化学竞赛高一校本教材Word下载.docx
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第三节化学反应中的能量变化
第二部分能力培养
第一章观察能力
第二章思维能力
第三章自学能力
第三部分学生实验
第四部分化学计算
选做实验一趣味实验
选做实验二制取蒸馏水
选做实验三天然水的净化
选做实验四海带成分中碘的检验
选做实验五阿伏加德罗常数的测定
附录I相对原子质量表
附录II部分酸、碱和盐的溶解性表（20º
C）
附录III元素周期表
第二章卤族元素
一、知识点
卤族元素主要是指F、Cl、Br、I等几种元素,即元素周期表中第七主族元素,这些元素的原子结构特征是最外层电子层有7个电子,内层电子均饱和,这是一族典型的非金属元素,并随核电荷数的递增,电子层数的增加,其非金属性依次减弱。
二、例题精选
例1.新制氯水中有Cl2HClOH2O分子和H+Cl-ClO-OH-离子,若向氯水中加入食盐晶体,溶液的PH值将增大;
若要增加氯水中ClO-的浓度,可以加入含OH-离子的物质,若要增加氯水中HClO的浓度,可加入CaCO3
Cl2+H2O==H++Cl-+HClO①
HClO==H++ClO-②
H2O==H++OH-③
酸性强弱关系:
HCl>
H2CO3>
HClO
例2:
G,Q,X,Y,Z均为氯的含氧化合物,我们不了解它们的分子式（或化学式）,但知道在一定条件下发生氧化还原反应时具有如下转化关系（未配平）电解
①G─→Q+NaCl
②Q+H2O──→X+H2
③Y+NaOH──→G+Q+H2O
④Z+NaOH─→Q+X+H2O
这五种化合物中氯的化合价由低到高的顺序为:
（B）
（A）Q,G,Z,X,Y（B）G,Y,Q,Z,X
（C）G,Y,Z,Q,X（D）Z,X,G,Y,Q
分析：
①G─→Q+NaCl
Q>
G
电解
②Q+H2O─→X+H2
X>
Q
③Y+NaOH─→G+Q+H2O
Y>
④Z+NaOH─→Q+X+H2O
Z>
Q
G<
Y<
Q<
Z<
X
例3:
不同卤原子之间能形成卤素互化物,其通式可表达为XX’n,（n=1,3,5,7）。
这种互化物大多数不稳定，易发生水解，如果BrFn跟水反应时物质的量之比为3:
5,生成溴酸、氢氟酸、单质溴和氧气,则下列叙述正确的是:
（A）此卤素互化物的分子式为BrF3
（B）此卤素互化物的分子式为BrF5
（C）每摩尔BrFn跟水完全反应可生成等物质的量的Br2和O2
（D）BrFn的许多性质类似于卤素单质,有强还原性
3BrFn+5H2O=HBrO3+3nHF+Br2+O2
1+3n=10
n=3
例4:
0.31g磷与Cl2完全反应生成PClx和PCly的混合物,已知PClx和PCly的物质的量之比为2:
3,将此混合物全部溶于水配成500ml溶液,取此溶液10ml与足量的AgNO3溶液反应,得到120.54mgAgCl沉淀,求X、Y的值。
解:
nP=
=0.01mol
PClx:
0.01mol×
2/5=0.004mol
PCly:
3/5=0.006mol
由氯原子守恒即PClx和PCly中Cl原子的物质的量等于AgCl中Cl-的物质的量
得
0.004xmol+0.006ymol=
=0.042mol
化简得2X+3Y=21,其中X,Y必须为正整数。
讨论:
X
Y
1
19/3
不合理
2
17/3
3
5
合理
X=3Y=5
答:
在化学式PClx和PCly中,x等于3,y等于5
三、思考题:
1.实验室制取氯气的化学方程式是___________________________,因为氯气___________而不能散放在空气中,多余的Cl2一般用__________来吸收,反应的化学方程式为______________________________________
2.溴化碘的化学性质类似于卤素单质,它与水反应的化学方程式为IBr+H2O＝HBr+HIO,下列有关IBr的叙述不正确的是（）
（A）IBr是共价化合物
（B）在很多反应中IBr是强氧化剂
（C）IBr与水反应时既不作氧化剂也不作还原剂
（D）IBr跟NaOH稀溶液反应生成NaI,NaBrO和H2O
3.在密闭容器中盛有H2,O2,Cl2混和气体,用电火花引爆,这三种气体正好完全反应,冷却至室温后所得溶液的浓度为25.62%,则容器中原有H2，O2、Cl2的物质的量之比为（）
（A）6:
3:
1（B）9:
6:
1（C）10:
1（D）13:
1
4.SCN-离子与Cl-、Br-、I-等卤素离子性质相似,都可以和AgNO3溶液反应生成沉淀,利用这个性质,可以测定NaBr和NaCl混合物的组成,现称取样品0.3675g,溶于水后加入0.2000mol/LAgNO3溶液30.00mL,再加入少量的Fe3+溶液作指示剂,然后用0.1000mol/L的NH4SCN溶液去滴定过量的Ag+,当滴至溶液显红色时即到达终点,这时共用去NH4SCN溶液20.00mL
⑴写出滴定时SCN-与Ag+和Fe3+反应的离子方程式
⑵计算样品中NaCl和NaBr的物质的量之比。
第三章氧族元素
氧族元素为元素周期表中第ⅥA族元素，包括O、S、Se、Te、Po等元素,其原子结构特征是最外层电子层均含有6个电子,内层电子数均饱和,体现出较强的非金属性,且随核电荷数的增加,原子半径的增大,其非金属性依次减弱而金属性逐渐增强。
中学化学中重点研究了硫及其化合物的有关知识，其知识结构体系如下：
二、范例剖析:
例1:
在下列变化中硫酸显示什么性质或起什么作用?
⑴固体NaCl与浓硫酸共热制HCl高沸点难挥发性和酸性
⑵铜片跟浓硫酸在加热条件下反应强氧化性和酸性
⑶利用硫酸除去金属表面的氧化物酸性
⑷浓硫酸与碳加热反应强氧化性
⑸浓硫酸与蔗糖混和,蔗糖变黑且放出刺激性气体脱水性和强氧化性
⑹浓硫酸使铁、铝钝化强氧化性
⑺乙酸、乙醇与浓硫酸混和制乙酸乙酯作脱水剂和催化剂
⑻苯与浓硫酸共热制苯磺酸作磺化剂
例2:
下列实验中溶液的PH值的变化曲线与右图相符的是（B）
（A）向H2S饱和溶液中通入过量的SO2
（B）向H2SO3饱和溶液中通入过量的H2S
（C）向澄清石灰水中通入过量的CO2
（D）向MgCl2,AlCl3的混和液中加入过量的NaOH溶液
本题中图像主要有两个特征：
（1）PH值先增大后减小最终不变
（2）起始状态的PH值小于最终状态的PH值
（A）2H2S+SO2＝3S↓+2H2O
SO2+H2O＝H2SO3
（B）H2SO3+2H2S＝3S↓+3H2O
（C）Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O
CaCO3+H2O+CO2＝Ca（HCO3）2
CO2+H2O=H2CO3
（D）MgCl2+2NaOH＝Mg（OH）2↓+2NaCl
AlCl3+3NaOH＝Al（OH）3↓+3NaCl
Al（OH）3+NaOH＝NaAlO2+2H2O
将H2S和O2的混合气体在120℃温度下,装入密闭容器中,在高温下使之燃烧,已知全部H2S和O2都参加了反应,反应后容器内恢复到120℃时,测得压强为反应前的3/4,则原混和气体中H2S和O2的物质的量之比为:
（A）
A.1:
B.1:
C.2:
D.3:
2
2H2S+O2＝2S+2H2O压强为原来的2/3
2H2S+3O2=2SO2+2H2O压强为原来的4/5
因为2/3<
3/4<
4/5，所以生成物为S、SO2和H2O
设硫化氢的物质的量为a,氧气的物质的量为b。
则可得：
得a=b所以a:
b=1:
将一定量的H2S气体缓慢通入300mL0.4mol/L的NaOH溶液中,然后在减压低温条件下蒸干,得到5.36g固体（不含有结晶水）通过计算判断固体的组成及各组成的物质的量。
原NaOH的物质的量为0.350.4=0.12mol则原NaOH溶质的质量为0.12540=4.8g
若NaOH全部反应转化Na2S,则其质量为0.12578/2=4.86g
若NaOH全部反应转化NaHS,则其质量为0.12556=6.72g
由于4.86g<
5.36g<
6.72g,说明所得固体为Na2S与NaHS的混合物。
设Na2S与NaHS的物质的量分别为X与Y
由钠离子守恒得：
2X+Y=0.12…
（1）
由质量关系得：
78X+56Y=5.36…
（2）
解
（1）
（2）得
X=0.04mol即Na2S为3.12g
Y=0.04mol即NaHS为2.24g
总结：
一、根据S的化合价的高低,判断其氧化性或还原性
-20+4
H2SSSO2具有还原性既有氧化性又有还原性
+6
H2SO4具有氧化性
二、H2S
1.臭蛋味毒性
2.可燃性（可能有三种情况）
3.还原性:
能被多种氧化剂氧化如:
KMnO4、H2SO4（浓）、HNO3（浓稀）、SO2、Cl2、Br2、I2、Fe3+等
三、SO2
1.具有酸性氧化物的通性（三个通性）
2.氧化性
3.还原性
4.漂白作用
四、H2SO4
1.稀H2SO4具有酸的通性（五个通性）
2.浓H2SO4的特性；
①吸水性②脱水性③强氧化性④参与某些有机化学反应
3.H2SO4的工业制法三个过程三步反应三种典型设备
1.15mL18mol/L的浓硫酸中,加入足量的铜片并加热,充分反应后被还原的H2SO4的物质的量是:
（）
A.0.9mol
B.大于0.45mol小于0.9mol
C.0.45mol
D.小于0.45mol
2.将XmolNa2SO3和YmolNa2S溶于水,用稀硫酸酸化后,若生成物分别为①SO2+S②S+H2S③只有S,则X与Y的比值从（Ⅰ）1/2（Ⅱ）>
1/2（Ⅲ）<
1/2中选出正确顺序组合为（）
（A）ⅠⅡⅢ（B）ⅡⅢⅠ（C）ⅢⅡⅠ（D）ⅡⅠⅢ
3.S、T、P下112LH2S燃烧，用掉O2100.8L，然后把生成物冷却到原来状态，剩余气体体积缩小为原混和气体体积的21.05%，则充分燃烧的H2S气体体积占H2S总体积的（）
A.40%
B.32%
C.74%
D.80%
4.在FeCl3和CuCl2的混和溶液中,通入适量H2S,反应结束后,生成0.2mol沉淀物,过滤,在溶液中加入足量AgNO3溶液,生成沉淀0.8mol,求原混合液中FeCl3和CuCl2的物质的量。
第四章氮族元素
氮族元素为元素周期表中ⅤA族元素,包括N、P、As、Sb、Bi等元素,这些元素的原子结构特征为最外电子层均具有五个电子,且随着核电荷数的递增,原子半径的增大,得电子能力逐渐减弱,而失电子能力逐渐增强,表现出元素的非金属性逐渐减弱,而金属性逐渐增强.中学化学中主要研究了氮及其化合物,其次是磷及其化合物,有关氮和磷的知识结构体系如下:
例1.一定质量的铜与足量的浓HNO3或稀HNO3完全反应,在相同条件下,用排水法收集产生的气体（浓稀HNO3的还原产物分别为NO2和NO）,下列叙述正确的是:
（AD）
A.硝酸浓度越大,反应速度越快
B.硝酸浓度越大,消耗的硝酸越少
C.硝酸浓度越大,产生的气体越少
D.两者用排水法收集到的气体体积相等
Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2+2H2O①
3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO+4H2O②
3NO2+H2O=2HNO3+NO③
有CO2和NO的混和气体aml,通过足量的Na2O2后,用排水法收集气体,结果没有收集到气体,则原混和气体中的CO2和NO的体积比为:
（D）
2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2①
4NO+3O2+2H2O=4HNO3②
3CO2──2NO③
已知NH3与H2O相似.NH4+与H3O+,NH2-与OH-,N3-与O2-等相似,试推测下列反应方程式:
⑴液氨的电离_______________________________________
⑵钠与液氨反应_______________________________________
⑶乙酸乙酯的氨解_______________________________________
⑷Mg（NH2）2受热分解_______________________________________
类比：
2H2O
H3O++OH-
2NH3
NH4++NH2-
Mg（OH）2
MgO+H2O
3Mg（NH2）2
Mg3N2+4NH3
例4:
有一支10ml的试管中充满NO2和O2,将其倒插在盛有足量水的水槽之中,若以y（ml）表示完全反应后试管内剩余气体的体积,x（ml）表示原混和气体中NO2的体积,①试建立y＝f（x）的函数关系②在坐标系中作出y＝f（x）的曲线
①
（1）由4NO2+O2+2H2O＝4HNO3知，若10mLNO2与O2的混和气体恰好完全反应，则NO2的体积为8mL,O2的体积为2mL,此时剩余气体为零。
即x=8mL时，y=0
（2）当x>
8时，（10-x）mL氧气全部反应，余气为NO。
与氧气反应的NO2为4（10-x）,只与水反应的NO2为10-5（10-x）,即5x-40,则NO的体积为（5x-40）/3,
即y=（5x-40）/3（10>
x>
8mL
解：
②当x<
8时，（10-x）mL氧气过量。
与NO2反应的氧气为x/4,剩余的氧气为（10-x-x/4）mL,
即y=（10-5x/4）mL,（0<
x<
8mL）
③
重要知识点:
一、NH3
1.与H2O反应,（1:
700）得弱碱NH3H2O
2.与酸反应
3.还原性①催化氧化
②与Cl2反应
③与CuO反应
4.制法实验室制法
工业制法
二、HNO3
1.稀HNO3具有酸的通性
2.浓HNO3的特性
①不稳定性
②强氧化性
③硝化反应
④酯化反应
⑤黄蛋白反应
3.工业制法──氨催化氧化法
三、磷及其化合物
1.P的同素异形体（白磷和红磷）
①与O2反应
②与CI2反应
2.H3PO4
①高沸点,难挥发性,可溶性,固体酸
②分步电离（三元中强酸）
③与碱反应（可生成三种不同的盐）
④可用于实验室制HBr与HI气体
1.将10.7gNH4Cl和7.8gCa（OH）2混和加热,把制得的NH3全部通入100mL2mol/LH3PO4溶液中,这时生成的盐为（）
A.（NH4）3PO4
B.NH4H2PO4
C.（NH4）2HPO4
D.（NH4）HPO4和NH4H2PO4
2.CuS和HNO3反应生成物中有Cu2+和H2SO4,若反应中CuS和HNO3的物质的量之比为3:
14,则HNO3的还原产物为（）
A.NO2
B.NO
C.NH4NO3D.Cu（NO3）2
3.为消除NOx对大气的污染,工业上通常利用如下反应NOx+NH3──N2+H2O来保护环境,现有NO2和NO的混和气体3L,可用相同状况下3.5LNH3恰好使其完全转化为N2,则混和气体中NO2和NO体积比为（）
4
B.3:
D.1:
4、⑴PH3分子结构是______________,在PH4+里4个P-H键间的夹角是_________
⑵用“大”、“小”、“强”、“弱”填写以下空白：
和NH3相比,PH3在水中的溶解性较________,跟H+离子结合能力较________,碱性_________,还原性较________
⑶用离子方程式表示PH4Br固体的水解反_______________________________
第五章碳族元素
碳族元素属于元素周期表中ⅣA族元素，包括C、Si、Ge、Sn、Pb等元素。
其原子结构特征是最外电子层均含有４个电子，其内层电子数均饱和，且随着核电荷数的递增，原子半径的增大，得电子能力逐渐减弱，而失电子能力逐渐增强，即非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强。
初中化学中已研究了碳及其化合物，高中化学中则重点研究硅及其化合物，有关硅及其化合物的知识结构体系如下图：
下列说法正确的是：
（B、D）
（A）SiO2是酸性氧化物,不与任何酸反应
（B）物质的量浓度相同的Na2SiO3和Na2CO3溶液,其PH值前者大于后者
（C）高温时SiO2和Na2CO3反应放出CO2,说明硅酸的酸性比碳酸强
（D）水玻璃敝口存放,会有沉淀析出
酸性H2CO3>
H2SiO3
Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3↓
硅能与强碱溶液作用生成硅酸盐和氢气:
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
对于这个反应,下列说说法正确的是:
（A）Si是氧化剂（B）Si是还原剂（C）NaOH和H2O是氧化剂（D）水是氧化剂
简化成:
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
在密闭容器中充入CO2和CO混合气体,其密度是相同条件下氦气密度的8倍,这时测得容器内的压强为P1。
若控制容器的体积不变,加入足量的Na2O2,充分振荡并不断用电火花点燃至完全反应,恢复到开始时的温度,再次测得容器内的压强为P2,则P1和P2的关系是:
（A）
（A）P1=8P2
（B）P1=4P2
（C）P1=2P2
（D）P1=P2
2CO2+2Na2O2==2Na2CO2+O2①
2CO+O2==2CO2②
合并为CO+Na2O2==Na2CO3③
2CO2+2Na2O2==2Na2CO3+O2
2mol
1mol
1mol
0.5mol
所以:
P1=8P2
若发现了114号新元素X,则有关X元素及其化合物的叙述正确的是:
（B）
（A）X有稳定的气态氢化物
（B）X的最高正价氧化物的化学式为XO2
（C）X为非金属元素
（D）X的低价氧化物是酸性氧化物
搞清114号元素在周期表中的位置是解决问题的关键。
一般可作这样的分析：
第一、二、三、四、五、六、七周期中所能容纳元素的种类分别是2、8、8、18、18、32、32（假设第七周期排满），显然第七周期的最后一种元素为118号，则易推知114号元素为第七周期第四主族元素。
该元素的性质应最接近Pb。
重要知识点：
一、Si
1.晶体硅与金刚石的晶体结构和性质比较
2.Si、Ge半导体性能
3.Si的化性
①与非金属反应（如O2、C、F2）
②与强碱溶液反应
二、SiO2
1.与碱反应
2.与碱性氧化物反应
3.与HF反应
4.与某些盐反应（酸酐代换）
三、Na2SiO3
1.与酸（如盐酸与碳酸）反应
2.水解反应
3.与盐溶液反应（①复分解反应②双水解反应）
四、硅酸盐工业:
玻璃、水泥、陶瓷等
1.在100mL、3mol/L的NaOH溶液中,通入0.2molCO2气体,完全反应后溶液中一些离子浓度大小的关系为:
（）
（A）[HCO3-]>
[CO32-]>
[OH-]>
[H+]
（B）[CO32-]>
[HCO3-]>
（C）[OH-]>
（D）[HCO3-]>
2.某金属氧化物MO2,高温下用碳还原得到标况下400mLCO和100mLCO2及0.978g金属M,则M的原子量为:
（A）40
（B）73
（C）118
（D）207
3.第ⅣA元素中C、Si、Ge、Sn的+4价化合物是稳定的,而铅的+2价化合物是稳定的。
Ge是一种良好的半导体材料,被广泛应用于电子工业中,它可以从煤燃烧的烟道灰中提取。
其过程如下:
烟道灰（含GeO2）──→锗的氯化物─→锗酸加热氢气流中加热──→纯净的锗的氧
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