化学奥林匹克竞赛31届初赛试题解析（20页）.pdf

第 1 题 题目(10 分) 根据条件书写化学反应方程式。 1-1 工业上从碳酸氢铵和镁硼石[Mg B O (OH) ]在水溶液中反应制备硼酸。 2 2 4 2 1-2 从乏燃料提取钚元素的过程中，利用亚硝酸钠在强酸溶液中将Pu3+氧化为Pu4+ ，放出笑气。 1-3 NaBH4 与氯化镍(摩尔比2 : 1)在水溶液中反应，可得到两种硼化物：硼化镍和硼酸(摩尔比 1 : 3)。 1-4 通过KMnO 和H O 在KF-HF 介质中反应获得化学法制F 的原料K MnF 。 4 2 2 2 2 6 1-5 磷化氢与甲醛的硫酸溶液反应，产物仅为硫酸鏻(盐) 。 分析与解答 1-1 这是一个非氧化还原反应，我们通过逐步推理分析： 简单对比反应物和产物可知，若镁硼石中的硼酸根离子转化为H BO ，需要从反应体系中获得 3 3 质子。而体系中可以提供质子的物种有NH + 和HCO  ，其pKa 分别为 9.25 和 10.25，相差不大，因 4 3 此在反应过程中应该同时作为质子供体，反应生成NH3 和CO2  。随后考虑到镁硼石中还含有Mg2+ ， 3 在NH3 和CO2  存在的碱性环境下会以碳酸镁或者碱式碳酸镁的形式沉淀。最后进行检验，所得的这 3 些物质在题目的条件下可以共存。事实上这可以看作沉淀转化反应，镁硼石逐渐转化为镁的氢氧化 物或者碱式碳酸盐沉淀。所以最终的方程式写为： Mg B O (OH) + 2NH HCO → 2H BO + 2NH + 2MgCO 2 2 4 2 4 3 3 3 3 3 或 Mg B O (OH) + NH HCO + 2H O → 2H BO + NH + Mg (OH) CO 2 2 4 2 4 3 2 3 3 3 2 2 3 1-2 由题意得，这是一个简单的氧化还原反应：氧化剂为亚硝酸钠，还原剂为Pu3+ ；氧化产物 为Pu4+ ，还原产物为笑气。产生一分子Pu4+ 失去 1 个电子，产生一分子笑气则需要得到4 个电子， 两者系数比例为4 : 1 。因此我们可以直接写出方程式并配平： 4Pu3+ + 2NO + 6H+ → 4Pu4++ N O + 3H O 2 2 2 1-3 这是一个氧化还原反应，除了两种含硼化合物外应该还有氯化钠生成，而硼氢化钠中的负 氢有可能转化为氢气。对于书写方程式，题目给出了重要的提示：反应物的摩尔比与产物的摩尔比。 故假设硼化镍的化学式为Ni B ，写出反应式并待定系数求解： x y 2xNaBH + xNiCl + 9H O → Ni B + 3H BO + aH ↑ + 2xNaCl 4 2 2 x y 3 3 2 B: 2x = y + 3    H: 8x + 18 = 9 + 2a 故有： 4xNaBH + 2xNiCl + 18H O → 2Ni B + 6H BO + (