高中化學(xué)氮族元素、碳族元素競賽解析

1、氮族元素、碳族元素練習(xí)第4題(10分)(CN)2被稱為擬鹵素，它的陰離子CN-作為配體形成的配合物有重要用途。4-1 HgCl 2和Hg(CN) 2反應(yīng)可制得(CN)2,寫出反應(yīng)方程式。HgCl 2 + Hg(CN) 2 = Hg 2cI2 + (CN) 24-2畫出CN - (CN) 2的路易斯結(jié)構(gòu)式。(1分)C N 一N = C- C=N短線畫成電子對(duì)同樣得分；不畫孤對(duì)電子不得分。4-3寫出(CN)2 (g)在O2 (g)中燃燒的反應(yīng)方程式。(CN) 2(g) + 2O 2(g) = 2CO 2(g) + N 2(g)(各1分，共2分)(1分)不標(biāo)物態(tài)也可。14-4 298 K下，(CN)

2、2 (g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱為1095 kJ mol , C2H2 (g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱為1300 kJmol 1, C2H 2 (g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成夕含為227 kJ mol 1, H2O (l)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成夕含為-286 kJ mol 1,計(jì)算(CN)2 (g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成烙。(CN) 2(g) + 2O 2(g) = 2CO 2(g) + N 2(g)2AfHm (CO2)AfHm (CN) 2 =1095 kJ mol 12&Hm (CO2) =1095 kJ mol 1 + &Hm (CN) 2C2H2(g) + 2.5O2(g) = 2CO2(g) + H2OQ)2AfHm (

3、CO2) + AfHm (H2O)AfHm (C2H2) =1300 kJ mol-12AfHm (CO2) =1300 kJ mol 1 + 286kJ mol 1 + 227 kJ mol 1AfH m (CN) 2 = 1095 kJ mol 11300 kJ mol 1 + 286kJ mol 1 + 227 kJ mol 1 = 308 kJ mol(2分)計(jì)算過程正確計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤只得1分。沒有計(jì)算過程不得分。AHm (CN)2 = 10951300+ 286 + 227 = 308 ( kJ mol L 也可以。但不加括號(hào)只得1.5分。4-5 (CN)2在300500 0c形成具有

4、一維雙鏈結(jié)構(gòu)的聚合物，畫出該聚合物的結(jié)構(gòu)。畫成kNyNyN、=NNN也得2分。但畫成=N N N只得1分。4-6電鍍廠向含氧化物的電鍍廢液中加入漂白粉以消除有毒的CN -寫出化學(xué)方程式（漂白粉用 ClO表示）。2CN + 5C1O + H2O = 2HCO 3 + N2 + 5C1（2 分）產(chǎn)物中寫成 CO32只要配平，也得分。第5題（13分）六配位（八面體）單核配合物MA2（NO2）2呈電中性；組成分析結(jié)果：M 21.68%, N 31.04%,C 17.74%;配體A含氮不含氧；配體 （NO2）X的兩個(gè)氮氧鍵不等長。5- 1。該配合物中心原子 M是什么元素？氧化態(tài)多大？給出推論過程。52。

5、畫出該配合物的結(jié)構(gòu)示意圖，給出推理過程。53。指出配體（NO2）X在自由”狀態(tài)下的幾何構(gòu)型和氮原子的雜化軌道。54。除本例外，上述無機(jī)配體還可能以什么方式和中心原子配位？用圖形回答問題。51。 nM : nN = 21.68/Mm : 31.04/14 = 1 : （2y + 2）Ma = 19.56x（ y+1）y=2 （設(shè)y為其他自然數(shù)均不合題意），得Mm = 58.7 （g/mol）查周期表，M = Ni由配體（NO2）X的兩個(gè)氮氧鍵不等長，推斷配體為單齒配體，配位原子為氧,故配體為NO2-,因此，Ni的氧化數(shù)為+2。（4分）（推理過程合理都給分，不合理，即使結(jié)果正確也扣 2分。）52。

6、設(shè)配合物中碳原子數(shù)為nc,則：nc : nN = 17.74/12 : 31.04/14 = 0.667已知 nN = 2x2+2 = 6,所以，nc = 0.677x6 = 4求出摩爾質(zhì)量，由于剩余量過小，只能設(shè)A是氮?dú)浠衔?，由此得氫?shù)，可推得配體 A為H2NCH2CH2NH2,配合物的結(jié)構(gòu)示意圖為：H2c NH2NH2 cH 2cNHH2NH3-cH2（4分）（合理推理過程 2分，結(jié)構(gòu)圖2分）53。（根據(jù)VSEPR理論，可預(yù)言）NO2-為角型，夾角略小于120, N取sp2雜化軌道。（2分）5 4。（注：只要圖形中原子的相對(duì)位置關(guān)系正確即可得分；畫出其他合理配位結(jié)構(gòu)也應(yīng)得分，如氧橋結(jié)構(gòu)、

7、 NO2橋結(jié)卞等）（3分）OO第六題（12分）NO的生物活性已引起科學(xué)家高度重視。它與超氧離子（。2一）反應(yīng)，該反應(yīng)的產(chǎn)物本題用A為代號(hào)。在生理pH值條件下，A的半衰期為12秒。A被認(rèn)為是人生病，如炎癥、中風(fēng)、心臟病和 風(fēng)濕病等引起大量細(xì)胞和組織毀壞的原因。A在巨噬細(xì)胞里受控生成卻是巨噬細(xì)胞能夠殺死癌細(xì)胞和入侵的微生物的重要原因?？茖W(xué)家用生物擬態(tài)法探究了 A的基本性質(zhì)，如它與硝酸根的異構(gòu)化反應(yīng)等。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)16O標(biāo)記的A在18O標(biāo)記的水中異構(gòu)化得到的硝酸根有11% 18O,可見該反應(yīng)歷程復(fù)雜?；卮鹑缦聠栴}：.寫出A的化學(xué)式。寫出 NO跟超氧離子的反應(yīng)。這你認(rèn)為A離子的可能結(jié)構(gòu)是什么？試寫出它

8、的路易斯結(jié)構(gòu)式（即用短橫表示化學(xué)鍵和用小黑點(diǎn)表示未成鍵電子的結(jié)構(gòu)式）。, A離子和水中的CO2迅速一對(duì)一地結(jié)合。試寫出這種物種可能的路易斯結(jié)構(gòu)式。3,含Cu+離子的酶的活化中心，亞硝酸根轉(zhuǎn)化為一氧化氮。寫出Cu+和NO2在水溶液中的反應(yīng)。4.在常溫下把 NO氣體壓縮到100個(gè)大氣壓，在一個(gè)體積固定的容器里加熱到 50C,發(fā)現(xiàn)氣體的壓力迅 速下降，壓力降至略小于原壓力的 2/3就不再改變，已知其中一種產(chǎn)物是 N2O,寫出化學(xué)方程式。并解釋 為什么最后的氣體總壓力略小于原壓力的 2/3?！窘忸}思路與試題分析】曾經(jīng)被選為明星分子的NO的生物化學(xué)功能在我國舉辦的第27屆國際化學(xué)奧林匹克競賽試題中涉及過

9、，本題的題面表述遠(yuǎn)比上述試題復(fù)雜，為解題而提供的有用的信息掩藏在邏輯復(fù)雜的表述中。這或許是 命題人有意在考察選手獲取信息、綜合信息、分析信息的能力。例如在表述中兩次提到 A是硝酸根的異構(gòu)體，但并沒有直截了當(dāng)?shù)剡@樣說。硝酸根的異構(gòu)體除過氧亞硝酸根外不可能是別的，這一點(diǎn)學(xué)生似不難得 出。而第二問涉及的過氧亞硝酸根離子與二氧化碳分子的結(jié)合產(chǎn)物就有兩種可能性，顯然，寫一種是不全 面的。本題后兩題看答案就能理解，不再贅述?！窘狻? ONO2 （1 分）（不要求構(gòu)型）NO + O2 =ONO2 （1 分）（2分）O2NOCO2或ONO2CO2一（把O合在一起寫也算正確答案） （1分）（2分）；As4O6

10、（2 分）（不要求構(gòu)型，但只寫一種可能的得一半分）NO2 + Cu+2H+ = NO + Cu2+H2O （寫 20H 也得分）（2 分）3NO=N2O+NO2 （歧化反應(yīng)）（2 分）發(fā)生2NO2=N2O4的聚合反應(yīng)，因此最后壓力僅略低于2/3。（1分）第7題（13分）：神的化合物在農(nóng)業(yè)上有廣泛的用途。砒霜是最重要的神化合物。從熔煉提純Cu和Pb的煙道灰中，可獲得大量的砒霜，它是含As 75.74 %的氧化物，它形成分子晶體。1.畫出砒霜的分子結(jié)構(gòu)圖。2,神和硫直接相互反應(yīng)形成As4s3、AS4S4、As2s3和AS2S5等硫化物。其中后兩個(gè)也能用H2s從As （出）和As （V）的鹽溶液中沉

11、淀出來。（1）畫出As4s4的分子結(jié)構(gòu)圖。（2）寫出用砒霜為原料制備 As2s3的化學(xué)反應(yīng)式。3,試解釋 NH3、PH3、AsH3和 sbH3 中 HX H 之間的鍵角值分別是 107.3、93.6 、91.8 和 91.3。.砒霜是劇毒物質(zhì)，法庭醫(yī)學(xué)分析上常用馬氏試神法來證明是否砒霜中毒：把試樣與鋅和硫酸混和，若 試樣中含有砒霜，則會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成神化氫；在無氧條件下，將生成的神化氫導(dǎo)入熱的玻璃營中，在試管 加熱的部位神化氫分解形成亮黑色的 神鏡”。寫出化學(xué)方程式。.假若用Zn在酸性介質(zhì)中處理亞神酸鉀（KAsO2）樣品1.30g,產(chǎn)生的AsH3再用I2氧化至神酸需要I2 8.5g。試確定這種亞

12、神酸鉀（KAsO2）樣品的純度?第1題（13分）1 . As ： O = 2 : 3；（2） As2O3+6NaOH =2Na3AsO3+3H2O;2Na3AsO3+6H2S=As2S3+3Na2S+ 6H2O （2 分）因?yàn)殡娯?fù)性NPAs Sbo電負(fù)性越大的原子把成鍵電子拉向自己的能力越強(qiáng)，使得共用電子對(duì)與成鍵電子間排斥力增大，使鍵角增大。所以NH3PH3AsH3SbH3o又因?yàn)镹無d軌道，孤對(duì)電子無法離域，對(duì)成鍵電子的排斥力就小得多，所以NH3的鍵角大得多。（2分）As2O3+6Zn +6H2SO4=2AsH3 + 6ZnSO4+3H2O （2 分）AsH3= 2As+3H2 （1 分）4

13、I2AsH3KAsO2m= 1.229 154gKAsO2%= 1.229 154/1.3 100%= 94.55% （ 3 分）第8題（8分）SiC具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蝕性及較高的高溫強(qiáng)度等特點(diǎn)，已成為一種重要的工程材料。其晶體具有六方ZnS型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為 a= 308pm, c= 505pm,已知C原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為（0,0, 0）和（2/3, 1/3, 1/2）; Si 原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為（0, 0, 1/8）和（2/3, 1/3, 1/8）。.按比例畫出 SiC六方晶胞。.每個(gè)晶胞中含有 SiC 個(gè)。.晶體中Si的堆積型式是 。C填充的空隙類型是 ,占有率 。.列式計(jì)算C-Si

14、健長。2 （1 分）六方最密堆積四面體空隙50% （各1分）（1 5/8）c= 189pm （ 2 分）第9題（12分）我們知道，氧在一定條件下可以與金屬元素反應(yīng)生成氧化物、過氧化物、超氧化物和臭氧 化物。類似于臭氧化物的其他元素的化合物，如Ba（N3）2、AgN3,還有很多?，F(xiàn)有短周期元素A、B,都是構(gòu)成蛋白質(zhì)不可缺少的元素，A與B在一定條件下可以形成 A2B2、A4B4、（AB）n等系列化合物。A、B在自然界中既有游離態(tài)，又有化合態(tài)，A在自然界中游離態(tài)少于化合態(tài)，A與As在自然界中的礦床有多種，有一種礦物純化后，在古代作用相當(dāng)于今天的修正液，用于涂抹寫錯(cuò)的文字，并形成一個(gè)成語，信口雌黃”，即掩蓋事實(shí)真相，亂說一氣。請(qǐng)回答下列問題：1.寫出A、B的元素符號(hào)；2,解釋（AB） n為什么可以作為一維分子導(dǎo)線？（AB） n導(dǎo)線能由A、B兩種元素直接化合嗎？完成B2FAsF6+HB3一兇+ HF的反應(yīng)方程式。寫出化合物 X中含B元素的陽離子的共振結(jié)構(gòu)式。B3還能與金屬、非金屬元素形成配合物，如Pb2（N3）62 As（N3）6 0請(qǐng)畫出配合物Pb2（N3）62一的2個(gè)可能立體結(jié)構(gòu)，并比較穩(wěn)定性。第1題（12分）A： S