第 1 页 共 205 页 黄冈中学化学奥赛培训教程系列（精美 word 版） 第一章 化学反应中的物质变化和能量变化 第一节 氧化还原反应 1、根据下列三个反应，排出氧化剂氧化性的强弱顺序： A4HClMnO 2 MnCl 2 Cl 2 2H 2 O B16HCl2KMnO 4 =2KCl2MnCl 2 5Cl 2 8H 2 O C4HClO 2 2Cl 2 2H 2 O 2 CuCl 450 解析：这三个反应中还原剂都是盐酸。不同的氧化剂与同一还原剂反应时，若反应越易发生， 则氧化剂的氧化性越强，反之就弱，故其氧化性顺序由强到弱：KMnO 4 MnO 2 O 2 。 2、配平氧化还原方程式：P 4 OCl 2 FY=POCl 3 P 2 Cl 5 解析：本题中 P 4 O 中的 P 元素对应有两种产物，故设 P 4 O 的化学计量数为“1” 。用待定系数 法配平的关键是选准一种物质的化学计量数为 1。令 P 4 OaCl 2 =bPOCl 3 cP 2 Cl 5 ，由原子守恒得： 4 2 , 21/ 4, 1, 1, 2 3 5 , 3/ 2 b c a b b a b c c 解得 代入整理得：4P 4 O21Cl 2 =4POCl 5 6P 2 Cl 5 3、配平下列方程式：Fe 3 CHNO 3 =Fe(NO 3 ) 3 NO 2 CO 2 H 2 O 解析：复杂物质 Fe 3 C 按常规化合价分析无法确定 Fe 和 C 的具体化合价，此时可令组成该物质 的各元素化合价为零价，再根据化合价升降法配平。第 2 页 共 205 页 3 3Fe (0 3) 9 C 0 +4 4 N +5 +4 1 13 升 共升131 升 降 再用观察法，不难确定各物质的化学计量数为：1、22、3、13、1、11，故为 Fe 3 C22HNO 3 =3Fe(NO 3 ) 3 13NO 2 CO 2 11H 2 O 4、配平 NH 4 NO 3 FY=N 2 HNO 3 H 2 O 解析：NH 4 NO 3 中 N 的平均化合价为1价，则元素化合价升降关系为： 2N 2(10) 降 21 N 15 升 41 用观察法调整确定各物质的化学计量数，故： 5NH 4 NO 3 =4N 2 9H 2 O2HNO 3 注：若配平时不用此平均标价法，则要分析同种元素化合价升降关系。 决不会出现化合价交叉现象，即不会出现 的情况。 + 4 2 3 2 NH N , NO N , 4 3 NH NO 5、问四氧化三铁中铁的氧化数为多少？ 解析：已知氧的氧化数为2，设铁的氧化数为x， 则 3x4(2)=0 8 3 x 故 所以 Fe 3 O 4 中 Fe 的氧化数为 。 8 3 注：氧化数可以为分数。 6、用离子电子法配平下列方程： KMnO 4 FeSO 4 H 2 SO 4第 3 页 共 205 页 FY=MnSO 4 Fe 2 (SO 4 ) 3 K 2 SO 4 H 2 O 解析：写出反应的离子表达式： Fe 2+ H + FY=Mn 2+ Fe 3+ H 2 O 4 MnO 分别写出氧化和还原半反应：Fe 2+ e Fe 3+ 5 8H + 5e Mn 2+ 4H 2 O1 4 MnO 根据反应过程中得失电子相等原则，配平氧化剂和还原剂系数： 5Fe 2+ 8H + =Mn 2+ 5Fe 3+ 4H 2 O 4 MnO H 2 SO 4 作介质时，化学方程式可写为： 2KMnO 4 10FeSO 4 8H 2 SO 4 =K 2 SO 4 2MnSO 4 5Fe 2 (SO 4 ) 3 8H 2 O 注：离子电子法配平的关键是把氧化还原反应方程式拆为两个半反应式，再利用电子得失守 恒即可消去电子，得方程式。 7、计算由标准氢电极和标准镉电极组成的电池的自由能。 解析： E Cd /Cd=-0.402 6V E H + /H 2 0 + 2 代数值较小的电极应作原电池的负极， 代数值较大的电极为正极，因此电池的符号可 E d E d 表示为：（）Cd|Cd 2+ (1mol/L)/H + (1 mol/L)|H 2 (Pt)() 0 E E - E - ( 0.402 6)= + 0.402 6V - E - G=- nF 296 5000.402 6=77 701.8J/mol 第二节 离子反应和离子方程式 1、在 pH=1 的无色透明溶液中不能大量共存的离子组是（ ）第 4 页 共 205 页 AAl 3+ 、Ag + 、Cl BMg 2+ 、 Cl 4 3 NH NO CBa 2+ 、K + 、CH 3 COO 、Fe 3+ DZn 2+ 、Na + 、 2 3 4 NO SO 解析：A 组由于 Ag + Cl =AgCl而不能共存；C 组因生成弱电解质 (H + CH 3 COO =CH 3 COOH)而不能共存，且 Fe 3+ 是棕黄色的，故答案为 A、C。 注：解答此类题的关键是掌握离子能否共存的判断规则。 2、重金属离子有毒性。实验室有甲、乙两种废液，均有一定毒性。经化验甲废液呈碱性，主 要有毒离子为 Ba 2+ 离子，如将甲、乙废液按一定比例混合，毒性明显降低。乙废液中不可能含有的 离子是（ ） ACu 2+ 和 BCu 2+ 和 Cl 2 4 SO CK + 和 DAg + 和 2 4 SO 3 NO 解析：沉淀 Ba 2+ 必须用 ，而在 A、C 两选项中均含有 ，但 C 项中 K + 无毒性，A 项 2 4 SO 2 4 SO 中 Cu 2+ 可与甲废液中 OH 反应生成 Cu(OH) 2 沉淀，从而降低毒性。本题答案为 A。 注：设法使重金属离子转化为沉淀，使其毒性明显降低。若仅考虑将 Ba 2+ 沉淀为 BaSO 4 ，即选 C。 3、下列反应的离子方程式错误的是（ ） A等物质的量的 Ba(OH) 2 与 NH 4 HSO 4 在溶液中反应： Ba 2+ 2OH =BaSO 4 NH 3 H 2 OH 2 O + + 2 4 4 NH +H +SO B氢氧化铁与足量的氢溴酸溶液反应：第 5 页 共 205 页 Fe(OH) 3 3H + =Fe 2+ 3H 2 H 2 O C足量的 CO 2 通入饱和碳酸钠溶液中： CO 2 H 2 O= 2 3 CO 3 2HCO D向碳酸氢钠溶液中滴加少量澄清石灰水： Ca 2+ 2OH =CaCO 3 2H 2 O 3 2HCO 2 3 CO 解析：对于 A： 在水溶液中进一步电离成 H + 和 ，且 Ba(OH) 2 与 NH 4 HSO 4 等物质 4 HSO 2 4 SO 的量反应，故 NH 4 + 与 H + 分别与 OH 反应，故 A 正确。对于 B，氢溴酸是强酸，Fe(OH) 3 为难溶物， 故也正确。对于 C，由于 NaHCO 3 溶解度小于 Na 2 CO 3 ，且 Na 2 CO 3 为饱和溶液，故析出的是 NaHCO 3 晶体，故 C 错误。对于 D，Ca(OH) 2 少量，故溶液中还有 存在，若 Ca(OH) 2 过量， 2 3 CO 则不能有 存在。故 D 正确。本题答案为 C。 2 3 CO 注：本题结合元素化合物的知识，从多个侧面考查对离子方程式正误的判断。有的同学对 D 选项产生怀疑：产物中的阴离子是 还是 OH ？仔细分析可发现，加入的石灰水是少量， 2 3 CO n(OH ) 因此 OH 与 的反应将全部消耗，故 D 选项不符合题意。 3 (HCO ), n 3 HCO 4、下列反应的离子方程式书写正确的是（ ） A向氢氧化钠溶液中通入少量 CO 2 ：OH CO 2 = 3 HCO B用氨水吸收少量 SO 2 ：2NH 3 H 2 OSO 2 = 2 4 3 2 2NH SO H O C向硝酸铝溶液中加入过量氨水：Al 3+ 4NH 3 H 2 O= 2H 2 O 2 4 AlO 4NH D向 Fe 2 (SO 4 ) 3 的酸性溶液中通入足量 H 2 S：Fe 3+ H 2 S=Fe 2+ S2H + 解析：A 选项因为 CO 2 量少，只能生成 ，错误；C 选项中生成的 Al(OH) 3 沉淀不与弱碱 2 3 CO 氨水反应生成 ，错误；D 选项中的离子方程式电荷不守恒，故 B 选项正确。 2 AlO 第 6 页 共 205 页 注：要掌握离子方程式的书写规则，且电荷守恒原理是判断离子方程式的一条重要原理，务必 熟悉其应用。 5、 （1）向 NaHSO 4 溶液中逐滴加入 Ba(OH) 2 溶液至中性，请写出发生反应的离子方程式： _。 （2）在以上中性溶液中继续滴加 Ba(OH) 2 溶液，请写出此步反应的离子方程式： _。 解析：因 NaHSO 4 是二元强酸的酸式盐，可以理解成全部电离。当反应后溶液是中性时其反应 式为 2NaHSO 4 Ba(OH) 2 =BaSO 4 Na 2 SO 4 2H 2 O，离子方程式是 2H + Ba 2+ 2OH =BaSO 4 2H 2 O。此时中性溶液中只有 Na 2 SO 4 溶液，加入 Ba(OH) 2 的 2 4 SO 离子方程式应为：Ba 2+ =BaSO 4 。 2 4 SO 注：酸式盐与碱的反应，情况比较复杂。因为由加入碱的量不同，其产物有所不同，所以建议 先写成化学式方程式再改写成离子方程式。 6、某待测液中可能含有 Fe 2+ 、Fe 3+ 、Ag + 、Al 3+ 、Ba 2+ 、Ca 2+ 、 等离子，进行了下述实验 4 NH （加入的酸、碱、氨水、溴水都过量）： 根据实验结果： （1）判定待测液中有无 Ba 2+ 、Ca 2+ 离子，并写出理由。_。第 7 页 共 205 页 （2）写出沉淀 D 的化学式：_。 （3）写出从溶液 D 生成沉淀 E 离子反应方程式：_。 解析：溴水能将 Fe 2+ 氧化成 Fe 3+ ，因而无论原待测液含 Fe 2+ 、Fe 3+ 中的一种或二种，最终沉淀 D 均为 Fe(OH) 3 ，而沉淀 E 则一定为 Al(OH) 3 ，沉淀 C 中有 Fe(OH) 3 、Al(OH) 3 两种沉淀。在此 Fe 3+ 、Al 3+ 与强、弱碱反应的相似性和差异性得到了很好的体现。答案为：（1）至少含 Ba 2+ 、Ca 2+ 中一种，因为 CaSO 4 微溶，BaSO 4 难溶； （2）Fe(OH) 3 （3）2AlO 2 CO 2 3H 2 O=2Al(OH) 3 2 3 CO 第三节 化学反应中的能量变化 1、由 N 2 和 H 2 合成 1 mol NH 3 时可放出 46.2kJ 的热量，从手册上查出 NN 键的键能是 948.9kJ/mol，HH 键的键