化學(xué)奧賽無(wú)機(jī)元素化學(xué)習(xí)題--碳-族-元-素(共10頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上【高中化學(xué)奧林匹克競(jìng)賽輔導(dǎo)】 無(wú)機(jī)元素化學(xué)習(xí)題第十二章 碳 族 元 素 1. 根據(jù)金剛石、石墨的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，說(shuō)明它們的主要性質(zhì)。 2. 一氧化碳與氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)相似，二氧化碳與氧化二氮的結(jié)構(gòu)相似，試舉例說(shuō)明各對(duì)物質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)相似的地方，并舉出兩個(gè)例子說(shuō)明各對(duì)物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的不同，解釋為什么會(huì)有這種差別？ 3. 下列為硅的化合物相互關(guān)聯(lián)圖以寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)，并指出反應(yīng)條件： SiCl4 ­ Na2SiO3¬Si®SiHCl3 ­ H2SiF6¬SiF4¬SiO2®Na2SiO3®H2SiO3 4.

2、 在常溫條件下，為什么CO2為氣體而SiO2卻是固體？ 5. 試解釋?zhuān)簽槭裁碨iF4能與F離子反應(yīng)生成SiF62而CF4不能與F離子反應(yīng)呢？ 6. 碳化硅SiC與A12O3是重要的工業(yè)用磨砂，試問(wèn)什么樣的結(jié)構(gòu)特性使它們有這些用途？ 7. 試解釋?zhuān)簽槭裁碈H4和CCl4不發(fā)生水解？而SiH4和SiC14會(huì)強(qiáng)烈地水解？ 8. 二氧化硅和水的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，但為什么硅膠能作干燥劑？ 9. 為什么不能把SnC14歸類(lèi)成鹽？ 10. 試解釋為何錫與鉛的2氧化態(tài)要比碳和硅的更穩(wěn)定。并解釋為何鉛的+2氧化態(tài)要比錫的+2氧化態(tài)更穩(wěn)定。 11. 下列各物質(zhì)的化學(xué)組成如何？在鉛丹中鉛的氧化數(shù)如何？ (1) 密陀僧

3、 (2) 鉛丹 (3) 鉛糖 12. 白色粉未可能含有SnC12、Bi(NO3)3、As2O3、Sb2S3、PbSO4。粉未用水處理得一懸濁液A及不溶固體B。濁液A加少量HCI即澄清，它可使碘的淀粉溶液褪色，固體B不溶于酸，能溶于堿或飽和的NaAc熱溶液中，得一無(wú)色溶液，此溶液中加H2S水溶液，得一黑色沉淀，問(wèn)上述物質(zhì)哪些存在？哪些不存在？哪些可能存在？說(shuō)明理由，并寫(xiě)出有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式。 13. 有一白色固體A，不溶于水，但受熱會(huì)激烈分解，生成固態(tài)物質(zhì)B和氣體C。固體B不溶于水和鹽酸，但溶于稀硝酸，生成溶液D和無(wú)色氣體E，E在空氣中變成棕色，向溶液D中加入鹽酸，生成白色沉淀F，F(xiàn)易溶于熱水

4、。氣體C是一種中性氣體，當(dāng)與鎂條反應(yīng)時(shí)，鎂條變成白色固體G，G與水反應(yīng)生成白色沉淀H和無(wú)色的堿性氣體J，熱的F溶液和H2S反應(yīng)，生成黑色沉淀K和濾液L，黑色固體K能溶于60的硝酸中，生成氣體E，淡黃色固體M和溶液D，試判斷A®M為何物質(zhì)，寫(xiě)出相應(yīng)的化學(xué)方程式。 14. 某金屬M(fèi)和C12加熱反應(yīng)，生成液態(tài)化合物A，當(dāng)過(guò)量的金屬M(fèi)與A反應(yīng)時(shí)能得到固體B，而溶液B在鹽酸中能把HgI2鹽還原成Hg2I2，然后再還原成Hg；它也能把硝基苯還原成苯胺，也能把Fe3+還原成Fe2+，化合物A和C6H5MgBr反應(yīng)得到產(chǎn)物C，C只含有碳、氫和金屬M(fèi)本身三種元素，如果A和C一起加熱，得到一種新化合物D

5、，D能水解生成HCI和一個(gè)聚合物。若向溶液B中通人H2S，能得到黃色沉淀，此沉淀能被多硫化銨溶液溶解，得到一種化合物F，試判斷金屬M(fèi)和A®F為何物質(zhì)，寫(xiě)出相應(yīng)的化學(xué)方程。 15. 某種物質(zhì)X，溶于熱的濃鹽酸溶液，再用NaOH溶液處理，可以得到一種白色沉淀。此沉淀可以溶解于過(guò)量的具有強(qiáng)還原性的溶液中。把X和硫一起加熱，得到一棕色粉末Y，Y能溶于熱的濃鹽酸溶液。Y能溶于熱的黃色硫化銨溶液中，再加鹽酸，生成黃色沉淀。X與空氣加強(qiáng)熱，產(chǎn)生一種白色粉未Z，Z能溶于濃硫酸中，當(dāng)Z和NaOH（固）共熔時(shí)，再用熱水處理，得到白色晶體。指出X、Y、Z為何物質(zhì)，并寫(xiě)出相應(yīng)的反應(yīng)方程式。 16. 試鑒別：

6、Al2(SO4)3，MgSO4，SnC12，Na2CO3的溶液。 17. 試鑒別：Hg(NO3)2，Pb(NO3)2，NaNO3，Al(NO3)3，KNO3，Ba(NO3)2，AgNO3，NH4NO3，Mg(NO3)2，Ca(NO3)2十種藥品。 18. 試計(jì)算下列反應(yīng)的焓變化。 SiO2(s) 4HF(g) ® SiF4(g)2H2O(g) SiO2(s) 4HCl(g) ® SiCl4(g)2H2O(g)并解釋為何氫氟酸能腐蝕玻璃，而鹽酸就不能。 19. 完成并配平下列化學(xué)反應(yīng)方程式。(1) GeC14H2O (2) G4(NH4)2S (3) SnO2NaOH eCl

7、 (4) Sn(OH)62 十CO2 (5) HCOOH (6) Ag(NH3)2+十OHCO (7) GeS(NH4)2S2 (8) GeCl4Ge (9) Pb3O4HNO3 (10) C60 + OsO4 + py (吡啶)20. 某14mg黑色固體A，與濃NaOH共熱時(shí)產(chǎn)在體積為22.4cm3的無(wú)色氣體B（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）。A燃燒的產(chǎn)物為白色固體C，C與氫氟酸作用時(shí)，能產(chǎn)生一無(wú)色氣體D。D通人水中生成白色沉淀E及溶液F。E用適量的NaOH溶液處理可得溶液G。G中加NH4Cl溶液則E重新沉淀。加過(guò)量的NaCl于溶液F中時(shí)，得一無(wú)色晶體H。試鑒別各字母所代表的物質(zhì)，并用化學(xué)反應(yīng)方程式表示各過(guò)程

8、。 21. 有一塊合金與適當(dāng)?shù)臐釮NO3共煮至反應(yīng)終止。將不溶解的白色沉淀和溶液過(guò)濾、分離后，試驗(yàn)它們的性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)：此白色沉淀不溶于一般酸和堿，只溶于熔融的苛性堿和熱的濃鹽酸中，當(dāng)將濾液調(diào)至弱酸性，并加入K2CrO4溶液時(shí)，則有黃色沉淀生成。問(wèn)此合金由哪兩種金屬組成，并用化學(xué)反應(yīng)方程式表示各性質(zhì)試驗(yàn)。 22. 試解釋?zhuān)篐CN在水溶液中是弱酸，而液態(tài)的HCN卻是強(qiáng)酸。 23. 試解釋下列各雙原子分子中單鍵鍵能的大小次序?yàn)槭裁磿?huì)存在明顯的不同？ CSi， NP， OS， FC1 24. 下列各對(duì)離子能否共存于溶液中： Sn2+和Fe2+； Sn2+和Fe3+; Pb2和Fe3； Sn(OH)42和

9、Pb(OH)62； Pb2+和Pb(OH)62； PbC142和SnCl62答案：1. 金剛石中碳原子采取sp3雜化，C原子與C原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合形成原子晶體，金剛石的主要特征為高硬度，高熔點(diǎn)，高沸點(diǎn)，不導(dǎo)電。石墨中碳原子采取sp2雜化，一個(gè)C原子與三個(gè)C原子以共價(jià)鍵連接形成層狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)C原子上還有一個(gè)垂直于層狀平面的p軌道，這些p軌道重疊形成離域鍵，其p電子離域在每一層上，另外層與層之間是分子間作用力，石墨是混合型晶體，它的主要特征為具有潤(rùn)滑性，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。2. CO與N2物理性質(zhì)相似之處：具有較低的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，具有相近的臨界溫度和臨界壓力：m.p. ()b.p. ()臨界壓力(at

10、m)臨界溫度()CO20019036140N221019633146化學(xué)性質(zhì)相似之處：CO與N2都不助燃；化學(xué)性質(zhì)不同之處：CO作還原劑，N2的還原性很差；CO可以作為配體，而N2配位能力弱。CO與N2分子性質(zhì)之所以不同是因?yàn)?，在CO分子中O原子上的一對(duì)電子占有C原子的2p軌道，增強(qiáng)了C的電子密度，C原子的配位能力強(qiáng)于N2（ ）分子中的N原子。CO2與N2O相似性很小，而差異性很大，顯然它們并不是等電子體之故。3. SiCl4 ­(1) Na2SiO3SiSiHCl3 ­(4) H2SiF6SiF4SiO2Na2SiO3H2SiO3(1) Si + 2Cl2SiCl4 (

11、2) Si + 2NaOH + H2ONa2SiO3 + 2H2(3) Si + 3HCl(g)SiHCl3 + H2 (4) SiO2 + 2MgSi + 2MgO(5) 3SiF4+ 4H2OH4SiO4 + 2H2SiF6 (6) SiO2 + 4HFSiF4 + 2H2O(7) SiO2 + Na2CO3Na2SiO3+ CO2 (8) SiO32 + 2H+H2SiO34. SiO2晶體屬于原子晶體，基本單元為SiO4，Si原子為四面體中心，四個(gè)O原子位于正四面體的頂點(diǎn)，原子之間以O(shè)SiO共價(jià)鍵相連，以固體狀態(tài)存在；而CO2是直線型分子，低溫下固體CO2屬于分子晶體，每個(gè)CO2分子通

12、過(guò)分子間作用力連接，作用力很弱，溫度略微上升，分子間作用力就被破壞而形成單個(gè)CO2分子，常溫時(shí)為氣態(tài)。5. Si原子除了3s、3p價(jià)軌道外，還有3d空價(jià)軌道，可以形成SiF62（配位數(shù)可以大于4），即SiF4 + 2FSiF62，而CF4中C原子的配位數(shù)已達(dá)飽和（C原子只有2s、2p價(jià)軌道），因此CF4不能與F離子反應(yīng)。6. SiC與金剛石為等電子體，Si、C原子都采取sp3雜化，形成金剛石結(jié)構(gòu)，SiC是原子晶體，高硬度，可作磨砂；A12O3離子晶格能極高，硬度也大，故也可以作為工業(yè)用磨砂。7. CH4和CCl4不發(fā)生水解，而SiH4和SiC14會(huì)強(qiáng)烈水解的原因有兩條：第一、SiH4和SiC1

13、4有能量較低的3d軌道，能接受H2O中羥基上的孤電子對(duì)，而CH4和CCl4無(wú)空的d軌道； 第二、 CHCClSiHSiCl鍵能(kJ·mol1)413.38328.44320.08358.57而OH的鍵能E(OH)462.75 kJ·mol1，E(SiCl)的能量比E(CCl)的能量更接近于E(OH)，SiC14發(fā)生水解而CCl4不發(fā)生水解。8. 雖然二氧化硅和水反應(yīng)是吸熱的，但硅膠的吸水作用是由于硅膠為多硅酸，是多孔性物質(zhì)，水汽存在于多孔中，硅膠可以作干燥劑。9. 因?yàn)镾nC14許多物理性質(zhì)不像典型的鹽，如SnC14是無(wú)色液體，而且是許多非極性分子（I2、P4、S8等）的

14、良好溶劑，不能把SnC14歸為鹽類(lèi)。10. Sn、Pb在IVA族中的下方，C、Si在IVA族中的上方，Sn、Pb的金屬性大于C、Si，Sn、Pb比C、Si更易失電子，Sn、Pb的2氧化態(tài)要比C、Si的2氧化態(tài)更穩(wěn)定；Pb2+最外層是6s2惰性電子對(duì)，Pb2+更難失去電子，即Pb2+比Sn2+更穩(wěn)定，11. (1) PbO (2) Pb3O4（Pb的氧化數(shù)為+8/3，或分別為+2、+4） (3) Pb(CH3COO)212. SnC12、PbSO4一定存在：SnC12水解，生成Sn(OH)Cl，它可溶于HCl(aq)，SnC12也可與I2反應(yīng)生成I離子而使淀粉溶液褪色，A是Sn(OH)Cl。Sn

15、C12 + HOHSn(OH)Cl + HCl Sn(OH)Cl + HClSnC12 + H2OSnC12 + 2HCl + I2SnC14 + 2HI B為PbSO4，PbSO4一定存在。PbSO4 + 4OHPb(OH)42 + SO42 PbSO4+ 2AcPbAc2(aq) + SO42(aq)PbAc2 + H2SPbS(黑色) + 2HAc Bi(NO3)3、As2O3和Sb2S3不存在。13. APb(N3)2，BPb，CN2，DPb(NO3)2，ENO，F(xiàn)PbC12，GMg3N2，HMg(OH)2，JNH3，KPbS，LHCl，MS。Pb(N3)2Pb + 3N2 3Pb +

16、 8HNO33Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O 2NO + O22NO2PbC12在熱水中溶解度增大，PbC12 + 2ClPbCl42 3Mg + N2Mg3N2 Mg3N2 + 6H2O3Mg(OH)2 + 2NH3PbCl42 + H2SPbS(黑色) + 2H+ + 4Cl3PbS + 8HNO33Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O + 3S14. MSn，ASnCl4，BSnCl2，C(C6H5)4Sn，D(C6H5)2SnCl2，ESnS，F(xiàn)(NH4)2SnS3。Sn + 2C12SnCl4 Sn + SnCl42SnCl2SnCl2 + 2Hg2+Sn4+ +

17、Hg22+ + 2ClSnCl2(過(guò)量) + Hg22+Sn4+ + 2Hg + 2Cl + 3SnCl2 + 6H+ + 3Sn4+ + 6Cl + 2H2OSnCl2 + 2Fe3+Sn4+ + 2Fe2+ + 2Cl4C6H5MgBr + SnCl4(C6H5)4Sn + 2MgBr2 + 2MgCl2(C6H5)4Sn + SnCl42(C6H5)2SnCl2 + 2C6H5Cln(C6H5)2SnCl2 + nH2O2nHCl + SnCl2 + H2S2HCl + SnS SnS + (NH4)2S2(NH4)2SnS315. XSn，YSnS，ZNa2SnO3。Sn + 2HCl

18、SnCl2 + H2 SnCl2 + 2NaOHSn(OH)2 + 2NaClSn + SSnS SnS + S22SnS32黃色硫化銨中一定含(NH4)2S2Sn + O2SnO2 SnO2 + 2NaOHNa2SnO3 + H2O16. 取四種溶液少量分裝四支試管，加入少量HgCl2，有黑色Hg出現(xiàn)者原溶液為SnC12；另取Al2(SO4)3、MgSO4、Na2CO3溶液少量分裝三支試管，分別加入過(guò)量NaOH(aq)，無(wú)沉淀產(chǎn)生的原溶液為Na2CO3；有白色沉淀產(chǎn)生，加入過(guò)量NaOH(aq)后沉淀不消失者原溶液為MgSO4；先出現(xiàn)白色沉淀，加入過(guò)量NaOH(aq)后沉淀消失，原溶液為Al2

19、(SO4)3。17. (1) 加入HCl(aq)，有白色沉淀者原溶液為AgNO3(aq)；(2) 加入NaOH(aq)至過(guò)量，K+、Ba2+、AlO2、Pb(OH)42、Na+為溶液，有NH3放出者，原溶液為NH4NO3，有沉淀者為Mg(OH)2、Ca(OH)2、Hg(OH)2；(3) 在K+、Ba2+、Al(OH)3、Pb(OH)42、Na+中分別滴加HCl，有沉淀者為Al(OH)3，Pb(OH)2；加入過(guò)量HCl(aq)，再加入H2S(aq)，有白色沉淀者原溶液為Al(NO3)3；有黑色沉淀者原溶液為Pb(NO3)2；(4) 在K+、Ba2+、Na+中分別加入SO42離子，有白色沉淀者，原

20、溶液為Ba(NO3)2；(5) 在K+、Na+離子的溶液中分別加入Na3Co(NO2)6溶液，有沉淀者，原溶液為KNO3，無(wú)沉淀者，其原溶液為NaNO3；(6) 另取加堿有沉淀的Mg2+、Ca2+和Hg2+三種溶液分裝三支試管，加入SnCl2(aq)，有黑色沉淀者，其原溶液為Hg(NO3)2；(7) 另取Mg2+、Ca2+溶液，加入OH，再不斷通入CO2氣體，先有白色沉淀，然后消失者，其原溶液為Ca(NO3)2，白色沉淀不消失者，其原溶液為Mg(NO3)2。18. SiO2(s) 4HF(g) ® SiF4(g) 2H2O(g) DrH m 53.09 kJ×mol1 Si

21、O2(s) 4HCl(g) ® SiCl4(g) 2H2O(g) DrH m +127.78 kJ×mol1SiO2(s)與HF(g)反應(yīng)是放熱的，而SiO2(s)與HCl(g)反應(yīng)是吸熱的，雖然兩個(gè)反應(yīng)的DrSm都小于零，但在常溫下，DrH m>TDrSm ，在常溫下，第一個(gè)反應(yīng)的DrG m<0，即氫氟酸可以腐蝕玻璃，而第二個(gè)反應(yīng)的DrG m >0，即鹽酸不能腐蝕玻璃（對(duì)于第二個(gè)反應(yīng)而言DrG m總是大于零）。19. (1) GeC14 + 2H2OGeO2 + 4HCl (2) GeCl4 + 2(NH4)2SGeS2 + 4NH4Cl GeS2 +

22、(NH4)2S(過(guò)量)(NH4)2GeS3 (3) SnO2 + 2NaOHNa2SnO3 + H2O (4) Sn(OH)62 + CO2H2SnO3 + CO32 + 2H2O (5) HCOOHCO + H2O (6) 2Ag(NH3)2+ + 4OH + CO2Ag + 4NH3 + 2H2O + CO32 (7) GeS + (NH4)2S2(NH4)2GeS3 (8) GeCl4 + Ge2GeCl2 (9) Pb3O4 + 4HNO32Pb(NO3)2 + PbO2 + 2H2O20. ASi，BH2，CSiO2，DSiF4，EH2SiO3，F(xiàn)H2SiF6，GNa2SiO3，F(xiàn)N

23、a2SiF6。Si + O2SiO2 SiO2 + 4HFSiF4 + 2H2O3SiF4 + 3H2OH2SiO3 + 2H2SiF6 H2SiO3 + 2NaOHNa2SiO3 + 2H2ONa2SiO3 + 2NH4ClH2SiO3 + 2NaCl + 2NH3H2SiF6 + NaCl(過(guò)量)Na2SiF6 + 2HCl21. SnPb合金。合金與濃HNO3共煮生成的白色不溶于酸，也不溶于堿，只溶于熔融苛性堿和熱的濃鹽酸，說(shuō)明白色為錫酸：Sn + 4HNO3H2SnO3() + 4NO2 + H2O H2SnO3 + 2NaOHNa2SnO3 + 2H2O H2SnO3 + 6HCl(

24、濃)H2SnCl6 + 3H2O濾液調(diào)至弱酸性后，加入K2CrO4有黃色沉淀，說(shuō)明合金中含Pb：Pb + 4HNO3Pb(NO3)2 + 2NO2 + 2H2OPb(NO3)2 + K2CrO4PbCrO4 + 2KNO322. HCN在水溶液中是弱酸，說(shuō)明HCN難電離成H+ + CN，也說(shuō)明HCN中的HC共價(jià)鍵強(qiáng)。HCN中C原子采取sp雜化，其中一個(gè)sp雜化軌道與N原子的sp雜化軌道重疊成鍵，另一個(gè)sp雜化軌道與H原子的1s形成ssp的鍵，由于ssp雜化的重疊程度大，HC鍵強(qiáng)，在水中難電離，HCN為弱酸。而液態(tài)HCN是強(qiáng)酸，這與CN離子可以聚合有關(guān)，根據(jù)電荷守恒，液態(tài)HCN中，H+=CN+(

25、CN)22 + (CN)33+ ··· + (CN)nn，H+大大增加，液態(tài)HCN是強(qiáng)酸。23. C原子與N、O、F原子形成的雙原子分子顯著不同點(diǎn)為C原子不存在孤電子對(duì)，N、O、F原子上都有孤電子對(duì)，由于孤電子對(duì)的排斥，使NN、OO、FF鍵能減弱，在N2、O2、F2中單鍵鍵能的大小次序?yàn)椋篘P，OS，F(xiàn)C1，而在C2和Si2中CSi。 24. Sn2+和Fe2+；Pb2和Fe3；PbC142和SnCl62能共存于同一溶液；Sn2+和Fe3+不能共存，Sn2+ + 2Fe3+Sn4+ + 2Fe2+；Sn(OH)42和Pb(OH)62不能共存，Pb (OH)62有強(qiáng)

26、氧化性，Sn(OH)42 + Pb(OH)62Sn(OH)62 + Pb(OH)42 Pb2+和Pb(OH)62不能共存，雖然Pb(II)與Pb(IV)之間不存在穩(wěn)定的Pb(III)，但Pb2+存在于酸性溶液，而Pb(OH)62存在于堿性溶液，它們之間發(fā)生下列反應(yīng)： Pb2+ + Pb(OH)62Pb(OH)2 + PbO2 + 2H2O25. CO和N2在性質(zhì)上不同的解釋見(jiàn)第2題答案。26.（I）不穩(wěn)定，因?yàn)槠潆娮訑?shù)4，不符合4n + 2規(guī)則；（II）不穩(wěn)定，其中每個(gè)C原子sp3雜化，理應(yīng)CCC109o28，但三元環(huán)中的CCC遠(yuǎn)小于109o28，環(huán)中存在張力，不穩(wěn)定。（III）中兩端的兩個(gè)碳原子是sp2雜化，中間兩個(gè)碳原子是sp雜化，成鍵為：同系物C3H4中兩端的兩個(gè)碳原子是sp2雜化，中間碳原子是sp雜化，成鍵為：27. (1) C3O