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ds区元素

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2005第1题（9分）用α粒子撞击铋－209合成了砹－211。

所得样品中砹－211的浓度<10－8mol/L，砹－211同位素半衰期较长，足以用它来研究砹的化学性质。

1-1写出合成砹的核反应方程式。

（2分）

1-2已知室温下用CCl4萃取I2的分配系数为cI2（CCl4）/cI2（H2O）=84，预计用CCl4萃取AtI的分配系数cAtI（CCl4）/cAtI（H2O）<84（填>,<或＝）;理由是AtI是极性分子（1.5分）。

1-3已知I2+I－⇌I3－的平衡常数K=800，可推断AtI+I－⇌AtI2－的平衡常数K>800（填>,<或＝）;依据是:

形成X3－离子的能力I3－>Br3－>Cl3－。

（1.5分）

1-4在AtI中加入I2和I－的混合溶液，滴加AgNO3溶液，发现所得沉淀中只有AgI而没有共沉淀的AgAt（如果有AgAt，必然会被共沉淀），然而在上述产物中加入Pb（IO3）2却发现有砹的共沉淀。

写出有关化学方程式，解释上述实验现象。

AtI+2I2+5Ag++3H2O=5AgI+AtO3－+6H+（把I2改为I3-也可，但仍应配平）

AtO3－与Pb（IO3）2共沉淀。

（写出方程式2分）（总3分）

1-5已知室温下ICH2COOH的pKa=3.12，由此可推断AtCH2COOH的pKa>3.12（填>,<或＝）；理由是：

AtCH2COOH分子中的砹的吸电子效应比ICH2COOH中的碘小。

（1分）

2005第10题（10分）据世界卫生组织统计，全球约有8000万妇女使用避孕环。

常用避孕环都是含金属铜的。

据认为，金属铜的避孕机理之一是，铜与子宫分泌物中的盐酸以及子宫内的空气反应，生成两种产物，一种是白色难溶物S，另一种是酸A。

酸A含未成对电子，是一种自由基，具有极高的活性，能杀死精子。

10-1写出铜环产生A的化学方程式。

10-2画出A分子的立体结构。

10-3给出难溶物S和酸A的化学名称。

10-4A是一种弱酸，pK=4.8问：

在pH=6.8时，A主要以什么形态存在？

10-1．Cu+HCl+O2=CuCl+HO23分

10-2

注：

画O-O单键不扣分，但分子不画成角型不得分。

3分

10-3．A:

超氧酸2分

10-4．几乎完全电离为超氧离子。

2分

（2002）第4题（6分）4－1。

汞与次氯酸（摩尔比1：

1）发生反应，得到2种反应产物，其一是水。

该反应的方程式为：

2Hg+2HClO=Hg2OCl2+H2O（1分）；反应得到的含汞产物的中文名称为碱式氯化汞（或氯氧化汞）。

（1分）。

注：

Hg2OCl2也可写成HgO·HgCl2或HgCl2·HgO

4－2。

N2H4在一定条件下热分解，产生NH3、N2和H2，后者摩尔比为3：

2，写出反应方程式。

7N2H4=8NH3+3N2+2H2（2分）

4－3。

第二周期元素A与氢形成的氢化物中的A—A键的键能（kJ/mol）如下：

CH3—CH3346，H2N—NH2247，HO—OH207

试问：

它们的键能为什么依次下降？

乙烷中的碳原子没有孤对电子，肼中的氮原子有1对孤对电子，过氧化氢中的氧有

2对孤对电子，使A—A键的键能减小。

（2分）

（1998）3．迄今已合成的最重元素是112号，它是用

高能原子轰击

的靶子，使锌核与铅核熔合而得。

科学家通过该放射性元素的一系列衰变的产物确定了它的存在，总共只检出一个原子。

该原子每次衰变都放出一个高能粒子，最后得到比较稳定的第100号元素镄的含153个中子的同位素。

（7分）

（1）112号是第几周期第几族元素？

（2）它是金属还是非金属？

（3）你认为它的最高氧化态至少可以达到多少？

（4）写出合成112元素的反应式（注反应式中的核素要用诸如

H、

等带上下标的符号来表示，112号元素符号未定，可用M表示）。

【评析】

（1）这个试题的头三个问题相信所有参加课外化学兴趣小组的选手都能够答得上来，近乎送分，显然是命题人让参赛人轻松一下，尽管要作最简单的算术，并在脑中浮现出一张周期表。

（2）这道试题的难点在第4问。

学生必须首先懂得α粒子是质量数为4的氦核。

这属于中学物理知识。

这体现了命题人的又一命题思想——中学物理学基本知识始终是化学竞赛必需的基础。

思维流畅而敏捷的学生一眼就可发现，衰变的最终产物的质量数是奇数，而两个原子核融合后的质量数是偶数，核电荷又呈加和关系，因此，必定在融合时放出一个中子。

这样，作简单的减法，就可以得出112号元素的质量数，问题就迎刃而解了：

从112到100释放12个质子，故共计发生6次衰变，放出6个α粒子，即放出12个中子，而题面信息说镄有153个中子，故M的中子数应为153＋12＝165，质量数为165＋112＝277：

＋

＝

＋

（1997）第一题（10分）次磷酸H3PO2是一种强还原剂，将它加入CuSO4水溶液，加热到40～50℃，析出一种红棕色的难溶物A。

经鉴定：

反应后的溶液是磷酸和硫酸的混合物；X射线衍射证实A是一种六方晶体，结构类同于纤维锌矿（ZnS）,组成稳定；A的主要化学性质如下：

①．温度超过60℃，分解成金属铜和一种气体；②．在氯气中着火；③．与盐酸应放出气体。

回答如下问题：

1．写出A的化学式。

2．写出A的生成反应方程式。

3．写出A与氯气反应的化学方程式。

4．写出A与盐酸反应的化学方程式。

【解题思路】

整个试题围绕着A是什么物质。

可以把有关的信息用如下的图形来综合：

首先可以把A写成MX。

其中的M是铜是无疑的，因A经加热分解可以得到铜（M＝Cu）。

X是什么？

这是本题的难点。

先根据MX具有ZnS的结构，是M：

X＝1︰1的组成，A只可能是CuS，CuP，CuO和CuH等等，显然，只有CuH才是与其他信息对应的，若是CuS或CuO，生成反应中就找不到被强还原剂（NaH2PO2）还原的元素，若是CuP，与铜和磷的化合价矛盾（按化合价，应是Cu3P或者Cu3P2，均不是ZnS的组成），所以A是CuH。

如果选手以为A是Cu、Cu2O、CuH2PO3、Cu3P、Cu3P2、CuH2P、CuHP等等物质，与A的晶体结构属ZnS型（1︰1的MX）矛盾，更无后面所述的几种化学性质，不可取。

解决了A是什么（本题的关键），其余的问题引刃而解。

【解】

1．CuH（4分）

2．4CuSO4＋3H3PO2＋6H2O＝4CuH＋3H3PO4＋4H2SO4（2分）

【分析】

题面已经告诉反应在水溶液里进行，配平时加水应在情理之中，题面已经告诉得到磷酸和硫酸，因此得到其他别的产物不得分；不配平也不得分，后面的反应式也要配平，不配平不得分。

3．2CuH＋3Cl2＝2CuCl2＋2HCl（2分）

【分析】

把CuCl2写成CuCl不给分，因铜与氯气反应得到氯化铜属于中学化学知识点。

4．CuH＋HCl＝CuCl＋H2（2分）

【分析】

单单写成CuCl2不给分，但如果写成CuCl2＋Cu可以考虑给一半分，因这种错误不属于中学的知识点。

或写成CuH＋2HCl＝HCuCl2＋H2或者CuH＋3HCl＝H2CuCl3＋H2也得分。

因各小题明显相关，答不出CuH则后面各小题均无分，因此后几小题分值较低。

（1997）第三题（19分）

用黄铜矿炼铜按反应物和生成物可将总反应可以写成：

CuFeS2＋SiO2＋O2

Cu＋FeSiO3＋SO2事实上冶炼反应是分步进行的。

①黄铜矿在氧气作用下生成硫化亚铜和硫化亚铁；②硫化亚铁在氧气作用下生成氧化亚铁，并与二氧化硅反应生成矿渣；③硫化亚铜与氧气反应生成氧化亚铜；④硫化亚铜与氧化亚铜反应生成铜。

1．写出上述各个分步反应（①，②，③，④）的化学方程式。

2．给出总反应方程式的系数。

3．据最新报道，有一种叫Thibacillusferroxidans的细菌在氧气存在下可以将黄铜矿氧化成硫酸盐。

反应是在酸性溶液中发生的。

试写出配平的化学方程式。

4．最近我国学者发现，以精CuFeS2矿为原料在沸腾炉中和O2（空气）反应,生成物冷却后经溶解、除铁、结晶，得到CuSO4·5H2O，成本降低了许多。

实验结果如下：

沸腾炉温度/℃

560

580

600

620

640

660

生

成

物

水溶性Cu/%

90.12

91.24

93.50

92.38

89.96

84.23

酸溶性Cu/%

92.00

93.60

97.08

97.82

98.16

98.19

酸溶性Fe/%

8.56

6.72

3.46

2.78

2.37

2.28

回答如下问题：

（1）CuFeS2和O2主要反应的方程式为

（2）实际生产过程的沸腾炉温度为600～620℃。

控制反应温度的方法是

（3）温度高于600～620℃生成物中水溶性Cu（%）下降的原因是

【解题思路与试题分析1】

本题由三个相互独立的问题组成，可以认为是三个题，占总分的较大比例，但由于都是有关黄铜矿的利用问题，因而被编在一起，而且多少相互之间可以起到“条件不同反应不同”的关联作用。

与前两题相比，本题的第一部分比较简单，好像是命题人考虑着对前面的试题可能解答得不好的学生起一点安抚鼓励作用。

写四个分步反应的方程式的考核点只是把题面的表述转换成化学方程式，但题面并没有指出生成物中的硫的形态。

根据中学化学知识，可以想见它是SO2，大多数学生应该不会写错。

其中第四个反应就是所谓“冰铜”反应，比较特殊，但试题已经告诉大家反应产物的含铜物质应该只有一种，即金属铜，这就降低了难度，可见应答时永远不应离开试题提供的知识背景。

【解1】

2CuFeS2＋O2＝Cu2S＋2FeS＋SO2（1分）

（写S、SO3不写SO2不得分）

FeS＋O2＝FeO＋SO2（1分）

（写S、SO3不写SO2不得分）

FeO＋SiO2＝FeSiO3（1分）

（写其他产物不得分）

2Cu2S＋3O2＝2Cu2O＋2SO2（1分）

（写S、SO3不写SO2不得分）

Cu2S＋2Cu2O＝6Cu＋SO2（1分）

（写S、SO3不写SO2不得分）

不配平不得分。

2．2CuFeS2＋2SiO2＋5O2＝2Cu＋2FeSiO3＋4SO2（2分）

【解题思路与试题分析2】

问题2配平总方程式的系数，比较费事，考查机敏。

配平的方法很多，条条大路通罗马。

比较简单的是不管黄铁矿里的铜、铁和硫应当是什么价态的，假设铁是＋2价的，铜也是＋2价的，硫是－2价的，这样，铁在反应后价态不变，就省事多了。

这种假设不会出现错误，其原因是氧化还原的电子得失总数是一定的。

【解2】

2CuFeS2＋2SiO2＋5O2＝2Cu＋2FeSiO3＋4SO2（2分）

【解题思路与试题分析3】

问题3也是写方程式，熟悉过去竞赛试题的选手可能觉得似曾相识，但并非陈题。

根据给出的信息，不难首先得出这样的结论：

反应得到的溶液由CuSO4和Fe2（SO4）3组成。

因为有氧气参加反应，铜和铁均应成水溶液中的稳定高价，似不会弄错。

考虑到学生可能的错误，判分标准比较松。

这个反应的关键是产物里要添硫酸根，为此题面对反应的条件作了说明：

酸性溶液；但为避免暗示过多，没有说要加硫酸。

【解3】

4CuFeS2＋2H2SO4＋17O2＝4CuSO4＋2Fe2（SO4）3＋2H2O（4分）

（注：

不写硫酸铁而写硫酸亚铁给一半分）

【评论】

分析应答结果，许多学生因不会正确书写离子方程式和分子方程式二而失分。

他们写的方程式是“非驴非马”的既非离子方程式又非分子方程式的“混杂”方程式。

这中错误是严重的，不利于今后的学习，不能给分。

我们建议正常课堂教学要针对学生这种错误来训练。

【解4】

（1）4CuFeS2＋17O2＝4CuSO4＋2Fe2O3＋8SO2（4分）

（2）控制加入CuFeS2的速度，因CuFeS2与O2反应放热。

（2分）

（3）CuSO4＝CuO＋SO3（2分）

（答SO2＋1/2O2不扣分）

（注：

（1）的反应产物不写氧化铁写氧化亚铁或四氧化三铁也可以给一半分。

虽然实际反应产物是氧化铁,但对中学生，做出正确判断根据可能不足。

）

十．（35分）

⒈据2000年4月出版的《参考消息》的报道：

美国硅谷已成功开发出分子计算机，其中主要器件为分子开关和分子导线。

美国Gokel教授研制了氧化还原型电控分子开关——蒽醌套索醚电控开关。

它是通过电化学还原使冠醚“胳膊”阴离子化，从而加强对流动阳离子的束缚力，达到“关”的作用；再借助氧化反应使其恢复到原来的“开启”状态，使阳离子顺利流动：

⑴在括号中填写反应类型（填氧化反应、还原反应）：

a_____反应，b_____反应。

⑵若分子计算机中分子开关处于A状态，则计算机处于 _____状态；若分子计算机开关处于B状态，则计算机处于_____状态（填“开启”或“关闭”）。

⒉一个拟制剂结合到碳酸酐酶中去时，在298K下反应的平衡常数为K°a＝4.17×10－7，

ΔrHm°＝－45.1kJ/mol，则在该温度下反应的ΔrSm°＝（____ ）J/Kmol。

⒊已知HI的光分解反应机理是

（1）HI＋hv＝H＋I

（2）H＋HI＝H2＋I（3）I＋I＋M＝I2＋M

则该反应的反应物消耗的量子效率为（）。

⒋由等体积的1mol/L的KI溶液与0.8mol/L的AgNO3溶液制备AgI溶胶，分别加入下列电解质时，其聚沉能力最强的是（）。

（A）K3[Fe（CN）6]（B）NaNO3（C）MgSO4（D）FeCl3

⒌溴乙烷分解反应的活化能Ea＝－229.3kJ/mol，650K时的反应速率常数K＝2.14×10－4/s。

现欲使此反应在20分钟内完成80%，问应将反应温度控制为多少？

⒍Ag可能受到H2S（g）的腐蚀而发生反应：

2Ag（s）＋H2S（g）＝Ag2S（s）＋H2（g）。

在298K和标准压力下，将Ag放在等体积的H2（g）和H2S（g）组成的混合气体中。

已知在298K时，

ΔrGm°（Ag2S,s）＝—40.26KJ/mol，ΔrGm°（H2S,g）＝—33.02kJ/mol。

（a）问是否可能发生腐蚀而生成Ag2S，（b）在混合气体中，H2S（g）的组成低于多少，才不致发生腐蚀？

⒎已知下列电池的电动势为E（298K）＝0.0455V，电动势温系数为：

（θE/θT）p＝3.38×10－4V/K，Ag,AgCl（s）|KCL（m）|Hg2Cl2（s）,Hg（l）

⑴写出电池反应

⑵计算该温度下的ΔrGm°，ΔrHm°，ΔrSm°以及可逆反应放电时的热效应。

三、（14分）锌与银的化合物组成一种高比能量、高比功率的电池，以锌为负极，KOH为电解液，正极为银的化合物，正极有很多种制造方法：

方法一：

向25%的硝酸银溶液中缓慢滴入含有0.2%KCl的NaOH溶液，生成沉淀，经过滤、洗涤、干燥而得；

方法二：

在含有过二硫酸钾的氢氧化钠溶液中，缓慢加入硝酸银溶液，得到银的一种氧化物在900C搅拌下反应，将沉淀过滤、干燥而得；

1.方法一制备的正极物质A为，在制备时加入0.2%KCl的主要目的是

2.方法二制备的正极物质B为，写出制备的离子反应方程式

3.写出以A物质为正极，电解液被锌酸盐饱和的电池充、放电反应式，并计算KOH浓度为30%时电池电动势。

4.以方法一制备的正极活性物质会溶于电解液形成C氧化隔膜，使隔膜受到破坏，为了减弱这种作用，电解液中需加入一些添加剂，如铬酸钾，铬酸钾在电池充电时，先与负极作用，然后产物迁移到正极区与C作用，从而减少C对隔膜的氧化破坏写出上述两个反应的离子方程式：

1.A．Ag2O（1分）

制备时加入2%KCl是为防止生成胶体，易于沉淀和过滤。

（2分）

2.B．AgO（1分）

2Ag+S2O2－8+4OH－=2AgO+2SO42－+2H2O（2分）

3.Zn+Ag2O+H2O放电充电Zn（OH）2+2Ag

（Zn（OH）2写成ZnO也正确）（2分）

在电池反应中不涉及OH－，因此该电池电动势与无关，仅取决于正负极的标准电极电势（1分）

E池=

Ag2O/Ag－

Zn2+/Zn=0.35－（0.76+0.0592/2lg1.2×10－17）=0.35－（1.26）=1.61（v）

二、（8分）设计以银币（约含50％Cu）为原料制备硝酸银和胆矾的简单步骤并写出有关的化学反应方程式。

答：

第一步，将银币溶于HNO3并蒸发结晶，得AgNO3和Cu（NO3）2混合晶体：

△

3Ag+4HNO3==3AgNO3+NO↑+2H2O

3Cu+8HNO3==3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O（共3分，叙述1分，方程式各1分）

第二步，将混合晶体在200~300℃加热分解，AgNO3不分解，而Cu（NO3）2分解成CuO，再用水浸取分解产物，过滤。

前者进入溶液，后者作为沉淀滤出，将它溶于H2SO4后蒸发结晶得胆矾：

200~300℃

2Cu（NO3）2=====2CuO+4NO2↑+O2↑

CuO+H2SO4+4H2O=CuSO4·5H2O（胆矾）（共4分，叙述2分，方程式各1分）

第三步，将上步滤液蒸发结晶，得AgNO3产品。

（1分）

第题（12分）固体A是离子晶体，结构类似于CsCl，组成中含氮的质量分数为73.68％，它的所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子的最外层电子结构。

该物质适当加热就分解成两种气体单质。

试回答下列问题：

1．写出A的化学式，A的电子式；阳离子的结构为体，其中心原子的杂化形态为

2．A溶于水后溶液呈性（填“酸”、“碱”或“中”），其原因是（用化学方程式表示）。

3．A与CuI在一定条件下可合成一种化合物B。

B是一种红棕色、难溶于水的固体，X一射线衍射证实B是一种六方晶体，结构类同于闪锌矿（ZnS）测后的化学式为_________；生成B的化学反应为。

将B投入酸性溶液中（如盐酸溶液）可能看到的现象为，其化学反应方程式为。

4．写出A受热分解的化学反应方程式。

该反应（填“是”或“否”）属于氧化还原反应。

1．NH4H；

；正四面，sp3杂化（各1分）

2．碱：

NH4H＋H2O＝NH3·H2O＋H2↑（各1分）

3．CuH，NH4H＋CuI＝CuH＋HI＋NH3↑；

生成白色难溶物，并有气体放出；CuH＋HCl＝CuCl↓＋H2↑（各1分）

4．NH4H

NH3↑＋H2↑；是。

（各1分）

第题（9分）完成下列各步反应的化学反应式

1．由AgCl制备AgNO3：

将AgCl溶解在氨水中，电解，所得产物溶于硝酸；

2．由Hg2Cl2得到Hg：

浓硝酸氧化，加热至干，溶于热水后电解；

3．由Pb5（VO4）3Cl得到V：

盐酸加热溶解（无气体产生），金属铝还原。

1．AgCl＋2NH3→Ag（NH3）2Cl2Ag（NH3）2Cl

2Ag＋4NH3＋Cl2↑

Ag＋2HNO3＝AgNO3＋NO2＋H2O（各1分）

2．Hg2Cl2＋6HNO3＝2Hg（NO3）2＋2HCl↑＋2H2O↑＋2NO2↑（2分）

2Hg（NO3）2＋2H2O

2Hg＋O2↑＋4HNO3（1分）

3．2Pb5（VO4）3Cl＋18HCl

3V2O5＋10PbCl2＋9H2O（2分）

3V2O5＋10Al＝5Al2O3＋6V（1分）（V2O5由VCl5水解得到）

第题（13分）将ZnSO4溶液与H2O2混合，再往混合溶液中加入适量的NaOH溶液，不久可沉淀出二元化合物A。

X射线研究表明，A与黄铁矿FeS2具有相同的结构。

1．写出生成A的离子反应方程式。

2．FeS2的结构与NaCl结构相似。

将Na＋用A中阳离子（记为X）取代，Cl－用A中的阴离子（记为Y）取代，即得到A的结构。

X射线研究表明，A的晶胞边长为a＝487pm。

（1）试计算A的密度。

（2）X原子的Y原子的配位多面体是什么？

配位数是多少？

这些配位多面体按怎样的方式相互连接？

根据这些问题的解答，可推知X—Y键的键型如何？

（3）X射线测定结果表明，在A阴离子基团中Y原子间的键距为148pm，而典型的Y的半径为140pm。

这些事实说明A中阴离子基团中的键型如何？

3．A微溶于水，加热时能发生水解。

当pH＜5时，A的溶解度增大，这是为什么？

试用化学反应方程式解释。

4．在潮湿的空气中，A到200℃时，会生成少量的B。

已知B的元素组成与A的元素组成完全相同，且B的阴离子的价电子数比NO的价电子数多2。

试确定B的分子式，并写出生成B的离子方程式。

1．Zn2＋＋H2O2＋2OH－＝ZnO2＋2H2O；

2．

（1）

＝5.6g/cm3；

（2）ZnO2中Zn原子的O原子配位多面体是八面体，配位数为6；Zn原子的配位多面体可共面连接；在ZnO2晶体中Zn－O键包含相当大的共价键成分；

（3）O—O键距小于典型的O2－半径的2倍，说明两个O原子间的化学键是共价键。

若是离子键，则键距非常接近于离子半径的两倍，而不是小于离子半径。

3．ZnO2＋2H2O＝Zn（OH）2＋H2O2；当pH＜5时，H＋增大，H＋与Zn（OH）2继续反应：

Zn（OH）2＋2H＋＝Zn2＋＋2H2O，这样ZnO2的水解向右移动。

4．Zn（O2）2；3O22－＋2H2O＝2O2－＋4OH－