2006年全国高中学生化学竞赛理论试题.pdf
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1、2 0 0 6 年第3 期化学教育 5 7 2 0 0 6 年全国高中学生化学竞赛理论试题 上海化学化工学会复旦大学化学系 第1 题 钨是我国丰产元素,是熔点最高的金属,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( V I ) 酸盐的形式存在。有开采价值的钨矿石是白钨矿和黑钨矿。白钨矿的主要成分是钨酸钙 ( C a w O 。) ;黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐,化学式常写成( F e ,M n ) w 0 。黑钨矿传统冶炼工艺的第一阶段是碱熔法: O H 空气 黑钨矿 堡壁 ( 1 ) 滤渣 滤液( 含A ) 墨骘 ( 2 ) 滤液 焙烧 沉淀B - 产品C ( 3
2、 ) 其中A 、B 、c 都是钨的化合物。 l 一1 写出上述流程中A 、B 、C 的化学式,以及步骤( 1 、( 2 ) 、( 3 ) 中发生反应的化学方程式。 1 2 钨冶炼工艺的第二阶段则是用碳、氢等还原剂把氧化钨还原为金属钨。对钨的纯度要求不高时。可用碳作还原剂。 1 写出用碳还原氧化钨制取金属钨的化学方程式。 2 用下表所给的2 9 8 1 5 K 的数据计算上述反应的标准自由能变化,推出该反应在什么温度条件下能自发进行。 ( 假设表中数据不随温度变化) 物质f H ( k J m o l 一1 ) S ( J m o l1 K1 ) 1 3 为了获得可以拉制灯丝的高纯度金属钨,不宜
3、用碳而必须用氢气作还原剂,为什么? 写出用氢气还原氧化钨的化学方 程式。 1 4 在酸化钨酸盐的过程中,钨酸根W 0 i 一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1 个中心w 原子和6 个配位O 原子的钨氧八面体w ( ) e 通过共顶或共边的方式形成。在为数众多的 多钨酸根中,性质和结构了解得比较清楚的是仲钨酸根 H 。w ,:0 。:P 一和偏钨酸根 H z w 。z ( ) 。 ”。在下面3 张结构图中,哪 一张是仲钨酸根的结构? 简述判断理由。 ( a )( b )( c ) 1 5 仲钨酸的肼盐在热分解时会发生内在氧化还原反应,我
4、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w O ,。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o 7 9 8 5 。 1 计算w 0 。一中的z 值。 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2 种价态的钨。试计算蓝色氧化钨中这2 种价态的钨原子数比。 万方数据 5 8 化学 教 育2 0 0 6 年第3 期 ( 相对原子质量:w :1 8 3 8 4 ( ) :1 6 o O ) 第2 题 磷的含氧酸及其盐是一类重要的化工
5、产品,广泛用于食品、营养、肥料、阻燃、去油去污、防腐蚀、防锈、锅炉水处理等。 连二磷酸Ha P 。( ) s 是一种四元酸,它的结构式为( 1 ) 。在o c 时,H t P z o e 在空气中是稳定的,温度升高,部分转变成它的异 构体,结构式为( 2 ) ;也有部分会发生歧化反应,生成另外两种各含2 个磷原子的含氧酸,它们的结构式为( 3 ) 和( 4 ) 。H 。P 。0 。 在酸性介质中加热会分解成两种磷的含氧酸,化学方程式为( 5 ) 。 制备连二磷酸可从制备其钠盐出发。在5 把红磷加入到剧烈搅拌的N a ( ) H ( o 2m o l I 。_ 1 ) 和N a c l ( )
6、( 1 5m 0 1 L _ 1 ) 混合溶液中,反应得N a 。H 。P :0 。,化学方程式为( 6 ) 。将纯化后的二钠盐溶于水,再通过( 7 ) ,即可获得纯的连二磷酸的水溶 液,然后减压蒸发可得连二磷酸晶体。 第3 题 四氧化三锰主要用于电子工业,是生产软磁铁氧体的原料之一。 3 1 四氧化三锰的制法有焙烧法和还原法两类。在还原法中,先将水锰矿( 主要成分M n ( ) 0 H ) 焙烧成三氧化二锰,再于2 5 0 5 0 0 u C 用甲烷还原生成四氧化三锰。请写出上述二步反应的化学方程式。 3 2 通常所说的四氧化三锰中,锰的价态实际上既有二价,也有三价和四价。在某研究工作中,要
7、求得知四氧化三锰中不同 价态锰的比值,采用的测定方法步骤如下: i 称取3 份质量相同的试样。第一份以硫酸铵一硫酸溶液选择性溶解试样中的二价锰,过滤洗涤后,滤液用氨水中和并 用氨一氯化铵缓冲溶液调至p H1 0 ,加入必要的试剂和指示剂,用E D T A 标准溶液( a ,m 0 1 I _ 1 ) 滴定至终点,耗去6 ,m L 。 i i 第二份试样中,准确加入过量的草酸钠标准溶液( n :m 0 1 L,6 z m I ) 和适量硫酸,加热使试样全部溶解,立即用高锰酸 钾标准溶液( n 。m o 卜I _ 1 ) 滴定剩余的还原剂至终点,耗去6 。m I 。 i i i 第三份试样中,同样
8、加入过量的草酸钠标准溶液和适量硫酸,加热使全部溶解。冷却后用氨水中和并用氨一氯化铵缓 冲溶液调至p H1 0 ,加入必要的试剂和指示剂,用E D T A 标准溶液滴定至终点,耗去6 。m I 。 1 写出步骤i i 溶解试样时,不同价态锰的氧化物同草酸之间反应的化学方程式;写出用高锰酸钾滴定剩余还原剂的化 学方程式。 2 用n ,、n :、n 。、6 ,、6 。、6 3 和6 。写出试样中二价、三价和四价锰含量( 分别用X 、y 、z 表示) 的计算式,单位用m m o l 表示。 第4 题 轻质碳酸镁是广泛应用于橡胶、塑料、食品和医药工业的化工产品,它的生产以白云石( 主要 成分是碳酸镁钙)
9、 为原料。 4 1 石灰石和卤水长期作用形成白云石,写出该反应的离子方程式。 4 2 右图是省略了部分原子或离子的白云石晶胞。 1 写出图中标有1 、2 、3 、4 、5 、6 、7 的原子或离子的元素符号。 2 在答题纸的图中补上与3 、5 原子或离子相邻的其他原子或离子,再用连线表示它们与 M g 的配位关系。 4 3 白云石分解所得c a ( ) 和M 9 0 ,加水制成M g ( 0 H ) :和c a ( 0 H ) z 的悬浮液,通入适量 C 0 。( g ) ,实现c a ”、M 9 2 + 的分离。 已知: M g ( ( ) H ) !K 。一5 6 l 1 0 _ 1 2
10、C a ( 0 H ) ?K 。= 5 5 0 1 0 6 M g C ( ) 3K 。一6 8 2 1 0 _ 6 C a C 0 3K 。一4 9 6 1 0 一9 H 2 C ( ) 3K 。l 一4 3 0 1 0 ,K 。2 5 6 l 1 0 一1 1 计算下列反应的平衡常数K M g ( ( ) H ) z + C a ( ( ) H ) 2 + 3 c 0 2 一M 酽+ + 2 H c ( ) F + c a C 0 3 + H 2 ( ) 4 4 2 5 ,1 0 0k P ac 0 2 在水中溶解度为o 0 3 4 3 m 0 1 L 。将l o o m o lM 9 0
11、 和1 0 0 m 0 1C a O 加水制成1 0 0 0 I 悬浮液,通入 C O 。,使M 9 2 + 浓度达到o 1 0 0 m 0 1 L,c a 2 + 浓度不超过1 0 1 m 0 1 I 。,且不生成M g c ( ) 。沉淀。通过计算说明如何控制 c o z 的压力( 假设C ( ) z 在水中溶解符合亨利定律) 。 4 5 M g ( H c o s ) z 溶液加热分解,得到产品轻质碳酸镁( 实为碱式碳酸盐) 。1 8 2 6 9 轻质碳酸镁纯样品经高温分解完全后得 8 0 6 9 固体,放出3 3 6 L ( 折合成标准状况) 二氧化碳,通过推算,写出轻质碳酸镁的化学式
12、( 提示:轻质碳酸镁化学式所含的离 子或分子数目为简单整数) 。( 相对原子质量:M g :2 4 3c :1 2 o 0 :1 6 o H :1 0 1 ) 万方数据 2 0 0 6 年第3 期 化学教育 5 9 第5 题 酒石酸在立体化学中有特殊的意义。著名法国科学家L o u i sP a s t e u r 曾通过研究酒石酸盐的晶体,发现了对映异构现象。在 C 0 0 H 不对称合成中,手性酒石酸及其衍生物常被用作手性配体或用作制备手性配体的前体。H 卜( ) H o H + 一H C 0 0 H L 一( + ) 酒石酸 5 1 天然L 一( + ) 一酒石酸的F i s c h e
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- 2006 全国 高中学生 化学 竞赛 理论 试题
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