中學(xué)化學(xué)競賽試題資源庫——鐵系元素

1、中學(xué)化學(xué)競賽試題資源庫鐵系元素A組 6無水CoCl2為深藍色，吸水后變?yōu)闂罴t色的水合物，水合物受熱后又變成無水CoCl2，故常在實驗室中用作吸濕劑和空氣濕度指示劑?，F(xiàn)有無水CoCl2 65g，吸水后得到CoCl2·xH2O 119g，則水合物中x的值是 。 4CoCO3O22Co2O34CO2過渡元素Co有多種可變化合價，將11.9gCoCO3置于純氧中強熱，完全反應(yīng)后得某鈷的氧化物8.3g，根據(jù)此實驗數(shù)據(jù)，寫出CoCO3在純氧中強熱的化學(xué)方程式。B組 C已知Fe(OH)3在pH為3.7時完全沉淀，而Ni(OH)2在pH為6.9時才開始沉淀，現(xiàn)在為了除去NiSO4酸性溶液中的Fe3，

2、可在攪拌的情況下加入一種試劑，過濾后用重結(jié)晶法以制備NiSO4·7H2O，則加入的試劑應(yīng)是A NH3·H2O B NaOH C NiCO D CaCO3濁液 過氧化氫 Fe2離子轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3離子 碳酸鎳（或氫氧化鎳） Fe(OH)3沉淀在硫酸鎳的酸性溶液中含有Fe2和Fe3離子，為了制備純硫酸鎳，通常加入_使_，再加入 使生成 ，以除去鐵。 弱 Fe(OH)33HFe33H2O 2Co(OH)36H2Cl2Co2Cl26H2O Cl22II22Cl為研究第族元素的性質(zhì)遞變規(guī)律，現(xiàn)取兩只試管，在試管中盛Fe(OH)3，在試管中盛Co(OH)3，向兩支試管中各加入濃鹽酸，并在試

3、管口放濕潤的KI淀粉試紙，結(jié)果發(fā)現(xiàn)試管中沉淀溶解，試管口試紙不變色；試管中沉淀溶解，且試管口試紙變藍色，根據(jù)上述實驗，可推知：Fe3的氧化性比Co3的氧化性 （強或弱）；有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為： C組 2Na4Co(CN)62H2O2Na3Co(CN)6H22NaOHNa4Co(CN)6晶體，加入NaOH溶液中，有氫氣放出，請寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。 （1）向黃血鹽溶液中滴加碘水，溶液由黃色變成紅色。 2Fe(CN)6（黃色）I22Fe(CN)63（紅色）2I（2）將3mol/L的COCl2溶液加熱，溶液由粉紅色變藍色。 Co(H2O)624ClCoCl42（藍色）6H2O 再加入AgNO3溶液

4、時，溶液由藍色變紅色，并有白色沉淀生成。 CoCl424Ag6H2OCo(H2O)624AgCl（白色）（3）水浴加熱一段時間后，有綠色沉淀生成。 Ni(NH3)622H2ONi(OH)2（綠色）2NH44NH3 再加入氨水，沉淀又溶解，得藍色溶液。 Ni(OH)22NH44NH3Ni(NH3)62（藍色）2H2O寫出下列實驗的現(xiàn)象和反應(yīng)的化學(xué)方程式。（1）向黃血鹽溶液中滴加碘水。（2）將3rnol/L的CoCl2溶液加熱，再滴入AgNO3溶液。（3）將Ni(NH3)6SO4溶液水浴加熱一段時間后再加入氨水。 （1）FeCl3遇(NH4)2C2O4生成穩(wěn)定的Fe(C2O4)33，其穩(wěn)定性比Fe

5、SCN2大，因而加人少量KSCN溶液時不變紅色。再加入鹽酸時，C2O42轉(zhuǎn)化為弱酸HC2O4或中強酸H2C2O4，而使Fe(C2O4)33被破壞，再由Fe3與SCN結(jié)合使溶液變紅色。（2）Co3正電荷高，極化能力強，獲得電子的能力強，極易得到一個電子，因而Co3的鹽不穩(wěn)定，而Co2的鹽穩(wěn)定。當(dāng)與某些強場配體生成配合物時：3d6電子構(gòu)型的Co3在八面體場中t2g軌道全充滿，eg軌道全空，分裂能大，晶體場穩(wěn)定化能大，因而配離于穩(wěn)定，如Co(CN)63。而3d7電子構(gòu)型的Co2在八面體強場中，高能量的eg軌道上有一個電子，該電子能量高而極易失去，因而配離子很不穩(wěn)定，如Co(CN)64：Co(CN)6

6、4 Co(CN)63（3）將CoSO4溶于水后加入NaOH溶液，得到Co(OH)2沉淀。過濾后，向沉淀中加入鹽酸至沉淀剛好全部溶解。將溶液蒸發(fā)、濃縮后得到CoCl2·6H2O晶體，該晶體在200300加熱脫水，即得到無水CoCl2。（4）在50I00使粗Ni與CO反應(yīng)生成液態(tài)的Ni(CO)4，分離后再將Ni(CO)4在200加熱分解，便得到高純度的鎳?；卮鹣铝懈黝}（1）向少量FeCl3溶液中加入過量的飽和(NH4)2C2O4溶液后，滴加少量KSCN溶液并不出現(xiàn)紅色，但再滴加鹽酸則溶液立即變紅色。請解釋其原因。（2）Co3的鹽一般不如Co2的鹽穩(wěn)定，但生成某些配合物時，Co3卻比Co2

7、穩(wěn)定。請解釋其原因。（3）由CoSO4·7H2O制無水CoCl2。（4）由粗鎳制備高純度的鎳。 A為CoCl2 B為Co(H2O)62 C為Co(OH)2 D為Co(OH)3，E為CoCl4藍色化合物A溶于水得到粉紅色溶液B。向B中加入過量氫氧化鈉溶液得到粉紅色沉淀C。用次氯酸鈉溶液處理C則轉(zhuǎn)化為黑色沉淀D。洗滌、過濾后將D與濃鹽酸作用得到藍色溶液E。將E用水稀釋后又得到粉紅色溶液B。請確定A、B、C、D、E所代表的物質(zhì)。 OsO3N鋨的名稱源自拉丁文，原義“氣味”，這是由于鋨的粉末會被空氣氧化為有惡臭的OsO4（代號A，熔點40，沸點130）。A溶于強堿轉(zhuǎn)化為深紅色的OsO4(OH

8、)22離子（代號B），向含B的水溶液通入氨，生成C，溶液的顏色轉(zhuǎn)為淡黃色。C十分穩(wěn)定。C是A的等電子體，其中鋨的氧化態(tài)仍為8。紅外圖譜可以檢出分子中某些化學(xué)鍵的振動吸收。紅外譜圖顯示C有一個四氧化鋨所沒有的吸收。C的含鉀化合物是黃色的晶體，與高錳酸鉀類質(zhì)同晶。（1）給出C的化學(xué)式。（2）給出A、B、C最可能的立體結(jié)構(gòu)。 A為MnO4Co2 B為CoCl42 C為Cl2 D為Co(OH)3 E為MnO42 F為Mn2Co2 G為Mn(OH)2 H為Co(NH3)62混合溶液A為紫紅色。向A中加入濃鹽酸并微熱得到藍色溶液B和氣體C。向A中加入NaOH溶液則得到棕黑色沉淀D和綠色溶液E。向A中通入過

9、量SO2則溶液最后變?yōu)榉奂t色溶液F。問F中加入過量氨水得到白色沉淀G和棕黃色溶液H。G在空氣中緩慢轉(zhuǎn)變?yōu)樽睾谏恋?。將D與G混合后加入硫酸又得到溶液A。請確定A、B、C、D、E、F、G、H所代表的化合物或離子，并寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 （1）3Pt4HNO318HCl3H2PtCl64NO8H2O H2PtCl66H2OH2PtCl6·6H2O H2PtCl6SO22H2OH2PtCl4H2SO42HCl PtCl42C2H4Pt(CH2CH2)Cl3Cl Pt(CH2CH2)Cl3PtCl2(C2H4)22Cl（2）C：（八面體） D：（平面四邊形）E：（平面四邊形） F：（橋

10、連二聚體）1.0g某不活潑金屬A溶于足量的王水生成B，蒸發(fā)溶液得紅棕色晶體C，晶體C的質(zhì)量為2.65g，在晶體C中，A的質(zhì)量分數(shù)為37.76，含結(jié)晶水（H2O）的質(zhì)量分數(shù)為20.86%，將SO2通入B的溶液中，得到D的黃色溶液，D可以與乙烯形成金屬有機配合物E，用乙醚萃取E的水溶液，可得中性化合物F?；卮鹣铝袉栴}：（1）寫出所涉及反應(yīng)的化學(xué)方程式。（2）畫出C、D、E、F的空間構(gòu)型。 （1）A：RuI3 B：CO C：Ag D：Ru(CO)5 E：Ru(CO)4 F：Ru X：AgI（2）銀是結(jié)合碘負離子所必須的金屬；（3）Ru(CO)4失去一個配體分子導(dǎo)致配合程度降低，并有Run(CO)4n

11、簇合物形成，導(dǎo)致顏色改變。在熔封的容器中將化合物A與氣體B和單質(zhì)C一起加熱時，生成無色液體D和固體物質(zhì)X。在室溫下，D慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)槌壬w物質(zhì)E，而在50時，此反應(yīng)實際上是瞬時進行的，E對光的作用比D穩(wěn)定。加熱到150時，E分解出唯一的固體產(chǎn)物單質(zhì)F。此外還知道：化合物A含鹵素79.02；在化合物D中，氧的質(zhì)量分數(shù)為33.18，而在化合物E中，算的質(zhì)量分數(shù)為30.03；實驗室里通常以甲酸脫水制取B。（1）試寫出以密碼字母表示的物質(zhì)的分子式，以及所述反應(yīng)的方程式；（2）試說明物質(zhì)C在生成物質(zhì)D的反應(yīng)中的作用。（3）試解釋化合物D和E顏色的差別。 （1）釕（Ru；第五周期；第8列。（2）sp3雜化；

12、正四面體。（3）4（式中Cl原子沒畫出）（4）抗磁性。（5）Ru配合物的異構(gòu)現(xiàn)象：C水解，無論哪個位置上的Cl被H2O取代都得到Y(jié)。D水解似乎有兩種可能，但題意指示只得到Y(jié)，不得到X，說明對于D的水解，只發(fā)生在對位是Cl的Cl原子上，不發(fā)生在對位是H2O的Cl原子上。這種反應(yīng)規(guī)律又叫做“反位效應(yīng)”。元素A的單質(zhì)在氯堿工業(yè)中可用作電解槽的陽極材料。A在酸性溶液中被KMnO4氧化時，可生成橙黃色的AO4。在KCl存在下，AO4可被HCl還原成紅色晶體K4A2OCl10。迄今已知只有兩種金屬四氧化物，AO4是穩(wěn)定性較差的一種。（1）寫出A的元素名稱。A在長式周期表中的第幾周期，第幾列？（2）寫出AO

13、4中A的雜化形態(tài)，AO4的幾何構(gòu)型。（3）畫出配合物中陰離子的結(jié)構(gòu)式。（4）配合物K4A2OCl10是順磁性還是抗磁性？（5）寫出六配位配合物ACl2(H2O)4和ACl3(H2O)3的立體異構(gòu)體？實驗證實中者的所有異構(gòu)體經(jīng)水解只轉(zhuǎn)化成前者的某一種異構(gòu)體Y。試畫出Y的結(jié)構(gòu)，并通過分析上述實驗結(jié)果指出，配合物水解（取代）反應(yīng)有什么規(guī)律？ （1）Pd(NH3)2Cl22HCl(NH4)2PdCl4（2）6ClO310NH43Cl25N218H2O4H 鈀以H2PdCl4形式存在（3）H2PdCl44NaOHPd(OH)24NaCl2H2O過量NaOH與部分Pd(OH)2發(fā)生反應(yīng)：Pd(OH)22N

14、aOHNa2Pd(OH)4（4）Pd(OH)22HClPtCl22H2O氯化鈀是一種重要的催化劑，在石油化工和汽車尾氣轉(zhuǎn)化中應(yīng)用廣泛，從工業(yè)廢料中提取鈀通常得到的物料是二氯二氨合鈀，然后再用復(fù)雜的工藝得到氯化鈀，并且環(huán)境污染嚴重，轉(zhuǎn)化率低。2005年有人報道制取的新工藝，過程較簡單，無污染，直收率99%，產(chǎn)品純度99.95%。（1）在二氯二氨合鈀中加入一定量的水和鹽酸，加熱至100得澄清溶液A。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：（2）于上述A的熱溶液中加入一定量的氯酸鈉溶液，繼續(xù)加熱溶液有氣體逸出，得溶液B，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式，此時鈀以何形式存在？（3）在溶液B中加入10% NaOH溶液調(diào)節(jié)pH10

15、，保持溶液溫度在100左右得沉淀C。如溶液PH10，上清液中鈀含量升高。分別寫出溶液B中生成沉淀C及上清液中鈀量又升高的化學(xué)反應(yīng)方程式。（4）在C中加入濃鹽酸加熱至100濃縮直至蒸干，再在120下烘5小時。寫出發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式。 （1）H2PtCl62H2OPtCl622H3O N2H4H2ON2H5OH N2H5PtCl62Pt(s)N2(g)5H6Cl（2）H2PtCl63NaHSO32H2O5HClH3Pt(SO3)2OHNa2SO4NaClH3Pt(SO3)2OH3H2O2PtO23H2OH2SO4 PtO2PtO2(g)最常用的燃料電池催化劑為Pt/C，催化劑與純鉑催化劑相比，P

16、t/C催化劑具有比表面大、Pt利用率高、催化性能好等優(yōu)點。尤其是大大降低了燃料電池的成本。影響Pt/C催化活性的基本因素是催化劑的顆粒尺寸及其表面功能群，包括碳黑的預(yù)處理、催化劑的制備、方法載體的顆粒尺寸和性能、對催化劑的處理方法等。（1）氯鉑酸直接還原法具有操作簡單、Pt的分散性好、催化劑活性高等優(yōu)點，是制備Pt/C催化劑的理想方法。H2PtCl6 是二元酸，在水溶液中氫離子以水合氫離子存在；N2H4 作為還原劑，在水溶液奪取質(zhì)子顯示堿性；一定量經(jīng)過處理的導(dǎo)電碳黑加入少量異丙醇以改善其浸潤性，加入二次蒸餾水中配成懸濁液，攪拌使混合均勻加入計算量的H2PtCl6·6H2O溶液攪拌，升

17、溫到80ºC，保持2h，將溶液的pH調(diào)至中性，然后加入N2H4二者混合發(fā)生離子反應(yīng)。寫出離子反應(yīng)方程式（包括氯鉑酸和N2H4溶于水的反應(yīng)）（2）亞硫酸根絡(luò)合物法：在H2PtCl6·6H2O溶液中加入過量NaHSO3，微熱至溶液變?yōu)闊o色，并用一定濃度的NaOH溶液保持pH為4.5，攪拌同時加入適量的導(dǎo)電碳黑，并緩慢滴30%H2O2保持pH4.5，當(dāng)pH不再改變時，將溶液加熱煮沸30min，冷卻抽濾洗滌沉淀，至濾液中無Cl存在。將沉淀在60 N2保護下，烘干，135空氣中加熱即得Pt/C催化劑。這個實驗原理分三步進行：分別寫出化學(xué)方程式：發(fā)生氧化還原形成亞硫酸根絡(luò)合物H3Pt(

18、SO3)2OH的同時還有一種酸、兩種正鹽生成；雙氧水和亞硫酸根絡(luò)合物反應(yīng)生成PtO2；催化劑的生成。 （1）釕 第五周期、第族；（2）（3）抗磁性；（4）四面體；Td點群。元素A在氯堿工業(yè)中可用做電解槽的陽極材料。A在酸性溶液中被KMnO4氧化時，可生成橙黃色的AO4。在KCl存在下，AO4可被KCl還原生成紅色晶體K4A2OCl10。迄今已知只有兩種金屬四氧化物，AO4是穩(wěn)定性較差的一種。（1）寫出A的元素名稱A在長式周期表中的第幾周期、第幾族？（2）畫出配合物中陰離子的結(jié)構(gòu)式。（3）配合物K4A2OCl10是順磁性還是抗磁性？（4）AO4分子屬于何種空間構(gòu)型，何種點群？ （1）3Pt4HN

19、O318HCl3H2PtCl64NO8H2OH2PtCl62NH4Cl(NH4)2PtCl62HCl(NH4)2PtCl6Pt2NH32HCl2Cl2（2）H2PtCl62NaNO3PtO23Cl22NO2NaOHPtO22H2Pt2H2O實際上起催化作用的是反應(yīng)中，二氧化鉑被氫還原而成的鉑黑。（3）d2sp3，八面體，四面體空隙，面心立方晶胞含四個結(jié)構(gòu)基元，即有8個K，亦有8個四面體空隙，故占據(jù)率100%，1/4，1/4，1/4鉑的配合物是一類新抗癌藥，如順式一二氯二氨合鉑對一些癌癥有較高治愈率。鉑元素化學(xué)性質(zhì)不活潑，幾乎完全以單質(zhì)形式分散于各種礦石中，鉑的制備一般是先用王水溶解經(jīng)處理后的鉑

20、精礦，濾去不溶渣，在濾液中加入氯化銨，使鉑沉淀出來，該沉淀經(jīng)1000緩慢灼燒分解，即得海綿鉑。回答下列問題：（1）寫出上述制備過程有關(guān)的化學(xué)方程式；（2）氯鉑酸與硝酸鈉在500熔融可制得二氧化鉑，寫出化學(xué)方程式。PtO2在有機合成中廣泛用作氫化反應(yīng)的催化劑，試問此反應(yīng)中實際起催化作用的物種是什么？（3）X射線分析測得K2PtCl6晶胞為面心立方，PtCl62中Pt4位于立方體的八個角頂和六個面心。問Pt4采用何種類型雜化？PtCl62空間構(gòu)型？K占據(jù)何種類型空隙？該類型空隙被占百分率？標(biāo)出K在晶胞中的位置。 （1）由鈀碳制取氯化鈀的工藝流程框圖如下所示： 清洗鐵渣對提高把回收率十分必要，因為生

21、成的Fe(OH)3沉淀是一種凝聚劑，其絮狀沉淀對Pd(NH3)42有吸附作用，故在一定溫度下清洗除去鐵渣。 （2）PdHNO33HClPdCl2NOCl2H2O 2Fe3HNO39HCl2FeCl33NOCl6H2O （3）氨水除鐵的實驗條件：氨水過量，使pH8.59，7075。用硫氰化鉀檢查溶液中Fe3，無顯色反應(yīng)，表明Fe3已除凈。 （4）550焙燒以脫氨，制得粉末狀PdCl2隨著醫(yī)藥、化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，鈀碳催化劑的用量日益增多，隨之廢鈀催化劑也越來越多，據(jù)分析，廢鈀催化劑中含銀5%6%、碳93%94%、鐵1%2%、銅0.1%02%以及鋅、鎳等金屬和雜質(zhì)，故鈀碳具有很高的回收價值。由廢鈀催化

22、劑（亦稱鈀碳）制取氯化鈀的工藝過程主要包括：鈀碳焚燒、王水溶解、氨水除鐵、酸析（鈀的氨配合物遇到稀鹽酸能析出黃色結(jié)晶Pd(NH3)2C12）、焙燒（550）等。（1）試以框圖（即方塊圖），例如：形式繪出由鈀碳制取氯化鈀的工藝流程圖，并指出流程中何步操作對提高鈀的回收率是十分必要的，依據(jù)是什么？（2）寫出王水溶解的化學(xué)反應(yīng)式；（3）試述氨水除鐵的實驗條件以及如何檢驗溶液中Fe3是否除凈；（4）試述550條件下焙燒的作用。 （1）0.059/4lgK1.2290.059/4lg1/51.219（V）；1.219一0.750；所以能溶解。2Pt8HClO22H2PtCl42H2O；2HCl2H2Pt

23、Cl41/2O22H2PtCl6H2O。（2）NH2NH32PtCl62N22PtCl424Cl5H。（3）PtCl42103×55×105 mol/LPtCl3(H2O)PtCl2(H2O)29.5×104 mol/LPtCl3(H2O)Cl7.25×107PtCl2(H2O)2Cl27.975×1010解得：PtCl3(H2O)5.276×104PtCl3(H2O)52.76PtCl2(H2O)242.24、；反位效應(yīng)；Pt：dsp2雜化。 主 少（4）PtCl42。（5）。某些鉑的化合物具有重要的生理作用，也可能作為防癌劑。PtCl422ePt4C1 0.75V：PtCl622ePtCl422C1 0.77VO24H4e2H2O 1.229VPtCl42離子通常是用化學(xué)計量的鹽酸肼還原PtCl62來制備的。在水中，