高中化学竞赛辅导试题讲解及答案钼钨锝铼及其化合物word版文档格式.docx

1、2005 年诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡 宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。1写出钼的核外电子排布式，并指出它在元素周期表中的位置。2钼金属的晶格类型为体心立方晶格，原子半径为 136pm。试计算 该晶体钼的密度和空间利用率（原子体积占晶体空间的百分率）。3钼能形成六核簇合物，如一种含卤离子Mo6Clx4，6 个 Mo 原子形成八面体骨架结构，尽可能多的氯原子以三桥基与 Mo 原子相连。则 x ，这些 Cl的空间构型为 。 4已知右图为 Mo 和 S 构成的一种化合物的晶体结构（黑球是 Mo）（1）写出该晶体的化学式：（2）说出其属于什么晶系：（3）试说明其润滑性能，并

2、解释原因：5辉钼矿（MoS2）是最重要的钼矿，工业上冶炼钼的化学原理为：高温煅烧转化为高 价氧化物；提纯该氧化物：用氨水溶解、用盐酸沉淀、再加热可得；用 H2 还原该氧化物。 写出各步反应方程式。6辉钼矿在 403K、202650Pa 氧压下跟苛性碱溶液反应时，Mo、S 元素都可进入溶液中。写出反应的配平的方程式。第三题（33 分）钨及其化合物的性质钨是我国丰产元素，广泛用于拉制灯泡的灯丝，有“光明使者”的美誉。钨在自然界主要 以钨（）酸盐的形式存在，重要矿物有黑钨矿（Fe,Mn）WO4和白钨矿（CaWO4）。钨的原子序数 为 74，与钼都位于B 族，价电子 5d46s2，常见化合价2、4、5

3、、6。1钨的什么物理性质居所有元素之最？2已知金属钨晶体是立方体心晶格，原子半径 137pm，计算其密度。 23钨酸钠 Na2WO4 晶胞中，O2 以立方最紧密堆积排列，每个立方晶胞中有 32 个 O ，W6占据四面体空隙，Na占据八面体空隙。计算 W6占据四面体空隙和 Na占据八面体空隙的分数；并确定该晶胞是哪种典型物质的晶胞模型。4卤钨灯泡常用钨丝作灯丝，在灯泡里加入少量碘，可延长灯泡使用寿命。其原理是化 学平衡的有趣应用。整个过程可用以下四个步骤形象表示。请在下图下方的各括号中填写出碘 是怎样收集蒸发了的钨原子，并使其返回到热的灯丝中去的（图中表示钨原子，表示碘 蒸汽分子， 表示碘化钨分

4、子）。（ ）（ ）（ ）（ ）6 18 6 18n5三氯化钨实际上是一种原子簇化合物 W Cl ，其中存在 W Cl n离子结构单元，该离子中含有 W 原子组成的八面体，且知每个 Cl 原子与两个 W 原子形成桥键，而每个 W 原子6在酸化钨酸盐的过程中，钨酸根（WO42 ）可能在不同程度上缩合形成多钨酸根。多钨 酸根的组成常因溶液的酸度不同而不同，它们的结构都由含一个中心 W 原子和六个配位 O 原子的钨氧八面体 WO6 通过共顶或共边的方式形成。写出下面三张结构图中多钨酸根的化学式（必答，任选 1 个回答即可）。 7在 8090时，浓盐酸和白钨矿作用生成黄钨酸。黄钨酸在盐酸中溶解度很小，过

5、滤 可除去可溶性杂质。黄钨酸易溶于氨水，生成钨酸铵溶液，而与不溶性杂质分开。浓缩钨酸铵 溶液，溶解度较小的五水仲钨酸铵从溶液中结晶出来。仲钨酸铵是一种同多酸盐，仲钨酸根结8由矿石制备金属钨时，通常需要经过如下步骤：在空气参与下，纯碱熔法可使黑钨 矿的钨转化为可溶物 A。A 可直接用水沥取，再加酸酸化，得到沉淀 B；B 加热分解生成 相应的纯物质 C；C 可被碳或氢气还原得到单质钨。（1）写出 A、B、C 的化学式；（2）与碱熔法处理铬铁矿和软锰矿的反应相比，步骤中空气的参与目的有何不同？（3）分别写出步骤中黑钨矿两种主要成分发生反应的化学方程式；（4）步骤中 A 直接用水沥取的目的是什么？（5

6、）为了获得可以拉制灯丝的高纯度金属钨，不宜用碳而必须用氢气作还原剂，为什么？9已知（298K 下）：与平衡常数 K、温度 T 间满足公式：ln（K2/K1）（1/T11/T2）/R10仲钨酸的肼盐在热分解时会发生内在氧化还原反应，我国钨化学研究的奠基人顾翼东先生采用这一反应制得了蓝色的、非整比的钨氧化物 WO3x。这种蓝色氧化钨具有比表面大、 易还原的优点，在制钨粉时温度容易控制，目前冶炼拉制钨丝的金属钨都用蓝色氧化钨为原料。 经分析，得知蓝色氧化钨中钨的质量分数为 0.7985。（2）一般认为，蓝色氧化钨的颜色和非整比暗示了在化合物中存在五价和六价两种价态的钨。试计算蓝色氧化钨中这两种价态的

7、钨原子数比。11把 1.000g 钨酸钠（Na2WO42H2O）加到 50mL 水中，又加入 0.8g（过量）锌粒，并 加热，不发生反应。再加入 75mL 3molL1 硫酸，反应立即发生，生成一种蓝色化合物（非 整比氧化物）。用 0.044 molL1 高锰酸钾溶液滴定这种蓝色化合物，使它氧化成一种黄色化 合物（整比氧化物），共用了 8.33mL 高锰酸钾溶液。（1）写出这种蓝色化合物和黄色化合物的化学式；（2）锌与钨酸钠的反应为什么必须在酸性溶液中进行。12钠钨青铜 NaxWO3（0x1）一种具有金属光泽的、深色的、有导电性的固体，其 晶胞中，W 占据立方体的顶点，O2占据全部的棱心，Na

8、占据体心位置，晶胞参数 a380pm。（1）写出表示 W 价态的结构式。（3）应用熔融电解法制备钠钨青铜（右图）：1、阳极：高纯金丝；2、Na2WO4WO3（熔融）；3、磁坩埚；4、阴极：高纯镍片。写出电极反应和总反应方程式。第四题（20 分）铼的制备及其化合物铼是 1925 年由 W.Noddack 等人发现的，并以莱茵河的名字给它取名为铼。1铼是以 Re2O7 存在于烟道灰中，它的制备反应如下：Re2O7H2O X KCl Y H 2 Re其中第二步反应是复分解反应；请写出各步反应的化学方程式：2但是上面的方法制得的铼纯度不高，所以改用以下方法：将上面所得的 Y 酸化，再通入足量硫化氢气体

9、，只有两种产物生成，两产物组成元素都不相同。其中一种 Z 可溶于过氧化 氢的氨溶液中生成含氧酸盐，用氢气还原即得 99.98%的铼。（1）请写出 Z 的化学式；（2）写出由 Z 制得 Re 的两个化学方程式；3在乙二胺水溶液中，用金属钾与 KReO4 反应可得到无色化合物 M，已知该化合物含 K28.59%，含 Re 68.09%。（1）写出 M 的化学式；（2）写出制备 M 的化学方程式；（3）你认为 M 是顺磁性还是抗磁性的，为什么？（4）在 M 的阴离子结构中，Re 处于中心位置，另一原子 L 与之配位，L 有两种不同的位置，其比例关系为 12，试画出该阴 离子的草图。（5）核磁共振实验

10、结果却只显示了一种 L 粒子的信号，试简 要解释原因。4A 物质是铼的氯化物，为深棕色或黑色晶体，它可由 CCl4和 Re2O7 在封闭管中于 400反应而成。A 的熔点为 220，在晶态时，用 X 射线测得其结构为 A 的二聚体，该二聚体为两个八面体共用一条棱得到。（1）试写出 A 的分子式。（2）写出生成 A 的化学反应方程式。5A 能与 Cl2O 反应，能生成一种含 Re、Cl 和 O 的化合物 B，B 为四面体，在分子中 Re呈现最高价。红外光谱显示，B 中只有一个 ReCl 吸收。（1）试确定 B 的分子式；（2）写出生成 B 的化学反应方程式。6将 A 与 KSCN 在一起熔融，生

11、成化合物 C 和 KCl；再往 C 中加入 CsCl 溶液，析出化合物 D。已知C 的阴离子为八面体构 型；C 和 KCl 的溶解性见右表：（1）确定 C 和 D 的分子式，写出生成 C 的化学反应方程式。（2）如何将 C 和 KCl 分开？（3）比较 C 和 D 在乙醇中溶解度大小。为什么？第五题（12 分）Mo 的杂多酸盐杂多化合物是一类含有氧桥的多核配合物，由于具有独特的分子结构 及分子易于设计和组装的特点，现已广泛用作新型高效催化剂、药物、磁 性材料、高质子导体特别是含钒混合杂多化合物作为一系列新型高效 的氧化型催化剂更倍受人们的青睐！通过调变钒原子比例的方法，可控制 其氧化性和酸性，

12、使其具有更广泛的适应性！1将用硝酸酸化的（NH4）2MoO4 溶液加热到 230，加入 NaHPO4 溶液， 生成磷钼酸铵黄色晶体沉淀。经 X 射线分析结果得知，该杂多酸根是以 PO4 四面体为核心，它被 MoO6 八面体所围绕，如右上图。该图可以这样来剖析 它：它的构成，由外而内，把它分为四组，每组三个 MoO6 八面体共用三条 边，三个 MoO6 共顶的氧再与 PO4 四面体中的氧重合为一。每组如右下图所z示；每组之间再通过两两共顶，连成一个整体，形成杂多酸根 PMoxOy 。（1）写出 X、Y、Z 的具体数值；并扼要叙述推导过程：（2）完成制备磷钼酸铵的离子方程式2将 V2O5 溶于（N

13、H4）2CO3 溶液，并将该溶液在搅拌下加入上述磷钼酸铵混合液中，在 90反应 30min，得到 A 晶体，A 的酸根可看作其中 1 个 Mo 被 1 个 V 所取代。写出上述化学反 应方程式。第六题（16 分）推理 2 组未知物1今有一金属 X 的氯化物 A，在水溶液中完全电离，生成一种阳离子和氯离子，个数比 为 14。取 4.004g A 溶于水，加入过量 AgNO3 溶液，生成 2.294g 白色沉淀。经测定，阳离子 由 X 和 Cl 两种元素构成，十分对称。任意两个相离最远的 X 原子的连线为此离子的四重轴， 任意两个相离最远的 Cl 原子的连线为此离子的三重轴（n 重轴表示某物质绕此轴旋转 360/n 的角度，不能察觉其是否旋转过）。（1）通过计算和推理确定 X 的元素符号；（2）写出 A 的化学式（阴阳离子分开写）（3）画出 A 溶液中阳离子的结构：2含金属元素 X 的钾盐 A 是绿色固体，在干燥空气中能稳定 存在。取 9.852g A 的固体，溶解于水，酸化后完全发生歧化反应得 到高价的另一种钾盐 B 溶液和低价的氧化物 C 沉淀；过滤，所得滤液取出 1/10，加入 0.4000mol/L 的（NH4）2Fe（SO4）2 溶