学大伟业清华北大化学竞赛专题(无机化学)5

2023年北京大学中学生化学竞赛春季研讨营晚自习无机化学作业题2023.2.2关于试题的一些说明与提示：一、本试题为北京大学化学与分子工程学院命制二、为尽量增强图片的可读性，本文档中部分题目（第3题、第4题）中的插图进行了增强处理，略去了实际曲线中的噪声，实际情况请以现场下发的原件为准。

三、凡题目中要求书写反应方程式，如无特殊说明，须配平且系数为最简整数比。

四、可能用到的常数：法拉第常数F = 96485 C mol-1；气体常数R = 8.3145 J mol-1 K-1；A vogadro常数N A = 6.0221×1023 mol-1。

第1题（18分）13、14族元素的簇合物化学1-1B5H9（C4v点群）与C2H2在放电条件反应可以得到通式为B n C2H n + 2的碳硼烷。

给出B5H9的结构（2分，氢桥用B-H-B表示）。

给出n = 3的碳硼烷的结构（具有三重对称轴）和点群（3分），给出n = 10的碳硼烷的稳定异构体总数m（1分）。

1-2给出[Si5]2-的结构（2分）。

解释你的推理过程（2分）。

1-3填空：Zintl离子[Sn9]4-有x对骨架电子分布在y个Sn原子之间。

由于x-y = z，根据Wade规则，[Sn9]4-具有[closo, nido, arachno]型结构（5分；提示[B6H6]2-是closo，B5H9是nido，B4H10是arachno），画出[Sn9]4-的多面体结构（3分，不必示出Sn原子或电荷，不必给出推理过程）。

第2题（20分）元素推断从低价铜矿中电解精炼铜时的阳极泥是提取某元素X的主要原料，阳极泥（主要成分为A）中的X主要以阴离子形式存在。

典型的提取步骤为将混有碳酸钠的阳极泥A于650 ℃在空气中燃烧（反应1），然后浸水过滤。

滤液用稀硫酸中和后，过滤得含有X的B溶液（反应2）。

往该溶液中通入SO2，沉淀出X单质（反应3），如果不加碳酸钠进行焙烧，则得到固体C（反应4），但该方法的X产率比碳酸钠法低得多，这是因为C是一种不稳定的链状聚合物，有两种长度的共价键：178 pm和173 pm。

大学化学之无机化学例题精讲主讲：清华大学马长捷第十讲副族元素（一）知识结构1、副族元素通性总结2、Cr副族1、副族元素通性总结二、同周期的d或ds区元素的相似性1、金属性：称为“过渡金属”。

因为其最外层电子数少（s层），容易失去。

2、d层电子容易发生跃迁，因而会显示不同的颜色。

3、氧化态：大部分存在多种氧化态，而且相邻氧化态之差很小。

Eg：Mn 氧化态有-1,0,1,2,3,4,5,6,7.跟p区不同。

除了VIII之外，最高氧化态和族号相等。

高氧化态一般以氧化物形式存在低氧化态一般以配合物形式存在4、同多酸：同一种含氧酸分子缩合而成多酸如：H2Mo4O13(四钼酸)、H10W12O41 (十二钨酸) 杂多酸：两种不同含氧酸分子缩合而成12MoO42- + 3NH4+ + HPO42- + 23 H+ ==(NH4)3[P(Mo12O40)]·6H2O↓（淡黄色）+ 6 H2O磷钼酸铵十二钼磷杂多酸的阴离子（[PMo12O40]3−）是一种 1:12A 型杂多酸阴离子，1826年首先由贝采利乌斯发现。

这类 1:12A 型的结构首先由 Keggin 测得，因此常称为 Keggin 结构。

其基本结构单元是四组三个钼氧八面体，每一组中三个钼氧八面体共用顶角上的氧原子，结合成 Mo 3O 10单元。

四个 Mo 3O 10单元的四个三方共用的氧原子位于中心四面体的棱角上，构成四面体穴，而磷原子位于四面体穴的中心。

5、过渡元素容易形成配合物：过渡元素的原子或离子具有部分空的(n-1)d, ns、空的np轨道可接受配体的孤对电子。

过渡元素的离子一般具有较高的电荷、较小的半径，极化力强, 对配体有较强的吸引力。

所以过渡元素常成为催化剂：催化剂反应Fe/Mo 合成氨Pt/Rh 氨氧化为NOV2O5 SO2氧化为SO3Pd Raney Ni催化加氢2、Cr、Mo、W铬分族知识概括：1、铬族元素电势图－0.13 －1.1 －1.4 －1.2 E B θ： CrO 42- ——Cr(OH)3———Cr(OH)2——Cr —— CrO 2 1.33 －0.41 －0.91 E A θ： Cr 2O 72-————Cr 3+————Cr 2+————Cr 酸性介质Cr 2O 72-氧化性强，碱性介质Cr(OH)3还原性强。

学大伟业清华北大化学竞赛专题（无机化学）l.pdf大学化学之主讲：清华大学马长捷无机化学竞赛大纲耍求：气无机化学竞赛大纲要求：气体理想气体标准状况（态）。

理想气体状态方程。

气体常量R。

体系标准压力。

分压定律。

气体相对分子质量测定原理。

气体溶解度（亨利定律）。

无机化学竞赛大纲要求：溶无机化学竞赛大纲要求：溶液溶液浓度。

溶解度。

浓度。

溶解度。

浓度和溶解度的单位与换算。

溶液配制（仪器的选择）。

重结晶方法以及溶质/溶剂相对量的溶剂相对量的估算。

过滤与洗涤（洗涤液选择、洗涤方式洗涤液选择、洗涤方式选择）。

重结晶和洗涤溶剂（包括混合溶剂洗涤溶剂（包括混合溶剂）的选择。

胶体。

合溶剂）的选择。

胶体。

分散相和连续相。

胶体的形成和破坏。

胶体的分类。

胶粒的基木结构。

无机化学竞赛大纲要求：元素元素周期律与元素周期系周期。

1〜18族。

主族与副族。

族。

主族与副族。

过渡元素。

主、副族同族元素从上到下性质变化一般规律；同周期元素从左到右性质变化一般规律。

原子半径和离子半径。

左到右性质变化一般规律。

原子半径和离子半径。

s、p、d、ds、f区元素的基本化学本化学性质和原子的电子构型。

元素在周期表中的位置与核外电子结构（电子层数、价电子层与价电子数）的数、价电子层与价电子数）的关系。

最高氧化态与族序数的关系。

对角线规则。

金属与非金属在周期表中的位置。

半金属（类金属）。

主、副族的重要而常见元素的名称、符号及在周期表屮的位置、常见氧化态及其主要形体。

铂系元素的概念。

无机化学竞赛大纲要求：无机化学竞赛大纲要求：配合物路易斯酸碱。

配位键。

重要而重要而常见的配合物的中心离子（原子）和重要而常见的配体（水、羟离子、卤离子、拟卤离子、氨、酸根离子、不饱和烃等）。

螯合物及螯合效应。

重要而常见的配合反应。

配合反应与酸碱反应、沉淀反应、氧化还原反应的关系（定性说明）。

配合物几何构型和异构明）。

配合物几何构型和异构现象的基木概念和基木事实。

配合物的杂化轨道理论。

第32届全国高中化学竞赛清北学堂模拟试卷五·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。

第1题（17分）在有机反应中，碳正离子重排反应有着重要的地位，它常常难以预测的在反应釜中发生，对目标产物的合成带来了一定困难，然而同时使有机分子的结构更加丰富多彩。

相比之下，碳负离子重排好像并不那么常见。

根据Woodward-Hoffman 规则，碳负离子同面迁移中的1,2-迁移、1,6-迁移等是对称性禁阻的，而1,4-迁移则对称性允许。

为加深对碳负离子重排的了解，有人利用计算化学方法对下列两个反应进行了处理：反应一：反应二：对于反应一的底物和产物进行结构优化，结果如下图所示：1-1-1碳负离子重排与碳正离子重排在基团迁移的方向上有什么不同，根据所给信息，简要说明原因？1-1-2分别写出“自由”碳正离子和“自由”碳负离子中心碳“原子”的杂化方式并说明为什么二者杂化方式不同。

1-1-3请利用共振论解释反应物1a、反应物1b和产物2的能量差别。

1-2了解一个反应的趋向，不仅要研究该反应的底物和产物，还要研究该反应的过渡态。

理论化学对于反应一和反应二的计算结果如图所示：1-2-1画出碳负离子1,2-迁移和1,4-迁移过渡态中轨道作用示意图。

1-2-2请利用休克尔理论解释两个反应活化能的差异。

第2题（15分）EDTA能与许多金属阳离子反应生成1 : 1的络合物。

2-1-1画出EDTA与铜离子所形成络离子的结构。

2-1-2指出这种络离子所属点群。

2-2以下是hcp堆积和ccp堆积中原子的配位多面体，指出这两种配位多面体的所属点群。

清北学堂无机化学练习1. 下列左图为恒压下某物质液体的冷却曲线，右图是该物质的相图。

（1）指出左图中b c平台出现时液体所处状态。

（2）解释出现平台的原因。

提示：f = C – P + 2（自由度等于独立组分数减去相数加上2）（3）什么液体的冷却曲线中不出现平台？（4）途中a 点表示什么现象？简述其热力学原因。

（5）确定体系出现b c平台时该物质在相图中的位置。

4. 氢是所有元素中唯一具有不含中子的同位素的元素。

（1）氢是非金属元素，在元素周期表中却与活泼的碱金属元素同处一列，给出合理的解释。

（2）在所有气体中，氢气的密度是最小的，0.08988 g / L；氢气的扩散速度是最快的，计算在273.15K，氢气的扩散速度（m / s ）。

（3）描述氢分子的两种异构体，指出在25℃，普通氢中两种异构体的比。

解释NO、NO2可以催化两种异构体的转化，而N2、N2O则不能催化两种异构体的转化。

（4）H2和H+ 在一定条件下可形成H3+，指出H3+中的化学键是何种化学键。

H3+的结构可表示为试画出H7+的结构。

（5）H2和金属钠化合生成离子型氢化物NaH。

①写出NaH中H-的分数坐标。

②写出NaH 和二氧化碳反应的化学方程式。

5.某燃气组成（体积分数）如下：CO 0.280 CO2 0.120 H2 0.0300 CH4 0.00600 C2H4 0.00200 N20.562 200 m3该燃气在过量20% 的空气（N2 0.80 O2 0.20 ）中完全燃烧，计算产物中二氧化碳的体积分数。

7.氢要真正成为实用能源，需要获取廉价氢气。

用热化学循环制取氢气是化学家一直在研究的问题。

例如1980年美国化学家提出的硫-碘热化学循环法：SO2 + 2H2O + I2→2HI + H2SO42HI → H2 + I2H2SO4→SO2+ H2O + 1/2 O2以下是另一种热化学循环制氢的第一步反应，配平该反应式并完成其热化学循环。

化学竞赛无机化学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 以下哪种元素是地壳中含量最多的元素？A. 氧B. 硅C. 铝D. 铁2. 元素周期表中，第IA族元素的代表性特征是什么？A. 非金属性B. 金属性C. 稀有气体D. 放射性3. 根据元素周期律，同一主族元素的原子半径从上到下的变化趋势是什么？A. 逐渐减小B. 逐渐增大C. 先增大后减小D. 无规律变化4. 以下化合物中，哪一个是共价化合物？A. NaClB. CaOC. H2OD. FeS5. 金属晶体中，金属原子之间通过什么相互作用？A. 离子键B. 共价键C. 金属键D. 范德华力二、填空题（每空2分，共20分）6. 元素周期表中的第_______周期被称为长周期。

7. 原子序数为17的元素是_______。

8. 离子键通常存在于_______和_______之间。

9. 金属晶体的导电性是由于_______的存在。

10. 一个典型的离子晶体是_______。

三、简答题（每题10分，共30分）11. 描述什么是离子晶体，并给出一个例子。

12. 解释什么是配位数，并给出一个常见的配位化合物的例子。

四、计算题（每题15分，共30分）13. 已知某化合物的化学式为Fe2O3，计算其摩尔质量。

14. 假设有1.0摩尔的NaCl溶解在1升水中，计算溶液的摩尔浓度。

答案一、选择题1. A2. B3. B4. C5. C二、填空题6. 四7. 氯（Cl）8. 金属非金属9. 自由电子10. NaCl三、简答题11. 离子晶体是由正负离子通过静电吸引力结合形成的晶体。

例如，NaCl（氯化钠）就是一个典型的离子晶体。

12. 配位数是指一个中心原子或离子周围所连接的配体数量。

例如，[Fe(H2O)6]3+中，铁离子的配位数是6。

四、计算题13. Fe2O3的摩尔质量= 2 × 55.845（Fe的摩尔质量）+ 3 × 15.999（O的摩尔质量）= 159.688 g/mol。

无机化学北大试题及答案无机化学是化学学科的一个重要分支，它主要研究无机物质的结构、性质、反应及其应用。

以下是一份模拟的无机化学试题及其答案，供参考。

一、选择题（每题2分，共20分）1. 以下哪种元素的原子序数为26？A. 铁B. 铜C. 锌D. 铁答案：C. 锌2. 哪种化合物的化学式为NaCl？A. 氯化钠B. 氯化钾C. 氯化镁D. 氯化钙答案：A. 氯化钠3. 以下哪种元素属于碱土金属？A. 锂B. 钠C. 钾D. 钙答案：D. 钙4. 哪种元素的电子排布为1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶？B. 氧C. 氮D. 氖答案：D. 氖5. 以下哪种化合物是共价化合物？A. NaClB. HClC. MgOD. Fe答案：B. HCl6. 哪种元素的原子半径最大？A. 氢B. 氦C. 锂D. 铯答案：D. 铯7. 以下哪种化合物是离子化合物？A. H₂OB. CO₂C. NaClD. CH₄答案：C. NaCl8. 哪种元素的电子排布为[Ar] 3d⁵ 4s¹？A. 铬B. 锰C. 铁答案：C. 铁9. 以下哪种化合物是酸性氧化物？A. CO₂B. SO₂C. NO₂D. SiO₂答案：D. SiO₂10. 哪种元素的原子序数为29？A. 铜B. 镍C. 钴D. 锌答案：B. 镍二、填空题（每空1分，共20分）1. 元素周期表中，第IA族元素的价电子数为____。

答案：12. 元素的电负性越大，其非金属性越____。

答案：强3. 元素周期表中，第VIII族元素的价电子数为____。

答案：84. 在周期表中，同一周期的元素，从左到右，原子半径逐渐____。

答案：减小5. 元素的电离能越大，其金属性越____。

答案：弱6. 元素的电负性越小，其非金属性越____。

答案：弱7. 元素周期表中，第IIIA族元素的价电子数为____。

答案：38. 在周期表中，同一族的元素，从上到下，原子半径逐渐____。