高中化学竞赛教材(第一部分).doc

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黄冈中学化学奥赛培训教程

目录

上册（75页，2.5M）

第一章化学反应中的物质变化和能量变化

第一节氧化还原反应

第二节离子反应和离子方程式

第三节化学反应中的能量变化

第四节综合解题

第二章物质结构元素周期律

第一节原子结构和核外电子排布

第二节元素周期律与元素周期表

第三节化学键

第四节分子间作用力

第五节晶体结构

第六节综合题解

第三章气体、溶液和胶体

第一节气体

第二节胶体

第三节溶液

第四节综合题解

第四章化学反应速率及化学平衡

第一节化学反应速率

第二节影响化学反应速率的因素

第三节化学平衡

第一章化学反应中的物质变化和能量变化

第一节氧化还原反应

1、根据下列三个反应，排出氧化剂氧化性的强弱顺序：

A．4HCl＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

B．16HCl＋2KMnO4=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O

C．4HCl＋O22Cl2↑＋2H2O

解析：

这三个反应中还原剂都是盐酸。

不同的氧化剂与同一还原剂反应时，若反应越易发生，则氧化剂的氧化性越强，反之就弱，故其氧化性顺序由强到弱：

KMnO4>MnO2>O2。

2、配平氧化还原方程式：

P4O＋Cl2FY=POCl3＋P2Cl5

解析：

本题中P4O中的P元素对应有两种产物，故设P4O的化学计量数为“1”。

用待定系数法配平的关键是选准一种物质的化学计量数为1。

令P4O＋aCl2=bPOCl3＋cP2Cl5，由原子守恒得：

代入整理得：

4P4O＋21Cl2=4POCl5＋6P2Cl5

3、配平下列方程式：

Fe3C＋HNO3=Fe（NO3）3＋NO2＋CO2＋H2O

解析：

复杂物质Fe3C按常规化合价分析无法确定Fe和C的具体化合价，此时可令组成该物质的各元素化合价为零价，再根据化合价升降法配平。

再用观察法，不难确定各物质的化学计量数为：

1、22、3、13、1、11，故为Fe3C＋22HNO3=3Fe（NO3）3＋13NO2↑＋CO2↑＋11H2O

4、配平NH4NO3FY=N2＋HNO3＋H2O

解析：

NH4NO3中N的平均化合价为＋1价，则元素化合价升降关系为：

2N2（＋1→0）降2×1

N＋1→＋5升4×1

用观察法调整确定各物质的化学计量数，故：

5NH4NO3=4N2↑＋9H2O＋2HNO3

注：

若配平时不用此平均标价法，则要分析同种元素化合价升降关系。

决不会出现化合价交叉现象，即不会出现的情况。

5、问四氧化三铁中铁的氧化数为多少？

解析：

已知氧的氧化数为－2，设铁的氧化数为＋x，

则3x＋4×（－2）=0

所以Fe3O4中Fe的氧化数为。

注：

氧化数可以为分数。

6、用离子－电子法配平下列方程：

KMnO4＋FeSO4＋H2SO4

FY=MnSO4＋Fe2（SO4）3＋K2SO4＋H2O

解析：

①写出反应的离子表达式：

＋Fe2+＋H+FY=Mn2+＋Fe3+＋H2O

②分别写出氧化和还原半反应：

Fe2+－e－→Fe3+×5

＋8H+＋5e－→Mn2+＋4H2O×1

③根据反应过程中得失电子相等原则，配平氧化剂和还原剂系数：

＋5Fe2+＋8H+=Mn2+＋5Fe3+＋4H2O

④H2SO4作介质时，化学方程式可写为：

2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋5Fe2（SO4）3＋8H2O

注：

离子－电子法配平的关键是把氧化还原反应方程式拆为两个半反应式，再利用电子得失守恒即可消去电子，得方程式。

7、计算由标准氢电极和标准镉电极组成的电池的自由能。

解析：

代数值较小的电极应作原电池的负极，代数值较大的电极为正极，因此电池的符号可表示为：

（－）Cd|Cd2+（1mol/L）//H+（1mol/L）|H2（Pt）（＋）

2×96500×0.4026=－77701.8J/mol

第二节离子反应和离子方程式

1、在pH=1的无色透明溶液中不能大量共存的离子组是（）

A．Al3+、Ag+、Cl－

B．Mg2+、Cl－

C．Ba2+、K+、CH3COO－、Fe3+

D．Zn2+、Na+、

解析：

A组由于Ag+＋Cl－=AgCl↓而不能共存；C组因生成弱电解质（H+＋CH3COO－=CH3COOH）而不能共存，且Fe3+是棕黄色的，故答案为A、C。

注：

解答此类题的关键是掌握离子能否共存的判断规则。

2、重金属离子有毒性。

实验室有甲、乙两种废液，均有一定毒性。

经化验甲废液呈碱性，主要有毒离子为Ba2+离子，如将甲、乙废液按一定比例混合，毒性明显降低。

乙废液中不可能含有的离子是（）

A．Cu2+和B．Cu2+和Cl－

C．K+和D．Ag+和

解析：

沉淀Ba2+必须用，而在A、C两选项中均含有，但C项中K+无毒性，A项中Cu2+可与甲废液中OH－反应生成Cu（OH）2沉淀，从而降低毒性。

本题答案为A。

注：

设法使重金属离子转化为沉淀，使其毒性明显降低。

若仅考虑将Ba2+沉淀为BaSO4，即选C。

3、下列反应的离子方程式错误的是（）

A．等物质的量的Ba（OH）2与NH4HSO4在溶液中反应：

Ba2+＋2OH－＋=BaSO4↓＋NH3·H2O＋H2O

B．氢氧化铁与足量的氢溴酸溶液反应：

Fe（OH）3＋3H+=Fe2+＋3H2↓＋H2O

C．足量的CO2通入饱和碳酸钠溶液中：

CO2＋＋H2O=

D．向碳酸氢钠溶液中滴加少量澄清石灰水：

Ca2+＋＋2OH－=CaCO3↓＋＋2H2O

解析：

对于A：

在水溶液中进一步电离成H+和，且Ba（OH）2与NH4HSO4等物质的量反应，故NH4+与H+分别与OH－反应，故A正确。

对于B，氢溴酸是强酸，Fe（OH）3为难溶物，故也正确。

对于C，由于NaHCO3溶解度小于Na2CO3，且Na2CO3为饱和溶液，故析出的是NaHCO3晶体，故C错误。

对于D，Ca（OH）2少量，故溶液中还有存在，若Ca（OH）2过量，则不能有存在。

故D正确。

本题答案为C。

注：

本题结合元素化合物的知识，从多个侧面考查对离子方程式正误的判断。

有的同学对D选项产生怀疑：

产物中的阴离子是还是OH－？

仔细分析可发现，加入的石灰水是少量，n（OH－）<因此OH－与的反应将全部消耗，故D选项不符合题意。

4、下列反应的离子方程式书写正确的是（）

A．向氢氧化钠溶液中通入少量CO2：

OH－＋CO2=

B．用氨水吸收少量SO2：

2NH3·H2O＋SO2=

C．向硝酸铝溶液中加入过量氨水：

Al3+＋4NH3·H2O=＋2H2O

D．向Fe2（SO4）3的酸性溶液中通入足量H2S：

Fe3+＋H2S=Fe2+＋S↓＋2H+

解析：

A选项因为CO2量少，只能生成，错误；C选项中生成的Al（OH）3沉淀不与弱碱氨水反应生成，错误；D选项中的离子方程式电荷不守恒，故B选项正确。

注：

要掌握离子方程式的书写规则，且电荷守恒原理是判断离子方程式的一条重要原理，务必熟悉其应用。

5、

（1）向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液至中性，请写出发生反应的离子方程式：

_________________________________。

（2）在以上中性溶液中继续滴加Ba（OH）2溶液，请写出此步反应的离子方程式：

_______________________。

解析：

因NaHSO4是二元强酸的酸式盐，可以理解成全部电离。

当反应后溶液是中性时其反应式为2NaHSO4＋Ba（OH）2=BaSO4↓＋Na2SO4＋2H2O，离子方程式是2H+＋＋Ba2+＋2OH－=BaSO4↓＋2H2O。

此时中性溶液中只有Na2SO4溶液，加入Ba（OH）2的离子方程式应为：

Ba2+＋=BaSO4↓。

注：

酸式盐与碱的反应，情况比较复杂。

因为由加入碱的量不同，其产物有所不同，所以建议先写成化学式方程式再改写成离子方程式。

6、某待测液中可能含有Fe2+、Fe3+、Ag+、Al3+、Ba2+、Ca2+、等离子，进行了下述实验（加入的酸、碱、氨水、溴水都过量）：

根据实验结果：

（1）判定待测液中有无Ba2+、Ca2+离子，并写出理由。

_____________________。

（2）写出沉淀D的化学式：

__________________________________。

（3）写出从溶液D生成沉淀E离子反应方程式：

____________________。

解析：

溴水能将Fe2+氧化成Fe3+，因而无论原待测液含Fe2+、Fe3+中的一种或二种，最终沉淀D均为Fe（OH）3，而沉淀E则一定为Al（OH）3，沉淀C中有Fe（OH）3、Al（OH）3两种沉淀。

在此Fe3+、Al3+与强、弱碱反应的相似性和差异性得到了很好的体现。

答案为：

（1）至少含Ba2+、Ca2+中一种，因为CaSO4微溶，BaSO4难溶；

（2）Fe（OH）3

（3）2AlO2－＋CO2＋3H2O=2Al（OH）3↓＋

第三节化学反应中的能量变化

1、由N2和H2合成1molNH3时可放出46.2kJ的热量，从手册上查出N≡N键的键能是948.9kJ/mol，H－H键的键能是436.kJ/mol，试N－H键的键能是多少？

解析：

该反应热化学方程式为：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）;△H=－46.2kJ/mol。

这说明形成6个N－H键放出的热量，比破坏一个N≡N键和三个H－H键吸收的能量多92.4kJ。

根据已知的N≡N键、H－H键的键能数据和能量守恒原理，就可算出N－H键的键能。

设N－H键的键能为X，应有如下关系：

6X－（948.9＋436.0×3）=46.2×2

X=391.5（kJ/mol）

注：

本题利用键能计算反应热的大小，要求掌握

Q=∑E生成物－∑E反应物计算关系式。

2、强酸与强碱在稀溶液里反应的中和热可表示：

H+（溶液）＋OH－（溶液）=H2O（溶液）＋55.9kJ

已知：

CH3COOH＋NaOH=CH3COONa＋H2O＋Q1kJ

1/2H2SO4（浓）＋NaOH=1/2Na2SO4＋H2O＋Q2kJ

HNO3＋NaOH=NaNO3＋H2O＋Q3kJ

上述反应均是在溶液中进行的反应，Q1、Q2、Q3的关系正确的是（）

A．Q1=Q2=Q3B．Q2>Q1>Q3

C．Q2>Q3>Q1D．Q2=Q3>Q1

解析：

酸在水中电离成H+和酸根是一个吸热过程，所以，酸越弱，电离热就越大；反之越小。

因此，CH3COOH的电离热最大；按理H2SO4（第一级）与HNO3同是强酸，特别在水中，由于水的拉平效应，使它们都显强酸性，似乎中和热应相同，实际上并不相同，HNO3有一个分子内氢键（如图），所以它比H2SO4（第一级）酸性要弱，在电离成时要破坏氢键而消耗能量。

其次，H2SO4分子间虽然也有氢键，但在溶解过程中首先形成水合硫酸放出大量热量，破坏氢键并促使离解，所以硫酸的中和热要大于硝酸的中和热。

应选C。

3、已知273K时，N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）＋Q（Q>0），在相同温度条件下，向一密闭容器中通入1molN2和3molH2，达到平衡时，放出能量为Q1，向另一体积相同的密闭容器中通入0.5molN2和1.5molH2，达到平衡时，放出能量为Q2。

则 Q1和Q2应满足的关系是（）

A．Q2

B．Q2

C．Q2=Q1/2

D．Q>Q2>Q1/2

解析：

热化学反应方程式中Q是指1molN2和3molH2完全反应，生成2molNH3时放出的热量，而