的分子式。
2．X 的单质是一种软的、白色的、较活泼的金属；该元素的克拉克值低、分布分散、绝大部分伴生在有色金属、煤和铁矿中；X 元素的世界储量不大，而我国的资源储量居世界前茅。其化合物XP、XAs y P1－y 是人们熟悉的半导体材料。X 在高价化合物中比在其低价化合物中稳定。目前，具有层状结构的特殊性能物质（该金属的非整比化合物）Cd0.5Ga2XS5 和Hg0.8Ga1.6X1.2S5正在深入研究。
（1）写出X 的元素符号和名称；
（2）指出X 的价电子构型和周期表中的位置；
（3）X 还可用于制造哪一类型的合金。
3．主族元素化学研究中继合成环铝氮烷后又一激动人心的进展是合成了半导体M。M 在现代电子技术中有着广泛的应用，M 可由下法制得：将GaCl3 与LiC5(CH3)5 以适当的比例混合后发生反应，生成A 与LiCl。A 结构对称，且由4mo1 LiC5(CH3)5 生成1mol A；将[(CH3)3Si]3As 与LiCH3 以物质的量比1︰1 溶于四氢呋喃中发生反应生成B 与Si(CH3)4。B 中As 以四配体存在。再将A、B 混合，反应后有C、LiCl 及一液态物质生成。C 中Ga、As 各自的部分键不变，最后在C 的戊烷溶液中加入叔丁醇分离出M，将其在500℃中加热两天便可得到半导体M。
（1）写出A、B、C 的结构式。
（2）写出M的化学式，最后一步反应中加叔丁醇的作用何在？为何要加热才能制得半导体？
（3）写出各步的化学反应方程式。
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化合物A 被誉为21 世纪的“魔法石”，这种物质可以把普通金属变成金子，或者说金钱；它可以传送光线而不会将能量以热的形式浪费掉；它可以把手机信号扩大十倍，让电脑的速度提高1 万倍。A 由金属B 和非金属C 两种元素组成。
金属B 是在闪锌矿中离析出的；也是化学史上第一个先从理论预言，后在自然界中被发现验证的化学元素。金属B 为蓝灰色固体，熔点29.8℃，沸点2403℃。B 在常温下几乎不受氧
和水的侵蚀，只在高温下才被氧化；它与稀酸作用缓慢，可溶于热的强酸及强碱中；B 的氧化物和氢氧化物都是两性的，可溶于酸和碱中。
非金属元素C 的核外轨道，双电子占据的轨道比单电子占据的轨道少1 个。
1．写出A 的化学式和B、C 的电子构型；
2．列举单质B 的2 种用途；
3．单质B 需密封保存，但不能存放在玻璃器皿中，解释不能存放的原因。
4．B 除能与C 形成A 外，还可以形成另三种类似物，它们的组成和性质都有相似之处。写出这三种物质的化学式。
5．A 有多种方法进行制备，分别写出反应方程式。
（1）B 的甲基化合物和C 的氢化物反应；
（2）B 的氯化物和C 的碱金属化合物反应；
（3）B 的偏酸粉末与C 的氢化物反应；
（4）B 的氧化物和C 的氢化物以及碳反应（产物中H2O、CO、H2 的物质的量比是1︰1︰5）6．通过X 射线衍射和扫描电镜研究发现，A 粉末是六角纤锌矿结构的粒状微晶，其晶格常数a 和c 分别为0.3191nm 和0.5192nm。计算A 的密度。
第七题（8 分）铝的定量分析
在仅含有Al3＋一种金属离子的某样品水溶液中，在pH＝9.0 条件下加入稍过量
的8－羟基喹啉（结构式如右图所示），使Al3＋定量地生成三喹啉铝沉淀。过滤并洗
去过量的8－羟基喹啉，然后将沉淀溶于2mol/L HCl 溶液中，即得8－羟基喹啉的
酸溶液，用15.00mL 0.1238mol/L KBrO3－KBr 标准溶液处理，产生的Br2 与8－
羟基喹啉发生反应生成二溴羟基喹啉，反应完全后，再加入过量的KI，最后用0.1028mol/L Na2S2O3 标准溶液滴定，终点时用去Na2S2O3 标准溶液5.45mL。
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1．如何控制Al3＋与羟基喹啉反应时溶液的pH＝9.0？
2．写出铝离子与8－羟基喹啉反应的离子方程式，并明确写出产物的结构，指出是何类化合物；
3．写出生成溴的反应的离子方程式和溴与8－羟基喹啉反应的化学方程式；
4．由以上实验数据计算样品中Al 的含量。
第八题（11 分）推断一种元素及其化合物
取1.25g 的某化合物A 溶于2 倍（物质的量）的盐酸中。将盐溶液的一半加入过量的碱中，此时没有发生任何明显的变化。在对碱溶液缓慢酸化时，则析出沉淀，向另一半盐溶液中加入等量的硝酸银，得到5.74g 沉淀。沉淀上面溶液的焰色反应呈黄色。
1．试确定原化合物A 的组成并写出上述各步反应的化学反应方程式。
2．A 的阴离子的成酸元素X 的单质能在氨气流中于1050～1100℃加热30 分钟可得到疏松的灰色粉末B。B 在半导体、光电子和感光材料等领域应用及其广泛。已知B 的晶体属于纤维矿ZnS 型结构。B 较稳定，一般情况下只溶解在热的浓碱（如NaOH）溶液中。试写出上述两个化学反应方程式。
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3．把过量的X 元素的单质加入NaOH 的液氨溶液中，可制得C 溶液。经分析，C 中不含有氧元素，其焰色反应为黄色，且C 中阴离子为正四面体结构。试写出生成C 的离子方程式。
4．C 加热能发生分解，能生成D 和一种碱性气体。若D 的物质的量是该碱性气体的1/2。试写出生成D 的化学反应方程式。
第九题（12 分）推断一种化合物
6.70g 二元化合物A 与足量的Ba(OH)2 溶液发生反应，其中生成一种不溶于水的钡盐。将溶液过滤，在隔绝空气的情况下小心蒸发滤液，得一种淡黄色晶体（一种碱）。将该碱灼烧至质量不再变化时，得6.37g 固体B。将B 溶于足量的稀硝酸，将得到的硝酸盐加热到300℃左右，反应完全后，最后得到0.48g 气体C。已知上述反应中盐A 的金属阳离子的化合价未发生改变。试回答下列问题：
1．通过计算确定A、B、C 的分子式；
2．写出上述化学反应方程式。
3．若将Cl2 通入上面的硝酸盐溶液中，再滴加NaOH 溶液，将生成的沉淀过滤，干燥，得一棕黑色固体D（D 中金属呈最高价态）。经研究发现，其物质所含元素与B 相同。试确定D 的化学式，写出该反应的离子方程式。
4．若在上面的硝酸盐溶液中，滴加少量的草酸溶液，在一定条件下电解此混合溶液，可制得棕紫色固体E。与B、D 相比，除了组成元素相同外，E 分子中金属的质量分数为86.5%。E 不溶于水，若滴加热的盐酸，则放出气体C。试确定E 的化学式。
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《铝镓铟铊及其化合物》知识要点
一、铝单质
1．存在：地壳含量；存在于黏土和铝硅酸盐；1886 年后才利用
2．Al 的物理性质：密度：2.7——轻金属；质软；导电性好、延展性好、形成铝合金
3．Al 的化学性质
（1）极易被氧化，表面有致密氧化膜，常温下与空气、水、冷浓HNO3、H2SO4 不反应
（2）与酸碱反应
（3）与非金属（B、Si、As、S、Se、Te）反应，不与H2 反应
（4）铝热法；铝热剂
4．铝的提取炼铝原料：铝矾土矿（Al2O3·1～3H2O）、
冰晶石
①NaOH 溶解→NaAlO2、②沉淀过滤，除杂质、③通CO2→Al(OH)3（NaHCO3）、④过滤沉淀、干燥、灼烧、⑤电解（助熔剂）
二、铝的化合物
1．氢氧化铝、氧化铝
（1）两性（2）溶液中铝的存在形式：pH 4～6、8～10 （3）Al(OH)3：胶状、吸附
（4）Al2O3：不溶于水，耐火材料刚玉：红–Cr(Ⅲ)；蓝–Fe(Ⅱ、Ⅲ)、Ti(Ⅲ)，硬度大
2．卤化铝
＋－3－
（1）AlF3：难溶离子化合物Al3 ＋6F ＝AlF6
（2）无水AlCl3（Br、I）共价化合物，熔点190℃，沸点180℃
（3）气态Al2Cl6 结构
（4）AlCl3：缺电子体，Lewis 酸，有机合成酸催化剂
（5）制备（溶液加热要水解）
①Al＋Cl2（HCl）→AlCl3→升华；②Al2O3＋3C＋3Cl2→2AlCl3＋3CO 3．硫酸铝和明
矾
（1）Al3＋水解净水剂（2）泡沫灭火器：Al3＋＋3HCO －＋H O
3 2
（3）明矾：KAl(SO4)2·12H2O （4）复盐、混盐三、
镓铟铊
1．与铝具有相似的性质，金属性增强；
2．Tl3＋有氧化性，还原为Tl＋。
四、几个名词解释
1．铝（aluminium）：基态电子构型[Ne]3s23p1。化合价3。自然界只有一种稳定同位素27Al，另有八种放射性同位素。银白色轻金属。有延展性。俗称“钢精”或“钢宗”。比重2.6989。熔点600℃。沸点约2400℃。熔化热1.076×104 焦/摩。气化热2.84×105 焦/摩。第一、二、三级电离势分别为5.98、18.82、28.44 电子伏。面心立方晶格。金属原子半径1.43×10－10 米。
离子半径5.1×10－11 米（＋3 价）。电阻率2.63×10－6 欧·厘米，标准电极电位（E°Al3＋/Al）－1.66 伏。导电、导热性强。机械强度较差。化学性质活泼。溶于酸或碱放出氢气。与氧、卤素、碳、硫等形成化合物时放出大量热。在空气中表面形成氧化铝薄膜，起保护作用。可耐水、硫化物、冷的浓硫酸和浓硝酸及有机酸类的腐蚀。在自然界中以复杂的硅酸盐形式存在，含量约占地壳总量8.8％，主要有铝土矿、冰晶石等矿物。由铝的氧化物与冰晶石等矿物（Na3AlF6）共熔电解制得。用于冶炼某些高熔点金属（参见铝热法）。在石油、油脂、制药、制酒等工业中用作耐腐蚀材料；日用器皿也多用铝制成。铝合金质轻而坚韧，可作飞机、汽车、火箭等的结构材料。
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2．氧化铝（aluminum oxide）：化学式Al2O3。白色晶状粉末。比重3.965（5℃）。熔点2045℃。沸点2980℃。不溶于水和一般的有机溶剂。具有不同的晶型。其中γ－Al2O3 溶于酸或碱，是典型的两性氧化物。冶炼金属铝的主要原料，也可用作吸附剂。α－Al2O3 一般不被化学药品侵蚀，在自然界中以刚玉形式存在。刚玉硬度约为8.8，仅次于金刚石、碳化硅，可制钻头、砂轮、锉刀和轴承等。用作重要的耐火材料和填料。参见“刚玉”。
3．氢氧化铝（aluminum hydroxide）：正氢氧化铝[化学式Al(OH)3]和偏氢氧化铝［化学式AlO(OH)］的统称。Al(OH)3 为白色单斜晶体。比重2.42。300℃时失水。不溶于水、乙醇，溶于强酸和强碱的水溶液，是典型的两性氢氧化物。在铝酸钠或铝酸钾［Na3Al(OH)6 或K3Al(OH)6］溶液中，通入二氧化碳，即得正氢氧化铝沉淀。铝盐溶液中加氨水或少量碱溶液则得含水量不定的水合氧化铝（Al2O3·xH2O）胶态沉淀，此沉淀逐渐转变为偏氢氧化铝结晶。用于制备铝盐、吸附剂、媒染剂和离子交换剂，并用作制瓷釉、耐火材料、防水布等的原料。其凝胶液和干燥凝胶在医疗上用作抗酸药，能中和胃酸和保护溃疡面，用于胃酸过多症、胃和十二指肠溃疡病等。
4．氟化铝（aluminum fluoride）：化学式AlF3。白色立方晶体或粉末。比重2.882（25℃）。1272 ℃升华。稍溶于水，做溶于酸和碱，不溶于大部分有机溶剂。在300～400℃可被过热水蒸气部分水解为氟化氢和氧化铝。此外，尚有半水合物、一水合物、三水合物、三个半水合物和九水合物等。由氢氧化铝与氢氟酸反应或氟铝酸铵加热分解而得。工业生产一般得三水合物，灼烧脱水所得无水物含少量氧化物。用于电解铝中使熔点降低并提高导电率，还用作发酵作用的抑制剂、非铁金属的熔剂、陶瓷釉和搪瓷的助熔剂以及有机反应中的催化剂。
5．氯化铝（alumium chloride）：化学式AlCl3。纯品系无色透明六角晶状或白色粉末，通常则为灰色或黄绿色。比重2.44（25℃）。熔点190℃（2.533×105 帕）。177.8℃升华。440℃以下的蒸气为二聚体Al2Cl6。比重4.6。吸收空气中水分并水解放出氯化氢而发生烟雾。易溶于水，水溶液呈酸性，生成六水合物（AlCl3·6H2O），同时放出大量的热；也能溶于乙醇、乙醚、氯仿和四氯化碳等有机溶剂，但不溶于苯。可由氧化铝加碳氯化或熔融金属铝与无水氯化氢气体作用而得。用作有机合成的酸催化剂，特别适用于“傅特尔－克拉符兹反应”，石油裂解、橡胶和润滑油生产。还用于制备铝有机化合物。
6．硫酸铝钾（potassium aluminum sulfate）：俗称“明矾”，又称“白矾”、“钾明矾”。化学式K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O 或KAl(SO4)2·12H2O。硫酸钾和硫酸铝含结晶水的复盐。无色无臭硬而大的透明晶体或白色晶状粉末。有酸涩味。比重1.757。熔点92.5℃。室温下稳定，长时间保持60～65℃将失去九分子结晶水，暴露于空气中则重新吸收水分而复原。约200℃逐渐成为无水物，更高温度失去SO3 并变得不完全溶于水。溶于水、甘油，不溶于醇。水溶液呈酸性，0.2 摩/ 升水溶液pH 为 3.3 。水解时生成氢氧化铝胶状沉淀。将明矾石[K2SO4·Al(SO4)3·4Al(OH)4]锻烧后用水浸取、结晶而得。用作媒染剂和净水剂。化学工业中用于炼铝、制造钾肥等。中医学上用作内服及外敷的药物。
7．氟铝酸钠（sodium fluoaluminate）化学式Na3AlF6。无色单斜晶体。比重2.90。熔点1000 ℃。溶于浓硫酸，微溶于水，不溶于盐酸。被碱分解。由铝酸钠、碳酸氢钠和氟化钠制得。主要用作炼铝的助溶剂。
8．镓（gallium）：基态电子构型[Ar]3d104s24p1。化合价2、3。自然界有两种稳定同位素69Ga、71Ga，另有二十种放射性同位素。带白色光泽的金属。软而有延展性。比重6.095。熔点29.78 ℃。沸点2403℃。熔化热5593.6 焦/摩。气化热2.89×105 焦/摩。第一、二、三级电离势分别为6.00、20.43、30.6 电子伏。立方晶格。金属原子半径1.24×10－10 米。离子半径6.2×10
－11 米（＋3 价）。电阻率1.74×10－5 欧·厘米。标准电极电位（E°Ga3＋/Ga ）－0.560 伏。有过冷现象。凝固时体积膨胀，宜贮于塑料容器中。易溶于酸，也溶于氢氧化钠。在空气中，常温时稳定；赤热时表面被氧化。低温时能与氯、溴强烈反应。加热才与碘反应。是锌、铁、铝等矿的共生组分。含量极微，不超过0.01%。由炼铝工业的副产品——粗氧化镓溶于苛性碱，然后电解制得。用作高温石英玻璃温度计中的液柱、真空装置中的液封（如用于质谱仪的进口系统）、植物生长的促进剂等。高纯度的镓与砷、锑、磷形成的金属间化合物是新型半导体材料。
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9．铟（indiun）：基态电子构型[Kr]4d105s25p1。化合价3。自然界有两种稳定同位素113In、115In，另有二十九种放射性同位素．银白色金属。质软。比重7.31。熔点156.61℃。沸点2080℃。熔化热3269.9 焦/摩。气化热2.25×106 焦/摩。第一、二、三级电离势分别为5.79、18.79、27.9 电子伏。四方面心晶格。金属原子半径1.626×10－10 米。离子半径8.1×10－11 米（＋3
价）。电阻率8.37×10－6 欧·厘米。标准电极电位（E°In3＋/In）－0.338 伏。易溶于酸。在干燥空气中不失去光泽，加热即为氧化薄膜所覆盖，温度高于熔点时迅速被氧化。在氯气中剧烈燃烧，也能与其他卤素及硫等直接化合。存在于闪锌矿中，含量约0.1％。由不足量盐酸处理闪锌矿所得的矿泥，经过除重金属、沉淀富集后，用氢热还原或电沉积制得。用于制造低熔合金、轴承合金、半导体、电光源，在原子能工业中用以测定或吸收中子。
10．铊（thallium）：基态电子构型[Xe]5d106s26p1。化合价1、3。有两种稳定同位素203Tl、205Tl，另有二十六种放射性同位素。银白色有光泽的金属。软而无伸缩性。比重11.85。熔点303.5 ℃。沸点1457℃。熔化热4312.4 焦/摩。气化热1.621×105 焦/摩。第一、二、三级电离势分别为6.11、20.32、29.7 电子伏。有两种同素异形体：α型六方晶格，232.2℃时转变为立方体心晶格的β型。金属原子半径1.704×10－10 米。离子半径1.40×10－10 米（＋1 价）、9.5×10 －11 米（＋3 价）。电阻率1.80×10－5 欧·厘米。标准电极电位（E°
）－0.3363 伏。易溶
Tl＋/Tl
于稀硝酸及稀硫酸，微溶于氢卤酸，不溶于氨水及碱溶液。在空气中立即被氧化，表面被灰色的低价氧化物（Tl2O）覆盖，在100℃以上转为棕色的三氧化二铊。能很快被水侵蚀生成水溶性的低价氢氧化铊（TlOH）。常温时与卤素反应，加热时与硫、硒、锑化合。能与砷、锑形成合金。化合物均有毒！在自然界中常与碱金属共存，也存在于铁、锌、铝和碲矿中，地壳中含量10－7～10－5%。由冶炼锌矿或铁矿的烟道灰，经水浸、沉淀、富集，转化成硫酸盐后电沉积制得。用作荧光粉冶化剂，也用于制轴承合金、温度计、低温开关等。
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2 参考答案（专题 19）
第一题（6 分）
1．Al 2O 3＋3K 2S 2O 7＝3K 2SO 4＋Al 2(SO 4)3（1.5 分）
2．在 HF(l)中，F －离子浓度很低，AlF 难以形成 AlF 3－
，所以 AlF 不溶于 HF(l)中。当 NaF 3 6 3
加入 HF(l)中，F －
离子浓度大大提高，AlF 与 F －
反应形成 AlF 3－
而溶解。但加入 BF 后，BF
3 6 3 3
把 AlF 63 中的 F 夺出来，使 AlF 又沉淀出来。（1.5 分） － －
3
3．（1）Al 2(SO 4)3＋6NaHCO 3＝2Al(OH)3↓＋3Na 2SO 4＋6CO 2↑（1 分）
（2）6︰5（1 分） Al 3＋
略过量，有利于生成 CO （0.5 分） （3）不妥。由 1molCO 32 转化为 1molCO 需 2mol H ，H 由 Al 3 反应提供，今 Al 3 量 － ＋ ＋ ＋ ＋
2
－
不变，只能生成 HCO 3 ，没有 CO 2，喷不起来。（1.5 分） （4）不妥。Al 2(SO 4)3 和表层 NaHCO 3 固体生成 Al(OH)3 后，阻碍反应的进行。（1.5 分） 第二题（7 分） 1．2Al(OH)3＋6Mg(OH)2＋NaHCO 3＋3H 2O ＝Al 2Mg 6(OH)16CO 3·4H 2O ＋NaOH （2 分）
2．不溶于水、醇及有机溶剂，溶于稀盐酸并伴有轻微气泡放出（2 分） 3．MgO ＋Al 2O 3＋H 2O ＋CO 2（2 分） 4．缓冲 3～5（各 0.5 分）
第三题（8 分）
1．回收铝的过程中存在的困难是：①人们的环境意识薄弱；②回收和提炼金属的费用较 高；③铝同其它废物的分离较困难；④铝本身价值并不高；⑤旧金属的收集缺乏专门机构。（各 0.5 分，答出 4 点满分 2 分）
2．因为金比铝的价值要高，另一方面，金活动性弱，容易回收。（1 分） 3．①Al 2O 3＋2NaOH ＝2NaAlO 2＋H 2O
②NaAlO 2＋CO 2＋2H 2O ＝Al(OH)3↓＋NaHCO 3 ③2Al(OH)3＝Al 2O 3＋3H 2O （各 0.5 分）
4．2.9×105C （0.5 分）；2.7×106/27×2.9×105×6×10－
3kJ ＝1.74×108kJ （1 分） 5．300×0.75×22.4/273＝18.5L （1 分）
6．1×106/27×2.9×105×6×10－
3/3600×0.6＝1.07×104 元（1 分）
第四题（15 分）
1．Liwes 酸催化剂，如在付氏反应（1 分）
2．X ：Al 3＋、Cl －
；Y ：Al Cl ；Z ：C H →AlCl ；W ：Cl Al ←O(C H ) （各 0.5 分）
2 6
6 6
3
3
2 5 2
3．AlCl 3＋H 2O ＝Cl 2AlOH ＋HCl （1 分）
＋ －
或 AlCl 3＋H 2O ＝Cl 3Al ←OH 2 Cl 3Al ←OH 2＝Cl 2AlOH ＋HCl HCl ＋H 2O ＝H 3O ＋Cl 4．2Al ＋6HCl 2AlCl 3＋3H 2（0.5 分）
在无水条件下进行（0.5 分） 反应后 AlCl 3 是气体，离开反应装置，冷凝后为固体，可实现与 HCl 、H 2 的分离（1 分） 5．A12O 3＋3C ＋3Cl 2＝2AlCl 3＋3CO （1 分） 6．Al 2O 3＋3CCl 4＝2AlCl 3＋3COCl 2（1.5 分）
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4
7．（1）Q 的结构： （1 分）
－
－
－
电极反应：2AlCl 4 －e ＝Al 2Cl 7 ＋1/2Cl 2（1 分）
（2）电极反应：4Al 2Cl 7 －＋3e －＝7AlCl －
＋Al （1.5 分）
（3）
（1 分）
（4）主要是生产物无水 AlCl 3 困难。制无水 AlCl 3 的方法（反应式） ①2Al ＋3Cl 2＝2AlCl 3
②Al 2O 3＋3C ＋3Cl 2＝2AlCl 3＋3CO 若据①法制无水 AlCl 3，无意义（因用 Al 制 成 AlCl 3 再电解制 Al ）。②法需 Cl 2，而制 Cl 2 需电能。（2 分）
第五题（16 分）
1．（1）Al 4Cl 4（1.5 分）
（2）
（2.5 分）
（3）Al 上还有价层空轨道，可以接纳甲醇氧上的电子对，形成配位键。（1 分）
2．（1）In （1 分） 铟（0.5 分） （2）5s 25p 1（1 分 第五周期ⅢA 族（0.5 分） （3）低熔合金（1 分）
3．（1）A ：
；
B ：Li(
C 4H 8O)2As[Si(CH 3)3]2；
C ：
（各 1 分）
（2）GaAs （1 分）；叔丁醇与硅生成(CH 3)3COSi(CH 3)3，形成强的 Si －O 键，使反应朝 移
去一 Si(CH 3)3 的方向进行，而与 Ga 相连的 C 5(CH 3)5 基团可通过与氢反应移去； 溶液中析出的 GaAs 为无定形粉末，加热后才能转化为晶体结构（2 分） （3）2GaCl 3＋4LiC 5(CH 3)5＝A ＋4LiCl ；
[(CH 3)3Si]3As ＋LiCH 3＋2C 4H 8O ＝Li(C 4H 8O)2As[Si(CH 3)3]2＋(CH 3)4Si ； A ＋2B ＝2C ＋2LiCl ＋2C 4H 8O ； C ＋2(CH 3)3COH ＝GaAs ＋2C 5(CH 3)5H ＋2(CH 3)3COSi(CH 3)3（各 0.5 分）
第六题（14 分）
1．A ：GaN B ：[Ar]3d 104s 24p 1 C ：1s 22s 22p 3（各 1 分）
2．镓可用作高温温度计和真空装置中的密封液；镓的最重要的应用是在制造半导体器件 方面；镓还用来制造阴极蒸汽灯等（各 1 分，任意答 2 点给满分）。
3．镓具有反常膨胀的性质，当镓由液态凝固成固态时，体积要膨胀 3％，这样盛装镓的容
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器的材料就不能装在玻璃容器里（1.5 分）
4．GaP、GaAs、GaSb（各0.5 分）
5．（1）Ga(CH3)3＋NH3＝GaN＋3CH4（1 分）
（2）GaCl3＋Li3N＝GaN＋3LiCl（1 分）
（3）HGaO2＋NH3＝GaN＋2H2O（1 分）
（4）2Ga2O＋C＋4NH3＝4GaN＋H2O＋CO＋5H2（1 分）
6．ρ＝ZM/N A V＝2×83.73/(602.2×0.31912×0.5192×sin60°)＝6.07g/cm3（2 分）（c/a＝1.63，可认为该晶胞与六方ZnS 相同，含2 个“分子”，答案3.04Z 给1.5 分）第七题（8 分）
1．加入NH3－NH4Ac 缓冲溶液（1 分）
2．3 ＋Al3＋＝＋3H＋（1 分）螯合物（0.5 分）
－－＋
3．BrO
＋5Br ＋6H ＝3Br2＋3H2O（1 分）2Br2＋→＋2HBr（1.5 分）
3
4．(3×0.1238×15.00－1/2×0.1028×5.45)÷2÷3×26.98mg＝23.79mg（3 分）
第八题（11 分）
1．n(AgCl)＝n(HCl)＝5.74/143.5＝0.04mol；由此可知，向1.25g 某化合物A 中加入了0.08mol 盐酸，但同物质反应的盐酸只有0.04mol。因为AgCl 上面的的溶液能使火焰呈黄色，所以A 中含有钠元素。在酸化碱性溶液时析出了沉淀说明是两性氢氧化物。可见，A 可能是Na2XO2、NaXO2 或Na2XO3 型化合物。
求第一种类型化合物的摩尔质量：
Na2XO2＋4HCl＝2NaCl＋XCl2＋2H2O
1.25g 0.04mol
m g 4mol 解得：m＝125g，M＝125g/mol。因此，未知金属的相对原子质量为125－16×2－23×2＝47，但没有原子量为47 的二价
金属。
同理可求得：第二类化合物NaXO2 种未知金属的相对原子质量的等于70，故它是镓。对于第三类化合物Na2XO3 来说，同样可求得未知金属的相对原子质量为93.5，但没有此四价金属。（2 分）
NaGaO2＋4HCl(过量)＝NaCl＋GaCl3＋2H2O；GaCl3＋4NaOH(过量)＝NaGaO2＋3NaCl＋2H2O；NaGaO2＋HCl＋H2O＝Ga(OH)3↓＋NaCl（慢慢酸化）；NaCl＋GaCl3＋4AgNO3＝NaNO3＋Ga(NO3)3＋4AgCl↓；（各1 分）
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2．2Ga ＋2NH 3 2GaN ＋3H 2↑；GaN ＋NaOH ＋3H 2O ＝Na[Ga(OH)4]＋NH 3↑（各 1 分） 3．2Ga ＋2OH －＋8NH ＝2[Ga(NH ) ]－
＋3H ↑＋2H O （1.5 分）
3
2 4
2
2
4．Na[Ga(NH 2)4] Na[Ga(NH)2]＋2NH 3↑（1.5 分）
第九题（12 分）
1．设 A 的分子式为 E a X b ，则碱的分子式为 E(OH)b ，化学反应过程如下： E a X b →aE(OH)b →1/2aE 2O b ，E 2O b ＋2bHNO 3→2E(NO 3)b ＋bH 2O 。 n A ＝
6.70 g ，n B ＝
6.37 g 。
a [E ] +
b [ X ]
2[E ] + 16.0b ? ∵an A ＝n(E(OH)b )＝2n B ，∴
6.70a ＝
2 6.37 a [E ]
+ b [ X ]
E(NO 3)2 加热分解有两种可能情况：
（1）E(NO 3)b →E(NO 2)b ＋1/2bO 2； （2）2E(NO 3)b →E 2O b ＋2bNO 2＋1/2bO 2 下面分别进行讨论：
2[E ] + 16.0b
（1）若按情况（1）分解，则得：0.48＝(32.0×1/2)×2n B ，即 0.48＝(32.0×1/2)×2×
6.37 2[E ] + 16.0b
，[E]＝204.3b ，当 b ＝1 时，[E]＝204.4，E 为 Tl 。 （2）若按情况（2）分解，则：0.48＝(32.0×1/2×b ＋46.0×2b)n B ＝108bn B ，即 0.48＝108b ×
6.37 2[E ] + 16.0b
，[E]＝708.7b ，没有原子量如此大的元素。 因此 E(NO 3)b 只按情况（1）分解。 将 b ＝1，[E]＝204.3 代入①式，得：
6.70a
204.4a +[ X ]
＝
2 ? 6.37 ，[X]＝19.0a 。
424.8
当 a ＝1 时，[X]＝19.0，是氟元素；当 a ＝2 时，[X]＝38.0，没有此元素；当 a ＝3 时，[X]
＝57.0，也没有此元素··· 综
上所述：
1．A ：TlF ；B ：Tl 2O ；C ：O 2；（各 1 分，分析过程 4 分） 2．化学方程式为：
Ba(OH)2＋2TlF ＝2TlOH ＋BaF 2↓；2TlOH Tl 2O ＋H 2O ； Tl 2O ＋2HNO 3＝2TlNO 3＋H 2O ；2TlNO 3
2TlNO 2＋O 2↑（各 0.5 分）
＋
－
－
3．Tl 2O 3；2Tl ＋2Cl 2＋6OH ＝Tl 2O 3＋4Cl ＋3H 2O （各 1 分）
4．TlO 2（1 分）
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初中化学竞赛辅导讲义(十) 可能用到的相对原予质量：H 一1 C--12 N 一14 O--16 Na 一23 Mg-24 S-32 C1—35.5 K —39 Ca —40 一、选择题(本题共l0小题，每小题1分，共10分。每小题只有1个选项符合题意) 1．下列有关数据项目中，描述物质化学性质的是 ( ) A ．熔点 B ．沸点 C ．硬度 D ．着火点 2．下列说法中，你不赞成的是 ( ) A ．生产和使用电瓶车时无污染，不应限制生产和使用 B ．为了保护环境，充分利用资源，要将垃圾分类回收 C ．即使将烟囱建的高一些，也未必能够避免烟所产生的环境污染 D ．认识酸雨、温室效应、臭氧空洞的产生需要一定的化学知识 3．中科院广州化学研究所采用最新的纳米技术，成功地开发了“用二氧化碳制取全降解塑料”的新技术。下列说法错误的是 ( ) A ．该技术有助于减少“白色污染” B ．泫技术有助于缓解“温室效应” C ．该技术开辟了利用二氧化碳的新途径 D ．全降解塑料不属于有机合成材料 4．“群众利益无小事，食品安全是大事”下列做法会导致食品对人体健康有害的是 ( ) A ．用蔗糖作食品的甜味剂 B ．用干冰保藏易腐败的食物 C ．用甲醛溶液浸泡海产品 D ．用袋装生石灰作饼干类食品的干燥剂 5．受热时软化成型，冷却后固化，但一经固化后，就不能用加热的方法使之软化的塑料，属于热同性塑料。制造下列物品应该用热固性塑料的是 ( ) A ．炒菜用的铁锅手柄 B ．食品包装袋 C ．雨衣 D ．电线外面的塑料护皮 6．近来我国航天事业的发展突飞猛进，“神六”载人航天飞船已经顺利升空和返航。下列燃料电池比较适合在宇宙飞船上使用的是 ( ) A ．氢氧燃料电池 B ．乙醇燃料电池 C ．甲烷燃料电池 D ．一氧化碳燃料电池 7 8，氮化硅是一种新型陶瓷材料的主要成分，能承受高温，可用于制造业、航天业等领域，已知 氮、硅的原子结构示意图依次为：N ，Si 。请推测氮化硅的化学式（分子式） 为 ( ) A ．Si 3N 4 B ．Si 4N 3 C ．Si 3N 7 D ．Si 7N 3 9．双氧水(H 2O 2)的沸点比水高，但受热易分解。某试剂厂制得7％一8％的双氧水，欲将其浓缩 成30％的溶液，可采用的适宜方法是(蒸馏是利用液体沸点不同分离液体混合物的一种方法) +14 2 8 4 +7 2 5
全国高中化学竞赛试题集萃（五） 二、本题包括5小题，共29分。 26. （3分）如右图所示，在盛有水的烧杯中，等质量的铁圈和银圈的连接处，吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地在烧杯中央滴入CuSO 4溶液。 ⑴经过一段时间后，观察到的现象是（指金属圈） 。 A.铁圈和银圈左右摇摆不定 B.保持平衡状态不变 C.铁圈向下倾斜 D.银圈向下倾斜 ⑵产生上述现象的原因是 。 27. （4分）以铜为阳极，石墨为阴极，用含3～5gNaOH 的15%NaCl 的混合溶液做电解液，外加电压为 1.5V 电解时，得到一种半导体产品（产率93%以上）和一种清洁能源，则它的阳极反应式为 ，阴极反应式为 ；电解也是绿色化学中一种有效工具，试以此为例，写出绿色化学的两点特征： 和 。 28. （10分）下图中E 是一种固体的非金属单质，A 、B 、D 、F 、G 、H 中都含有E 元素，A 、C 、F 、H 、G 都含有相同的阳离子，G 加入含碘的淀粉蓝色溶液，蓝色褪去。 ⑴试写出A ～H 的分子式； A ； B ； C ； D ； E ； F ； G ； H 。 ⑵写出G 与单质碘反应的离子方程式。 29. （5分）某溶液中可能含有下列物质中的两种：HCl 、NaOH 、NaH 2PO 4、Na 3 PO 4、H 3 PO 4和Na 2HPO 4。 ⑴这六种物质两两间可能形成 种互相不发生反应的组合。 ⑵取某种组合溶液，滴入甲基红指示剂后为黄色（pH=6.2），再滴入酚酞指示剂后仍是黄色（酚酞无色，pH ≤8.0），则此组合是 和 的组合液。 ⑶取另一组合溶液xmL ，以甲基橙作指示剂，用c mol/LNaOH 溶液滴定至红橙色（此时pH 约为9.6左右），又消耗V 1mL(V>V 1)，试确定此组合溶液是 和 物质组成的。 30. （7分）我国东方Ⅱ号宇宙火箭的燃料是N 2H 2(CH 3)2，助燃剂为N 2O 4，两者发生完全燃烧时产生了巨大推力，让火箭携带卫星上天。 ⑴N 2H 2(CH 3)2中N 的氧化数为 ，N 2O 4中N 的氧化数为 。 ⑵完全燃烧反应的化学方程式为 。 ⑶试写出N 2O 4中N 、N 连接的一种Lewis 结构式并标出形式电荷 。 ⑷N 2H 4与N 2O 4比较， 的N －N 键长较长，其理由是 。 H G E A F B C D O 2 NH 3·H 2O HCl
高一化学竞赛试题 2008.4 第Ⅰ卷（共48分） 可能用到的相对原子质量：O-16 S-32 Cu-64 N-14 Zn-65 H-1 一、选择题（本题包括8小题，每题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题意） 1.氢元素与其他元素形成的二元化合物称为氢化物，下面关于氢化物的叙述正确的是 A．一个D2O分子所含的中子数为8 B．NH3的结构式为 C．HCl的电子式为D．热稳定性：H2S＞HF 2．目前，科学家拟合成一种“二重构造”的球形分子，即把足球型的C 60分子熔进Si 60 的分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。下列说法正确的是 A、它是由两种单质组成的混合物 B、它是一种硅酸盐 C、它是一种新型化合物 D、它是一种合金 3．氢化钙可作生氢剂，反应方程式为CaH2＋2H2O＝Ca(OH)2＋2H2↑，其中水的作用是A．溶剂B．还原剂C．氧化剂D．既作还原剂又氧化剂4．某溶液与Al反应能放出H2，下列离子在该溶液中一定能大量共存的是A．NH4＋、Fe2＋、CO32－、SO42－B．Na＋、K＋、Cl－、SO42－ C．Mg2＋、H＋、Cl－、NO3－D．K＋、Ca2＋、HCO3－、Cl－ 5．已知I－、Fe2+、SO2、Cl－和H2O2均有还原性，它们在酸性溶液中还原性强弱的顺序是SO2＞I－＞H2O2＞Fe2+＞Cl－，则下列反应不可能发生的是 A.2Fe3++SO2+2H2O====2Fe2++SO 2 4 +4H+ B.2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl－ C.I2+SO2+2H2O====H2SO4+2HI D.H2O2+H2SO4====SO2+O2+2H2O 6．2004年4月15日重庆发生的氯气泄漏事故、2004年4月20日江苏扬州发生的氨气泄漏事故再一次给安全生产敲响了警钟。下列有关氯气和氨气的说法中正确的是A．氯气和氨气都是易液化的气体 B．氯气和氨气都是无色、密度比空气大的有毒气体 C．氯气和氨气都是由极性键构成的分子
绪论 1.化学：在分子、离子和原子层次上，研究物质的组成和结构以及物质的化学 性质和化学变化及其内在联系的科学。 应注意的问题： （1）化学变化的特点：原子核组成不变，发生分子组成或原子、离子等结合方式的改变； （2）认为物理变化不产生质变，不生成新物质是不准确的，如： 12H+3 1 H==42He+10n是质变，产生了新元素，但属于物理变化的范畴； （3）化学变化也有基本粒子参加，如：2AgCl==2Ag+Cl2就有光子参加； （4）物质 2.无机化学：除去碳氢化合物及其大多数衍生物外，对所有元素和他们的化合 物的性质和反应进行研究和理论解释的科学。（莫勒提法） 3.怎样学习无机化学？ （1）你所积累的好的学习方法都适于学习无机化学。 （2）课前预习，带着问题听课。提倡写预习笔记。 （3）课上精力集中，边听边看边想边记，眼、耳、手、脑并用。 （4）课后趁热复习，按时完成作业，及时消化，不欠账。 （5）提高自学能力，讨论课积极发言。 （6）随时总结，使知识系统化。达到书越读越薄之目的。 （7）理论联系实际，做好化学实验。
第一章原子结构和原子周期系 教学目标：1.学会一个规则：斯莱特规则; 2.掌握两个效应：屏蔽效应、钻穿效应; 3.掌握三个原理：能量最低、保里不相容、洪特规则; 4.掌握四个量子数：n、l、l、m s 5.掌握五个分区：s、p、d、ds、f 6.掌握六对概念; 7.掌握七个周期; 8.掌握八个主族八个副族。 重点：1.原子核外电子排布三个原理，核外电子的四个量子数； 2.元素周期表的结构其及元素性质变化规律。 难点：屏蔽效应、钻穿效应概念及应用； 教学方法：讲授与讨论相结合，做适量练习题和作业题。 教学内容： §1-1经典物理学对原子结构的认识 1-1原子的核形结构 1708年卢瑟福通过α粒子散射实验确认：原子是由中央带正电的原子核和周围若干绕核旋转的电子组成。遇到的问题：电子绕核运动，将不断辐射电磁波，不断损失能量，最终将落到核上，原子因此而消亡实际与此相反，原子是稳定存在的，急需找到理论解释。 1-2 原子光谱的规律性 1光谱一束光通过分光棱镜折射后再屏幕上得到一条彩带或线形亮条前者称连续光谱后者称线形光谱太阳光电灯光为连续光谱原子光谱为线形光谱图1-1 2氢原子光谱里德堡方程 R H=1.097×10 M n1 有机反应历程（四） 【例1】芳香族化合物氯苯（Ⅰ）、硝基苯（Ⅱ）、N，N‐二甲苯胺（Ⅲ）、苯甲醚（Ⅳ）等进行硝化时，其反应速度的快慢顺序如何？ A．Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ B．Ⅲ＞Ⅳ＞Ⅰ＞Ⅱ C．Ⅳ＞Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ D．Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅳ＞Ⅲ 解：B。 【例2】某溴苯与Br2＋FeBr3反应只得到一种三溴苯产物，该溴苯应为： 解：C。因‐Br是邻对位定位基，所以，A．和B．都有两种三溴苯产物，而D．有3种三溴苯产物。 （2）亲核取代反应 在特殊结构或特殊条件下产生。 ①加成—消除历程 芳环上有吸电子基使之活化，以‐NO2最强， 如OH‐、CN‐、‐OR、胺等。生成碳负离子络合物中间体叫Meisenheimer络合物。例如， 已被核磁和X射线所证实。 【例3】2，4‐二硝基氯苯和氨发生反应生成2，4‐二硝基苯胺的反应历程是什么？ A．亲电取代反应 B．双分子消除—加成反应 C．双分子加成—消除反应 D．单分子亲核取代反应 答：C． ②苯炔历程（消除—加成历程）发生于试剂碱性很强时。 特征为亲核试剂不一定进入离去基团所在位置上，可以在它的邻位。 【例4】氯苯与氨基钠在液氨中作用生成苯胺时，其反应可能的中间体是什么？ A．碳正离子 B．卡宾Carbene C．碳负离子 D．苯炔 解： 故为D． 5．饱和碳原子上的亲核取代反应 通式是：Nu‐＋R－L→NuR＋L‐ 其中Nu‐表示亲核试剂，可以是负离子或带未共享电子对的中性分子；R—L表示作用物、为中性分子或正离子；L表示离去基团。 反应进行有两种类型，一种是单分子亲核取代反应SN1，速率=k1[RL]；另一种为双分子亲核取代反应S N2，速率=k2[RL][Nu‐：]。S N2为一步反应，亲核试剂进攻与离去基团离去同时发生。例如： SN1为二步反应，先离解成碳正离子，随即快速的受试剂进攻。例如， 其势能图如图4－1所示。 判断反应按S N2或S N1进行，可从作用物结构、亲核试剂亲核性强弱、离去基团离去的难易及溶剂极性等方面分析，从产物的立体化学及改变反应条件对反应速度的影响来判别。 作用物结构： 【例1】在加热条件下，下列化合物分别与氢氧化钠水溶液作用，反应最快的是哪一个？ A．氯乙烷B．氯乙烯 C．3‐氯丙烯 D．氯甲烷 答：C．，S N1与S N2均最快。 凡使碳正离子稳定的因素，有利于S N1；空间障碍小，有利于S N2；α和β位有大的取代基，不利于S N2。 亲核试剂亲核性强，有利于S N2，亲核原子相同时，碱性与亲核性有平行关系，如O原 ● 竞赛时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到，把 试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。 ● 试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。草稿纸在最后 一页。不得持有任何其他纸张。 ● 姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论。 ● 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 第1题（4分） 2004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Am 24395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。 答案： Am 24395+ 4820Ca = 288115+3n （2分）不写3n 不得分。答291115不得分。 288115 = 284113 + 4He （2分） 质量数错误不得分。 4He 也可用符号α。 （答下式不计分：284113-44He = 268105或268105Db ） （蓝色为答案，红色为注释，注释语不计分，下同） 第2题（4分）2004年7月德俄两国化学家共同宣布，在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮, 这种高聚氮的N-N 键的键能为160 kJ/mol (N 2的键能为942 kJ/mol)，晶体结构如图所示。在这种晶体中，每个氮原子的配位数为 ；按键型分类时，属于 晶体。这种固体的可能潜在应用是 ，这是因为： 。 答案： 3 原子晶体 炸药（或高能材料） 高聚氮分解成N 2释放大量能量。（各1分） 姓名学校 赛场报名号赛区 省市自治区 高中化学竞赛初赛试题 考试限时：150分钟试卷满分：150分 第I卷（选择题，共70分） 一、（本题包括14小题，每小题5分，共70分。每小题可能有1或2个选项符合题意，若有2个正确选项，只选1个且正确给2分，多选、错选都给0分。请将答案填写在第I卷答题表中） 第Ⅰ卷答题表 1、2008年诺贝尔化学奖授予了钱永键等三位科学家，以 表彰他们在发现和研究绿色荧光蛋白质（简称GFP）方面 做出的卓越贡献。生色团是GFP发出荧光的物质基础，也 是GFP结构中的一个重要组成部分，多管水母中GFP生 色团的化学结构如下图，该生色团中的肽键数为（） A．2 B．3 C．4 D．5 2、向三份均为100mL2mol/LNaHCO3溶液中，分别加入0.2g冰醋酸、0.1gCa(OH)2、0.3gNaAlO2固体（忽略溶液体积变化），则溶液中CO32－物质的量浓度的变化依次为（） A．减小、减小、增大 B.减小、增大、增大 C．增大、减小、减小 D.减小、减小、减小 3、已知：⑴Al(OH)3的电离方程式为：AlO2－+H＋+H2O Al(OH)3Al3＋+3OH－；⑵无水AlCl3晶体的沸点为182.9℃，溶于水的电离方程式为：AlCl3＝Al3＋＋3Cl－；⑶PbSO4难溶于水，易溶于醋酸钠溶液，反应的化学方程式为：PbSO4＋2CH3COONa＝Na2SO4＋(CH3COO)2Pb。下列关于Al(OH)3、AlCl3和(CH3COO)2Pb的说法中正确的是（） A．均为强电解质B．均为弱电解质 C．均为离子化合物D．均为共价化合物 4、甲、乙、丙、丁都是第三周期元素形成的单质，下列叙述正确的是( ) 2020届高中化学竞赛辅导（一）原子结构元素周期 律 原子结构元素周期系 一．〔4分〕某元素的离子R2＋有5个电子层，最外层有2个电子，R(NO3)2是它的一种常见盐。R的元素符号是，R元素在周期表中的位置是，配制澄清R(NO3)2溶液的方法是。 二．〔2分〕235 92U原子吸取一个慢中子后，分裂成136 54 Xe和90 38 Sr，写出核反应方程式。 三．〔7分〕有人建议依照〝最高价阳离子〞电子排布的相似性和差异性来分主副族。例如：S、Cr规定为ⅥA族；Se规定为ⅥB族。 1．写出S、Cr、Se最高价阳离子的电子构型； 2．周期数和每周期元素个数是否发生变化； 3．新旧周期表中哪些族的元素是统一的〔即完全相同〕 4．不同的新的主、副族元素在原周期表的基础上做如何样的变动？ 四．美国和俄罗斯科学家组成的一个研究小组10月16日宣布，他们成功制造出了门捷列夫元素周期表中的118号元素。他们通过设在俄罗斯杜布纳的U400回旋加速器实验设备，两次将许多钙－48离子加速，用来轰击人造元素锎〔Cf〕－249，从而制造出3颗新原子：每颗新原子的原子核包含118个质子和179个中子。118号元素原子存在时刻仅为0.9毫秒。研究人员观看到了118号元素原子的〝衰变链〞过程，证实了新元素的存在。其衰变过程中依次开释出一种相同的粒子后得到116、114、112号元素，112号元素最终裂变为两颗大小差不多的其他原子。 1．指出118号元素在周期表中的位置； 2．写出合成118号元素的核反应方程式； 3．指出衰变过程中112号元素模样的质量数。 五．〔4分〕2004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243 93Am靶得到的。通过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。 2007年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题 （时间：3小时满分：100分） 第1题（12分） 通常，硅不与水反应，然而，弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解，生成Si(OH)4。 1-1已知反应分两步进行，试用化学方程式表示上述溶解过程。 早在上世纪50年代就发现了CH5+的存在，人们曾提出该离子结构的多种假设，然而，直至1999年，才在低温下获得该离子的振动-转动光谱，并由此提出该离子的如下结构模型：氢原子围绕着碳原子快速转动；所有C-H键的键长相等。 1-2该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。 1-3该离子是（）。 A.质子酸 B.路易斯酸 C.自由基 D.亲核试剂 2003年5月报道，在石油中发现了一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”，若能合成，有可能用做合成纳米材料的理想模板。该分子的结构简图如下： 1-4该分子的分子式为； 1-5该分子有无对称中心？ 1-6该分子有几种不同级的碳原子？ 1-7该分子有无手性碳原子？ 1-8该分子有无手性？ 第2题（5分） 羟胺和用同位素标记氮原子（N﹡）的亚硝酸在不同介质中发生反应，方程式如下： NH2OH+HN﹡O2→ A+H2O NH2OH+HN﹡O2→ B+H2O A、B脱水都能形成N2O，由A得到N﹡NO和NN﹡O，而由B只得到NN﹡O。 请分别写出A和B的路易斯结构式。 第3题（8分） 3-1 以“”表示空层，A、B、C表示Cl-离子层，a、b、c表示Mg2+离子层，给出三方层型结构的堆积方式。 3-2计算一个六方晶胞中“MgCl2”的单元数。 3-3 假定将该晶体中所有八面体空隙皆填满Mg2+离子，将是哪种晶体结构类型？ 第4题（7分） 化合物A是一种热稳定性较差的无水的弱酸钠盐。用如下方法对其进行分析：将A与惰性填料混合均匀制成样品，加热至400℃，记录含A量不同的样品的质量损失（%），结果列于下表： 利用上述信息，通过作图，推断化合物A的化学式，并给出计算过程。 第5题（10分） 甲苯与干燥氯气在光照下反应生成氯化苄，用下列方法分析粗产品的纯度：称取0.255g样品，与25 mL 4mol·L-1氢氧化钠水溶液在100 mL圆底烧瓶中混合，加热回流1小时；冷至室温，加入50 mL20%硝酸后，用25.00mL 0.1000mol·L-1硝酸银水溶液处理，再用0.1000mol·L-1NH4SCN水溶液滴定剩余的硝酸银，以硫酸铁铵为指示剂，消耗了6.75 mL。 5-1 写出分析过程的反应方程式。 5-2 计算样品中氯化苄的质量分数（%）。 5-3 通常，上述测定结果高于样品中氯化苄的实际含量，指出原因。 5-4 上述分析方法是否适用于氯苯的纯度分析？请说明理由。 智浪教育-普惠英才文库 高中化学竞赛辅导练习参考答案与解析 第一章元素与化合物 第一节卤素 一．1．IO3－十5I－＋6CH3COOH===3I2＋6CH3COO－＋3H2O 2．KI在潮湿空气里，在阳光的作用下会被空气氧化而产生紫黑色固体（或紫色蒸气），而KIO3不被空气氧化。4I－＋O2＋2H2O===2I2＋4OH－二．l．(1)主要反应：I2＋2KClO3==2KIO3＋C12↑ （2）可能的副反应：C12＋H2O（冷）==HClO＋HCl C12＋H2O==2HCl＋1/2O2 3C12＋3H2O（热）==HClO3＋5HCl I2＋5Cl2＋6H2O==2HIO3＋10HCl 一步：I2＋5H2O2? ?催化剂2HIO3＋4H2O ?→ 二步：2HIO3＋K2CO3==2KIO3＋CO2↑＋H2O 2．使氧化生成的I2再还原为碘化物 I2＋2S2O32－==S4O62－＋2I－ 三．3I2＋6OH－===IO3－＋5I－＋3H2O S2O32－＋4I2＋10OH－===2SO42－十8I－＋5H2O S2O32－＋2H＋===SO2↑十S↓＋H2O 4I－＋O2＋4H＋===2I2＋2H2O 四．加入过量KI生成I3－离子以减少I2挥发 1．在强酸性溶液中S2O32－遇酸分解，且I－易被空气氧化：（反应略）；在碱性溶液中： S2O32－＋4I2＋10OH－===SO42－＋8I－＋5H2O 3I2＋6OH－===IO3－＋5I－＋3H2O 上述到反应的发生，使定量反应难以准确． 2．前者，I2与S2O32－的反应速度大于I2与OH－的反应速度；后者，S2O32－与I2的反应速度大于S2O32－与H＋的反应速度。 五．I2（反应略） 七．A CaF2 B H2SO4 C HF D NaF E NaHF2 九．紫2I－＋CI2===I2＋2CI－ 棕紫2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－ 棕红色I2＋5Cl2＋6H2O===2IO3－＋5Cl－＋12H＋ 十．A AgNO3 B AgCl C [Ag(NH3)2]Cl D AgBr E Na3[Ag(S2O3)2] F Agl G Na[Ag(CN)2] H Ag2S （反应略） 十三．1．该固体一定含钠和碘，使煤气灯火焰显黄色表明钠的存在；不溶于NH3，而溶于强络合剂CN－或S2O32－的黄色银盐一定是碘化银。 高二化学竞赛辅导培训计划 一、辅导思想 1、举全备课组之力参与竞赛辅导。 2、辅导教师认真备课、上课，精心辅导。 3、辅导教师严格学生课堂管理。 4、强调竞赛辅导纪律，关注参赛学生进出教室。 二、辅导要求 教师方面：1．多研讨，多做题。 2．加强资料的搜集和分类管理。 3．做好学生的出勤和考试管理。 学生方面：1．加强出勤，保证出满勤； 2．创造条件，使学生能在足够时间完成相关内容。 3．加强指导，努力提高学生的兴趣和信心。 三、辅导计划 1．把选拔出的选手组成竞赛班，以讲座的形式复习基础知识，这个阶段是较大规模的复习训练。 2．进入专题训练。以小专题的形式加强训练。 3. 模拟考试。这个阶段主要任务是设计模拟竞赛试卷，改卷，评卷。取材范围广，如历届赛题，培训题等等。这一阶段要求老师与学生充分发挥主观能动性，认真严肃对待每一次测试，限时保质保量完成。 四、做好竞赛学生工作 1. 抓好竞赛学生的思想工作 2. 引导竞赛学生掌握正确的学习方法 3. 抓好课堂教学中基础知识的掌握与竞赛能力的培养 4. 抓好知识的拓宽、加深，培养竞赛拔尖人才 五、辅导时间 利用晚上化学自习进行，其它时间待定 六、负责老师： 每位教师按要求精心组织竞赛内容，力求习题精选，知识点覆盖全面，涉及常见易错点。当堂讲解知识点及习题，有针对性和突破性的专题辅导。 七、辅导措施： 1、注重基础知识训练。 由于竞赛命题大多以课本为依据，因此在辅导时要紧扣课本，严格按照由浅入深、由易到难、由简到繁、循序渐进的原则，适时联系课本内容。 2、不拘泥于课本，适当扩展深度。 由于竞赛题目往往比平时考试试题难，教师必须在课本的基础上加以延伸、拓 1.下列说法，你认为无科学性错误的是( ) A. CO2可以灭火，所以镁条着火时可用CO2灭火 B. 海水的溴以Br-形式存在，所以需加入氧化剂才能提取Br2 C. 氮气的化学性质稳定，所以常温下不可能发生氮的固定 D. 碘遇淀粉变蓝，所以可用米汤检验含碘盐中的碘酸钾(KIO3) 2.溴单质与氯气的性质相似。在探究溴单质的性质时，其基本程序应该是( ) A.观察溴的外观→预测溴的化学性质→做实验并观察实验现象→分析、解释，得出结论 B.观察溴的外观→做实验并观察实验现象→分析、解释，得出结论 C.做实验并观察实验现象→分析、解释，得出结论 D.预测溴的性质→做实验并观察实验现象→分析、解释，得出结论→观察溴的外观 3.下列气体中，既能用浓硫酸干燥又能用碱石灰干燥的是( ) A. O2 B.SO2 C.NH3 D.Cl2 4 .下列有关试剂的保存方法，错误的是( ) A.浓硝酸保存在棕色试剂瓶中并放置在阴凉处 B.少量的金属钠保存在煤油中 C.液溴应保存在棕色细口瓶，并加水液封 D.新制的氯水通常保存在无色玻璃试剂瓶中 5.Na2O、NaOH、Na2CO3可按某种标准划为同一类物质，下列分类标准正确的是( ) ①钠的化合物;②能与硝酸反应的物质;③电解质;④细分为：碱性氧化物、碱、盐; A.①②③ B.①②③④ C.②③ D.②③④ 6.某溶液中存在较多的OH-、K+、CO32-，该溶液中还可能大量存在的是( ) A.H+ B.Ca2+ C.SO42- D.NH4+ 7.鉴别NaCl、NaBr、NaI 三种溶液可以选用的试剂是( ) A.氯水、CCl4 B.淀粉溶液 C.溴水 D.碘水 8.下列物质不能用单质直接化合而制得的是( ) A.Na2O2 B.FeCl3 C.NO2 D.SO2 9.下列反应的离子方程式书写正确的是( ) A.用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板：Fe3++Cu === Cu2+ +Fe2+ B.氯气跟水反应：Cl2 + H2O === 2H+ + Cl- + ClO- C.铁与稀硫酸反应：2Fe+6H+ === 2Fe3++3H2↑ D.NaHCO3溶液与NaOH溶液反应：OH-+ HCO3-=== CO32- + H2O 10.下列实验现象，与新制氯水中的某些成分(括号内物质)没有关系的是( ) A. 将NaHCO3固体加入新制的氯水中，有无色气泡(H+) B. 将红色布条放入新制的氯水中，布条退色(HCl) C. 将SO2通入新制的氯水中，溶液退色(Cl2) D. 将AgNO3溶液滴加到新制氯水中，有白色沉淀产生(Cl-) 11.除去下列溶液中的杂质(括号内是杂质)所用试剂不正确的是( ) A.NO(NO2)：水 B.FeCl2溶液(FeCl3)：Fe C.CO2(HCl )：Na2CO3溶液 D.NaHCO3溶液(Na2CO3)：CO2 12.实验是化学研究的基础，下图中所示的实验方法、装置或操作完全正确的是( ) 已知：氯气不溶于饱和食盐水 13.下列溶液中的Cl-浓度与100 mL 0.1 mol?L?1 MgCl2溶液中的Cl-浓度相等的是( ) A.200 mL 0.1 mol?L?1 KCl溶液 B. 50 mL 0.2 mol?L?1 CaCl2溶液 C.150 mL 0.2 mol?L?1 NaCl溶液 D. 25mL 0.15 mol?L?1 AlCl3溶液 高中化学竞赛模拟试题（二） 第1题（7分） 完成下列各步反应的化学反应式 1．由AgCl 制备AgNO 3：将AgCl 溶解在氨水中，电解，所得产物溶于硝酸； 2．由Hg 2Cl 2得到Hg ：浓硝酸氧化，加热至干，溶于热水后电解； 第2题（8分） 钢中加入微量钒可起到脱氧和脱氮的作用，改善钢的性能。 测定钢中钒含量的步骤如下：钢试样用硫磷混合酸分解，钒以四价形式存在。再用KMnO 4将其氧化为五价，过量的KMnO 4用NaNO 2除去，过量的NaNO 2用尿素除去。五价钒与N －苯甲酰－N －苯基羟胺在3.5～5mol/L 盐酸介质中以1︰2形成紫红色单核电中性配合物，比色测定。 回答如下问题： 1．高价钒在酸性溶液中通常以含氧阳离子的形式存在。写出钒与浓硫酸作用的反应方程式。 2．以反应方程式表示上述测定过程中KMnO 4、NaNO 2和尿素的作用。 第3题（8分） 黄金的提取通常采用氰化－氧化法。 （1）氰化法是向含氰化钠的矿粉（Au 粉）混合液中鼓入空气，将金转移到溶液，再用锌粉还原提取Au 。试写出反应过程的离子方程式，计算两个反应的平衡常数。 （已知：Ф0Au ＋/Au ＝1.68V ，Ф0O 2/OH －＝0.401V ，Ф0Zn 2＋/Zn ＝－0.70V ，K 稳Au(CN)2－＝2.0×1038 K 稳Zn(OH)4 2－＝1.0×1016） （2）为保护环境，必须对含CN －废水进行处理，请设计两个原理不同的处理方案。比较它们的优缺 第4题（6分） 1．用通用的符号和式子说明所谓的过氧化合物，写出四种过氧化合物的化学式。 2．过氧化钙由于具有稳定性好，无毒，且具有长期放氧的特点，使之成为一种应用广泛的多功能的无机过氧化物，主要用于消毒杀菌。定量测定过氧化钙（Ⅱ）中过氧化物含量，通常先用适当的酸使过氧化钙分解，然后采用高锰酸钾法或碘量法测定以上分解产物。请写出这两种方法的化学方程第5题完成下列各化学反应方程式（11分）： 1 三硫化二砷溶于硫化钠溶液。 全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷 （2016年9月12日） 竞赛时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。 开始考试后1小时内不得离场。 时间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。 试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的位置，用铅笔解答无效(包括作图)。草稿纸在最后一页。不得将任何纸张带入考场。 凡要求计算者，须给出计算过程，没有计算过程无效。 姓名、报名号和所属学校等必须写在首页左侧指定位置，写于其他地方者按废卷论处。 用涂改液涂改的解答无效。 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 气体常数R＝8.31447 J K-1 mol-1 法拉第常数F＝96485 C mol-1 阿佛加德罗常数N A ＝6.022142×1023 mol-1 第1题 (15分) 1-1 2009年10月合成了第117号元素，从此填满了周期表第七周期所有空格，是元素周期系发展的一个里程碑。117号元素是用249Bk轰击48Ca靶合成的，总共得到6个117号元素的原子，其中1个原子经p次α衰变得到270Db后发生裂变； 5个原子则经q次α衰变得到281Rg后发生裂变。用元素周期表上的117号元素符号，写出得到117号元素的核反应方程式（在元素符号的左上角和左下角分别 1-2 写出下列结构的中心原子的杂化轨道类型： [(C 6 H 5 )IF 5 ]-(C 6 H 5 ) 2 Xe[I(C 6 H 5 ) 2 ]+ 1-3 一氯一溴二(氨基乙酸根)合钴(III)酸根离子有多种异构体，其中之一可用 空洗净的鸡蛋壳里，将蛋壳开口朝上，部分浸入盛有0.1 mol L-1的氯化铜溶液的烧杯中，在静置一周的过程中，蛋壳外表面逐渐出现金属铜，同时烧杯中的溶液渐渐褪色，并变得混浊。 2-1设此装置中发生的是铜离子和硫离子直接相遇的反应，已知φ?(Cu2+/Cu)和φ?(S/S2-)分别为0.345V和 -0.476 V，nFE?＝RT ln K，Ｅ?表示反应的标准电动势，n为该反应得失电子数。计算25o C下硫离子和铜离子反应得到铜的反应平衡 迄今已知的除金刚石和氮化硼外最硬的固体。1930年确定了它的理想化学式。左下图是2007年发表的一篇研究论文给出的碳化硼晶胞简图。 竞赛时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。 ●试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填 写。草稿纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。 ●姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废 卷论处。 ●允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 第一题 (17分) Cr及其化合物在现今工业上十分常用，Cr占地壳蹭的丰度为0.0083%，主要来源是铬铁矿、铬铅矿。最初Cr的提炼是用铬铁矿与焦炭共热生产的。 1.写出铬铁矿、铬铅矿的化学式，写出铬铁矿与焦炭共热的反应方程式。 。其水溶液可有三2.Cr常见的价态为+3和+6，常见的Cr（Ⅲ）化合物为CrCl 3 种不同的颜色，分别为紫色、蓝绿色和绿色，请分别画出这三种不同颜色的Cr （Ⅲ）化合物阳离子的立体结构。指出Cr的杂化方式 3.常见的Cr（Ⅵ）化合物是重铬酸钾，是由铬铁矿与碳酸钠混合在空气中煅烧后用水浸取过滤，然后加适量硫酸后加入氯化钾即可制得，写出涉及的反应方程式。 4.在钢铁分析中为排除Cr的干扰可加入NaCl和HClO 加热至冒烟来实现，写出 4 (CN)2被称为拟卤素，其性质与卤素单质既有相似点，也有一些不同。它可以由含有同一种元素的两种化合物一同制取得到。 1. 写出制取(CN)2的反应方程式。 2. (CN)2不稳定，它在水溶液中有2种水解方式，其中一种是生成HCN与HOCN。 请分别写出(CN)2的两种水解反应的方程式。 3. HCN在加热时与O2反应，反应比为8:3，写出该反应方程式。 4.液态的HCN不稳定，易聚合。其中，三聚体中包含有2种不同环境的C, 2 种不同环境的H与2种不同环境的N；而四聚体中H只有1种环境，C，N则各有2种不同环境。试画出两种聚合体的结构，并分别标明它们中所具有的 SmCo5是一种典型的AB5型金属化合物，可作为磁性材料，其结构如下 其中大球为Sm，小球为Co。而另一种永磁体材料X跟SmCo5的结构密切相关，他是将如图（a）层的1/3Sm原子用一对Co原子代替，并且这对Co原子不在（a）平面上而是出于该平面的上方和下方，其连线被（a）平面垂直平分。且相邻两（ABAB……型排列，三方晶胞则为ABCABC……型排列。 中国化学会第21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题 （2007年9月16日9：00 - 12：00共3小时） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 总分 满分12 6 10 7 10 12 8 4 10 12 9 100 得分 评卷人 ●竞赛时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷(背面朝上)放在桌 面上，立即起立撤离考场。 ●试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。不得持有任何其 他纸张。 ●姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论处。 ●允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 第1题（12分） 通常，硅不与水反应，然而，弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解，生成Si(OH)4。 1-1已知反应分两步进行，试用化学方程式表示上述溶解过程。 早在上世纪50年代就发现了CH5+的存在，人们曾提出该离子结构的多种假设，然而，直至1999年，才在低温下获得该离子的振动-转动光谱，并由此提出该离子的如下结构模型：氢原子围绕着碳原子快速转动；所有C-H键的键长相等。 1-2该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。 1-3该离子是（）。 A.质子酸 B.路易斯酸 C.自由基 D.亲核试剂 2003年5月报道，在石油中发现了一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”，若能合成，有可能用做合成纳米材料的理想模板。该分子的结构简图如下： 1-4该分子的分子式为； 1-5该分子有无对称中心？ 1-6该分子有几种不同级的碳原子？ 1-7该分子有无手性碳原子？ 1-8该分子有无手性？ 第2题（5分） 初中化学竞赛辅导资料-----初中基本概念和理论 A组 i．一瓶气体化验知其中只有一种元素，则该气体是 A 一种单质 B 一种化合物 C 单质与化合物的混合物 D 既可能是一种单质，也可能是几种单质的混合物 ii．“垃圾是放错了位置的资源”，应该分类回收。生活中废弃的铁锅、铝质易拉罐、铜导线等可以归为一类加以回收，它们属于 A 有机物 B 金属或合金 C 氧化物 D 盐 iii．某药品说明书中标明，本品每克含碘15mg、镁65mg、锌1.5mg、锰1mg，这里所指的各成分是指 A 元素 B 原子 C 分子 D 游离态物质 iv．在我们的日常生活中出现了“加碘食盐”、“高钙牛奶”、“富硒茶叶”、“含氟牙膏”等商品。这里的碘、铁、钙、硒、氟应理解为 A 元素 B 单质C 分子 D 氧化物v．上海天原化工厂，目前生产的液氯含氯99.6％，含水分小于0.05％，在化工生产中，这种液氯可看做 A 纯净物 B 混合物 C 化合物 D 单质 vi．物质A里只有1×1022个分子，在这些分子里共含有2×1022个原子，那么A物质一定是 A 单质 B 化合物 C 纯净物 D 混合物 vii．下列有关纯净物的叙述中，正确的是 A 由同种元素组成的物质一定是纯净物 B 所有分子都是由相同种类、相同数目的原子构成的物质一定是纯净物 C 只有一种元素的阳离子和一种元素的阴离子构成的物质一定是纯净物 D 纯净物一定具有固定的熔点和沸点 viii．下列各组物质，从物质分类的角度看，后者从属于前者的一组是 A 酸酐、氧化物 B 酸、含氧酸 C 盐、酸式盐 D 碱、碱性氧化物 ix．下列化合物的组成中，一定含有氢元素，不一定含有氧元素的是 ①碱②酸③酸性氧化物④碱式盐⑤酸式盐⑥铵盐⑦结晶水合物 A 只有①④⑦ B 只有②⑥ C 只有②⑤⑥ D 只有③⑦ x．下列变化中，氧元素由游离态变为化合态的是 A 从空气中分离出氧气 B 白磷自燃 C 胆矾晶体受热分解 D 氯酸钾受热分解 xi．下列过程有元素化合价变化的是 A.用磷制造烟幕 B.撒布干冰产生云雾 C.用液态氢发射火箭 D.加热胆矾颜色变白 xii．下列关于化合价的说法正确的是 A 非金属元素在化合物里总显负价 B 在离子化合物里，元素化合价的数值就是该元素一个原子得失电子的数目 C 同种元素在同一化合物里化合价一定相同 D 不论在离子化合物还是共价化合物里，正负化合价的代数和都等于零 xiii．两种化合物AB和DB2，若A元素的化合价与H2O中O的化合价的绝对值相同，则D的化合价为 A ＋4 B ＋2 C －2 D －3 xiv．下列各组物质中，具有不同原子团的是 A.FeSO4与Fe2(SO4)3 B.Na2SO4与Na2SO3 C.NH4Cl与NH4Br D.KMnO4与K2MnO4 xv．下列现象中，不一定发生了化学变化的是 A.爆炸 B.浓硫酸放在空气中质量增加了 C.有水滴产生的过程 D.煤气中毒 xvi．下列变化中，属于化学变化的是 A.由于冰得到二氧化碳气体 B.石油的分馏 C.烧瓶中盛有二氧化氮气体,加入活性炭后,红棕色逐渐消失 D.熟石膏和水混合得石膏 1-3该离子是（）。 A.质子酸 B.路易斯酸 C.自由基 D.亲核试剂 2003年5月报道，在石油中发现了一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”，若能合成，有可能用做合成纳米材料的理想模板。该分子的结构简图如下： 1-4该分子的分子式为； 1-5该分子有无对称中心？ 1-6该分子有几种不同级的碳原子？ 1-7该分子有无手性碳原子？ 1-8该分子有无手性？ 第2题（5分） 羟胺和用同位素标记氮原子（N﹡）的亚硝酸在不同介质中发生反应，方程式如下： NH2OH+HN﹡O2→A+H2O NH2OH+HN﹡O2→B+H2O A、B脱水都能形成N2O，由A得到N﹡NO和NN﹡O，而由B只得到NN﹡O。 请分别写出A和B的路易斯结构式。 第3题（8分） X-射线衍射实验表明，某无水MgCl2晶体属三方晶系，呈层形结构，氯离子采取立方最密堆积（ccp），镁离子填满同层的八面体空隙；晶体沿垂直于氯离子密置层的投影图如下。该晶体的六方晶胞的参数：a=363.63pm,c=1766.63pm;p=2.53g·cm-3。 3-1 以“”表示空层，A、B、C表示Cl-离子层，a、b、c表示Mg2+离子层，给出三方层 型结构的堆积方式。 3-2计算一个六方晶胞中“MgCl2”的单元数。 3-3 假定将该晶体中所有八面体空隙皆填满Mg2+离子，将是哪种晶体结构类型？ 第4题（7分） 化合物A是一种热稳定性较差的无水的弱酸钠盐。用如下方法对其进行分析：将A与惰性填料混合均匀制成样品，加热至400℃，记录含A量不同的样品的质量损失（%），结果列于下表： 利用上述信息，通过作图，推断化合物A的化学式，并给出计算过程。 第5题（10分） 甲苯与干燥氯气在光照下反应生成氯化苄，用下列方法分析粗产品的纯度：称取0.255g 样品，与25mL 4mol·L-1氢氧化钠水溶液在100 mL圆底烧瓶中混合，加热回流1小时；冷至室温，加入50 mL20%硝酸后，用25.00mL 0.1000mol·L-1硝酸银水溶液处理，再用0.1000mol·L-1NH4SCN水溶液滴定剩余的硝酸银，以硫酸铁铵为指示剂，消耗了6.75 mL。 第二讲溶液 1、现有50 g 5 %的硫酸铜溶液，要使其溶液浓度提高至10 %，应该采取措施有： （1）可蒸发水 g。 （2）加入12.5 %的硫酸铜溶液 g。 （3）加入无水硫酸铜粉末 g。 （4）加入蓝矾晶体 g。 2、在1 L水中溶解560 L（标准状况）的氨气，所得氨水的密度是0.9 g/cm3，该氨水溶液的质量分数是（1），物质的量浓度是（2），质量摩尔浓度是（3），摩尔分数是（4）。 3.在10℃时，向100g25.2%的稀硝酸中先后加入固体碳酸氢钠和氢氧化钠共20.4g，恰好完全反应，把所得溶液蒸发掉39.5g水后，刚好成为饱和溶液，求此溶液中溶质的质量以及该溶质在10℃时的溶解度各是多少？ 4、Na2CrO4在不同温度下的溶解度见下表。现有100 g 60℃ GAGGAGAGGAFFFFAFAF 时Na2CrO4饱和溶液分别降温到（1）40℃（2）0℃时，析出晶体多少克？（0—20℃析出晶体为Na2CrO4·10H2O，30—60℃析出晶体为Na2CrO4·4H2O） 5、在20℃和101 kPa下，每升水最多能溶解氧气0.0434 g，氢气0.0016 g，氮气0.0190 g，试计算： （1）在20℃时202 k Pa下，氢气在水中的溶解度（以mL·L-1表示）。 （2）设有一混合气体，各组分气体的体积分数是氧气25 %、氢气40 %、氮气35 %。总压力为505 k Pa。试问在20℃时，该混合气体的饱和水溶液中含氧气的质量分数为多少？ GAGGAGAGGAFFFFAFAF GAGGAGAGGAFFFFAFAF 6、已知CO2过量时，CO2与NaOH反应生成NaHCO3（CO2＋NaOH ＝NaHCO3）。参照物质的溶解度，用NaOH（固）、CaCO3（固）、水、盐酸为原料制取33 g纯NaHCO3。 （1）若用100 g水，则制取时需用NaOH g。（2）若用17.86 g NaOH（固），则需用水 g。 7、下表是四种盐的溶解度（g）。 请设计一个从硝酸钠和氯化钾制备纯硝酸钾晶体的实验（要求写出化学方程式及实验步骤）。 GAGGAGAGGAFFFFAFAF高中化学竞赛专题辅导：有机反应历程(四)
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