湖南师范大学化学培训试题第一题（12分）、据《科学时报》报道俄罗斯科学家最近合成了质量数为381的第166号化学元素，这项成果又填补了门捷列夫元素周期表上一个空白。

据国际文传电讯社报道，第166号化学元素是设在莫斯科郊区的杜布纳核联合研究所的科学家合成的。

该研究所所长弗拉基米尔·卡德舍夫斯基近日向媒体宣布说，新元素是7月19日在加速器上通过20782Pb 和4421Sc 获得的，它存在了千分之50秒的时间，后迅速发生衰变成稳定的20983Bi 。

则该元素（1）在周期表中的位置（周期、族）？（2）是金属还是非金属？（3）最高氧化态？（4）电子构造？（原子实用原子序数代替）（5）合成该元素的方程式？（6）该元素变成稳定的20983Bi 的过程中发生了多少次α和β衰变？解答：（1）8，VIA ；（2）金属；（3）+6；（4）[118]5g 18 6f 14 7d 10 8s 2 8p 4；（5）44421Sc +20782Pb =381166+210n ；（6）43，3。

第二题（6分）、画出下列含氮化合物的结构，并指出氮原子的杂化方式。

（1）C 6H 12N 4S 4；（2）B 3N 3H 6；（3）P 3N 3Cl 6。

解答：（1）N 构成四面体，CH 2单元在六条棱上连接两个N ，S 连在N 上，sp 3。

（2）无机苯，写成共振式写两种，中间打圆圈表示亦可，sp 2。

（3）P与N构成六元环，共振式两种，打圆圈亦可，每个P连两个Cl，契型，sp2。

第三题（14分）、A是磷的氧化物，它溶于水时生成等摩尔的磷酸与亚磷酸。

3-1 写出A的化学式并画出A的结构。

3-2 缩聚磷酸的分子式一般可用xH2O•yP2O5来表示，令x/y=R，试讨论（1）当R=2时，该酸的分子式和名称分别是什么？（2）当R=1时，该酸的分子式和名称分别是什么？（3）当1<R<2时，该酸的分子式和名称分别是什么？（4）当R=1.2时，该酸中磷原子个数至少是多少？3-3 焦磷酸盐用于电镀铜，Cu2+与P2O74-反应生成浅蓝色沉淀Cu2P2O7，沉淀溶于过量焦磷酸盐溶液生成深蓝色的[Cu(P2O7)2]6-。

电镀铜时，铜板作阳极，镀件作阴极，在阴极区存在如下反应：[Cu(P2O7)2]2O7)]2- + P2O74-（1）画出[Cu(P2O7)2]6-离子的结构。

（2）在阴极是何种离子放电，简述其理由。

（3）写出阴极和阳极所发生的电极反应。

解答：3-1：P4O8，P构成四面体，6个O在棱上，2个氧连在2个P上。

3-2：H4P2O7，焦磷酸；(HPO3)n，偏磷酸；H n+2P n H3n+1，多磷酸；10。

3-3：2个焦磷酸根离子均与Cu2+构成六元环，组成平面结构，配离子带电荷-6。

3-3: [Cu(P2O7)]2-离子先放电。

3个要点：（1）其稳定性较差，电对电极电势大，氧化能力强，先得电子；（2）负电荷小，受阴极排斥作用小，容易在电极上聚集；（3）电荷绝对值小，迁移速度快，可持续放电。

第四题（5分）、纯硫酸表现出强烈的自电离作用：H2SO4 + H2SO4H3SO4+ + HSO4- K1=1.7×10-4 (mol/Kg)2由于脱水作用，因而还有几个附加平衡存在：H2O + H2SO4H3O+ + HSO4- K2=1.0 (mol/Kg)H2SO4 + H2SO4H3O+ + HS2O7- K3=3.5×10-5 (mol/Kg)2H2S2O7 + H2SO4H3SO4+ + HS2O7- K4=7.0×10-2 (mol/Kg)因此，浓硫酸具有较高的导电性。

试估算出在100%硫酸中，H2O、H3O+、H3SO4+、HSO4-、HS2O7-和H2S2O7的浓度，并求算反应：H2SO4+ H2SO4H2O + H2S2O7的平衡常数K5。

解答：[H3SO4+]=[HSO4-]=(1.7×10-4)1/2=0.013 (mol/Kg)[H3O+]×0.013/[H2O]=1.0 ①[HS2O7-]×0.013/[H2S2O7]=7.0×10-2②[H3O+]+[H2O]=[HS2O7-]+[H2S2O7] ③[H3O+]×[HS2O7-]=3.5×10-5④[HS2O7-]=5.5×10-3；[H2S2O7]=1.0×10-3；[H3O+]=6.4×10-3；[H2O]=8.3×10-5；K5= K1×K3÷K2÷K4=8.5×10-8；第五题（8分）、锰的氧化物中锰的氧化态通常有+2、+3和+4，今有一样品为锰的氧化物构成的化合物，相对分子质量小于265，进行了如下实验来对其组成进行分析。

（1）取废料样品0.1051 g，加入适量稀硫酸，再加入过量KI溶液，然后用0.1000 mol/L硫代硫酸钠溶液滴定碘，消耗硫代硫酸钠溶液16.00 mL。

（2）同样取样品0.1051 g，加入适量稀硫酸后，再加入过量NaOH溶液，在空气中放置，使其充分反应。

然后再加入稀硫酸酸化，接下来的操作与（1）的相同，达终点时，消耗硫代硫酸钠溶液24.00 mL。

5-1 写出所涉及的化学方程式。

5-2 推断出该样品的组成，要有推理过程。

解答：方程式6个包括：（1）MnO、Mn2O3与硫酸的两个反应；（2）MnO2与（3）碘与硫代硫酸钠的反应；（4）Mn2+与氢氧根离子生成Mn(OH)2碘离子的反应；沉淀的反应及沉淀被氧化的反应。

因为+3价态的Mn歧化，总结果相当于分析过程中全部为Mn(II)和Mn(IV)。

要点一：通过（1）可知所有歧化后n(Mn(IV))=16.00×0.1000×10-3/2=8.000×10-4 (mol)通过（2）可知所有歧化后n(Mn(II))=(24.00-16.00)×0.1000×10-3/2=4.000×10-4 (mol) 即：n(Mn(II))：n(Mn(IV))=1:2，可写成2MnO2•MnO或MnO2•Mn2O3要点二：Mn的总物质的量为24.00×0.1000×10-3/2=1.200×10-3 (mol)则据此可算出(1/3)×1.200×10-3mol [2MnO2•MnO或MnO2•Mn2O3]的质量为0.09793 g<0.1051 g。

其余部分质量为0.1051-0.09793=0.00717 g，其余部分式量为0.00717/4.000×10-4=17.92，即为1分子水。

故为2MnO2•MnO•H2O或MnO2•Mn2O3•H2O结论：该物质为2MnO2•MnO•H2O或MnO2•Mn2O3•H2O或2MnO2•MnO•H2O 或MnO2•2MnO(OH)。

第六题（13分）、在一些比较简单的无机配合物中可以观察到类似金属蛋白（氧载体）的吸氧、放氧现象。

Co(II)与双水杨醛缩乙二胺反应能形成四配位双水杨醛缩乙二胺合Co(II)[Co(II)(Salen)]。

由于制备条件不同，可以生成两种不同固体形态的双聚体产物，一种是褐棕色粘状产物A（活性型），在室温能吸收氧气，在高温放出氧气。

另一种是暗红色晶体B（非活性型），在室温下稳定，不吸收氧气。

6-1 水杨醛与乙二胺反应生成亮黄色片状晶体，写出反应方程式。

6-2 双水杨醛缩乙二胺与四水醋酸钴在N2气氛下反应可生成Co(II)(Salen)，写出方程式。

6-3 试画出A和B的结构。

非活性Co-Co键，配位数4；活性Co-O键，配位数5。

6-4 非活性Co(II)(Salen)配合物在某些溶剂，如DMF（二甲基甲酰胺）中，能与溶剂配位而形成活性型，后者能迅速吸氧而形成一种2:1型加合物{[Co(II)(Salen)]2(DMF)2O2}，画出该加合物的结构。

折线，六配位。

6-5加合物{[Co(II)(Salen)]2(DMF)2O2}是细颗粒暗褐色沉淀，在其中加入氯仿或苯后，将慢慢溶解，不断放出细小的氧气流，并生成暗红色溶液，写出反应方程式。

6-6 试解释加入氯仿后放出氧气的原因。

6-7配合物的吸氧测定用如下装置：量气管内装水至略低于刻度“0”的位置。

上下移动水准调节器，然后检查装置是否漏气。

6-7-1上下移动水准调节器的目的是什么，如何检查装置是否漏气？6-7-1上下移动水准调节器的目的是赶尽附着在胶管和量气管内壁的气泡。

检查装置是否漏气：打开活塞1和2使反应瓶和量气管系统相通。

把水准调节器下移一段距离，并固定在一定的位置，如果量气管中的液面只在开始稍有下降，随后维持稳定，表明装置不漏气。

准确称取一定量的[Co(Salen)]，放进干燥的三口瓶中，量取5 mL DMF于密封弯管中，塞紧备用。

打开活塞1和2，使反应瓶、量气管和氧气瓶系统相通，赶尽空气并使氧气充满反应瓶及量气管，关闭活塞2的氧气进口而使量气管与反应瓶相通，把水准调节器移至量气管右侧，使两者的液面保持在同一水平，读出量气管中的液面位置V1 mL。

旋转密封弯管，使密封弯管中的DMF全部加入反应瓶中。

开动搅拌器，观察反应瓶内反应物的变化。

每隔2分钟记录一次量气管中的液面位置，直至吸收氧气反应完全止（量气管中的液面位置连续两次的读数接近V2mL）。

已知[Co(Salen)]配合物的摩尔质量（325.233 g/mol），实验时温度25 o C，压力1.00 atm。

6-7-2 要使V2-V1≤5.0 mL，在本实验条件下，[Co(Salen)]配合物与吸收的氧气的摩尔比为2:1。

则加入的[Co(Salen)]配合物质量不大于多少？6-7-2 0.13 g。

第七题（12分）、在一个容积固定的反应器中有一可左右滑动的密封隔板，如下图所示，在左边存在高效催化剂的平衡体系：N2(g)+3H2(g)3(g)；在右边存在平衡体系：Cl2(g)+H2(g)。

反应器处于一恒温操作箱中，通过调节恒温操作箱的温度使两边都达到平衡且隔板恰好处于反应器正中位置。

各物质的起始浓度列于下表：左边右边物质(g) N2H2NH3H2Cl2HCl浓度/mol.L-1 3.0 n 1.0 1.0 2.0 2.07-1 左侧反应正向移动的n值应取什么范围？3.0-x>0n-3x>03.0-x+n-3x+1.0+2x=5.0得到0<x<11.0<n<3.07-2 左侧反应逆向移动的n值应取什么范围？3.0+x+n+3x+1.0-2x=5.0n+2x=1.00<x<0.50<n<1.07-3 当n值由1.0变到2.0时，右侧体系中Cl2的平衡浓度如何变化，请说明理由。