2014年全国化学竞赛仿真试题（8）1.008Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Ac-Lr H Li Be B C N O F Na Mg Al Si P Cl S K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Rb Cs Fr Sr Ba Ra YLa Lu -6.9419.01222.9924.3139.1040.0885.4787.62132.9137.3[223][226]44.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6[210][210]126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3[222]He Ne Ar Kr Xe Rn相对原子质量Rf Db Sg Bh Hs Mt 第一题比较下面等电子体的熔点:H 3C-F ：－1410C H 3N-BH 3：1040CH 3N-BH 3分子的极性低于H 3C-F 分子，分子间的偶极－偶极相互作用能也低于H 3C-F ，但H 3N-BH 3的熔点却要比H 3C-F 高出2450C 。

是什么原因导致这种现象呢？解答因为在H 3N-BH 3间存在N-H …H-M 二氢键，使H 3N-BH 3的熔点升高。

第二题Si 3N 4作为一种高温结构材料，具有广泛用途，可通过多种途径进行制备。

写出下列反应方程式。

1．以三种常见廉价物质为原料（其中两种为单质），混合加热制备；2．SiCl 4在液氨中反应，产物之一高温加热可得Si 3N 4；3．SiCl 4与氨气在高温下直接反应得到Si 3N 4。

解答1．3SiO 2＋6C ＋2N 2Si 3N 4＋6CO2．SiCl 4＋6NH 3Si(NH)2＋4NH 4Cl （Si(NH 2)4也可）3Si(NH)2Si 3N 4＋2NH 33．3SiCl 4＋4NH 3Si 3N 4＋12HCl第三题高铁酸盐以其独特的环境友好特性受到人们越来越多的重视。

可由三种方法进行制备：1．熔融法：又称干法，是在有苛性碱存在下，于500~10000C ，硝酸盐或过氧化物经固相反应将低价铁化合物氧化成高铁酸盐的方法。

该法特点是产物为多种价态铁酸盐的混合物，反应容器腐蚀严重。

目前倾向于用过氧化物或过氧硫酸盐作为氧化剂（代替硝酸盐），并添加硫酸盐。

（1）Na 2O 2/FeSO 4体系在N 2流中于7000C 反应1小时，可得到高铁酸盐，已知反应过程中的失重率为4.15%（假设反应物完全反应），试写出并配平这一反应方程式。

（2）以硝酸盐为氧化剂时的最大不足之处是什么？（3）添加硫酸盐的目的是什么？2．次氯酸盐氧化法：又称湿法，是在低温下用次氯酸盐的苛性碱溶液将Fe 3+盐[主要是Fe(NO 3)3]氧化成高铁酸盐。

湿法主要用于制备低浓度的Na 2FeO 4溶液。

（1）写出该制备反应的离子方程式；（2）能否通过浓缩的办法或其它办法得到高铁酸盐固体，为什么？3．电解法：用隔膜式电解槽，在浓碱溶液中，经直流电解，将Fe 氧化成高铁酸盐。

实验室中可用右图所示装置进行实验。

（1）写出电极反应和总反应方程式；（2）该方法相对上面两种方法的显著优点是什么？解答1．（1）2FeSO 4＋6Na 2O 2−−−→−21000N K ；2Na 2FeO 4＋2Na 2O ＋2Na 2SO 4＋O 2↑（2）硝酸盐的还原产物是氮氧化物（3）形成M(Fe,S)O 4形式的较为稳定的固态同构异质混合物或复盐2．（1）2Fe 3+＋3ClO -＋10OH -2FeO 42-＋3Cl -＋5H 2O（2）高铁酸盐的热不稳定性，稀溶液无法采用传统加热蒸发溶剂的方法浓缩，同时易析出NaCl 。

通过复分解反应可得到其它难溶性的高铁酸盐。

3．（1）Fe ＋8OH -－6e FeO 42-＋4H 2OH 2O ＋e 1/2H 2＋OH -Fe ＋2H 2O ＋2OH -3H 2＋FeO 42-（2）绿色化学工艺，浓度大，成本低第四题某研究小组设计“铁屑内电化学法处理含铬电镀废水”，其动态实验工艺流程如右图所示。

该实验在自制的填料塔中进行，将一定量的铁屑和焦炭装入填料塔中，在高位槽中加入含Cr(VI)废水，并用H 3PO 4调节pH=1.3；然后调节阀门，控制流速，保持废水具有一定的停留时间。

最终Cr(VI)的去除率可保持在99%以上。

1．“铁屑填料塔”内的焦炭粒有什么作用？2．写出“铁屑填料塔”内的反应方程式或电极反应方程式；3．写出沉渣中的主要成分；4．请指出该方案的最大优点。

解答1．作为原电池的正极，与Fe 形成无数微小原电池2．正极：2H +＋2e H 2负极：Fe Fe 2＋＋2eCr 2O 72－＋6Fe 2+＋14H +6Fe 3+＋2Cr 3+＋7H 2O3．Fe(OH)3Cr(OH)3CaHPO 44．不需另加还原药剂，所用铁屑填料为廉价易得的工业废料，是一种以废治废的水处理技术。

第五题称取25.2g Na 2SO 3·7H 2O 溶于200mL 蒸馏水中，加入3.2g Se 粉，在900C 下回流24h ，过滤得澄清溶液A；将2.0g NaOH溶于30mL蒸馏水中，加入0.45g SnCl2·2H2O，然后将10mL1.0mol·L-1柠檬酸钠（TSC）加入此碱性溶液中，迅速搅拌，缓慢地滴加入10mL 0.2mol·L-1Na2SeSO3溶液，生成黑色沉淀B。

经处理得到的B是一种棒状纳米材料，有广泛用途。

1．写出A的名称与B的化学式；2．写出合成B的全部反应方程式；3．溶液中OH-的浓度对产物的纯度有重要影响。

请写出浓度过低或过高时可能发生反应的方程式。

4．预测加入柠檬酸钠对得到棒状纳米材料B有什么影响？5．SnSe属于正交晶系，晶胞参数a＝1.13nm，b＝0.42nm，c＝0.44nm，Z＝3，计算其密度。

解答1．硒代硫酸钠SnSe2．Na2SO3＋Se Na2SSeO3Sn2＋＋4OH－[Sn(OH)4]2－[Sn(OH)4]2－＋xTSC3－Sn(TSC)x(3x－2)－＋4OH－Sn(TSC)x(3x－2)－＋SeSO32－＋2OH－SnSe↓＋SO42－＋xTSC3－＋H2O 3．当OH－浓度很低时：Sn2－＋OH－＋Cl－Sn(OH)Cl↓当OH－浓度很高时：2[Sn(OH)6]4－＋O22SnO2↓＋8OH－＋2H2O 4．配位后Sn2+在特定发现上与Se2－相连，使晶体以一定方向生长。

5．4.72第六题透辉石（CaMgSiO6）与钙长石（CaAl2Si2O8体系在熔融状态时，两组分能以任意比例互溶成一相，而凝固时却分别结晶，自成一相。

已知图上A点是钙长石的熔点。

1．写出B点、E点、AE线、AEB(上)区、CED(下)区所代表的意义。

2．若体系含钙长石80％，相当于P点；含钙长石58%，相当于P’点，指出分别从P、P’点缓慢降温过程中体系中物质及温度的变化如何？3．从P点和P’点所析出的固体有何不同之处。

解答1．B点：透辉石的熔点；E点：最低共熔点温度：AE线：钙长石的凝固点随透辉石的加入而逐渐降低；AEB(区：两种物质的熔融体；CED(下)区：两种物质的固体混合物。

上)2．P：开始时温度下降，但无固体析出，当温度降到AE曲线上时，出现固液平衡，钙长石开始析出，液相组成改变。

液相状态沿AE线向E改变，温度继续下降到E时，开始以恒定组成凝固。

温度不变。

待全部凝固后，固体继续降温。

P’：随温度下降到E时，同上。

3．P’点析出的物质是同时析出的，则两种固相应是成片状或颗粒状均匀地交错在一起；而P点析出的物质无此特点。

第七题气体A与气体B都易溶于水，其中A与水反应生成一种碱而B与水反应生成两种酸；混合气体A、B立即生成一种白色的晶体C，C在高温下分解生成具有润滑性的白色晶体D1；D1在高温高压下可转变为一种硬度很高的晶体D2。

D1和D2是化合物D的两种不同结晶形态，都是新型固体材料；近年来，人们合成了化合物D的纳米管，其结构与碳纳米管十分相似。

1．写出A、B、C、D的化学式；2．写出B与水反应的方程式；3．指出A与B反应的特点；4．分别说明D1和D2的晶体结构特征、化学键特征和它们的可能用途。

解答1．A：NH3；B：BF3；C：F3BNH3；D：(BN)n2．4BF3＋3H2O H3BO4＋3HBF43．Lewis酸碱加合反应4．D1的结构与石墨相似，为六方晶系，层状结构，层中B原子与N原子通过sp2杂化轨道成键，B和N之间的共价键长小于其共价半径之和；有部分双键特征，层与层之间通过分子间力结合。

D2与金刚石相似，为立方晶系，B原子与N原子以sp3杂化轨道形成共价单键，交替连接形成三维结构。

D1可用作耐高温材料、高温润滑材料和绝缘材料；D2因与金刚石的硬度相似，可以代替金刚石作磨料、切割材料等。

第八题某研究小组提出一种解决钠碱烟气脱硫吸收液循环再生的新工艺——即用普通的离子交换膜电解钠碱吸收液再生循环脱硫法。

膜电解过程有多种模块组合，其中阴阳膜组合循环再生钠碱脱硫废液机理如右图：1．写出钠碱烟气脱硫过程的反应方程式；2．参考右图，写出发生的电极反应和总反应方程式；3．翻译2个英语单词：diluent、concentrated；4．如何简易判断电解反应结束？5．评价该工艺流程的效益。

解答1．2NaOH＋SO2Na2SO3＋H2ONa2SO3＋SO2＋H2O2NaHSO32．阴极：2H+＋2e H2↑阳极：SO32－＋H2O SO42－＋2H＋＋2e 2NaHSO3＋H2O Na2SO3＋H2↑＋H2SO4（应产生Na2S2O4，得保险粉）Na2SO3＋3H2O2NaOH＋H2↑＋H2SO43．diluent：冲淡的、稀释的concentrated：集中的、浓缩的4．阴极区pH值急剧上升5．除得到再生液外，还得到副产品硫酸第九题O2N用COOCH3（A）为原料，与适量的水合肼在催化剂作用下反应得到产物B；如O2N果使用过量的水合肼，则得到副产物C和D；分析B、C、D含氮量发现：C的含氮量几乎为B的两倍，而D的含氮量介于之间。