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2014年化学竞赛——中学化学竞赛试题资源库——锰族及其化合物

发布时间:2013-11-17 10:58:09  

中学化学竞赛试题资源库——锰族及其化合物

A组

1.MnO2在下列变化过程中所起的作用相同,而且生成物之一也相同的是

①MnO2与浓盐酸共热 ②MnO2与铝粉共热 ③MnO2与氯酸钾共热

④MnO2与炭粉共热 ⑤MnO2与投入双氧水中

A ①与② B ②与④ C ③与⑤ D ③与④

2.向含下列微粒的溶液中,①HS-、②Fe2+、③-O-、④CH2=C(NH2)COOH分别加入少量氢氧化钠固体,或少量浓盐酸或几滴酸性KMnO4溶液(溶液体积变化忽略不计),都使溶液中对应的离子或分子浓度减少的是

A ①② B ②③ C ①④ D ③④

3.金属锰可以用四氧化三锰为原料通过铝热法来制备。试写出配平的化学方程式。

4.某金属能形成多种氧化物,它在其中一种氧化物中的氧化态为“n”,在另一种氧化物中的氧化态为“n+5”,后者转化为前者时,失重36.1%(质量)。通过计算确定该金属为何种元素,写出两种氧化物之间转化的化学方程式。

B组

5.将高锰酸钾的晶体放入下述物质的溶液里,不发生反应的是

A HCl B Fe(NO3)3 C FeSO4 D Na2S E H2C2O4

6

·2H

下列说法错误的是(MnC2O4摩尔质量143g/mol)

A 25℃~50℃,MnC2O4·2H2O未发生变化

B 75℃时,MnCO4·2H2O部分失去结晶水

C 100℃时,坩锅内固体均为MnC2O4

D 200℃时,坩锅内固体为混合物

7.固态KMnO4在200℃加热,失重10.8%。

固态KMnO4在240℃加热,失重15.3%。 8.1摩尔高锰酸钾在240~300℃加热释放出19.2g氧气,写出反应方程式。(已知K2MnO4 640℃分解,K3MnO4 800℃分解。)

9.将高锰酸钾溶液滴入NaOH溶液,微热,得到透明的绿色溶液。写出反应的化学方程式。

10.阅读如下信息后回答问题:元素M,其地壳丰度居第12位,是第3种蕴藏最丰富的过渡元素,是海底多金属结核的主要成分,是黑色金属,主要用途:炼钢,也大量用来制作干电池,还是动植物必需的微量元素。

(1)M的元素符号是 。

(2)M的最重要矿物的化学式是 。

(3)M的三种常见化合物是 、 和 。

11.某绿色固体A可溶于水,在其水溶液中通入CO2即得到棕黑色沉淀B和紫色溶

液C。B与浓HCl共热时放出黄绿色气体D,溶液近乎无色。将此溶液和溶液C混合,即得沉淀B。将气体D通入A溶液,可得C。试判断A是哪种钾盐,写出有关反应式。

12.绿色固体混合物中可能含有K2MnO4、MnO2、NiSO4、Cr2O3、K2SO4,由下列实验确定哪些物质肯定存在,哪些物质肯定不存在。

(1)向混合物中加入浓NaOH溶液得到绿色溶液。

(2)向混合物中加水得到紫色溶液和棕色沉淀。过滤后滤液用稀硝酸酸化,再加入过量Ba(NO3)2溶液,则紫色褪去同时有不溶于酸的白色沉淀析出。向棕色沉淀中加入浓盐酸并微热有黄绿色气体放出。

(3)混合物溶于硝酸得到紫色透明溶液。

13.将绿色固体A溶于水后通入过量SO2得到溶液B。向B中加入NaOH溶液得到白色沉淀C,C不溶于过量的NaOH溶液,再加入H2O2后沉淀变为暗棕色,说明有D生成。将D过滤后与KClO3和KOH共熔又得到A。请确定A、B、C、D的化学式及有关反应的化学方程式。

14.某棕褐色粉末A不溶于水。当A和KOH在空气中熔融,可得一绿色熔块B。把B溶于水,调节溶液至弱碱性,即生成紫红色溶液C和棕褐色沉淀A。过滤后把沉淀A和浓盐酸共热,产生一种黄绿色气体。在弱碱性溶液中加入K2SO3溶液,紫红色褪去。由此可知各物质的化学式:

A是B是C是;

由A→B的化学方程式是 ,

由B→C、A的化学方程式是 ,

C和K2SO3反应的离子方程式是 。

15.将固体MnC2O4·2H2O放在

一个可以称出质量的容器里加热,固

体质量随温度变化的关系如图所示:

纵坐标是固体的相对质量。

说出在下列五个温度区间各发生

什么变化,并简述理由:

0~50℃:

50~100℃:

100~214℃:

214~280℃:

280~943℃:

16.棕黑色粉末A不溶于水。将

A与稀硫酸混合后加入H2O2并微热得无色溶液B。向酸性的B中加入一些NaBiO3粉末后得到紫红色溶液C。向C中加入NaOH溶液至碱性后滴加Na2SO3溶液有绿色溶液D生成。向D中滴加稀硫酸又生成A和C。少量A与浓盐酸作用在室温下生成暗黄色溶液E,加热E后有黄绿色气体F和近无色的溶液G生成。向B中滴加NaOH溶液有白色沉淀H生成,H不溶于过量的NaOH溶液。但在空气中H逐渐变为棕黑色。请确定各字母所代表的物质,并写出有关反应的化学方程式。

17.一棕黑色固体A不溶于水,但可溶于浓盐酸,生成近乎无色溶液B

和黄绿色气

体C;在少量B中加入硝酸和少量NaBiO3(s),生成紫红色溶液D;在D中加入一淡绿色溶液E,紫色褪去;在得到的溶液F中加入KNCS溶液又生成血红色溶液G;再加入足量的NaF则溶液的颜色又褪去;在E中加入BaCl2溶液则生成不溶于硝酸的白色沉淀H。试确定各字母所代表的物质并写出有关反应的离子方程式。

18.在混合高锰酸钾和亚硫酸钾溶液时生成了棕色的沉淀。如果在高锰酸钾的溶液中预先加入酸或碱,那么沉淀不生成并且制得了无色或绿色的溶液。如何解释以下事实,即有时在酸性介质或在碱性介质中,上述盐溶液相互作用时可以观察到有沉淀析出?写出题中所有涉及到的反应的方程式。

19.在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化:

已知D为黄绿色气体,请填写下列空白:

(1)写出A→B反应的化学方程式:

(2)写出下列变化的离子方程式:

B→C+A

A→D+E

C→A+F+G

20.KReO4酸性溶液含26.83mg化合态的Re,将其通过一装有Zn粒的反应柱并被Zn还原。从柱中渗出的液体(包括用清水冲洗反应柱后所得的溶液)用0.1000N的KMnO4

-溶液滴定;已知需要11.45mL标准的KMnO4来重新氧化锌使其全部转化为ReO4。假设

Re是唯一被还原的元素,试求被Zn还原后Re的价态为多少?

C组

+21.Mn2离子是KMnO4溶液氧化H2C2O4的催化剂。有人提出该反应的历程为:

24?? ??Mn(Ⅵ)????Mn(Ⅳ)????Mn(Ⅲ)??Mn(Ⅶ)??Mn?II?Mn?II?Mn?II?CO2?

??Mn2+CO2 Mn(C2O4)n32n?

请设计2个实验方案来验证这个历程是可信的(无须给出实验装置,无须指出选用的具体试剂,只需给出设计思想)。

--22.高碘酸盐(IO65)、过二硫酸盐(S2O82)、二氧化铅(PbO2)、铋酸钠(NaBiO3、

+不电离)是四种具有强氧化性的物质,均能在一定条件下将Mn2氧化为高锰酸盐。

(1)锰的氧化物随着价态的升高,其酸碱性递变规律如何?

(2)确定元素锰在周期表中的位置和外层电子的排布。

-(3)IO65的空间构型为

已知高碘酸加热易失去两分子水生成偏高碘酸,写出偏高碘酸根离子的化学式 、-+

中心原子的杂化类型 和空间构型

(4)高碘酸盐的主要性质是它们的强氧化性,其反应平稳而迅速。分析化学中用来+-将Mn2氧化为MnO4,写出离子反应方程式:

(5)过二硫酸根离子中两个硫原子间存在过氧键,写出过硫酸根离子的结构简式和电子式,并确定硫原子的化合价。

(6)过二硫酸盐是用电解硫酸氢铵溶液产生的,写出电极反应方程式和总反应方程式。

(7)过二硫酸根离子能分步水解产生过氧化氢,写出H2S2O8在D218O中水解的两步反应方程式:

(8)传统工业上以电解NH4HSO4来制备H2O2。已知某NH4HSO4溶液,以4.00×103A的电流电解2.00小时后,生成H2O2 3.00kg,同时阴极与阳极放出气体体积之比为6:1。设

-电解后测溶液中H2O2含量时,S2O82时都已分解,且电解中H2O2不分解。

①求电解生成H2O2的电流效率;

②忽略电阻,指出电流主要损失在何处?写出有关反应式?

++-(9)过二硫酸盐在Ag的作用下能将Mn2氧化为MnO4,写出离子反应方程式:

该反应适合在 (酸、碱)性介质在进行,请说明原因:

(10)PbO2具有两性和强氧化性,写出加热情况下分别与NaOH和浓HCl反应的方程式:

(11)PbO2能导电,用于做铅蓄电池的 极材料,写出该电极的反应方程式:

+-(12)写出酸性介质中PbO2将Mn2氧化为MnO4的离子反应方程式:

其中酸化所用的酸是 (13)铋酸钠是在碱性条件下用Cl2氧化Bi(OH)3得到的,写出反应方程式:

+(14)在分析化学上,用铋酸钠定性检验溶液中Mn2的存在,写出现象和反应方程

式:

(15)H2O2的水溶液是一种常用的杀菌剂,在分析上常用 KMnO4来标定H2O2的浓度。①写出 KMnO4滴定H2O2的离子方程式;②请设计实验步骤,用已知浓度的KMnO4(0.1000mol/L)溶液滴定H2O2(约0.1mol/L)溶液的浓度。

23.元素周期表中有3种金属A、B和C。已知其有关性质:

①所有3种金属都可形成二价离子,稳定程度不同;

②金属C的二价离子比金属A的三价离子和金属B的二价离子多2个电子; ③元素A和B在此周期中表现为较高的氧化态;

④元素B和C表现为最高氧化态,B和C均有高氧化态。所有3种金属都能形成带

-色的含氧酸根MOnm(M=A、B、C),它们在强碱性介质中稳定。

⑤金属B的一种含氧酸的最高氧化态在酸性条件下与冷的H2O2乙醚溶液反应,可使溶液显兰色。

(1)指出元素A、B和C;

+(2)给出M2离子的稳定性顺序(大→小);

-(3)指出MOnm氧化性增强的次序,并指出颜色和它们的几何构型;

(4)用化学反应指出其阴离子在酸化其碱性溶液的行为。

24.周期表中有3种金属A、B和C,它们均可形成稳定程度不同的二价离子,C的

二价离子比相应B的二价离子和A的三价离子多2个电子。三种金属均有高氧化态,在

-强碱性介质中形成带色的稳定的含氧酸根MOnm。现以B的一种含氧酸根的最高氧化态

作起始原料在水介质中进行如下反应:

BnOmp

-X

YZ

已知X为稳定的绿色物质;Y为顺磁性的不稳定的蓝色物质;Z为反磁性的红色稳定物质。请回答下列问题:

(1)元素A、B和C分别是 , , 。

+(2)M2离子稳定性顺序(大→小) 。

-(3)MOnm氧化性增强顺序 ,相应酸根的颜色 ,及

其几何构型 。

-(4)MOnm酸化时分别形成含A、B、C物种相应离子的反应是 。

-(5)BnOmp是 ,X是 ,Y是 ,Z是 。

-(6)给出它们的几何构型,BnOmp是 ,X是 ,Y是 ,Z的化学

结构是 。

参考答案(A6) 1 B、C

2 C

3 3Mn3O4+8Al=9Mn+4Al2O3

-4 M为Mn 2Mn2O7=4MnO4+5O2↑

5 B

6 D

7 2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑或2KMnO4=K2Mn2O6+O2↑

2KMnO4=K2Mn2O5+3/2O2↑

8 5KMnO4=K2MnO4+K3MnO4+3MnO2+3O2

9 4KMnO4+4NaOH=2K2MnO4+2Na2MnO4+2H2O+O2↑

10 (1)Mn

(2)MnO2

(3)M的三种常见化合物是MnO2、MnSO4和KMnO4(必须答MnO2和KMnO4,而Mn(II)盐也可答硝酸锰等)

11 A:K2MnO4

3K2MnO4+2CO2=2KMnO4(C)+MnO2↓(B)+2K2CO3。

MnO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2+(D)+2H2O

2KMnO4+3MnCl2+2H2O=MnO2↓+2KCl+4HCl

2K2MnO4+Cl2=2KMnO4+2KCl

12 肯定存在的物质是K2MnO4、K2S2O8;肯定不存在的物质是MnO2、Cr2O3、NiSO4 13 A为K2MnO4 B为MnSO4 C为Mn(OH)2 D为MnO2

14 A为MnO2 B为K2MnO4 C为KMnO4

2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O

3K2MnO4+2H2O=2KMnO4+MnO2↓+4KOH

----2MnO4+3SO32+H2O=2MnO2↓+3SO42+2OH

15 0~50℃ MnC2O4·2H2O稳定区域

50~100℃ MnC2O4·2H2O=MnC2O4+2H2O 143/179=0.80

100~214℃ MnC2O4 稳定区域

214~280℃ MnC2O4=MnO+CO+CO2 71/179=0.40

280~943℃ 3MnO+1/2O2=Mn3O4 76.3/179=0.43

16 A:MnO2 B:MnSO4 C:NaMnO4 D:Na2MnO4 E:MnCl2 F:Cl2 G:MnCl2 H:

Mn(OH)2

+-17 A:MnO2,B:Mn2,C:Cl2,D:MnO4,

+-E:FeSO4,F:Fe3,G:Fe(NCS)63,H:BaSO4

18 在碱性介质中生成的锰酸钾(绿色)在稀溶液中可能分解而生成MnO2沉淀:3K2MnO4

+2H2O=2KMnO4+MnO2↓+4KOH 在微酸性或微碱性溶液中,KMnO4与K2SO4反应产物有MnO2生成,在酸性介质中,若KMnO4过量,其分解可有MnO2生成:MnO4-++H=3O2↑+2H2O+4MnO2↓

19 A MnO2 B K2MnO4 C KMnO4 D Cl2 20 -1

21 (1)对比实验:其一的草酸溶液中加Mn2+离子,另一不加。在滴加KMnO4溶液时,

加Mn2+者反应速率快。 (2)寻找一种试剂能与Mn(VI)、Mn(IV)或Mn(III)生成配合物或难溶物;加入这种试剂,反应速率变慢。

22 (1)锰的氧化物随着价态的升高,由碱性氧化物过渡到酸性氧化物。

52(2)第四周期VIIB族;ds

3(3)正八面体;IO4-;sp;正四面体

52(4)5IO6-+2Mn++14H+=5IO3-+2MnO4-+7H2O

(5);[]2-;+6

22(6)阳极:2SO4--2e→S2O8-;阴极:2H++2e→H2↑;

总反应:2NH4HSO4?电解???(NH4)2S2O8+H2↑

1818(7)H2S2O8+D2O→HO-SO2-OD+D-O-O-SO2-OH

D-O-O-SO2-OH+D218O→D-O-O-D+HO-SO2-18OD

(8)①nHO22

2②电解水:2H2O=2H2↑+O2↑;在阳极生成S2O8-未分解生成H2O2之前又在阴极还

2-2-2-原生成SO4:S2O8+2e=2SO4

222--+Ag(9)2Mn++5S2O8-+8H2O????2MnO4+10SO4+10H ?nHO3.00?1034.00?103?2.00?3600?59.2% ?298mol;????88.2mol;ne?0.5ne9650034.022

HCl???PbCl2+Cl2+2H2O (10)PbO2+2NaOH???Na2PbO3+H2O;PbO2+4?

2(11)正;PbO2+4H++SO4-+2e→PbSO4+2H2O

2+2++-(12)5PbO2+2Mn+4H=5Pb+2MnO4+2H2O;HNO3

(13)Cl2+Bi(OH)3+3NaOH=NaBiO3+2NaCl+3H2O

2+3++-+(14)2Mn+2NaBiO3+14H=2MnO4+5Bi+5Na+7H2O

2(15)①2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn++8H2O+5O2↑ 用25mL移液管准确移取

H2O2溶液于100mL锥形瓶中,加入适量的硫酸酸化,用KMnO4溶液滴定,平行实验做三次,计算H2O2溶液浓度并取平均值。

23 (1)A Mn B Cr C Fe

+++(2)稳定性 Mn2>Fe2>Cr2

---(3)氧化性CrO42(黄)<MnO42(绿)<FeO42(红) 均为正四面体结构

----+-(4)CrO42→Cr2O72→Cr3O102?? 3MnO42+4H→2MnO4+MnO2+2H2O

--+ 4FeO42十2OH→4Fe3+3O2+10H2O

24 (1)A Mn B Cr C Fe

+++(2)稳定性 Mn2>Fe2>Cr2

---(3)氧化性CrO42(黄)<MnO42(绿)<FeO42(红) 均为正四面体结构

----+-(4)CrO42→Cr2O72→Cr3O102?? 3MnO42+4H→2MnO4+MnO2+2H2O

--+ 4FeO42十2OH→4Fe3+3O2+10H2O

--(5)BnOmp是Cr2O72,X是[Cr(H2O)6]Cl3,Y是[Cr(H2O)6]Cl2,Z是

[Cr2(CH3COO)4(H2O)2] 232(6)Cr2O7-为两个正四面体共用一条边,[Cr(H2O)6]+和[Cr(H2O)6]+都是正八面体。?Z的结构为四个乙酸根为桥基形成的双核配合物

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