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高中化学竞赛练习（无机化学主族元素） 2014.1
第三章 氮族元素
一. NO2是一奇电子分子，在413K以下能二聚成无色的抗磁性气体N2O4，超过423K时，NO2发生分解。N2O4被用作第一艘登月飞船的液体推进系统中的氧化剂，其主要燃料是肼。我国长征系列火箭一子级和二子级均采用偏二甲肼和四氧化二氮作为推进剂。N2O4仅在固态时是纯净物质，其熔点为264K，沸点为294K。X射线衍射分析结果表明：N2O4分子是平面状结构，且所有的N－O键长都相等。当N2O4为液态时，能够微弱地解离生成硝酸亚硝酰盐。偏二甲肼是联氨的衍生物，联氨是氨的衍生物。试回答下列问题：
1. 写出N2O4在登月飞船的液体推进系统中所发生主要反应的方程式； 2. 说明N2O4分子中N原子的杂化方式和成键情况； 3.画出偏二甲肼的构型。
4.写出我国长征系列火箭二元推进剂反应的化学方程式。
5.偏二甲肼可用二甲胺被亚硝酸氧化、再用锌还原来制备，写出各步反应方程式。 6.四氧化二氮存在自身电离平衡，可与氯化锌作用，写出其方应方程式。
7.将铜溶于乙酸乙酯的N2O4溶液中可制得无水硝酸铜，写出这个制备反应的化学方程式。
二、氮、磷、铋都是VA族元素，它们都可以形成氯化物，例如：NCl3、PCl3、PCl5和BiCl3。试问：
(1) 为什么不存在NCl5及BiCl5而有PCl5？
(2) 请写出NCl3、PCl3、BiCl3水解反应反应方程式。 （3）如何配制BiCl3溶液?
（4）把适量BiCl3固体置于浓NaCl液，得澄清液，请说出可能的原因。
三．1．叠氮离子N经由氨基钠与NO离子或N2O在一定温度下合成，试写出这些反应的离子方程式(产物中有氨放出)；
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2．写出N3的空间构型和结构式,N3离子中N的氧化数为多少?其中氮原子采取何种杂化
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类型?写出两种与N3离子是等电子体的物种；
3．HN3(叠氮酸)有哪些可能的共振结构?标明每个共振结构中所有原子的形式电荷。讨论HN3分子中三个氮原子之间键长的长短；
4.比较HN3与HX（卤化氢）的酸性，热稳定性及还原性的大小 5.HN3与银盐作用，可得一种不溶于水的白色固体，该固体加热时，会发生爆炸。写出反应方程式：
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3?3?高中化学竞赛练习（无机化学主族元素） 2014.1
6.在盐酸介质中，金属Cu与HN3（l）组成原电池，正极有气泡产生；一段时间后电流减弱，在负极周围滴入几滴浓盐酸后又使电流增大，写出原电池的电极反应和滴入浓盐酸后的反应。
四．长期以来，多磷酸钠是制备洗涤剂的重要原料。
1．试写出由磷酸脱水制备不同结构多磷酸的化学反应方程式(设多磷酸中有n个磷原子)： 2．画出含4个磷原子的各种多磷酸的结构式；
3．试说明多磷酸钠作为洗衣粉中的配料成分的作用是什么?
4．60年代时，发现加入多磷酸钠的洗衣粉在使用后会污染环境，试解释之。
2+2+
五、水中Ca、Mg能形成“水垢”使水质变得不适于家庭和工业使用，回答下列问题： （1）石灰-苏打法被用来大规模软化生活用水，写出配平的离子反应方程式。
（2）另一种软化硬水的方法是离子交换法， 交换过程是在装有离子交换树脂的交换柱或
交换床中完成的。
A. 用方程式表示离子交换过程 B. 如何对树脂进行再生？
C. 离子交换水可作为饮用水吗？为什么？
（3）工业上常用格氏盐(某种磷酸盐)作为锅炉用水的软化剂，为什么？画出格氏盐的结
构示意图以及格氏盐与钙离子结合后形成化合物的结构示意图。
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六. 安全火柴中的成分分别是：火柴头主要由氧化剂（KClO3）、易燃物（如硫等）和粘合剂等组成。火柴盒侧面主要由红磷、三硫化二锑、粘合剂组成。 1． 简述安全火柴的燃烧的原理，并写出主要方程式。 2．安全火柴与早期火柴比优点在哪里？
3．写出锑的外层价电子排布，它位于第几周期第几族，写出它常见的化合价。
七．砷是周期表中VA族元素，自然界中主要以硫化物矿存在，例如雌黄(As2S3)。制备砷的单质时，先将雌黄在空气中煅烧生成碎的正三价氧化物，该反应的化学方程式是 ；砷能被浓热的硫酸氧化成As2O3，化学方程式是 ：As2O3俗称砒霜，是剧毒物质，法庭医学分析上常用马氏试砷法来证明是否砒霜中毒：把试样与锌和硫酸混和，若试样中含有砒霜，则会发生反应生成砷化氢，硫酸锌和水，化学方程式是 ；在无氧条件下，将生成的砷化氢导入热的玻璃管中，在试管加热的部位砷化氢分解形成亮黑色的“砷镜”，化学方程式是 。 八、回答下列问题：
1在酸性溶液中，NaNO2与KI反应可得到NO，有两种操作步骤：
(a)先将NaNO2酸化后再滴加KI； (b)先将KI酸化后再滴加NaNO2。 哪种方法制得的NO更纯？为什么？
2实验室少量的氮气可用氯化铵和亚硝酸钠制备，制备出的氮气常混有NO，可通入硫酸亚铁溶液除去，写出化学反应方程式。
3为什么NF3常温不水解，而NCl3常温可以水解？写出水解产物。
九、回答下列关于磷的问题：
1磷可形成多种硫化物，其中P4S3、P4S10比较稳定，在工业上有较重要的用途，画出两种化合物的结构（其中P4S3有一个P3环）。
2在高炉炼铁时，原料中的磷几乎全部还原到生铁中，磷使钢材在低温下变脆，即产生“冷脆”现象，因此脱磷是炼钢过程的主要任务之一。工业上在氧气转炉中使用钙基（CaO）法脱磷，写出可能的化学反应方程式。
3 PF3、PC13是工业上使用较多的磷的卤化物，哪个化合物键角大？说明原因。
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第四章 碳族元素
一、某元素A能直接与ⅦA族某一元素B反应生成A的最高价化合物C，C为一无色而有刺鼻臭味的气体，对空气相对密度约为3.61倍，在C中B的含量占73.00％，在A的最高价氧化物D中，氧的质量占53.24％。
（1）列出算式，写出字母A、B、C、D所代表的元素符号或分子式。
（2）C为某工厂排放的废气，污染环境，提出一种最有效的清除C的化学方法，写出其化学方程式。
（3）A的最简单氢化物可与AgNO3反应，写出化学方程式。
二、现有无色透明的晶体A（金属Sn的化合物），某学生做了以下一组实验：
（1）将晶体溶于水，立即生成白色沉淀，若先用盐酸酸化后再稀释，得A的澄清透明溶液。 （2）将A溶液滴入氯化汞溶液，析出白色沉淀B，令A过量时，沉淀由灰色转化为黑色的C。 （3）将氢硫酸滴入A溶液，产生棕黑色沉淀D，D能溶于过硫化铵溶液得E。
（4）取少量晶体A，用硝酸酸化后再稀释，所得之澄清液与硝酸银反应产生白色沉淀F。 （5）F溶于硫代硫酸钠溶液，得无色透明溶液G，稀释G产生白色沉淀H，放置后，沉淀颜色由白变棕，最后变为黑色的I。
请指出A为何物？并写出以上实验各步反应的方程式。
三．某金属的氧化物有三种A、B、C：
??E?F?H2O (1) A+HNO3→B+D+H2O (2) A?H2SO4(浓)????E?F?H2O ??C?G (4) B?HCl?(3) 550℃以上A???(5) B + KOH(熔融)→ H + K2O (6) C + HAc→ I + H2O
(7) I + H2S→J↓ + HAc （8）J+H2O2→K
F、G的单质在常温下为氧化性气体。E在热水中溶解度大为增加，而冷水中溶解度急剧减
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