《2022年高中化学竞赛无机化学计算题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高中化学竞赛无机化学计算题.docx（35页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载化学热力学：1高价金属的氧化物在高温下简单分解为低价氧化物；以氧化铜分解为氧化亚铜为例, 估算反应分解的温度； 该反应的自发性是焓驱动的仍是熵驱动的？温度上升对反应自发性的影响如何？解：4CuO=2Cu2OO2 rH m298 K2 fH m298 K,Cu2O fH mO2-4 fH m298 K,CuO-12-16904-157.3291.2 kJ mol rS m298 K2S m298 K,Cu2OS m298 K,O2-4S m298 K,CuO293.3205.138442.7220.94 J mol-1K-1
2、分解时： rG m0 即 rH m298 K - T rS m298 K 0T rH m298 K/ rS m298 K1318 K 在此反应中, rH m298 K0, rS m298 K0,故该反应的自发性是熵驱动的；温度上升,此反应更易朝着正反应方向进行；2. 银器与硫化物反应表面变黑是生活中的常见现象；（1）设空气中 H2S 气和 H2 气“物质的量 ”都只达 10-6 mol,问在常温下银和硫化氢能否反应生成氢气 .温度达到多高,银器表面才不会因上述反应而变黑 . （2）假如考虑空气中的氧气加入反应,使反应改为2 Ags + H2Sg + 1/2O2g = Ag2Ss + H2Ol,
3、该反应是否比银单独和硫化氢反应放出氢气更简单发生.通过运算来回答；温度对该反应自发性的影响如何. -31.8 kJmol-1 和 146 附： 298 K 下 Ag 2S 的标准生成焓和标准熵分别为Jmol-1K-1解：（1）2Ags + H2Sg = Ag2Ss + H2g名师归纳总结 298K 时, rHm = fH mAg 2S- fH mH2S =-6.94 kJmol-1第 1 页,共 22 页=-31.8-20.63 kJmol-1 =-11.17 kJmol-1 rSm=130.684+146-205.79-242.55 J K-1mol-1 =-14.206 JK-1mol-1
4、 rGm= rHm - T rSm =-6.94 kJmol-1 rGm= rGm + RT lnpH2/p /pH2S/p = rGm要使反应不发生,就 rGm0- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - T rHm/ rSm =787 K 优秀学习资料欢迎下载即温度高于 787 K 银器表面才不会因上述反应而变；（2）2Ags + H2Sg + 1/2O2g = Ag2Ss + H2Ol 同理, 298K 时, rHm =-285.83-31.8-20.63 kJmol-1 =-297 kJ mol-1 rSm=-177.55 JK-1mol-1 rGm=
5、rHm - T rSm =-244.1 kJmol-1 由于 -244.1 0, 故 298K 时不能用 CO 仍原 Al 2O3.rHo = -393.5 3- -110.5 3- -1676 = 827kJ. mol-1 -1.K-1 rS o = 213.6 3 +28.3 2 197.6 3 + 50.9 =53.7J. molrG o = rHo - T rS 827/0.0537 =15400K 反应自发进行的最低温度要大于15400K,理论上可行, 但实践上温度很难达到 15400K,所以用 CO 仍原 Al 2O3是不行行的；5. 为使 Ag2O 在常温下分解,真空泵需将氧的分
6、压降至多大？解： Ag2Os=2Ags+1/2 O2 g rGm.298=- fGm . Ag 2O= 11.2 kJmol-1 rG= rG . +RTlnJ0 lnJ- rG . /RT= -11.2/8.31510-3298= -4.52 J0.01 J=pO2/p . 1/2pO20.01 kPa 化学平稳：1. Na2SO410H2O 的风化作用可用如下反应来表示：Na2SO410H2Os Na2SO4s+10H2Og 问在 298K饱和水蒸气压为3.17 kPa和空气相对湿度为60%时, Na2SO410H2O是否会风化？已知名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共
7、22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 项目优秀学习资料欢迎下载H2Og Na2SO410H2O Na2SO4 fGm . /kJ mol-1 3644 1267 228.6 解法 1： G. 126710228.6364491 kJ mol-1 K .=exp- rGm ./RT=exp-91 10 3/8.315 298=1.110-16设 Na2SO410H2O 产生的水蒸气压为 p1,就p1/p . 10=K .=1.1 10-16p1=2.5 kPa 298K 时空气的实际水的蒸汽压p2=3.17 60%=1.9 kPa 因 p2500,采纳最简式H+=KacHLa
8、c1.4 1040.23-15.29 10 mol LpH=2.28 （12）加入 10 mL NaOH 溶液后,溶液中剩余的乳酸的浓度为cHLac=-1 0.2mol L10103L=0.067 mol L-130103L生成的乳酸钠浓度为cNaLac=0.2mol L-110103L=0.067 mol L-1103L30因此组成一个乳酸 -乳酸钠缓冲溶液体系, 因溶液中乳酸和乳酸钠浓度相等,因此 pH=pKa =3.85 （3）加入 20 mL NaOH 溶液后溶液中的乳酸刚好完全被转化为乳酸钠,其 浓度为cNaLac=0.10 molL-1乳酸钠在水中发生完全电离,Lac-会发生碱式电
9、离,相应的碱常数为KbLac-=K w/ KaHLac10-14/1.4 10-4= 7.1410-11因 c/ K b =0.10/7.14 10-11 =1.410 9 500 所以采纳最简式名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - OH-=K-bLac c-Lac 优秀学习资料欢迎下载7.14 10110.106-12.67 10 mol LpOH=5.57,pH=8.43 （4）加入 30 mL NaOH 溶液,溶液中的乳酸不但被反应完,NaOH 仍有剩余；生成的乳酸钠浓度为 cNaLac=0.08 mol L-1
10、；-1 剩余的 NaOH 浓度为 cNaOH= 0.04 mol L由于乳酸钠是一个特别弱的碱,当有相当量 对溶液 OH-浓度的奉献；因此,溶液的NaOH 存在时,可忽视乳酸钠OH-cNaOH= 0.04 mol-1LpOH=1.40, pH=12.60 2. 某未知浓度的一元弱酸用未知浓度的NaOH 滴定,当用去 3.26 mLNaOH时,混合溶液的 pH=4.00,当用去 18.30 mLNaOH 时,混合溶液的 pH=5.00,求 该弱酸的电离常数；解：第一设该弱酸溶液的物质的量为 浓度为 b mol L-1；a mol,电离常数为 Ka,NaOH 溶液的依据题意,该弱酸中加入 NaOH
11、 会形成一个缓冲溶液体系；依据汉德森公式,有1.0 10-4=Ka a3.26103b103b1 1.0 10-5=Ka a3.26 103b218.30103b18.30103b1除以 2得1018.30a3.263 3.26a18.30103b解得a37.5103b4 -64代入 2,解得 Ka=9.52 10所以,该弱酸的电离常数为 9.52 10-6；3. 某含杂质的一元碱样品 0.5000 g已知该碱的分子量为 59.1,用 0.1000 molL-1HCl 滴定,需用 75.00 mL；在滴定过程中,加入 49.00 mL 酸时,溶液的pH 为 10.65；求该碱的电离常数和样品的
12、纯度；名师归纳总结 解：用 B-表示该碱中的阴离子第 7 页,共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载该一元碱样品中碱的量为 nB=0.1000 mol L-175.00 10-3 L =0.0075 mol 相应的重量为 wB=0.0075 mol 59.1 g/mol=0.4433 g 样品的纯度为 0.4433/0.5000=88.66%. 当该碱液中加入 49.00 mL 酸时,生成 HB 的量为nHB= 0.1000 molL-149.00 10-3L=0.0049 mol 剩余的碱量为 nB-=0.0075 mo
13、l-0.0049 mol=0.0026 mol 因此这实际上形成一个HB-B-缓冲体系依据汉德森公式有-OH Kbc-B c HBKbn- B n H B 因该缓冲溶液 pH=10.65, 就 pOH=3.35, OH4.47 10-4Kb0.00260.0049-4 Kb=8.42 10-=4.47 10-4mol L-14 在 1.0L 0.10 mol L-1 NaH2PO4溶液中加入 500 ml 0.10 mol L-1NaOH 溶液,求算此溶液的 pH；如向该溶液中加入 0.10 mol L-1 MgCl 2溶液 500 ml,是否有MgOH 2 沉淀生成？已知H3PO4 的各级酸
14、常数分别为7.11 10-3, 6.8 10-8, 4.5 10-11 ；K spMgOH 25.61 10-12 pHp Klgc-H PO a 22-c HPO pH=7.17-lg0.1 1-0.1 0.5/ 0.1 0.5=7.17 cOH-= 10-6.83J=0.025 10-6.83 2 Ksp 所以,不会析出沉淀；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载沉淀平稳：1. 在以下溶液中不断地通入H2S,运算溶液中最终残留的Cu 2+的浓度；（1）0.10 mol/L CuCl2 溶液；（
15、2）0.10 mol/L CuSO4 溶液（3）0.10 mol/L CuSO4 溶液与 1.0 mol/L HCl 溶液；已知 K spCuS=8.5 10-45；K a1=1.1 10-7；K =1.0 10-14；K a2H SO =1.02 10-2；解 题 思 路 要 求 溶 液 中 残 留 的 Cu 2+ 离 子 的 浓 度 , 根 据 溶 度 积 公 式Ksp=Cu 2+S 2-,需要先求出溶液中的 S 2-平稳浓度,而 S 2-的平稳浓度可通过 H2S的电离平稳关系式 K K a 1 a 2 H S H S 2 来求取；这就需先求溶液中的平稳H +浓度；向 CuCl2溶液中通入
16、 H2S,1 mol CuCl2 可产生 2 mol H +； 而向 CuSO42中通入 H2S, 产生的 H +会部分转化为 HSO4-, 转化的部分可通过相应的电离平稳进行运算,剩余的才是平稳 H +浓度；解：（1）CuS 的 K 很小,通 H2S 时 Cu 2+沉淀完全2Cu H S 2 CuS 2H此时溶液中将产生 0.20 mol/L H +,由+ 2 2-K K1 a2 H S H S可得名师归纳总结 2-S 1.1 10210.102.75 1021mol/L第 9 页,共 22 页0.202所以溶液中残留的Cu 2+浓度为- - - - - - -精选学习资料 - - - -
17、- - - - - Cu2+优秀学习资料45欢迎下载25mol/LK8.5 103.1 10sp2-S 2.75 1021（2）向 0.10 mol/L CuSO4 溶液中通入饱和 H2S,溶液中同样将产生 0.20 mol/L + H由于溶液中仍存在如下平稳,又会消耗掉一部分H+2HSO2HSO414平稳 c/mol/L 0.20-x0.10-x xx10.20x 0.10xK41.02 10a ,H SO 2 2解得 x=0.09 mol/L 名师归纳总结 H+=0.20-0.09=0.11 mol/L 第 10 页,共 22 页由K K a 1+ 2 2-H S a 2H S可得2-S
18、1.1 102120.109.11021mol/L0.11所以溶液中残留的Cu 2+浓度为Cu2+K sp8.5 10459.3 1025mol/L2-S 9.1 1021（3）Cu 2+沉淀完全时,溶液中H+浓度应当为cH+=1.0+0.20=1.20 mol/L HSO2HSO441.20-y0.10-yy 1 . 2 0 yy 0 . 1 012 1 . 0 21 0y=0.10 H+=1.20-0.10=1.10mol/L 2-S K K 1H S1.1 102120.109.1 1023 mol/La2+ H 20.10所以KCu2+K sp8.5 10459.3 1023mol/L
19、2-S 9.1 1023- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2. 10 mL 0.10 molL优秀学习资料欢迎下载1 氨水混合,是否有 1MgCl 2 和 10 mL 0.010 mol LMgOH 2 沉淀生成？解题思路有无沉淀显现的判定溶度积原理,即比较离子积J和溶度积 Ksp的大小；JK sp 饱和溶液,无沉淀析出；即平稳状态；JKsp 过饱和溶液,向生成沉淀的方向移动；解：体积加倍,浓度减半；Mg2100.1/200.05 mol L1 1 NH 3H2O100.01/200.005 mol L溶液中所需的 OH来自于氨水,氨水为一弱碱；所以先
20、依据氨水浓度求出OH的浓度；对于氨水, c/K b0.005/1.77 105281KspMgOH 25.61 1012 有 MgOH 2 沉淀生成；3. 1 L 多大浓度的 NH4Cl 溶液可使 1 g MgOH 2沉淀溶解？名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载解：设 NH 4Cl 的浓度为 x mol L1MgOH 2 2NH4 Mg 2 2 NH 3H2O KKsp/Kb 2 起始 1/58 x 0 0 平稳 x2/58 1/58 2/58 K 58 1x 582 2 2 2KK spb
21、 2（1.76 10 5.61 105 12）2 1.81 10 2581x0.068 mol L4定量分析中用 AgNO 3 溶液滴定 Cl溶液,加入 K2CrO4 为指示剂,达到滴定终点时,AgCl 沉淀完全, 最终 1 滴 AgNO 3溶液正好与溶液中的 CrO4 2反应生成砖红色的 Ag 2CrO4 沉淀,指示滴定达到终点；问滴定终点时溶液中的 CrO4 2离子的浓度多大合适？设滴定终点时锥形瓶里溶液的体积为 应加入 0.1 mol L1 的 K 2CrO4 溶液多少毫升？50 mL,在滴定开头时解题思路 最终 1 滴 AgNO 3溶液正好与溶液中的 CrO4 2反应生成砖红色的Ag2
22、CrO4 沉淀,指示滴定达到终点,就 Ag 2CrO 4 2K spAg2CrO4；解：KspAgCl 1.77 101012 KspAg 2CrO41.12 10AgCl 沉淀完全时,认为溶液中 Cl105 mol L1就：此时溶液中 Ag KspAgCl/Cl1.77 1010/1051.77 105 mol L1Ag 2CrO 4 2KspAg 2CrO4 1.77 105 2CrO 4 21.12 1012CrO4 23.6 103 mol L1 50 mL3.6 103 mol L1 0.1 mol L1VK 2CrO4 VK 2CrO41.8 mL 5. 有 0.20 mol Ba
23、SO4沉淀,每次用饱和 Na2CO31.6 mol.dm-3溶液处理,如要把BaSO4 沉淀完全转化到溶液中,需要处理几次？10-10 , KspBaCO3 = 2.58 10-9 298 K, KspBaSO4 = 1.07 名师归纳总结 解：BaSO4 s + CO3 2- aq = BaCO3 s + SO42- aq 101013第 12 页,共 22 页平稳浓度：1.6 x x KSO 42Ba2Ksp ,BaSO 41 . 07CO 32Ba2Ksp ,BaCO 3.2 5810924 .1XX1X0.064moldm1 . 624 1.- - - - - - -精选学习资料 -
24、- - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载6. 用 Na2CO3 和 Na2S 溶液处理 AgI 固体,能不能将 Ag2S？AgI 固体转化为 Ag2CO3和解题思路关键在于运算出沉淀转化反应的平稳常数；1 的解：CO32 2AgI Ag2CO3 2IKKK2AgI1.56 101622.66 1019spspAg CO 8.45 1012如使 1 mmol 的 AgI 完全转化,就需要1 L 浓度为 3.76 10 10 molLNa2CO3,所以是不行能实现的；同理,要使 AgI 转化为 Ag 2S,就S 2 2AgI Ag 2S 2I1的 Na2S,KK2AgI1.56 10
25、16217 3.3 10spKspAg S6.69 1050如使 1 mmol 的 AgI 完全转化,就需要 1 L 浓度为 3.03 1026 mol L所以很简单转变；电化学：1. 将铜片插入盛有 0.50 mol L-1 CuSO4溶液的烧杯中,将银片插入盛有 0.50 molL-1 AgNO 3溶液的烧杯中,组成原电池；已知： Cu 2/Cu0.337 V Ag/Ag0.799 V K spCuS1.27 10368 Ka1 H2S5.7 1015 Ka2 H 2S1.2 10名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - -
26、 - 优秀学习资料 欢迎下载（1）写出原电池符号,电池反应式；（2）求该原电池的电动势；（3）如不断通 H2S于CuSO4溶液,使之饱和,求此时原电池的电动势；解题思路 问题的难点在于通 H2S于CuSO4溶液后,对电池状态的转变；需要将氧化仍原反应与沉淀溶解平稳联合,运算；求出Cu 2的浓度,然后应用能斯特方程解：（1） Cu/Cu 20.5 molL1 Ag0.50 molL1 Ag+ 电池反应： 2Ag Cu2Ag Cu 2（2）Cu 2/Cu Cu 2/Cu0.0592/2lgCu 2 0.3370.0296lg0.50 0.329 V Ag/Ag Ag/Ag 0.0592lgAg 0
27、.7990.0592lg0.50 0.781 V E0.7810.3290.452 V （3）设通 H2S达饱和后,平稳时 Cu2x mol L10.50x2Cu 2 H2SCuS 2H起始浓度 / mol L1 0.50 0.10 0 平稳浓度 / mol L1 x0.10 20.50 x KK Ka25.71081.2 101513 5.38 104Ksp1.271036x0.1由于KspCuS1.27 1036 很小,所以达平稳时 x数值很小,所以 0.50x 0.50 13 解得x1.86 10 就此时 Cu 2/Cu Cu 2/Cu0.0592/2lgCu 2 0.3370.0296
28、lg1.86 1013 0.04 V E0.7810.040.821 V 2. 已知酸性介质中下面两个元素的元素电势图：名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - IO3优秀学习资料欢迎下载- HIO I2 I 1.45 0.535-1.195O2 H 2O2 H 2O 0.68 1.77请回答以下问题：（1）运算； IO 3/I. IO3/HIO . （2）指出电势图中哪些物质能发生歧化反应,并写出反应方程式；（3）在酸性介质中 H2O2与HIO 3能否反应；（4）在酸性介质中 I2与H2O2能否反应；（5）综合考虑（ 3）、（4）两个反应, HIO 3与H2O2反应最终结果是什么？用 反应式说明；解：（1）-IO /I 1