下载文档原格式
eq \a\vs4\al(考点二 二氧化硅和二氧化碳 )1 一氧化碳CO 是无色无味有毒气体，不溶于水，可用作气体燃料与冶金工业复原剂。
(1)燃烧化学方程式为2CO ＋O 2=====高温2CO 2。
(2)复原CuO 化学方程式为CO ＋CuO=====△Cu ＋CO 2。
2 二氧化碳与二氧化硅比拟 CO 2＋H 2O H 2CO 3与盐反响 H 2O ＋CO 2(缺乏)＋Na 2SiO 3===H 2SiO 3↓＋Na 2CO 3,2H 2O ＋2CO 2(足量)＋Na 2SiO 3===H 2SiO 3↓＋2NaHCO 3SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑与碱性氧化物反响 CO 2＋Na 2O===Na 2CO 3SiO 2＋CaO=====高温 CaSiO 3 制备 ①工业制法：CaCO 3=====高温CaO ＋CO 2↑；②实验室制法：CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋H 2O ＋CO 2↑— 3 主要用途CO 2：制饮料、碳酸盐，干冰用作制冷剂。
SiO 2：作光导纤维，制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品。
学霸巧学卡(1)不能依据反响2C ＋SiO 2=====高温Si ＋2CO↑来说明C 复原性比Si 强，也不能依据反响SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑来说明SiO 2水化物酸性比H 2CO 3强。
由于酸性：H 2CO 3>H 2SiO 3，因而向Na 2SiO 3水溶液中通入CO 2生成H 2SiO 3，而高温下：SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，该反响熵值增加，驱动反响向右进展。
(2)氢氟酸能腐蚀玻璃并用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。
盛放碱性溶液试剂瓶不能用玻璃塞，因为SiO 2与碱溶液反响生成具有黏性Na 2SiO 3。
(3)水晶、石英、玛瑙主要成分为SiO 2；固态CO 2俗称干冰。
中学化学竞赛试题资源库——原子结构A组1．在化学反应中，会发生变化的是A 质子数B 中子数C 电子数D 质量数2．下列各组物质中，互为同位素的是A 重氢、超重氢B 氧、臭氧C 红磷、白磷D 乙酸、丙酸3．元素R核电荷数为16，原子的质量数32，则R离子应包含A 16e－、16Z、16NB 18e－、16Z、16NC 18e－、18Z、16ND 16e－、16Z、18N4．符号3517Cl中左上角的“35”代表A 元素的质量数B 同位素的质量数C 元素的平均原子量D 元素的近似原子量5．原子核内的质子数决定了A 原子的质量数B 核外电子数C 核电荷数D 核内中子数6．有五种微粒分别是4019X、4018Z、4019Q＋、4020R2＋、4120M，它们属于几种元素A 2种B 3种C 4种D 5种7．下列各组微粒中，核外电子总数相等的是A K＋和Na＋B CO2和NO2C CO和CO2D N2和CO8．元素的种类和原子的种类A 前者大B 后者大C 相等D 不能确定9．某元素原子L层电子数是K层电子数的2倍，那么此元素是A FBC C OD N10．若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z 代表此原子的原子核内的中子数，则对23490Th的原子来说A x＝90 y＝90 z＝234B x＝90 y＝90 z＝144C x＝144 y＝144 z＝90D x＝234 y＝234 z＝32411．据最新报道，放射性同位素钬16667Ho可有效地治疗肝癌。
该同位素原子核内的中子数与核外电子数之差是A 32B 67C 99D 16612．下列离子中，所带电荷数与该离子的核外电子层数相等的是A Al3＋B Mg2＋C Be2＋D H＋13．氢原子的电子云图中的小黑点表示的意义是A 一个小黑点表示一个电子B 黑点的多少表示电子个数的多少C 表示电子运动的轨迹D 电子在核外空间出现机会的多少14．A元素的离子A n－，其核外共有x个电子，该原子的质量数为y，则原子核内含有的中子数为A y－x＋nB y－x－nC y＋x＋nD y＋x－n15．在离子RO3n－中共有x个核外电子，R原子的质量数为A，则R原子核内含中子的数目为A A＋n＋48＋xB A－n－24－xC A－n＋24－xD A＋n＋24－x16．美国科学家将两种元素铅和氪的原子核对撞，获得了一种质子数为118、中子数为175的超重元素，该元素原子核内的中子数与核外电子数之差是A 57B 47C 61D 29317．136C－NMR（核磁共振）可以用于含碳化合物的结构分析。
中学化学竞赛试题资源库——元素周期表A组1．有X、Y、Z三种元素，X与Y可以形成XY、XY2两种化合物。
Z与X、Y分别形成XZ4和Z2Y两种化合物；在这两种化合物的分子中，总的电子数都为10个。
则X、Y、Z三种元素分别是A C、N、OB C、O、HC C、H、OD H、N、O2．某元素原子的最外层电子数与其电子层数相同，该元素的单质与酸反应放出氢气的物质的量比为2︰3。
该元素为A NaB MgC AlD K3．推测第八周期的最终未了元素的原子序数是A 168B 176C 170D 1694．第二周期的元素与氢元素所形成的常见的分子和阳离子中，电子总数为10的共有A 7种B 6种C 5种D 4种5．周期表中16号元素和4号元素的原子相比较，前者的下列数据是后者的4倍的是A 电子数B 最外层电子数C 电子层数D 次外层电子数6．下列具有特殊性能的材料中，由主族元素和副族元素形成的化合物是A 半导体材料砷化镓B 吸氢材料镧镍合金C 透明陶瓷材料硒化锌D 超导材料K3C607．有人认为在元素周期表中，位于ⅠA族的氢元素，也可以放在ⅦA族，下列物质能支持这种观点的是A HFB H3O＋C NaHD H2O28．X、Y、Z三种主族元素的离子具有相同的电子层结构。
X的离子半径大于Y的离子半径，Y可与Z形成ZY2型的离子化合物，则三种元素原子序数的关系是A X＞Y＞ZB Z＞X＞YC Z＞Y＞XD Y＞X＞Z9．X、Y、Z是三种主族元素。
已知X m＋与Y n－具有相同的电子层结构，Z m－半径大于Y n－半径，则它们的原子序数由大到小的顺序是A Z＞X＞YB X＞Y＞ZC X＞Z＞YD Z＞Y＞X10．A、B、C、D、E是同一周期的五种主族元素，A与B的最高氧化物对应的水化物呈碱性，且碱性B＞A；C和D的气态氢化物稳定性为C＞D；E是这五种元素中原子半径最小的元素，则它们的原子序数由小到大的的顺序为A ABCDEB CDABEC BADCED ECDBA11．A、B、C、D、E是同周期的五种元素，A和B的最高氧化物对应的水化物呈碱性，且碱性B＞A；C和D的气态氢化物的水溶液呈酸性，且酸性C＞D；五种元素所形成的简单离子中，E的离子半径最小，则它们的原子序数由大到小的顺序是A CDEAB B ECDABC BAEDCD BADCE12．A、B、C均为短周期元素，A、B同周期，A、C的最低价阴离子分别为A2－、C －，A2－离子半径大于C－，B2＋与C－具有相同的电子层结构。
元素化学16：碳、硼及其化合物（时间：2.5小时满分：100分）第一题（9分）硼的化合物选粹硼是硬而脆及相对不活泼的元素，只能溶于热浓HNO3、热浓H2SO4，在空气中燃烧生成B2O3和BN，但却无B3＋离子，BN的结构和石墨相似，硼能形成原酸H3BO3及偏酸HBO2，其盐存在于自然界，B和H形成一系列具有高燃烧热值的化合物，其通式为B n H(n＋4)（不稳定）、B n H(n＋6)（稳定）。
最简单气态氢化物在标准状态下密度为1.235g/L。
1．写出XN的结构式。
2．写出最简单氢化物的电子结构。
3．最简单氢化物的燃烧热，ΔH o comb＝－2020kJ/mol，基于此性质，请考虑氢化物有何种用途？4．硼酸晶体属于离子晶体、原子晶体、分子晶体、混合型晶体中的哪一种？指出硼酸中的硼采取的杂化形式，以及硼酸中的大B键类型；5．硼酸常温下为白色片状晶体，溶于水（273K时溶解度为6.35），在热水中溶解度明显增大（373K时为27.6）。
请分析其中原因。
6．指出化合物H3B－NH3的熔点比其等电子体H3C－CH3等要高的多的原因，并画出示意图；7．溴甲酚绿指示剂的pH值变色范围为3.8～5.4，由黄色变为蓝色。
该指示剂在饱和硼酸溶液中呈黄蓝过渡色，在二氟化氢钾溶液中呈黄色，但在加有适量硼酸的二氟化氢钾溶液中呈蓝色，写出后者有关反应方程式。
8．最近有人用一种称为“超酸”的化合物H(CB11H6Cl6) 和C60反应，使C60获得一个质子，得到一种新型离子化合物[HC60]＋[CB11H6Cl6]－。
上述阴离子[CB11H6Cl6]－的结构可以跟下左图的硼二十面体相比拟，也是一个闭合的纳米笼，而且，[CB11H6Cl6]－离子有如下结构特征：它有一根轴穿过笼心，依据这根轴旋转360°/5的度数，不能察觉是否旋转过。
请在下图右边的图上添加原子（用元素符号表示）和短线（表示化学键）画出上述阴离子。
第二题（8分）超临界CO2近年来，在超临界CO2（临界温度Tc＝304.3K；临界压力pc＝72.8×105Pa）中的反应引起广泛关注。
该流体的密度在临界点附近很容易调制，可认为是一种替代有机溶剂的绿色溶剂。
该溶剂早已用于萃取咖啡因。
然而，利用超临界CO2的缺点之一是二氧化碳必须压缩。
1．在超临界二氧化碳中氧化醇类，如将苄醇氧化为苯甲醛，是一种超临界工艺。
反应在催化选择性效率为95％的Pd/Al2O3催化剂作用下进行。
（1）写出主要反应过程的配平的反应式。
（2）除完全氧化外，进一步氧化时还发生哪些反应？写出它们的反应方程式。
2．在另一超流体工艺——合成有机碳酸酯和甲酰胺的例子中，二氧化碳既是溶剂，又可作为反应物替代光气或一氧化碳。
（1）写出甲醇和二氧化碳反应得到碳酸二甲酯的配平的方程式。
如以光气为反应物如何得到碳酸二甲酯？（2）用适当的催化剂可用吗啉（C4H9NO，结构右图所示）和二氧化碳合成甲酰基吗啉。
该反应还需添加什么反应物（无机小分子）？写出反应式。
若用一氧化碳替代，反应式将如何改变？3．用绿色化学的观念给出用CO2代替一氧化碳和光气的2个理由。
与以CO或COCl2为反应物对比，再给出用CO2为反应物的1个主要障碍（除必须对二氧化碳进行压缩外）。
第三题（8分）三卤化硼的结构问题三卤化硼都是硼原子配位未达饱和的缺电子化合物，因此都是很强的路易斯酸。
1．写出BF3的结构式和其成键特点。
分子的极性又如何？2．如果把BF3与乙醚放在一起，B—F键长从130 pm增加到141 pm，试问所生成的新化合物成键情况及其极性如何？BF3分子结构发生了哪些变化？3．BF3有两种水合物BF3·H2O和BF3·2H2O。
经测定在一水合物的液相中存在着与分子数相同的离子，其中一半为＋1价阳离子，一半为－1价阴离子。
而在二水合化合物中，存在着与分子数相同的＋1价阳离子和同样数目的－1价阴离子。
写出它们的结构。
4．BF3和弱酸HF作用，可以得到一个很强的酸。
写出该反应的化学方程式。
5．BF3与NH3反应得到一个加合物H3NBF3，后者在125℃以上分解得到两种晶体，一种晶体的结构与石墨相似，另一种晶体中含有两种离子，均为正四面体结构，比例为1︰1。
写出H3NBF3分解的化学反应方程式。
6．BF3和BCl3的水解性能差别很大，前者可以得到一系列的中间产物，而后者则迅速彻底地水解。
写出二者水解反应的化学方程式，并解释两者差别的原因。
第四题（9分）CO2一碳化学当前，由于全球温室效应的影响，科学家正在致力于CO2一碳化学的技术研究，将过多的CO2转化为人类所需要的物质，取得了一定成果。
1．据2002年6月17日的《中国环境报》报道，中国科学院广州化学研究所优秀“海归”科学家孟跃中博士成功进行了世界上首次“CO2聚合与利用”的工业化生产，制成了性能与聚乙烯相似，且能生物降解的塑料，不但解决了CO2的环境问题，也解决了“白色污染”问题。
请问：CO2在催化剂作用下生成聚合物的最本质的原因是什么？2．中国科学技术大学陈乾旺教授领导的研究组最近在人工合成金刚石研究中取得重大突破，他们用自制的高压反应釜做实验，以二氧化碳为原料，用金属钠作还原剂，在440℃和800个大气压的条件下，首次实现了从二氧化碳到金刚石的转变。
2003年8月3日，陈教授的论文发表在国际权威刊物（美国化学会志）上。
（1）请写出陈教授合成金刚石的反应方程式；（2）根据陈教授的科研成果，试分析研究天然金刚石矿的成因；（3）如果把陈教授合成金刚石的压力拆除，置于真空状态之下，其他条件都不变，化学反应的方程式也不会改变你认为，还原的碳会以怎样的结构形式出现？3．以前，生物学家都认为，地球上所有生态系统离不开阳光，通过光合作用为高级消费者提供能量源。
科学家1997年在2500m深海底热泉（黑烟囱）处发现了大量生物群落近年来又在11000m深海底发现了无脊椎动物。
在这样的深海域水中无光线，不可能存在光合作用。
科学家研究发现，这些生物完全依靠化学自养菌的初级生产力，它们以黑烟囱喷出的热液中的硫化物H2S为能量，利用CO2合成了与光合作用没有差别的有机物。
请写出该自养菌合成有机物的化学方程。
4．利用电化学法电解二氧化碳，使之转变成其他可溶于水的物质。
在丙烯碳酸酯和乙腈介质中，用铅做电极电解二氧化碳，其过程如下：CO2＋e－＝CO2—（慢）；CO2 ＋CO2—＝(CO2)2—；(CO2)2—＋e－＝C2O42—（1）在二氧化碳的电解过程中，有机相介质与水相哪一个更好？解释其原因。
（2）在研究中发现，有CO、CO32—生成，请用化学方程式表示其机理；（3）在水相中，二氧化碳大多被还原成甲酸根（HCOO—），请推导其机理。
第五题（8分）硼砂的结构、制备与性质硼砂是重要的硼酸盐之一，其主要成分是Na2B4O7·10H2O，溶于水时生成硼酸和硼酸盐。
1．硼砂按其结构应写成Na2B4O5(OH)4·8H2O，其酸根中含有两个六元环结构，画出该硼酸根离子的结构，并指出所带电荷及原因。
2．写出硼砂溶于水时所发生的离子反应方程式，其水溶液有什么用途，并估算其水溶液的pH。
已知硼酸的K a＝5.8×10－10。
3．工业上硼砂可由浓碱溶液先分解硼镁矿（Mg2B2O5·H2O）成偏硼酸盐，然后用CO2调节碱度而得，写出反应方程式。
4．硼砂有多种用途，如和尿素反应可制备无机材料(BN)3，写出反应方程式。
第六题（9分）碳酸盐与碳酸氢盐1mol/L的氯化物A与1mol/L的钠盐B等体积混合，立即产生大量白色沉淀C和大量无色气体D；高温强热C得到E和D，E能与水反应得到F，F在水中的溶解度不大；往F的饱和溶液中通入纯净的D，发现沉淀逐渐增多后又减少，但未完全消失。
往A与B反应的残液中先通入过量气体G，则产生沉淀C，此时残液中继续通入气体D，则又产生沉淀C。
1．写出A～G各物质的化学式；2．写出A、B反应及其残液中依次通入G、D的反应方程式3．用化学原理解释A、B能够进行反应的原因，并预测反应后溶液的酸碱性。
第七题（14分）NaBH4的制备与性质NaBH4是1950年由Brown等人合成，NaBH4被称为有机化学家的“万能还原剂”，也是许多有机反应的催化剂，在有机合成里有极广泛的用途。
硼氢化钠水解可得高纯度氢气，也可为燃料电池提供高纯度燃料。
1．目前世界上制取硼氢化钠的方法主要有两种：①硼酸三甲酯－氢化钠法（Schlesinger 法），②硼砂——金属氢化还原法（Bayer法，在该方法中另需加入一种非金属氧化物）。
请写出Schlesinger方法与Bayer方法的化学反应方程式。
2．NaBH4可以将许多金属离子还原成金属，并使得到的金属沉积在金属、玻璃、陶瓷、塑料上，从而有广泛的应用场合。
例如，它把镍沉积在玻璃上，形成极薄的镍膜，用于太阳能电池；把金或铜沉积在塑料板上形成印刷板电路；还原废液中的贵重金属。
试以Ru3＋为例写出一个配平的离子方程式。
3．NaBH4与氯化镍在水溶液里的反应十分令人瞩目，这个反应的主要产物是Ni2B是一种神奇的有机反应催化剂。
已知NaBH4与氯化镍的反应物质的量比是2︰l，反应使所有的镍转化为Ni2B，硼的另一产物则是H3BO3，反应还放出氢气，余留在溶液里的还有氯化钠。
试写出配平的化学方程式。
4．硼氢化钠储氢方式不但具有金属氢化物储氢的优点，而且质量储氢密度大幅度提高，具有溶液无可燃性，储运和使用安全、制得的氢气纯度高、不需要纯化过程、氢气的生成速度容易控制、氢的储存效率高、催化剂可循环使用、常温甚至0℃下也可生成氢气、过程无污染等特点。
这使得硼氢化钠制氢技术的开发研究具有十分重要的意义，成为后续能源的研究内容之一。
（1）NaBH4易溶于水，并会和水反应产生氢气，试写出该反应的离子方程式。
（2）NaBH4与水反应的速率受温度、浓度及溶液的pH影响，将发生改变。
①根据你的知识，说明pH值的变化将导致反应速率怎样变化。
②日本丰田研究中心的Kojimat等人使用TiO2负载的Ni，Fe，Ru等作为催化剂发现可以大大提高反应速率；Brown等人在研究中发现加入氯铂酸使硼氢化钠的水解速率明显加快。
请用方程式说明加入氯铂酸后反应速率加快的原因。
（3）虽然硼氢化钠制氢法在试验室已研究成功，但迟迟不能再工业上大规模的推广，请分析其中的原因。
（4）由于上述的成本问题，以上各个研究小组正在研究副产物的再利用问题，从而希望能够通过资源循环降低成本，Kucel－Merit小组已通过使用类似MgH2这样的金属氢化物将水解反应中的副产物转化成NaBH4，请写出方程式。
（5）该研究组还发现了用硼砂与MgH2通过磨球制得NaBH4 ，并且在反应中加入Na，Na2O2，Na2CO3等可以大大提高反应的产率，其中以Na2CO3最好，请写出方程式，并解释加入Na2CO3从而优化反应的化学原理。
