清北学堂 化学竞赛专题班 导学一C化学平衡

化学平衡 【竞赛要求】 平衡常数与转化率。弱酸、弱碱的电离常数。溶度积。利用平衡常数的计算。熵（混乱 度）的初步概念及与自发反应方向的关系。 【知识梳理】 一、化学反应的可逆性和化学平衡 在同一条件下，若一个反应既能向一个方向进行，又能向相反方向进行，例如：
CO ( g ) + H 2O ( g )
CO 2 ( g ) + H 2 ( g ) AgCl ( s )
+ Ag（aq） Cl－ aq） + （
化学反应的这种性质叫做反应的可逆性，这种反应称为可逆反应。 二、平衡的特点和平衡常数 1．经验平衡常数 对于任一可逆反应
aA + bB
g
gG + hH
h
在一定温度下，达到平衡时，体系中各物质的浓度间有如下关系：
[ G ] [ H ] =K c a b [ A ] [ B]
Kc：化学反应的经验平衡常数。一般是有量纲的，只有当反应物的计量数之和与生成物的计 量数之和相等时，K 才是无量纲的量。 如果化学反应是气相反应
aA（g） bB ( g ) +
gG ( g ) + hH ( g )
在某温度下达到平衡，则有
(P ) (P ) Kp = G a H b ( PA ) ( PB )
g
h
Kp： 经验平衡常数。 同一个反应的 Kp 和 Kc 一般来说是不相等的， 二者之间是有固定的关系。 注意： 1）反应式书写不同，K 值则不同；系数扩大 n 倍，K 是呈幂级数增大，为 Kn。书写方式相 反，则 K 值为倒数关系； 2）反应体系中纯液体、纯固体及稀溶液中的水不必写入常数表达式，这种复相（多相）反 应的平衡常数用 K 表示；
CaCO3 ( s )
CaO ( s ) + CO 2 ( g )
K = pCO 2
3）若反应由几个反应相加（相减）而成，则总 K 值是各个分 K 值的乘积（相除）得到。例 如：

N 2 ( g ) + 3H 2 ( g )
[ NH3 ] 2NH 3 ( g ) K′ = c 3 [ N 2 ][ H 2 ]
2
1 3 N2 ( g ) + H2 ( g ) 2 2
2NH 3 ( g )
NH 3 ( g )
K′′ = c
[ NH3 ] [ N2 ] [H2 ]
1 2
3 2
N 2 ( g ) + 3H 2 ( g ) K′′ = c
[ N 2 ][ H 2 ] 2 [ NH3 ]
3
K ￠c = ( K ￠￠ ) =
2
1 K′′′ c
K1 K2
2NO ( g ) + O 2 ( g ) +） 2NO 2 ( g ) 2NO ( g ) + O 2 ( g )
2NO 2 ( g ) N 2O4 ( g ) N 2O4 ( g )
K3 =K1×K2
2．平衡常数与化学反应的程度 反应物的转化率是指已转化为生成物的部分占该反应物起始总量的百分比。 三、标准平衡常数 化学反应达到平衡的时候， 体系中各物质的浓度不再随时间而改变， 我们称这时的浓度为平 Θ 衡浓度。若把平衡浓度除以标准状态浓度，即除以 c ，则得到一个比值，即平衡浓度是标 准浓度的倍数，我们称这个倍数为相对平衡浓度。根据平衡体系的性质，化学反应达到平衡 Θ 时，各物质的相对浓度也不再变化。如果是气相反应，将平衡分压除以标准压强 p ，则得 到相对分压。相对浓度和相对分压都是无量纲的量。 对于可逆反应　
aA ( aq ) + bB ( aq )
Θ
gG ( aq ) + hH ( aq )
其标准平衡常数 K 可以表示为
? [G ] ? ? [ H ] ? ? θ ? ? θ ? c ? ? c ? Θ K =? a b ? [ A ] ? ? [ B] ? ? θ ? ? θ ? ? c ? ? c ?
g
k
对于气相反应：
aA ( g ) + bB ( g )
Θ
gG ( g ) + hH ( g )
其标准平衡常数 K 可以表示为

? pG ? ? p H ? ? pθ ? ? pθ ? K Θ = ? ? a ? ?b ? pA ? ? pB ? ? pθ ? ? pθ ? ? ? ? ?
g
k
在标准状态下， 对溶液 c ＝1mol· dm 3； 而如果是气相反应， 标准态严格的应该是 1mol/kg。 Θ Θ Θ K 在数值上约等于 Kc。如果 p 的分压单位是 atm，则因 p ＝1atm，此时 K 在数值上等于 Θ Θ Θ Kp。如果分压单位是 kPa，则因 p ＝10.1×105Pa，此时 K ，Kp 完全不同。p 一般用 100kPa。 Θ Θ 标准平衡常数 K 与 DrGm 关系及化学反应的方向 1．标准平衡常数与化学反应的方向
Θ －
对于反应 aA + bB
gＧ+ hH 我们定义某时刻的反应商 Q：
k
? G ′? ? H′? ?[ ] ? ?[ ] ? ? cθ ? ? cθ ? ? ? ? Q=? a b ? A′? ? B′? [ ] ? ?[ ] ? ? ? cθ ? ? cθ ? ? ? ? ?
g
式中 [Ｇ]′，[H]′，[Ａ]′和[Ｂ]′均表示反应进行到某一时刻时的浓度，即非平衡浓度。反应达 Θ 到平衡时，反应商 Q 和标准平衡常数 K 相等。即
? [G ] ? ? [ H ] ? ? θ ? ? θ ? c ? ? c ? Θ K =? =Q a b ? [ A ] ? ? [ B] ? ? θ ? ? θ ? ? c ? ? c ?
g k
Q＜K 时，反应向正向进行； Θ Q >K 时，则反应向逆向进行； Θ Q = K 时，体系处于平衡状态。 2．化学反应等温式 若化学反应 aＡ（aq） Bb ( aq ) +
Θ
gG ( aq ) + hH ( aq ) 中各物质的浓度不处于标准状
Θ
态，Q 为某时刻的反应商。化学热力学中有下面关系式可以表明 ΔrGm 和 ΔrGm 、Q 之间的 关系可用化学反应等温式描述：
Δ r G m = Δ r G m Θ + RTlnQ
当体系处于平衡状态时，ΔrGm =0，同时Ｑ= K ，则
Θ
Δ r G m Θ＝－RTlnK Θ
四、化学平衡的移动 化学平衡是有条件的，暂时的动态平衡，外界条件改变以后，可逆反应就从一种平衡态向另 一种平衡态转化，这一转化过程就是化学平衡的移动。 1．浓度（压力）对平衡移动的影响

一般说来，在平衡的体系中增大反应物的浓度时，会使 Q 的数值因其分母增大而减小，于 Θ 是使 Q＜K ，这时平衡被破坏，反应向正方向进行，重新达到平衡，也就是说平衡右移。 即在恒温下增加反应物的浓度或减小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动；相反，减小反 应物浓度或增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动。 压强的变化对没有气体参加的化学反应或反应前后气体的物质的量没有变化的反应的体系 影响不大。压强变化只是对那些反应前后气体分子数目有变化的反应有影响；在恒温下，增 大压强，平衡向气体分子数目减少的方向移动，减小压强，平衡向气体分子数目增加的方向 移动。 2．温度对平衡的影响 温度对平衡的影响是从改变平衡常数而产生作用的。
ln
Kθ Δ r Hθ ? 1 1 ? 2 m = ? - ? θ K1 R ? T1 T2 ?
Θ Θ Θ
对于吸热反应 DrHm >0，当 T2>T1 时，K2 > K1 ，即平衡常数随温度升高而增大，升高温度 平衡向正反应方向移动。反之，当 T2＜T1 时 K2＜K1，平衡向逆反应方向移动。 Θ Θ Θ 对于放热反应，DrHm ＜0，当 T2>T1 时 K2 ＜K1 ，即平衡常数随温度升高而减小，升高温 Θ Θ 度平衡向逆反应方向移动。而当 T2＜T1 时 K2 > K1 ，平衡向正反应方向移动。 总之，当温度升高时平衡向吸热方向移动；降温时平衡向放热方向移动。 3.化学反应速率 Θ 有些反应的自发性很大， rGm << 0） （Δ ，但在一般的条件下看不出任何反应的迹象。如反应：
CO ( g )＋NO ( g ) → CO 2 ( g )＋1 / 2N 2 ( g )
ΔrGm （298K）＝–334kJ·mol–1 Θ K ＝1.9×1060（298K） 可惜反应速率极慢无直接利用价值。 但也有反应速率很快，几乎是瞬间完成，如酸碱中和反应、爆炸等。 （1）化学反应速率的定义及其表示方法 化学反应速率指在一定条件下， 反应物转变为生成物的速率。 化学反应速率经常用单位时间 内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。浓度一般用 mol·dm–3，时间用 s、min 或 h 为单位来表示。
Θ
平均反应速率 ：对于一般的化学反应 aA + bB → gG + hH
-
1 Δ [ A ] 1 Δ [ B] 1 Δ [ G ] 1 Δ [ H ] == = a Δt b Δt g Δt h Δt
或
1 1 1 1 ν ( A ) = ν ( B) = ν ( G ) = ν ( H ) a b g h
若 a＝b＝g＝h 时，则用任何一种物质的浓度变化来表示其反应速率相同。 瞬时反应速率：某一时刻的化学反应速率。
ν C4 H 9Cl） lim ?（ =
? Δ [ C4 H 9 Cl] ? ? u →0 Δt ? ?

（2）反应速率理论简介 1．碰撞理论 碰撞理论：1918 年，路易斯(W.C.M.Lewis，英国科学家)提出，也称硬球碰撞理论。 1）把气体分子视为没有内部结构的硬球； 2）把化学反应看作刚性球体的有效碰撞。 3）反应物分子间的相互碰撞是反应进行的先决条件。 4）反应物分子碰撞的频率越高，反应速率越大。但并不是所有的碰撞都能发生反应。 5）有效碰撞：在亿万次的碰撞中，只有极少数的碰撞才生成产物，为有效碰撞。 6）活化分子；能够发生化学反应，具有较高能量的，能发生有效碰撞的分子。活化分子只 是极少的一部分。 7）活化分子所具有能量称为活化能，用 Ea 表示，Ea 的单位为 kJ·ｍol–1。 活化能的大小与分子的分布关系符合下式：
f = e RT
式中 f 称为能量因子，其意义是能量满足要求的碰撞占总碰撞次数的分数；e 为自然对数的 底；R 为气体常数; T 为绝对温度；Ea 等于能发生有效碰撞的活化分子所具有的最低能量的 NA 倍，NA 是阿佛加德罗(Avogadro)常数。 反应活化能越大，活化分子所占的分数就小，活化分子数目就越少，因而反应速率就小； 反之，如果活化能愈小，反应速率就越大。 有效碰撞的条件：反应物分子具有足够高的能量，适当的碰撞方位。 反应速率ν 可表示为ν =ZPf=ZPe
Ea RT
Ea
总碰撞次数 Z、能量因子 f 以及方位因子 P。 能量 Ea 越高，反应速率 越小。 2．过渡状态理论 碰撞理论对于简单反应的解释较为成功，对复杂反应不理想。 过渡状态理论：三十年代艾林(Eyring)提出，又称活化配合物理论。 这个理论考虑了反应物分子的内部结构及运动状况， 从分子角度更为深刻地解释了化学反应 速率。 过渡状态理论认为： 化学反应不是只通过分子之间的简单碰撞就能完成的， 而是在碰撞后要 经过一个中间的过渡状态，即反应物分子先形成活化配合物（过渡状态或中间状态） ，然后 才分解为产物。活化配合物很不稳定。它可以分解为生成物，也可以分解成反应物。 反应速率与三个因素有关：(a) 活化配合物的浓度；(b) 活化配合物分解的几率；(c) 活化配 合物的分解速率，其中（c）是决定整个反应的定速步骤。 反应物分子的平均势能与活化配合物的势能之差，即正反应的能垒的高度为 Δε，则正反应 的活化能 Ea 可表示为 NAΔε；同理逆反应的活化能可表示为 Ea′= NAΔε′。可见在过渡状态理 论中，活化能体现着一种能量差，即反应物与活化配合物之间的能量差。 正反应的活化能与逆反应的活化能之差表示化学反应的摩尔反应热。 Ea＞Ea′时， rHm＞0， 当 D 反应吸热；当 Ea＜Ea′时，DrHm＜0，反应放热。 4.影响化学反应速率的因素 （1）反应速率方程与质量作用定律

在一定的温度下反应：
2H 2 +2NO → 2H 2 O+N 2
实验测定：
ν ∝ [ H 2 ][ NO]
或：
2
ν =k [ H 2 ][ NO]
Ea RT
2
其中 k 称为反应速率常数。根据阿仑尼乌斯理论，
k=Ae
-
它是一个与温度和反应体系的活化能有关的量。A 是频率因子，又称指前因子，近似地认为 在一般的温度范围内活化能 Ea 和指前因子 A 均不随温度的改变而变化。 由上反应速率方程可见， 浓度的幂次与反应方程式中反应物前的系数不一一对应。 这类普遍 存在的反应称为复杂反应。 假如对于一个化学反应方程式：
aA+bB → gG+hH
若由实验测得其反应速率方程为：
b ν =kCa CB A
若该反应一步完成，则称为基元反应。基元反应的反应速率方程又可称为质量作用定律。对 于基元反应，a 和 b 称反应分子数。反应物浓度的幂次 a＋b 称为反应级数。而对于一般的 反应，反应级数不一定等于 a＋b，要由实验来测定。如下表所示： 表 反应速率方程及反应级数 反 应 反应速率方程式 反应级数 1 2 2 3
对不知反应机理的任意一个反应：
aA+bB → gG+hH
反应速率方程一般写为：
n ν =kCm CB A
其中 m＋n 为反应级数，是由实验所得的。由反应速率方程的表达式可见，对反应速率的影 响因素有两项。其一为反应物的浓度，另外一项就是反应速率常数。 （2）浓度对反应速率的影响 增加反应物浓度时， 单位体积内活化分子数目增多， 从而增加了单位时间内在此体积中反应 物分子有效碰撞的频率，故导致反应速率加大。 对于由两个或多个基元步骤完成的复杂反应。

A2 + B → A2B
是分两个基元步骤完成的，且每一个基元步骤对应的是基元反应： 第一步 第二步
A 2 → 2A 2A + B → A 2 B
慢反应 快反应
对于总反应来说， 决定反应速率的肯定是第一个基元步骤， 即对于这种前一步的产物作为后 一步反应物的连串反应，决定速率的步骤是最慢的一个基元步骤。故速率方程是 v =k[A2]。 （3）温度对化学反应速率的影响 温度升高，分子平均能量升高，虽然反应物的分子总数不变，但分子间碰撞频率加大；另一 方面是温度升高导致活化分子百分数增高， 从而活化分子总数增加， 以致加快反应速率。 温 度对反应数率的影响实际上是对速率常数的影响。 （1）速率常数 k 对阿仑尼乌斯公式取自然对数，得：
lnk = -
Ea + lnA RT Ea + lgA 2.303RT
取常用对数则得：
lgk = lgk 对
Ea 1 作图应为一直线，直线的斜率为 ，可求出 Ea；截距为 lgA。 2.303R T
Ea＝－（斜率）×2.303R （4）催化剂对化学反应速率的影响 催化剂又称触媒， 是一种能改变化学反应速率， 其本身在反应前后质量和化学组成均不改变 的物质。 催化剂之所以能加快反应速率， 可认为是由于催化剂改变了反应的历程。 有催化剂参加的新 的反应历程和无催化剂时的原反应历程相比，活化能降低。 催化剂不仅加快正反应的速率，同时也加快逆反应的速率。 加入催化剂， 反应过程中体系的始态和终态都不发生改变， 所以催化剂并没不改变反应的热 力学性质 ΔrHm 和 ΔrGm。 四、化学反应的类型 化学反应的类型：酸碱反应、沉淀反应、氧化还原反应、配位反应、酶反应和链反应等。 1．酶催化反应 在生物体内，新陈代谢是普遍存在的。酶是一类特殊的高分子量的蛋白质。酶催化反应的机 理一般采用活化配合物的理论来解释： S + E + ES → E + P 底物 酶 中间产物 酶 产物 特点：高度的选择性和专一性；高效性；反应条件温和；反应产物无毒性，过程又比较简单。 几个重要的有关生命体中代谢过程的酶催化反应： （1）硫胺素焦磷酸酯辅羧酶（TPP）作为辅酶催化丙酮酸酯的脱羧基反应： （2） 磷酸吡哆醛(PLP)可催化氨基酸的合成降解和转氨基反应

由转氨酶催化某一氨基酸的 α-氨基转移到另一种 α-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸， 原来的氨基酸则变成 α-酮酸。 磷酸吡哆醛(PLP)可以把氨基从谷氨酸盐转移到 a-羰基羧酸上， 生成酮戊二酸盐 和相应的氨基酸。 氨基酸脱氨基后生成的 α-酮酸又可进行进一步代谢， 生成非必须氨基酸；或转变成糖和脂 类；或进入三羧酸循环彻底氧化成二氧化碳和水。 2．链反应 链反应的特点：反应一旦由光、热或引发剂引发后，就会以连锁式机理进行，会因为活泼的 中间产物（自由基或原子）的交替生成和消失，使反应象链条一样传递下去。 按照链传递方式的不同，将链反应分为直链反应和支链反应。链反应由链引发、链传递和链 终止三个基本步骤组成。 （1）直链反应 以 H2 与 Cl2 的气相反应为例。
1 ①．链引发： Cl2 +M ?? 2Cl ? +M ； →
k
②．链传递：
k2 Cl2 +H ?? HCl+M ? → k3 H ?+Cl2 ?? HCl+Cl ? →
……
……
k
-1 ③．链终止： Cl ? +Cl ? +M ?? Cl2 +M →
直链反应的特点是， 在传递的过程中， 每步基元反应产生的自由基数目等于该反应消耗的自 由基数目，即在传递中没有自由基的积累。 （2）支链反应 支链反应不同于直链反应，它的反应机理可以表示为： ①．链引发 ②．链传递
k1 A ?? R ? ； → k2 R ? +A ?? aR ? +P ； →
…… ③．链终止
……
k -1 R ? ?? 销毁 →
与直链反应不同的是，在支链传递的过程中，产生的自由基的数目比消耗掉的多。 【典型例题】 例1 反应 CO ( g ) + H 2 O（g）
H 2 ( g ) + CO 2 ( g ) 在某温度 T 时，Kc=1。
若（1）现将 2molCO（g）和 2molH2O(g)混合放入体积为 2L 的密闭容器内进行反应， 求 平衡时各物质的浓度及 CO 的平衡转化率。 （2）在已达到平衡的体系内，如果再加入 8molH2O(g)，求达到平衡时各物质的浓度。 （3）在同一温度下，如果把 2molCO(g)和 10mol H2O(g)混合，放入体积 2L 的密闭容器中进 行反应，问达到平衡时各物质的浓度各是多少？

解： （1）设反应达到平衡时体系中 H2 和 CO2 的浓度均为 xmol·dm 3。　
－
CO + H 2 O
起始时浓度/mol·dm 3 － 平衡时浓度/mol·dm 3
－
H 2 + CO 2
0 x 0 x
1 1－x
1 1－x
Kc =
[ H 2 ][ CO2 ] = x 2 =1 [ CO][ H 2O] (1-x )2
解得 x=0. 5，即平衡时 － [H2]=[CO2]=0.5 mol·dm 3 － 此时 CO 转化掉 0.5 mol·dm 3 转化率 a 为：
α=
0.5 × 100%=50% 1.0
－
（2）设反应达到平衡时体系中 H2 和 CO2 的浓度增量为 ymol·dm 3。　
CO + H 2 O
－
H 2 + CO 2
原平衡浓度/mol·dm 3 0.5 0.5 0.5 0.5 新初始状态 0.5 0.5＋4 0.5 0.5 －3 平衡时浓度/mol·dm 0.5－y 4.5－y 0.5＋y 0.5＋y
[ H 2 ][CO2 ] = ( 0.5+y )2 =1 Kc = [ CO][ H 2O] ( 0.5-y )( 4.5-y )
解得 y =1/3，即新平衡时，浓度分别为 1/6、4、5/6、5/6
－
（3）设反应达到平衡时体系中 H2 和 CO2 的浓度均为 zmol·dm 3。　
CO + H 2 O
起始时浓度/mol·dm 3 － 平衡时浓度/mol·dm 3
－
H 2 + CO 2
0 z 0 z
1 1－z
5 5－z
Kc =
[ H 2 ][CO2 ] = z 2 =1 [ CO][ H 2O] (1-z )( 5-z )
解得 z=5/6，即平衡时 － [H2]=[CO2]=5/6 mol·dm 3 － CO(g)、H2O(g)的浓度为 1/6 和 4mol·dm 3 从以上例题的计算我们可以看出，在比较（1） （2）平衡破坏时，加进去的反应物量 H2O(g) － － － － 为 4mol·dm 3，反应后只转化了 1/3mol·dm 3（而不是 4mol·dm 3，2mol·dm 3） ，所以 在可逆反应中，加进去的反应物不可能全部转变为生成物； （2）和（3）的结果完全一样。说明，平衡浓度只与参加反应的物质的总浓度有关，而与过 程（是一步还是分步完成）无关。

例 2 求反应 2SO 2 g） O 2 g） （ + （
2SO3 g） 在 298K 时的标准平衡常数。 （
解： 查标准生成吉布斯自由能表，得 298K 时 ΔrGm (SO2，g)=－300.37kJ·mol ΔrGm (SO3，g)=－370.37kJ·mol
Θ Θ －1

Θ
－1
故反应 2SO2（g）+ O2（g）= 2SO3（g）的 ΔrGm 可由下式求得： ΔrGm
Θ
=
∑ν
j
j
DfGm (生成物) –
Θ
∑ν
i
i
DfGm (反应物)
Θ
= （–370.37）×2－(－300.37)×2 = –140 (kJ·mol 1)
－
由 ΔrGm = –RT lnK 得：
Θ Θ
ΔrGΘ m lnK = RT
Θ
将数值代入得：
lnK Θ = Θ
-140 × 103 =56.5 8.314 × 298
故 K =3.4′1024 。 当Ｑ＜K 时， Δ r G m ＜0，正反应自发进行
Θ
当Ｑ= K 时， Δ r G m = 0，反应达到平衡，以可逆方式进行
Θ
当Ｑ> K 时， Δ r G m >0，逆反应自发进行
Θ
例3
C2 H 4 Br2 + 3KI → C2 H 4 + 2KBr + KI3
根据实验测定，v 和 c C2H4Br2 ，c KI 有如下关系： v＝k c C2H4Br2·c KI 而不是 v＝k c C2H4Br2·c3 KI，其原因是该反应一个复杂反应，它是分三步进行的： （1） C 2 H 4 Br2 + KI → C 2 H 4 + KBr + I + Br (慢) （2） KI＋Br → KBr＋I （快） （3） KI＋2I → KI3 （快） 这里，(1)(2)(3)都是基元反应，其中（1）是控速步骤。 所以 v＝k c C2H4Br2·c KI

例 4 下列反应：
2HI ( g ) → H 2 ( g )＋I 2 ( g )
在 503.15K，无催化剂， Ea=184.1kJ/mol，若用 Au 作催化剂， Ea’=104.6kJ/mol 问，用催化剂时 k2 比 k1 增大大约多少倍？（设 A 相近） 解： k1 = Ae A≈A′
Ea RT
k2 = A′e
′
-
E′ a RT
′
E -E Ea -Ea - a a k2 ≈ e RT =e RT 代入条件得：1.79×108 倍 k1
从上题的解答中我们可以发现； ①． 催化剂能显著改变反应速率。 它之所以能改变反应速率的原因是它降低了反应的活化能； ②．催化剂具有特殊的选择性（专一性） ； ③．催化反应等同地降低了正、逆反应的活化能，这表明一种催化剂对正、逆反应速率的影 响是一样的。 ④．催化剂具有高选择性的特点。
例 5 对于下列反应：
C2 H 5Cl（g） C2 H（g） HCl（g） → + 4
其指前因子 A=1.6×1014s–1，Ea=246.9kJ·ｍol–1，求其 700K 时的速率常数 k。 解： [HCl] 速率常数与绝对温度之间的关系符合阿仑尼乌斯公式
lgk = -
Ea + lgA 2.303RT 246900 + lg1.6 ×1014 2.303 × 8.314 × 700
将数据代入公式中得
lgk = -
= – 4.22 k = 6.0 ′ 10–5 (s–1) 活化能也可以根据实验数据运用阿仑尼乌斯公式计算得到。若某反应在温度Ｔ1 时速率常数 k1，在温度 T2 时速率常数为 k2，则
lgk1 = -
Ea + lgA 2.303RT1
lgk 2 = -
Ea + lgA 2.303RT2
两式相减得：
lg
Ea ? 1 1 ? E a ? T2 -T1 ? k1 = ? - ?= ? ? k 2 2.303R ? T1 T2 ? 2.303R ? T1T2 ?
故有
Ea =
2.303RT1T2 k 2 lg k1 ( T2 -T1 )

将求得的 Ea 数据代入到阿仑尼乌斯公式中，又可以求得指前因子 A 的数值。
例 5 合成氨的反应式如下：
N（g） （g） +3H 2 2
组分 DfHm (kJ.mol ) Θ Sm (J.K-1.mol-1)
Θ
2NH 3 g） （
N2(g) H2(g) 0.0 130.7
Θ Θ
有关的热力学数据为： NH3(g) -45.4 192.8
-1
0.0 191.6
通过计算可知，在 298.15K 时，ΔrGm =-31.7kJ.mol-1, K =3.62×105 该反应热力学上是可行 的；这是一个焓减、熵减、体积减少的反应；从热力学角度和平衡移动原理考虑应以高压、 低温为佳。 但该反应的活化能 Ea=326.4kJ.mol-1，比较大，反应速率在常温下非常慢，无可操作性； 另外，高压对成本的要求较高，能耗也大。实际生产中，温度与氨产率之间的关系如下： 温度/K 产率/% 648 30.95 673 24.91 698 20.23 723 16.35 748 12.98 773 10.40
综合各种因素，给出较可行的生产条件为： · 中压法：50000~70000kPa； · 适当提高反应温度：673~773 K 以提高反应速率 ； · 采用廉价的铁催化剂，降低活化能。可以将活化能降为 176kJ.mol-1 通过计算可以得 知反应速率增加到原来的 1010； · 因为氨分子之间有氢键，沸点比氮和氢高，因此可冷却液化产物氨，使之与反应混
合物及时分离，使平衡向生成产物氨的方向移动。

高中化学竞赛-《烯烃》专题训练

高中化学竞赛-《烯烃》专题训练 1.反应CH 3CH ＝CH 2＋CH 3OD 的产物为（ C ） A . B . C . D . 2.写出下列烯烃结合一个质子后可能生成的两种碳正离子的结构式，并指出哪一种较为稳定？ （1）CH 2＝CHCH 2CH(CH 3)2 （2）CH 3CH ＝CHCH 2CH 2CH 3 （3） 解： （1）CH 3＋CHCH 2CH(CH 3)2 ＋CH 2CH 2CH 2CH(CH 3)2 稳定性：二级碳正离子＞一级碳正离子 （2）CH 3＋CHCH 2CH 2CH 2CH 3 CH 3CH 2＋CHCH 2CH 2CH 3 两种离子都是二级碳正离子，稳定性相近。 （3） 三级碳正离子＞二级碳正离子 3.完成下列反应： 3-1 (CH 3)2CH ＝CH 2＋ICl 3-2 C 6H 5CH ＝CH 2＋HBr 3-3 C 6H 5CH ＝CH 2 3-4 Cl-CH ＝CH 2＋HCl→ 3-5 (CH 3)3N ＋-CH ＝CH 2＋HBr 3-6 3-7 ＋NOCl→ 3-8 CH 3CH 2CH 3 ？？？ 解： 3-1 (CH 3)2CHClCHI 碘的电负性比氯小，带部分正电荷；烯烃中由于甲基的推电子作用，使双键上含氯多的碳原子带上较多负电荷，碘进攻该碳原子，生成的产物在电性规律方面仍将合马氏规则。 3-2 C 6H 5CH 2CH 2Br 在过氧化物存在下，与HBr 加成，生成反马氏产物。 3-3 只有过氧化物，无其他亲电试剂时，过氧化物作引发剂，烯烃发生自由基加聚反应，生成加聚物。 3-4 Cl 2CHCH 3 氯原子与碳碳双键相连时，加成产物仍符合马氏规则。 3-5 (CH 3)3N ＋-CH 2-CH 2Br 基团(CH 3)3N ＋ 有拉电子的诱导效应和拉电子的共轭效应，亲电加成产物符合反马氏规则。 CH 3CH CH 2CH 3CH CH 2CH 3CH CH 2H 3CO D CH 3CH CH 2OD D

初中化学竞赛辅导讲义(十)

初中化学竞赛辅导讲义(十) 可能用到的相对原予质量：H 一1 C--12 N 一14 O--16 Na 一23 Mg-24 S-32 C1—35.5 K —39 Ca —40 一、选择题(本题共l0小题，每小题1分，共10分。每小题只有1个选项符合题意) 1．下列有关数据项目中，描述物质化学性质的是 ( ) A ．熔点 B ．沸点 C ．硬度 D ．着火点 2．下列说法中，你不赞成的是 ( ) A ．生产和使用电瓶车时无污染，不应限制生产和使用 B ．为了保护环境，充分利用资源，要将垃圾分类回收 C ．即使将烟囱建的高一些，也未必能够避免烟所产生的环境污染 D ．认识酸雨、温室效应、臭氧空洞的产生需要一定的化学知识 3．中科院广州化学研究所采用最新的纳米技术，成功地开发了“用二氧化碳制取全降解塑料”的新技术。下列说法错误的是 ( ) A ．该技术有助于减少“白色污染” B ．泫技术有助于缓解“温室效应” C ．该技术开辟了利用二氧化碳的新途径 D ．全降解塑料不属于有机合成材料 4．“群众利益无小事，食品安全是大事”下列做法会导致食品对人体健康有害的是 ( ) A ．用蔗糖作食品的甜味剂 B ．用干冰保藏易腐败的食物 C ．用甲醛溶液浸泡海产品 D ．用袋装生石灰作饼干类食品的干燥剂 5．受热时软化成型，冷却后固化，但一经固化后，就不能用加热的方法使之软化的塑料，属于热同性塑料。制造下列物品应该用热固性塑料的是 ( ) A ．炒菜用的铁锅手柄 B ．食品包装袋 C ．雨衣 D ．电线外面的塑料护皮 6．近来我国航天事业的发展突飞猛进，“神六”载人航天飞船已经顺利升空和返航。下列燃料电池比较适合在宇宙飞船上使用的是 ( ) A ．氢氧燃料电池 B ．乙醇燃料电池 C ．甲烷燃料电池 D ．一氧化碳燃料电池 7 8，氮化硅是一种新型陶瓷材料的主要成分，能承受高温，可用于制造业、航天业等领域，已知 氮、硅的原子结构示意图依次为：N ，Si 。请推测氮化硅的化学式（分子式） 为 ( ) A ．Si 3N 4 B ．Si 4N 3 C ．Si 3N 7 D ．Si 7N 3 9．双氧水(H 2O 2)的沸点比水高，但受热易分解。某试剂厂制得7％一8％的双氧水，欲将其浓缩 成30％的溶液，可采用的适宜方法是(蒸馏是利用液体沸点不同分离液体混合物的一种方法) +14 2 8 4 +7 2 5

化学竞赛物质结构与性质(练习)

全国化学竞赛初赛强化训练——原子结构、晶体和氢键 1．1984年，联邦德国达姆施塔特重离子研究机构阿姆布鲁斯特和明岑贝格等人在重离子加速器上用58Fe 离子轰击208Pb 靶时发现了265X 。 （1）X 的元素符号是 ，X 最高价氧化物的化学式是 。 （2）用元素符号并在左上角和左下角分别标注其质量数和质子数，写出合成X 的核反应方程式（方程式涉及的其他符号请按常规书写）。 （3）最近有人用高能26Mg 核轰击248Cm 核，发生核合成反应，得到X 的另一种同位 素；然后释放出α粒子，得到质量数为265的另一种核素。分别写出核反应方程式。 答案：（1）Hs （1分） HsO 4（1分） （2）5826Fe ＋20882Pb →265108Hs ＋1 0n （1分） （3）2612Mg ＋24896Cm →269108Hs ＋510n 269108Hs →265106Sg ＋42He （各1分） 2．在我们地球的物质世界里的周期系是根据4个量子数建立的，即n ＝1，2，3，……；l ＝0，1，…，（n －1）；m l ＝0，±1，±2…，±l ；m s ＝±1/2。如果在另一个星球，那里的 周期系也是由4个量子数建立的，但它们的关系为n ＝1，2，3，……；l ＝0，±1，±2，…， ±(n －1)；m l ＝0，1，2，…，l －1；m s ＝±1/2。如果在地球上的基本原理在这个星球上也是适用的（但不发生能级交错现象），回答下列问题： （1）这个星球中第一、二、三、四、五、六层各有几个亚层？ （2）这个星球中s 、p 、d 、f 、g 、h 亚层各有几个轨道？ （3）这个星球中第一、二、三、四、五、…、n 层各有几种元素？ （4）写出9、33号元素的价电子构型； （5）写出前112号元素电负性最大和最小的元素的原子序数； （6）写出第二周期中可能的杂化轨道。 （7）在这个星球中的有机化学是最可能以哪一种元素为基础的？写出原子序数。 （8）在这个星球中，有哪些规则和地球上所用的8电子和18电子规则相当？ （9）如果这个星球中每个轨道只容纳1个电子（m s ＝1/2），其它量子数和基本原理不变，写出前100号元素的稀有气体的原子序数。 答案：（1）1、3、5、7、9、11（1分） （2）1、2、3、4、5、6（1分） （3）2、12、30、56、90（1分）、…、2n(2n －1)（1分） （4）1s 22s 22p 22d 3 1s 22s 22p 42d 63s 23p 43d 63f 7（各1分） （5）13 101（各1分） （6）sp 、sp 2、sp 2d 、sp 2d 、sp 2d 2、sp 2d 3、pd 、pd 2、pd 3、p 2d 、p 2d 2、p 2d 3（2分） （7）8（1分） （8）12、30（1分） （9）2、11、31、66（1分） 3．已知等电子体间具有相似的空间构型和成键形式，SO 3、BF 3、NO 3－、CO 32－互为 等电子体。 （1）指出上述等电子体的空间构型和成键情况； （2）为什么上述等电子体不包括SiO 32－、O 4？ （3）列举与N 2为等电子体的分子或离子4种 答案： （1）平面正三角形（1分） 除3个σ键外还有1个π64大π键（1分） （2）SiO 32－和O 4都不是AB n 型。SiO 32－是化学式（1分），它是SiO 44－以2个氧分别和另外2个SiO 2相联成长链或环状物质的化学式，不像CO 32－等那样是一个单独存在的离子单元（1分）；O 4的构型为（1分）。 （3）CO 、NO ＋、CN －、C 22－（2分）

全国高中生化学竞赛初赛分专题训练试题 8、化学动力学

八、化学动力学 1．超氧化物歧化酶SOD（本题用E为代号）是生命体中的“清道夫”，在它的催化作用下生命体代谢过程产生的超氧离子才致过多积存而毒害细胞：2O2-+ 2H+ ?→ ?E O2+ H2O2今在SOD的浓度为c0(E) = 0.400?10-6mol·L-1, pH = 9.1的缓冲溶液中进行动力学研究，在常温下测得不同超氧离子的浓度c (O2-)下的超氧化物歧化反应的反应速率r如下： c (O2-)/ mol·L-1 7.69?10-6 3.33?10-5 2.00?10-4 r / mol·L-1·s-1 3.85?10-3 1.67?10-20.100 (1) 依据测定数据，确定歧化反应在常温下的速率方程r = k n ) O (2- c的反应级数 (2) 计算歧化反应的速率常数k, 要求计算过程 (3) 在确定了上述反应的基础上，有人提出了歧化反应的机理如下： E + O2-?→ ?1k E- + O2 E-+ O2-?→ ?2k E + O22- 其中E-为中间物，可视为自由基，过氧离子的质子化是速率极快的反应，可以不予讨论。 试由上述反应机理，推导出实验得到的速率方程，请明确指出推导过程所作的假设。 1．在含有缓冲介质的水溶液中，300K时，研究某无机物A的分解反应：A (l) → B (g) + H2O (l)，假定气态产物B在水中不溶，有以下实验事实： a.固定A溶液上部的体积，在不同时间t下，测定产物B气体的分压p, p与t数据满足 ln[p∞/(p∞－p)] = k’t方程，式中p∞为时间足够长时，A(l)完全分解所产生的B(g)的分压，k’为一常数。 b.改变缓冲介质，在不同的pH下进行实验，作lg(t1/2) ~ pH图，可得到一条斜率为-1, 截 距为lg (0.693/ k)的直线。k为实验速率常数。 请回答下列问题： (1) 从上述实验结果出发，试求该反应的实验速率方程。 (2) 有人提出如下机理： A +O -k1 k I + H2O k2 B + OH- 式中k1、k-1分别为响应纪元反应的速率常数，你认为上述反应机理与实验事实是否相符，为什么？ 3．电机在运转过程中的发热，导致所用漆包线表面漆膜发生热降解作用，绝缘性逐渐降低，并最终失效。实验表明：异氰酸酯树脂改性缩醛漆包线在恒温箱中热老化，温度分别为393.0K、111.0K和453.0K，寿命分别为20000h、5000h和307h，此时漆膜重量均减少39.0%； 假定热降解机理不变且服从一级反应规律，试推算它在348.0K的正常使用温度下漆包线的

高中化学竞赛专题辅导：有机反应历程(四)

有机反应历程（四） 【例1】芳香族化合物氯苯（Ⅰ）、硝基苯（Ⅱ）、N，N‐二甲苯胺（Ⅲ）、苯甲醚（Ⅳ）等进行硝化时，其反应速度的快慢顺序如何？ A．Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ B．Ⅲ＞Ⅳ＞Ⅰ＞Ⅱ C．Ⅳ＞Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ D．Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅳ＞Ⅲ 解：B。 【例2】某溴苯与Br2＋FeBr3反应只得到一种三溴苯产物，该溴苯应为： 解：C。因‐Br是邻对位定位基，所以，A．和B．都有两种三溴苯产物，而D．有3种三溴苯产物。 （2）亲核取代反应 在特殊结构或特殊条件下产生。 ①加成—消除历程 芳环上有吸电子基使之活化，以‐NO2最强， 如OH‐、CN‐、‐OR、胺等。生成碳负离子络合物中间体叫Meisenheimer络合物。例如， 已被核磁和X射线所证实。 【例3】2，4‐二硝基氯苯和氨发生反应生成2，4‐二硝基苯胺的反应历程是什么？ A．亲电取代反应 B．双分子消除—加成反应 C．双分子加成—消除反应 D．单分子亲核取代反应 答：C． ②苯炔历程（消除—加成历程）发生于试剂碱性很强时。 特征为亲核试剂不一定进入离去基团所在位置上，可以在它的邻位。 【例4】氯苯与氨基钠在液氨中作用生成苯胺时，其反应可能的中间体是什么？ A．碳正离子 B．卡宾Carbene C．碳负离子 D．苯炔 解： 故为D．

5．饱和碳原子上的亲核取代反应 通式是：Nu‐＋R－L→NuR＋L‐ 其中Nu‐表示亲核试剂，可以是负离子或带未共享电子对的中性分子；R—L表示作用物、为中性分子或正离子；L表示离去基团。 反应进行有两种类型，一种是单分子亲核取代反应SN1，速率=k1[RL]；另一种为双分子亲核取代反应S N2，速率=k2[RL][Nu‐：]。S N2为一步反应，亲核试剂进攻与离去基团离去同时发生。例如： SN1为二步反应，先离解成碳正离子，随即快速的受试剂进攻。例如， 其势能图如图4－1所示。 判断反应按S N2或S N1进行，可从作用物结构、亲核试剂亲核性强弱、离去基团离去的难易及溶剂极性等方面分析，从产物的立体化学及改变反应条件对反应速度的影响来判别。 作用物结构： 【例1】在加热条件下，下列化合物分别与氢氧化钠水溶液作用，反应最快的是哪一个？ A．氯乙烷B．氯乙烯 C．3‐氯丙烯 D．氯甲烷 答：C．，S N1与S N2均最快。 凡使碳正离子稳定的因素，有利于S N1；空间障碍小，有利于S N2；α和β位有大的取代基，不利于S N2。 亲核试剂亲核性强，有利于S N2，亲核原子相同时，碱性与亲核性有平行关系，如O原

初中化学竞赛专题辅导9： 综合实验

竞赛专题辅导九：综合实验 【内容综述】 1、熟练掌握各基本实验操作技能<制气分型，型，集气有排水法，排空气法，干燥，净化…） 2、培养审准实验目的，审定全系统步骤先后顺序合理，以达目的的能力 【要点讲解】 1、读审题中信息，联系学过的知识，紧扣实验目的，创设途径选择最佳。 2、分解每一步骤，明确这一步目的，严格准确操作<如气体的投制，净化，干燥各步） 3、审定系统顺序使整个流程谐调<如先查气密后制气，先去杂后干燥；用洗气瓶，长管进短管出…） 例1、例用下图给出装置，设计实验以粗略测定铜的相对原子量<已知氢、氧原子的相对质量）回答提出问题。 <1）按气流从左至右流向，仪器组装连接顺序为<用大写字母标）______________ <2）各组仪器接口顺序为<用小写字母标）____________

<3）写出下列装置的作用A ___________B_____________F__ __________grdafhiT3t 解读：1.读、审题目，实验目的：粗测铜的原子相对质量，由给出的图示，可进行氢气还原氧化铜实验，能测生成水的量，则可达目的。因是计量实验，要尽量使实验值准确，要净化干燥、产物水量要防止其它湿气的干扰。grdafhiT3t 2．分解审定；参照图示，除HCl用F，干燥用A；测定水量D紧接C，防止大气中湿气干扰后接B。接口位置注意，洗气瓶导管，长进短出，干燥管粗进细出。grdafhiT3t 答案：<1）E→F→A→C→D→B <2）e→f’, f→a , a’→c , c’→d’ , d’→b’ 3）A干燥，B吸收大气口水气 F吸收中混有的HCl 例2、已知某食盐中掺有纯碱。为测定纯碱含量，按下图装置进行实验：

化学竞赛结构部分习题

1．下列化合物中键的极性最弱的是 A．FeCl3B．AlCl3C．SiCl4D．PCl5 2．下列哪种物质的中心原子的最外层不是8电子结构 A．CO2B．NF3C．PF5D．OF2 3．短周期的X、Y两种元素，X原子半径小于Y原子半径，两种元素可形成X是正价的AB2型化合物，下列关于两元素的叙述正确的是 A、X、Y可能属于同一周期 B、X是Y的前一周期元素 C、X只能是金属元素 D、X可能是第二周期IIA族或IV A族元素 4．2002年诺贝尔化学奖表彰了两项成果，其中一项是瑞士科学家库尔特·维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。在化学上经常使用的是氢核磁共振谱，它是根据不同化学环境的氢原子在氢核磁共振谱中给出的信号不同来确定有机物分子中氢原子种类的。下列有机物分子中，在氢核磁共振谱中信号强度（个数比）是1：3的是 A．1，2，3，—三甲基苯B．丙烷C．异丙醇D．醋酸叔丁酯 5．若原子核外电子排布的基本规律为最外层电子数不超过5个,次外层电子数不超过10个,倒数第三层电子数不超过15个,而各电子层电子的最大容量仍为2n2,则元素周期表中第三,四,五周期含有的元素分别有 A．5，10，15 B．8，18，18C．8，10，15 D．9，19，29 6．X和Y均为短周期元素，已知a X n－比b Y m+ 多两个电子层，则下列说法正确的是A．a<5 B．X只能位于第三周期 C．a + n －b + m = 10或16 D．Y不可能位于第二周期 7．下列铵盐的热稳定性由强到弱排列正确的是 A．NH4I > NH4Br > NH4Cl > N H4F B．NH4F > NH4Cl > NH4Br > NH4I C．NH4I > NH4F > NH4Cl > NH4Br D．NH4F > NH4I > NH4Br > NH4Cl 8．长期以来，人们一直认为氟的含氧酸不可能存在，但是自1971年两位美国科学家斯图查尔和阿佩里曼成功地合成次氟酸后，这种观点强烈的动摇了。他们在0℃以下将氟气从细冰上面通过，得到了毫克量的次氟酸。已知次氟酸的分子组成与次氯酸相似，且次氟酸与热水剧烈反应，生成既有氧化性又有还原性的物质的溶液。下列说服不正确的是 A．次氟酸分子中原子间以共价键相结合B．次氟酸分解会产生F2 C．次氟酸与热水反应可能有H2O2生成D．次氟酸的酸性可能比次氯酸强

2021年高中化学 分析化学竞赛专题练习

2021年高中化学分析化学竞赛专题练习 第一题．一试样仅含NaOH和Na 2C0 3 ，一份重0.3515g试样需35.00mL 0.198 2mol·L-1HCI 溶液滴定到酚酞变色，那么还需再加人多少毫升0.1982 mol·L-1HCI溶液可达到以甲基橙 为指示剂的终点? 并分别计算试样中NaOH和Na 2C0 3 的质量分数 第二题．称取25.00g土壤试样置于玻璃钟罩的密闭空间内，同时也放人盛有100.0mLNaOH溶液的圆盘以吸收C02，48h后吸取25.00mLNaOH溶液，用13.58mL 0.115 6 mol·L-1HCl溶液滴定至酚酞终点。空白试验时25.00mLNaOH溶液需25.43 mL上述酸溶液，计算在细菌作用下土壤释放C02的速度，以mg C02／[g(土壤)·h]表示。 第三题．有机化学家欲求得新合成醇的摩尔质量，取试样55.0mg，以醋酸酐法测定时，需用0.096 90mol·l-1NaOH l0.23mL。用相同量醋酸酐作空白试验时，需用同一浓度的NaOH溶液14.71 mL滴定所生成的酸，试计算醇的相对分子质量，设其分子中只有一个一OH。

第四题．有一纯的(100％)未知有机酸400mg，用0．09996mol·L-1NaOH溶液滴定，滴定曲线表明该酸为一元酸，加入32.80 mLNaOH溶液时到达终点。当加入16.40 mL NaOH溶液时，pH为4.20。根据上述数据求：(1)酸的pK a；(2)酸的相对分子质量；(3) 如酸只含C、H、O，写出符合逻辑的经验式(本题中C =12.0、H =1.0、O =16.0)。 第五题．分析含铜、锌、镁合金时，称取0.5000g试样，溶解后用容量瓶配成100mL试液。吸取25.00mL，调至pH=6，用PAN作指示剂，用0.05000mol·L-1 EDTA标准溶液滴定铜和锌，用去37.30mL。另外又吸取25.00mL试液，调至pH=10.0，加KCN以掩蔽铜和锌，用同浓度EDTA溶液滴定Mg2+，用取4.10mL，然后再滴加甲醛以解蔽锌，又用同浓度EDTA溶液滴定，用去13.40mL。计算试样中铜、锌、镁的质量分数。 第六题．称取含Fe2O3和Al2O3试样0.2015g，溶解后，在pH=2.0时以磺基水杨酸为指示剂，加热至50℃左右，以0.0xx mol·L-1的EDTA滴定至红色消失，消耗EDTA15.20mL。然后加入上述EDTA标准溶液

高中化学竞赛辅导参考资料(全)

绪论 1.化学：在分子、离子和原子层次上，研究物质的组成和结构以及物质的化学 性质和化学变化及其内在联系的科学。 应注意的问题： （1）化学变化的特点：原子核组成不变，发生分子组成或原子、离子等结合方式的改变； （2）认为物理变化不产生质变，不生成新物质是不准确的，如： 12H+3 1 H==42He+10n是质变，产生了新元素，但属于物理变化的范畴； （3）化学变化也有基本粒子参加，如：2AgCl==2Ag+Cl2就有光子参加； （4）物质 2.无机化学：除去碳氢化合物及其大多数衍生物外，对所有元素和他们的化合 物的性质和反应进行研究和理论解释的科学。（莫勒提法） 3.怎样学习无机化学？ （1）你所积累的好的学习方法都适于学习无机化学。 （2）课前预习，带着问题听课。提倡写预习笔记。 （3）课上精力集中，边听边看边想边记，眼、耳、手、脑并用。 （4）课后趁热复习，按时完成作业，及时消化，不欠账。 （5）提高自学能力，讨论课积极发言。 （6）随时总结，使知识系统化。达到书越读越薄之目的。 （7）理论联系实际，做好化学实验。

第一章原子结构和原子周期系 教学目标：1.学会一个规则：斯莱特规则; 2.掌握两个效应：屏蔽效应、钻穿效应; 3.掌握三个原理：能量最低、保里不相容、洪特规则; 4.掌握四个量子数：n、l、l、m s 5.掌握五个分区：s、p、d、ds、f 6.掌握六对概念; 7.掌握七个周期; 8.掌握八个主族八个副族。 重点：1.原子核外电子排布三个原理，核外电子的四个量子数； 2.元素周期表的结构其及元素性质变化规律。 难点：屏蔽效应、钻穿效应概念及应用； 教学方法：讲授与讨论相结合，做适量练习题和作业题。 教学内容： §1-1经典物理学对原子结构的认识 1-1原子的核形结构 1708年卢瑟福通过α粒子散射实验确认：原子是由中央带正电的原子核和周围若干绕核旋转的电子组成。遇到的问题：电子绕核运动，将不断辐射电磁波，不断损失能量，最终将落到核上，原子因此而消亡实际与此相反，原子是稳定存在的，急需找到理论解释。 1-2 原子光谱的规律性 1光谱一束光通过分光棱镜折射后再屏幕上得到一条彩带或线形亮条前者称连续光谱后者称线形光谱太阳光电灯光为连续光谱原子光谱为线形光谱图1-1 2氢原子光谱里德堡方程 R H=1.097×10 M n1

全国高中学生化学竞赛有机化学专项练习答案

有机化学阶梯练习有机化学阶梯练习参考答案参考答案 河北省石家庄市第二中学 刘浩源 葛洪鑫 屈沛 吉林省东北师范大学附属中学 于涵 第一题 1-1-1 (3分) 1-1-2 (3分) 1-1-3 (共5分，计算过程2分，结果1分，结构式2分)其钠盐的分子量为190.13，其中钠的质量百分数为22.99/190.13×100%=12.09%，比题中所给数据大，钠的个数必为整数个，所以该钠盐中必含有结晶水。设含n 个结晶水，22.99/(190.13+18.02n)×100%=11.05%，解得n=1，化学式为C 8H 7O 4Na ·H 2O 阴离子结构式如下： 1-2-1 (2分) 1-2-2 (4分，用结构式写出答案) 用ZE 简单表示可写为2Z4Z ，2Z4E ，2E4Z ，2E4E 。 1-2-3 (2分) 因为山梨酸的溶解度比其钾盐的溶解度小，用钾盐可达所需量且不影响食品的口味。 1-3-1 (1分) 3个。 1-3-2 (2分) 1-3-3 (2分) 天冬氨酸和苯丙氨酸。 1-4-1 (2分) 3-叔丁基-4甲氧基苯酚 O O O O O O O O O O O O H H 3C C H CH CH CH COOH H 3N CH C CH 2O C OH O H N CH C CH 2O O

1-4-2 (6分，其它合理路线亦可) 1-4-3 (2分)络合可以催化氧化反应的金属离子，使之催化性能失效，减缓氧化。 第二题 2-1 (10分 ) 2-2 (6分 ) 茉莉酮： ONa OH 2 2 OCH 33 OCH 3 NHCOCH 3C(CH 3)3 OCH 32C(CH 3)3OCH 3C(CH 3)3 NaOH ，熔融稀3（CH 3CO ）2O HCl ，水解22

高中化学竞赛模拟试题(附答案)

竞赛时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。 ●试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填 写。草稿纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。 ●姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废 卷论处。 ●允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 第一题 (17分) Cr及其化合物在现今工业上十分常用，Cr占地壳蹭的丰度为0.0083%，主要来源是铬铁矿、铬铅矿。最初Cr的提炼是用铬铁矿与焦炭共热生产的。 1.写出铬铁矿、铬铅矿的化学式，写出铬铁矿与焦炭共热的反应方程式。 。其水溶液可有三2.Cr常见的价态为+3和+6，常见的Cr（Ⅲ）化合物为CrCl 3 种不同的颜色，分别为紫色、蓝绿色和绿色，请分别画出这三种不同颜色的Cr （Ⅲ）化合物阳离子的立体结构。指出Cr的杂化方式 3.常见的Cr（Ⅵ）化合物是重铬酸钾，是由铬铁矿与碳酸钠混合在空气中煅烧后用水浸取过滤，然后加适量硫酸后加入氯化钾即可制得，写出涉及的反应方程式。 4.在钢铁分析中为排除Cr的干扰可加入NaCl和HClO 加热至冒烟来实现，写出 4 (CN)2被称为拟卤素，其性质与卤素单质既有相似点，也有一些不同。它可以由含有同一种元素的两种化合物一同制取得到。 1. 写出制取(CN)2的反应方程式。 2. (CN)2不稳定，它在水溶液中有2种水解方式，其中一种是生成HCN与HOCN。 请分别写出(CN)2的两种水解反应的方程式。 3. HCN在加热时与O2反应，反应比为8:3，写出该反应方程式。 4.液态的HCN不稳定，易聚合。其中，三聚体中包含有2种不同环境的C, 2 种不同环境的H与2种不同环境的N；而四聚体中H只有1种环境，C，N则各有2种不同环境。试画出两种聚合体的结构，并分别标明它们中所具有的 SmCo5是一种典型的AB5型金属化合物，可作为磁性材料，其结构如下 其中大球为Sm，小球为Co。而另一种永磁体材料X跟SmCo5的结构密切相关，他是将如图（a）层的1/3Sm原子用一对Co原子代替，并且这对Co原子不在（a）平面上而是出于该平面的上方和下方，其连线被（a）平面垂直平分。且相邻两（ABAB……型排列，三方晶胞则为ABCABC……型排列。

初中化学竞赛难题集

初中化学竞赛难题集 1.将1LH2、O2，N2、Cl２的混合气体在密闭容器里点火,生成1g溶液,则剩下的气体可能是( ) A H2、O2、N2ＢH2、N2、HCl C HCl、 O2、N2 D O2、N2、Cl2 答案;B,D 2、在托盘天平两盘上，放上A、B两个烧杯，烧杯内均盛有质量不同但都含有硫酸9.8克的稀硫酸，已知A烧杯比B烧杯重，现在A、B两烧杯中分别投入等质量的铁和锌反应结束后，天平保持平衡，则反应前A、B烧杯最大质量差为________或________. 答案:0、0027g、0、0014g 3、一定质量的铁粉加入盐酸和氯化铜混合溶液中,反应完全后过滤,称得滤渣的质量与所加的铁粉质量相同,则混合溶液中盐酸和氯化铜两溶质的分子个数比为 ____. 假设加入64g铁粉，参与反应，生成64g铜需要铁粉56g 和酸反应要铁粉8g 8x2/56：1=２:７ 所以酸和氯化铜的物质的量浓度之比是2：7 答案:２:７ 4、SO3溶液在浓硫酸中所形成的液体称发烟硫酸,其浓度通常以游离的SO3含量来表示,如20%的发烟硫酸即表示在硫酸中含有20%的SO3。现有20%的发烟硫酸5Kg,用水冲稀可得______Kg25%的稀硫酸．

答案:20.9 SO3 + H2O ====H2SO4 80 98 5kg*20%=1kg x=1.225kg 1.225kg+(5kg-1kg)=5.225kg 5.225kg/25%=20.9kg 5、在一个6L的密闭容器中，放入3LX（ g ）和2LY（ g ），在一定条件下发生反应：4X（ g ）+3Y（g ）=2Q（g）＋nR( g).达到平衡后,容器温度不变,混合气体的压强比原来增加5%,X的浓度减小1/3,则该反应中n的值是____. 答案:6 4+3＜2+n n＞5 6 两金属A和B的相对分子质量之比为8：9,等质量的A和B分别与足量的稀盐酸反应,生成的氢气质量之比为3：4．则两金属的化合价之比为（）： Ａ１:２Ｂ２:1 Ｃ３:２Ｄ 2:3 x/8:y/9=3:4 x:y=2:3 化合价/相对分子质量=m氢气 答案:D ７、肥皂的主要成分为硬脂酸钠（C17H35COONa），它与水中的Ca2＋、Mg2＋起反应生成硬脂酸钙和硬脂酸镁沉淀而不能起泡。现有肥皂水溶液和四种等体积的待测溶液：①蒸馏水；②0.1% CaCl2溶液；③1% CaCl2溶液；④10% MgCl2溶液。试回答：检验这四种溶液应选用的方法是__________________________。 答案：分别在溶液中滴加肥皂水溶液，看起泡的快慢。

全国初中奥林匹克化学竞赛试题训练及答案

全国初中奥林匹克化学竞赛试题训练及答案 一、选择题 1．下列各组物质中，前一种是化合物，后一种是混合物的是( )。 (A)氧化钙，澄清的泉水 (B)氢氧化钾，含铜质量分数为80％的氧化铜 (C)澄清的石灰水，粗盐 (D)红磷，空气 2．下列各组物质(主要成分)的名称和化学式表示的不是同一种物质的是( )。 (A)苛性钠、火碱、NaOH (B)碳铵、碳酸铵、(NH4)2CO3 (C)盐酸、氯化氢水溶液、HCl (D)食盐、氯化钠、NaCl 3．下列各组物质中，前一种含游离态氢元素，后一种含化合态氢元素的是( )。 (A)氢气、碳酸钙 (B)液态氢、硝酸铵 (C)胆矾、水煤气 (D)稀硫酸、烧碱 4．下列反应的产物不污染空气的是( )。 (A)硫在空气中燃烧 (B)氢气在氧气中燃烧 (C)煤燃烧 (D)香烟燃烧 5．下列物质中，能降低血红蛋白输氧能力的是( ) (A)CO (B)CO2(C)Ar(D)N2 6．2 5℃时，硝酸钾溶液中溶质的质量分数为30％，则2 5 ℃时硝酸钾的溶解度是( )。 (A)30克(B)4 3克(C)23克 (D)无法确定 7．已知R2O是一种酸性氧化物，则R代表的元素可以是下列四种元素中的( )。 (A)钾 (B)氯 (C)钠 (D)硫 8．钠、镁、铝分别与足量稀硫酸反应，生成等质量氢气时，参加反应的钠、镁、铝的原子数目之比是( )。 (A)l：2：3(B)3：2：1 (C)6：3：2 (D)4：2：l 9．由A、B两种元素组成的某化合物中，A与B的质量比是3：1，又知A与B的原子量之比是1 2：1，则下列式子中能够表示此化合物化学式的是( )。 (A)AB4(B)AB3(C)AB(D)A2B 1 O．元素X的核电荷数为a，它的阳离子X m+1与元素Y的阴离子Y n－的电子层结构相同，则元素Y的核电荷数是( )。 (A)a＋m＋n (B)a—m—n (C)m＋n—a(D)m—n—a 二、填空题 11．如果碱液流到桌面上，可以立即用适量的中和；如果酸液流到桌面上，可以立即用适量的中和；如果酒精灯内的酒精洒出，并在桌面上燃烧，应立即；氢气还原氧化铜的实验中，氧化铜完全被还原后的操作是 1 2．在常温常压下，将充满二氧化碳的试管倒立在水中，管内水面上升，上升的速度逐渐减慢，速度减慢的原因是。要使上升的速度加快，应采取的措施是。 1 3．铜器在潮湿的空气中，表面会慢慢地生成一层铜锈[Cu2(OH)2CO3]。该反应的化学方程式为：。 1 4．黑火药是我国古代四大发明之一，它是由木炭、硫黄、火硝(硝酸钾)按一定比例

2020届高中化学竞赛辅导(一)原子结构元素周期律

2020届高中化学竞赛辅导（一）原子结构元素周期 律 原子结构元素周期系 一．〔4分〕某元素的离子R2＋有5个电子层，最外层有2个电子，R(NO3)2是它的一种常见盐。R的元素符号是，R元素在周期表中的位置是，配制澄清R(NO3)2溶液的方法是。 二．〔2分〕235 92U原子吸取一个慢中子后，分裂成136 54 Xe和90 38 Sr，写出核反应方程式。 三．〔7分〕有人建议依照〝最高价阳离子〞电子排布的相似性和差异性来分主副族。例如：S、Cr规定为ⅥA族；Se规定为ⅥB族。 1．写出S、Cr、Se最高价阳离子的电子构型； 2．周期数和每周期元素个数是否发生变化； 3．新旧周期表中哪些族的元素是统一的〔即完全相同〕 4．不同的新的主、副族元素在原周期表的基础上做如何样的变动？ 四．美国和俄罗斯科学家组成的一个研究小组10月16日宣布，他们成功制造出了门捷列夫元素周期表中的118号元素。他们通过设在俄罗斯杜布纳的U400回旋加速器实验设备，两次将许多钙－48离子加速，用来轰击人造元素锎〔Cf〕－249，从而制造出3颗新原子：每颗新原子的原子核包含118个质子和179个中子。118号元素原子存在时刻仅为0.9毫秒。研究人员观看到了118号元素原子的〝衰变链〞过程，证实了新元素的存在。其衰变过程中依次开释出一种相同的粒子后得到116、114、112号元素，112号元素最终裂变为两颗大小差不多的其他原子。 1．指出118号元素在周期表中的位置； 2．写出合成118号元素的核反应方程式； 3．指出衰变过程中112号元素模样的质量数。 五．〔4分〕2004年2月2日，俄国杜布纳实验室宣布用核反应得到了两种新元素X和Y。 X是用高能48Ca撞击243 93Am靶得到的。通过100微秒，X发生α-衰变，得到Y。然后Y连 续发生4次α-衰变，转变为质量数为268的第105号元素Db的同位素。以X和Y的原子序数为新元素的代号〔左上角标注该核素的质量数〕，写出上述合成新元素X和Y的核反应方程式。

全国初中化学竞赛试题及解答

20XX年全国初中化学素质和实验能力竞赛(第24届天原杯)复试试题可能用到的相对原子质量： H－1、C－12、N－14、O－16、Na－23、Mg－24、Al－27、S－32、Cl－35.5、K－39、Ca－ 40、Fe－56、Cu－64、Zn－65、Ag－108、Ba－137 一、选择题(本题包括15个小题，每小题2分，共30分。每小题有1个或2个选项符合题意。若有2个答案的错1个不得分，漏选1个扣1分。请将答案填在答题卡相应题号的空格内) 1．网络神曲“化学是你，化学是我”揭示了化学与生活的密切关系。下列有关说法中正确的是（） A．碳酸钠俗名纯碱，也叫苏打，可用于清洗厨房用具的油污 B．84消毒液在日常生活中使用广泛，溶液无色、有漂白作用，它的有效成分为Ca(ClO)2 C．青铜是我国使用最早的合金材料，目前世界上使用量最大的合金材料是铝合金 D．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]溶于水会形成胶体，因此可用于自来水的消毒杀菌 2．科学家最近在-100℃的低温下合成了一种化合物X，此分子的模型如图所示，其中每个 代表一个碳原子，每个代表一个氢原子，下列说法中正确的是：（） A. 该分子的分子式C5H4 B. 该分子中碳元素的质量分数为93.75% C. 该分子中的氢原子与碳原子的原子个数比为5：4 D.等质量的该物质与甲烷相比，燃烧时消耗的氧气更多 3．下列做法不会使人中毒的是（） A．用工业酒精配制白酒饮用B．将燃气热水器安装在浴室内 C．向蔬菜大棚内通入适量的CO2D．用胆矾对饮用水进行消毒 4. 海水淡化可采用膜分离技术。如图所示，对淡化膜右侧的海水加压， 水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池，而海水中其他各种离子不能 通过淡化膜，从而得到淡水。对加压后右侧海水成分变化分析正确的 是（） A．溶质质量增加B．溶剂质量减少 C．溶液质量不变D．溶质质量分数减少 5．已知①钠、镁、铝等活泼金属能与乙醇反应，生成乙醇的金属化合物和氢气；②二氧化碳不支持燃烧是相对的，有些金属如镁能在二氧化碳中燃烧生成金属氧化物和单质碳, 则在下表各选项中，不能利用置换反应通过Y得到W的一组化合物是（）

奥林匹克化学竞赛真题练习

● 竞赛时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时 间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。 ● 试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。草稿 纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。 ● 姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论处。 ● 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 1.008 Zr Nb Mo T c Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb T e I Hf T a W Re Os Ir Pt Au Hg T l Pb Bi Po At Ac-Lr H Li Be B C N O F Na Mg Al Si P Cl S K Ca Sc T i V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Rb Cs Fr Sr Ba Ra Y La Lu -6.9419.01222.9924.31 39.1040.0885.4787.62132.9137.3[223][226]44.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6[210][210][210]126.979.9035.454.003 20.18 39.9583.80 131.3 [222]He Ne Ar Kr Xe Rn 相对原子质量 Rf Db Sg Bh Hs Mt 第1题 形如MeX 3Y 2 (Me = centre atom; X, Y = ligands)的配合物中的配体存在很多种空间位置。 画出上述配合物的所有异构体的空间结构，包括可能出现的光学异构体。假设X 为小配体，Y 为大配体，指出最稳定的结构。 作为提示，给出如下多面体，是从中选择你需要的配位多面体。 第2题 化合物A 、B 和C 的水溶液含有同样化学成分, 并且溶液都是强酸性的。如果它们被干燥，一开始先生成化合物A (含23.2% S), 之后是化合物B (26.7% S) 。继续加热，产生含28.9% S 的化合物C 。如果C 在高温下加热，则获得白色晶体物质D 。D 的水溶液是中性的, 它气体火焰为黄色，含22.6% S 。在所有物质中，硫显出同样的氧化态。 1．确定化合物A 、B 、C 和D 。 2．解释为什么化合物A 、B 和C 的溶液有同样化学成分。在这种溶液中存在什么离子。如果他们在一些化学反应中形成, 写出这些反应的化学方程式。 3． 显示组成物质C 和D 的离子的几何形式。 姓名 学校赛场 报名号 赛区省市自治区

高中化学竞赛辅导练习参考答案与解析

智浪教育-普惠英才文库 高中化学竞赛辅导练习参考答案与解析 第一章元素与化合物 第一节卤素 一．1．IO3－十5I－＋6CH3COOH===3I2＋6CH3COO－＋3H2O 2．KI在潮湿空气里，在阳光的作用下会被空气氧化而产生紫黑色固体（或紫色蒸气），而KIO3不被空气氧化。4I－＋O2＋2H2O===2I2＋4OH－二．l．(1)主要反应：I2＋2KClO3==2KIO3＋C12↑ （2）可能的副反应：C12＋H2O（冷）==HClO＋HCl C12＋H2O==2HCl＋1/2O2 3C12＋3H2O（热）==HClO3＋5HCl I2＋5Cl2＋6H2O==2HIO3＋10HCl 一步：I2＋5H2O2? ?催化剂2HIO3＋4H2O ?→ 二步：2HIO3＋K2CO3==2KIO3＋CO2↑＋H2O 2．使氧化生成的I2再还原为碘化物 I2＋2S2O32－==S4O62－＋2I－ 三．3I2＋6OH－===IO3－＋5I－＋3H2O S2O32－＋4I2＋10OH－===2SO42－十8I－＋5H2O S2O32－＋2H＋===SO2↑十S↓＋H2O 4I－＋O2＋4H＋===2I2＋2H2O 四．加入过量KI生成I3－离子以减少I2挥发 1．在强酸性溶液中S2O32－遇酸分解，且I－易被空气氧化：（反应略）；在碱性溶液中： S2O32－＋4I2＋10OH－===SO42－＋8I－＋5H2O 3I2＋6OH－===IO3－＋5I－＋3H2O 上述到反应的发生，使定量反应难以准确． 2．前者，I2与S2O32－的反应速度大于I2与OH－的反应速度；后者，S2O32－与I2的反应速度大于S2O32－与H＋的反应速度。 五．I2（反应略） 七．A CaF2 B H2SO4 C HF D NaF E NaHF2 九．紫2I－＋CI2===I2＋2CI－ 棕紫2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－ 棕红色I2＋5Cl2＋6H2O===2IO3－＋5Cl－＋12H＋ 十．A AgNO3 B AgCl C [Ag(NH3)2]Cl D AgBr E Na3[Ag(S2O3)2] F Agl G Na[Ag(CN)2] H Ag2S （反应略） 十三．1．该固体一定含钠和碘，使煤气灯火焰显黄色表明钠的存在；不溶于NH3，而溶于强络合剂CN－或S2O32－的黄色银盐一定是碘化银。

初中化学竞赛试题及答案

试题说明：1.本试卷共8页，满分100分。（附加题供选用） 2.可能用到的相对原子质量： H:1 C:12 N:14 O:16 F:19 Na:23 Al:27 S:32 Cl: K:39 Ca:40 Mn:55 Fe:56 Cu:64 Zn:65 Ba:137 3.考试时间：2小时 一、选择题(本题包括15个小题，每小题2分，共30分。每小 题有1个或2个选项符合题意。若有两个答案的错1个不得分， 漏选1个扣1分。请将答案填在下表相应题号的空格内。） 1．2007年10月24日，我国使用“长征三号甲”运载火箭将“嫦娥1号”送上月球轨道，其任务之一是探测月球上氦–3（质子数为2，中子数为1的原子）资源。下列氦–3原子的原子结构示意图中正确的是（） 2．第29届奥林匹克运动会将于2008年8月8日在北京举行。下列措施不符合绿色奥运理念的是（）

A．奥运场馆周围的路灯采用太阳能光伏发电技术 B．在奥运场地使用电动汽车和新型清洁燃料汽车 C．场馆附近的绿化采用微灌或滴灌智能控制技术 D．将奥运村的生活垃圾全部集中深埋 3．1991年碳纳米管被发现。碳纳米管是由石墨中的碳原子层卷曲而成的管状的材料，管的直径一般为几纳米到几十纳米，管的厚度仅为几纳米。碳纳米管由于其独有的结构和奇特的物理、化学特性以及潜在的应用前景而受到人们的关注。下列有关碳纳米管的说法中正确的是（） A．碳纳米管是一种新型的高分子化合物 B．碳纳米管的化学性质常温时很稳定 C．碳纳米管导电属于化学变化 D．碳纳米管的结构和性质与金刚石均相同 4．闪电时空气中有臭氧（O 3 ）生成。下列说法中正确的是（） A．O 3和O 2 混合得到的是纯净物 B．O 2比O 3 稳定 C．等质量的O 3和O 2 含有的氧原子数之比是2︰3 D．O 3与O 2 的相互转化是物理变化 5．“三效催化转换器”可将汽车尾气中的有毒气体处理为无污染的气体，下图为该反应的 微观示意图(未配平)，其中不同符号的球代表不同种原子。下列说法不正确 ．．．的是（）