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高中化学竞赛试题锰及其化合物

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

高中化学竞赛试题锰及其化合物

24

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

高中化学竞赛试题锰及其化合物

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NaBiO 3(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BaCl 2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:

高中化学竞赛试题锰及其化合物

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.KReO 4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KMnO 4

溶液滴定;已知需要11.45mL 标准的KMnO 4来重新氧化锌使其全部转化为ReO 4-。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.Mn 2+离子是KMnO 4溶液氧化H 2C 2O 4的催化剂。有人提出该反应的历程为:

Mn (Ⅶ)()??

→?II Mn Mn (Ⅵ)()??→?II Mn Mn (Ⅳ)()??→?II Mn Mn (Ⅲ)??→?-

242O C Mn(C 2O 4)n 3-2n ?→?

Mn 2++CO 2 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(IO 65-)、过二硫酸盐(S 2O 82-)、二氧化铅(PbO 2)、铋酸钠(NaBiO 3、

不电离)是四种具有强氧化性的物质,均能在一定条件下将Mn 2+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)IO 65-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MO n m-(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MO n m-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MO n m-。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:

高中化学竞赛试题锰及其化合物

高中化学竞赛试题锰及其化合物

B n O m p-X Y Z

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)MO n m-氧化性增强顺序,相应酸根的颜色,及其几何构型。

(4)MO n m-酸化时分别形成含A、B、C物种相应离子的反应是。

(5)B n O m p-是,X是,Y是,Z是。

(6)给出它们的几何构型,B n O m p-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K2MnO4B为MnSO4C为Mn(OH)2D为MnO2

14 A为MnO2B为K2MnO4C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+CO271/179=0.40

280~943℃3MnO+1/2O2=Mn3O476.3/179=0.43

16 A:MnO2B:MnSO4C:NaMnO4D:Na2MnO4E:MnCl2F:Cl2G:MnCl2H:

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:3K2M n O4

+2H2O=2KM n O4+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+=3O

↑+2H2O+4MnO2↓

2

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。

(2)第四周期VII B 族;d 5s 2

(3)正八面体;IO 4-;sp 3;正四面体

(4)5IO 65-+2Mn 2++14H +=5IO 3-+2MnO 4-+7H 2O

(5);[]2-;+6

(6)阳极:2SO 42--2e →S 2O 82-;阴极:2H ++2e →H 2↑;

总反应:2NH 4HSO 4??→?电解(NH 4)2S 2O 8+H 2↑

(7)H 2S 2O 8+D 218O →HO -SO 2-18OD +D -O -O -SO 2-OH

D -O -O -SO 2-OH +D 218O →D -O -O -D +HO -SO 2-18OD

(8)①mol n O H 2.880.341000.332

2=?=;mol n e 29896500360000.21000.43=???=;%2.595.022==e O H n n η ②电解水:2H 2O =2H 2↑+O 2↑;在阳极生成S 2O 82-未分解生成H 2O 2之前又在阴极还原生成SO 42-:S 2O 82-+2e =2SO 42- (9)2Mn 2++5S 2O 82-+8H 2O ??→?+Ag 2MnO 4-+10SO 42-+10H + (10)PbO 2+2NaOH ?→??Na 2PbO 3+H 2O ;PbO 2+4HCl ?→?

?P bCl 2+Cl 2+2H 2O (11)正;PbO 2+4H ++SO 42-+2e →PbSO 4+2H 2O

(12)5PbO 2+2Mn 2++4H +=5Pb 2++2MnO 4-+2H 2O ;HNO 3

(13)Cl 2+Bi(OH)3+3NaOH =NaBiO 3+2NaCl +3H 2O

(14)2Mn 2++2NaBiO 3+14H +=2MnO 4-+5Bi 3++5Na ++7H 2O

(15)①2MnO 4-+5H 2O 2+6H +=2Mn 2++8H 2O +5O 2↑ 用25mL 移液管准确移取

H 2O 2溶液于100mL 锥形瓶中,加入适量的硫酸酸化,用KMnO 4溶液滴定,平行实验做三次,计算H 2O 2溶液浓度并取平均值。

23 (1)A Mn B Cr C Fe

(2)稳定性 Mn 2+>Fe 2+>Cr 2+

(3)氧化性CrO 42-(黄)<MnO 42-(绿)<FeO 42-(红) 均为正四面体结构

(4)CrO 42-→Cr 2O 72-→Cr 3O 102-…… 3MnO 42-+4H +→2MnO 4-+MnO 2+2H 2O

4FeO 42-十2OH -→4Fe 3++3O 2+10H 2O

24 (1)A Mn B Cr C Fe

(2)稳定性 Mn 2+>Fe 2+>Cr 2+

(3)氧化性CrO 42-(黄)<MnO 42-(绿)<FeO 42-(红) 均为正四面体结构

(4)CrO 42-→Cr 2O 72-→Cr 3O 102-…… 3MnO 42-+4H +→2MnO 4-+MnO 2+2H 2O

4FeO 42-十2OH -→4Fe 3++3O 2+10H 2O

(5)B n O m p -是Cr 2O 72-,X 是[Cr(H 2O)6]Cl 3,Y 是[Cr(H 2O)6]Cl 2,Z 是

[Cr 2(CH 3COO)4(H 2O)2] (6)Cr 2O 72-为两个正四面体共用一条边,[Cr(H 2O)6]3+和[Cr(H 2O)6]2+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