无机化学试题7答案

(2)H+/H2OBC+(3)Zn/H(4)H2OD(5)H+/H2O(6)SO2/H+F(7)H+E(7)H+EGF

（1）已知B是一种重要的工业催化剂，则金属M为什么？B的化学式是什么？

（2）根据上图可知金属M在F和G中的氧化数分别为多少？写出上图中所有氧化还原反应的编号。

（3）写出反应（3）的离子方程式。 1、（1）V；V2O5

（2）+4、+3；（3）（6）（7）

（3）2VO2++3Zn+8H+=2V2++3Zn2++4H2O

2、联吡啶(bipy)是一种常见的配位显色剂，它可以与多种离子作用形成具有颜色的稳定配合物，（1）已知亚铁离子的电子自旋配对能P=17600 cm–1，在pH=3~9的条件下，联吡啶(bipy)与亚铁离子作用生成的配合物在=552 nm处有最大吸收，该波长对应的颜色为绿色，其互补色为紫红色，若无其他显色因素存在，该配合物应该呈现什么颜色？

（2）摩尔比法又称等摩尔连续变化法，是测定配合物组成的常用方法：固定中心离子，设其摩尔数为a，与配体，其摩尔数为b，则摩尔数之和a+b=常数，改变a、b的值测溶液的吸光度A，然后以A为纵坐标，以b/(a+b)为横坐标作图，Fe2+–联吡啶体系的实验数据如图所示，求该配合物的配位数n为多少？

（3）该配合物中心离子的杂化轨道类型为什么？该配合物的理论磁矩为多少？该配合物的晶体场稳定化能为多少？

（4）已知亚铁离子与某配体X生成蓝色配合物FeXn，蓝色配合物FeXn在=590 nm处有最大吸收，若向（1）溶液中投入足量X，溶液的颜色发生怎样的变化？为什么？ （5）画出Fe2+–联吡啶形成的配合物的全部异构体。

2、（1）紫红

（2）由实验数据可知，在b/(a+b)=0.75处出现极大值，则a:b=1:3，考虑到联吡啶为双齿配体，因此配位数为6。

（3）最大吸收峰所对应的波数=1/=1/(552 nm)=1/(55210-7 cm)=18116 cm–1，该数值大于亚铁离子的电子自旋配对能P=17600 cm–1，为内轨型配合物。中心离子采取d2sp3杂化，轨道中未成对电子数为0，理论磁矩为0，晶体场稳定化能为八面体强场，配体所形成的晶体场为八面体场，CPSE=-24 Dq+2P（24Dq+2P亦可）–98.8 kJ/mol或8278.4 cm-1 (1分) （4）由于配合物FeXn呈蓝色，被吸收的为其互补色，其波长在580 nm~600 nm之间，故配合物FeXn能小于Fe2+–联吡啶形成的配合物的能，即X是比联吡啶更弱的配体，配合物FeXn的稳定性更差，若向（1）溶液中投入足量X，溶液的颜色除了稀释因素外，不会发生较大变化。 （5）对映异构体。

3、金属钛密度小强度大，耐高温、耐腐蚀，在航空、航海、结构工程、化工设备、医疗等方面有着重要的、不可替代的作用，被称为“第三金属”和“生物金属”。钛的主要矿床有钛铁矿和金红石等。从钛铁矿和金红石中制取金属钛，采用氯化法：即用焦炭与矿石混合，高温下通入氯气，得到的四氯化钛在惰性气体保护下用熔融金属镁还原。 （1）分别写出钛铁矿和金红石与焦炭的氯化过程的化学方程式。

（2）从氧化物制取四氯化钛为什么要加入焦炭(a)？不加焦炭直接氯化是否可行(b)？请从热力学角度加以分析。

已知(a)反应：ΔrHmθ=–72 kJ/mol，ΔrSmθ=220 J/mol/K；(b) 反应：ΔrHmθ=149 kJ/mol，ΔrSmθ=41 J/mol/K；上述数据均对应1 mol TiO2的相应反应。

（3）TiO2是钛的重要化合物，纯净的TiO2叫做钛白粉，是一种折射率高、着色力和覆盖力强、化学性质稳定的白色颜料，从钛铁矿制取TiO2常用硫酸法，其流程如下：

A.7.6.5.4.3.2.10.00.0.2.4.6.81.01.2b/(a+b)

（1）浓硫酸

钛铁矿固态熔块343~353 K水浸取浸取液（2）铁屑冷却过滤固体B溶液A(3)水C高温煅烧D（4）

（3-1）流程中A、B、C、D的化学式分别是什么？ （3-2）第二步反应，向浸取液中加入铁屑的目的是什么？

（3-3）第三步反应类型是什么？为促进此反应的发生，可采取的措施有哪些？ 3、（1）2FeTiO3+7Cl2+6C=2TiCl4+2FeCl3+6CO TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO

（2）(a)反应任何温度均可能；(b) 反应必须大于3634 K才能进行。(b) 反应的趋势比(a)反应小。

（3-1）TiOSO4、FeSO4.7H2O、H2TiO3

（3-2）阻止亚铁转化为铁离子，并将已经转化的铁离子还原成亚铁离子除去。 （3-3）水解反应，加入过量的水，加热和控制溶液酸度等。

4、热电材料又称为温差电材料。是一种利用材料本身温差发电和制冷的功能材料，在能源与环境危机加剧和提倡绿色环保的21世纪，具有体积小、重量轻、无传动部件和无噪声运行等优点的热电材料引起了研究学者的广泛重视，近年，美国科学家在著名的国际学术期刊Science上报道了一种高效低温的热电材料，下图是沿某一方向的一维晶体结构。

图1

图2

（1）在上图画出它们的结构基元；结构基元的化学式分别是什么？

（2）现在，热电材料的研究主要集中在金属晶体上，Ti就是制备热电材料的重要金属之一，已知Ti的原子半径为145 pm，作A3型堆积，请计算金属晶体Ti的晶胞参数和密度。 （3）热电晶体NiTiSn是著名的Half-Hcusler化合物结构，Sn作A1型堆积，Ti填充Sn的八面体空隙，Ni在Ti的周围形成四面体，并且相邻Ni-Ti和Ni-Sn距离相等，试画出一个NiTiSn的晶胞结构图，并用文字说明Ni的位置。

（4）纳米粒子的量子尺寸效应可以显著提高材料的热电性能，表面原子占总原子数的比例是其具有量子尺寸效应的重要影响因素。假设某NiTiSn颗粒形状为立方体，边长为NiTiSn晶胞边长的2倍，试计算表面原子占总原子数的百分比（保留一位小数）。 4、（1）图1：XY3；图2：X2Y3。

（2）晶胞参数：Ti作A3型堆积，所以为如图所示的六方晶胞。

晶胞参数：a=b=2r=290 pm

C为四面体高的两倍，边长为a的四面体高h=61/2a/3，c=2/361/2a=473.6 pm。 平行四边形面积：S=aasin60o=31/2a2/2，晶胞体积V=(31/2a2/2)( 2/361/2a)=21/2a3= 密度ρ=2M/(NV)=4.61 g/cm3 （3）

Ni处在 Sn的一半四面体空隙中 或Ni处在一半小立方体中。

（4）边长为 NiTiSn晶胞边长2倍的纳米颗粒的总原子数=53+48=157 表面原子数=256-82-126/2=98 表面原子占总原子数的百分比=62.4%

a=2rc第5题、M的金属粉末在真空中加热500～1000 ℃与氮气反应生成红褐色粉末状的A，将A加热到1400 ℃时分解成黄绿色粉末状的B。a＝387 pm，c＝2739 已知A为简单六方晶系，pm，密度ρ＝10.55 g/cm3。其中M－N间的距离为270 pm，而Mn＋的半径为99 pm，N3－半径为171 pm。B为面心立方晶系，与NaCl结构相同，a＝516 pm。根据摩尔效应的测量，B中平均每个M离子常有1.47个电子。

（1）试通过计算确定金属M以及A、B的化学式。写出M的价电子构型。 （2）计算B的密度。

（3）1936年N.Bohr提出了复合核理论。将232M与76Ge通过核融合后，生成一种核素N，同时释放出3个中子。试写出核反应方程式，确定N在周期表中的位置。 第5题、

a2cgsin600gNA（1）M＝＝752.04（1分）。

z设A的化学式为MxNy。讨论得到当y＝4时，x＝3，M＝232.0。（1分） M为钍Th。所以A为Th3N4（1分）；B为ThN（1分）。6d27s2（1分） （2）zM4246.013

＝38323＝11.90g/cm（2分） agNA(5.1610)6.0210205

（3） 232Th＋76Ge

N＋3n（1分）

N在周期表中为：第八周期、IIIB族，属于类锕系元素。（1分）

第6题、在强酸性的非水溶液，如SbF5的HF溶液中通入H2S气体，结果只得到一种晶体A。经分析，A的阴离子具有八面体结构，阳离子与PH3是等电子体。 （1）确定A的结构简式，写出生成A的化学反应方程式。 （2）在上述反应中，H2S起着什么作用？

（3）A物质能对石英有腐蚀作用，问A的哪一种离子对石英具有腐蚀作用？ （4）如何贮存A？

第6题、（1）A：[SH3]＋[SbF6]－；SbF5＋HF＋H2S→[SH3]＋[SbF6]－；（2分） （2）H2S起着碱的作用（质子接受者）。（1分） （3）SH3；（1分）

（4）聚四氟乙烯的塑料瓶中（1分）

第7题、原子核的壳层模型指出：包含2、8、20、28、50和82个质子或中子以及126个中子的核具有特殊的稳定性。写出21685At经α或β衰变直到稳定核的核化学方程式，并说明为什么此核为稳定核。

第7题、发生两次α和一次β衰变，顺序可以换，但最终得到20882Pb核。

＋

（三个方程式，一个2分）

因为此核具有82个质子和126个中子，根据原子核的壳层模型，它为稳定核。（2分）

第8题、化学家们自19世纪以后陆续发现，有一些化学反应中的某些组分或中间产物的浓度能够随时间发生有序的周期性变化，即所谓的化学振荡现象。苏联化学家Belousov B P和Zhabotinsky A M最早发现了均相条件下的化学振荡现象，后人称他们发现的化学振荡为B－Z振荡。下面是一种B－Z振荡：在含有硫酸铈（III）催化剂和Br的溶液中，用BrO3氧化丙二酸，可以看到溶液由无色变黄，一会儿又变为无色，如此振荡。反应机理为：第一阶段：当溶液中Br溶度较高时，Br与BrO3在酸性条件下生成Br2，后者立即与丙二酸发生一取代反应。第二阶段：当Br溶液较小时，反应切换到此阶段，即BrO3氧化Ce3到Ce4，本身被还原为HOBr。第三阶段：Br再生，并把丙二酸彻底氧化。分别写出三个阶段的总反应式：

反应究竟在哪个阶段，是由 决定的。使溶液呈现现黄色的物质是： 第8题、第一阶段：BrO3+2Br+3H+3CH2(COOH)2===3BrCH(COOH)2+3H2O（2分） 第二阶段：BrO3+4Ce3+5H===HOBr+4Ce4+2H2O（2分）

第三阶段：HOBr+4Ce4+BrCH(COOH)2===2Br+4Ce3+3CO2(g)+6H（3分）

第9题、某无色溶液，其中可能存在Na、Ba2、AlO2、S2、SO32、SO42。 取该溶液进行有关实验，实验结果如下图所示：请回答：

＋

＋

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＋

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（1）沉淀甲的化学式为 。

（2）由溶液甲生成沉淀乙的离子方程式为 。 （3）沉淀丙中一定含有 可能含有 。 （4）综合上述信息，该溶液中肯定存在的离子有： 。 第9题、（1）S（2分）。（2）Al3+3HCO3==Al(OH)3(s)+3CO2(g)(2分)。 （3）BaCO3(1分) BaSO4(1分)。

（4） Na、AlO2、S2、SO32(Na3分，其它离子一个1分，因溶液中不可能只有阴离子)。

第10题、有一气体有机物X，有三种同分异构体。取3.0 g X充分燃烧后，把 生成物依次通过盛有浓硫酸和碱石灰的两个试剂瓶，分别增重3.8 g和8.8 g。 （1）写出X的分子式 。

＋

－

－

－

＋

＋

－

（2）写出X的三种同分异构体的结构式：

（3）若X上的一个H被D取代之后，成为Y，请写出Y的分子式 。 （4）Y有 种异构体。

第10题、（1）C2H2D2（4分）。（2）略，1个2分 （3）C2HD3（2分）。（4）1（2分）

第11题、汞是一种重要的化学元素。试根据下列问题写出化学反应方程式。

（1）HgO能与足量的CH3SH反应，生成两种等物质的量的产物，其中一种物质既能与酸性氧化物反应，又能与碱性氧化物反应。

（2）HgCl2的强氨性溶液在NaCN水溶液的介质中与等量的SeO2混合，并通入SO2，可得到一种二元化合物A。A为紫黑色晶体，其结构为立方ZnS型。将反应后的溶液分成两等分，一份逐滴加入酸化的AgNO3溶液，有白色沉淀生成，摇动溶液，沉淀又溶解；另一份中加入酸化的BaCl2溶液，也有白色沉淀生成。

第11题、（1）HgO＋2CH3SH＝Hg(SCH3)2＋H2O；（2分）

（2）HgCl2＋8NH3＋SeO2＋3SO2＋4H2O＝HgSe↓＋2NH4Cl＋3(NH4)2SO4；（2分）

第12题、1951年，化学家首次在实验室中合成了一种无色的四面体分子气体A。A是由KClO3在－40 ℃时与F2反应氟化而成的。 （1）写出制备A的化学反应方程式。

（2）在300 ℃时将A通入浓NaOH溶液中，在高压下的密封管中发生非氧化还原反应。试写出该化学反应方程式。

（3）A能与足量的NH3发生非氧化还原反应，生成等物质的量的两种铵盐B和C。试写出化学反应方程式。

（4）在B的水溶液中，加入过量的NaOH溶液，可得盐C。经研究表明，盐C与K2SO4类质同晶。试写出化学反应方程式。

（5）在有机化学反应中，A广泛用作温和的氟化剂。试写出A与苯基锂发生反应的化学方程式。

第12题、（1）KClO3＋F2＝KF＋FClO3；（3分） （2）FClO3＋2NaOH＝NaClO4＋NaF＋H2O；（3分） （3）FClO3＋3NH3＝[NH4][HNClO3]＋NH4F；（3分）

（4）[NH4][HNClO3]＋2NaOH＝Na2NClO3＋NH3＋2H2O；（3分） （5）FClO3＋PhLi→PhClO3＋LiF；（3分）