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第  PAGE 6 页 共  NUMPAGES 6 页 1997年全国高中学生化学竞赛（初赛）试题及答案 第一题（10分） 次磷酸H3PO2是一种强还原剂，将它加入CuSO4水溶液，加热到40～50℃，析出一种红棕色的难溶物A。经鉴定：反应后的溶液是磷酸和硫酸的混合物；X射线衍射证实A是一种六方晶体，结构类同于纤维锌矿(ZnS), 组成稳定；A的主要化学性质如下： ①．温度超过60℃，分解成金属铜和一种气体； ②．在氯气中着火； ③．与盐酸应放出气体。 回答如下问题： 1．写出A的化学式。 2．写出A的生成反应方程式。 3．写出A与氯气反应的化学方程式。 4．写出A与盐酸反应的化学方程式。 【解】1．CuH（4分） 2．4CuSO4＋3H3PO2＋6H2O＝4CuH＋3H3PO4＋4H2SO4（2分） 3．2CuH＋3Cl2＝2CuCl2＋2HCl（2分） 4．CuH＋HCl＝CuCl＋H2（2分） 第二题（13分） PCl5是一种白色固体，加热到160℃不经过液态阶段就变成蒸气，测得180℃下的蒸气密度（折合成标准状况）为9.3g/L, 极性为零，P—Cl键长为204pm和211pm两种。继续加热到250℃时测得压力为计算值的两倍。PCl5在加压下于148℃液化，形成一种能导电的熔体，测得P—Cl的键长为198pm和206pm两种。（P、Cl相对原子质量为31.0、35.5）回答如下问题： 1．180℃下PCl5蒸气中存在什么分子？为什么？写出分子式，画出立体结构。 2．在250℃下PCl5蒸气中存在什么分子？为什么？写出分子式，画出立体结构。 3．PCl5熔体为什么能导电？用最简洁的方式作出解释。 4．PBr5气态分子结构与PCl5相似，它的熔体也能导电，但经测定其中只存在一种P-Br键长。PBr5熔体为什么导电？用最简洁的形式作出解释。 【解】 1．9.5×22.4＝208.3g/mol（1分） PCl5相对分子质量31.0＋35.5×5＝208.5（1分） 蒸气组成为PCl5（结构式如右图所示）（1分） 呈三角双锥体。三角双锥分子无极性，有两种键长。（2分） （注：若答成四方锥体不给分，因它有极性，与题面给的信息不符） 2．PCl5＝PCl3＋Cl2 氯分子Cl－Cl 三氯化磷分子（结构式如右图所示）（本小题共3分） （压力为计算值的两倍表明1mol PCl5完全分解成1molPCl3和1molCl2，共2mol。气体由等摩PCl3和Cl2组成。） 3．PCl5＝PCl4+＋PCl6－ （本小题共3分） （注：含PCl4+和PCl6—两种离子，前者为四面体，后者为八面体，因此前者只有一种键长，后者也只有一种键长，加起来有两种键长。） 4．PBr5＝PBr4+＋Br－ PBr4+结构同PCl4+（本小题共2分） （其他答案只要正确也可得分，但适当扣分。） 第三题（19分） 用黄铜矿炼铜按反应物和生成物可将总反应可以写成： CuFeS2＋SiO2＋O2Cu＋FeSiO3＋SO2 事实上冶炼反应是分步进行的。 ①黄铜矿在氧气作用下生成硫化亚铜和硫化亚铁； ②硫化亚铁在氧气作用下生成氧化亚铁，并与二氧化硅反应生成矿渣； ③硫化亚铜与氧气反应生成氧化亚铜； ④硫化亚铜与氧化亚铜反应生成铜。 1．写出上述各个分步反应（①，②，③，④）的化学方程式。 2．给出总反应方程式的系数。 3．据必威体育精装版报道，有一种叫Thibacillus ferroxidans的细菌在氧气存在下可以将黄铜矿氧化成硫酸盐。反应是在酸性溶液中发生的。试写出配平的化学方程式。 4．最近我国学者发现，以精CuFeS2矿为原料在沸腾炉中和O2 (空气)反应, 生成物冷却后经溶解、除铁、结晶，得到CuSO4·5H2O，成本降低了许多。实验结果如下： 沸腾炉温度/℃560580600620640660生 成 物水溶性Cu/%90.1291.2493.5092.3889.9684.23酸溶性Cu/%92.0093.6097.0897.8298.1698.19酸溶性Fe/%8.566.723.462.782.372.28回答如下问题： （1）CuFeS2和O2主要反应的方程式为 （2）实际生产过程的沸腾炉温度为 600～620℃。控制反应温度的方法是 （3）温度高于600～620℃生成物中水溶性Cu（%）下降的原因是 【解】 2CuFeS2＋O2＝Cu2S＋2FeS＋SO2（1分） （写S、SO3不写SO2不得分） FeS＋O2＝FeO＋SO2（1分） （写S、SO3不写SO2不得分） FeO＋SiO2＝FeSiO3（1分） （写其他产物不得分） 2Cu2S＋3O2＝2Cu2O＋2SO