高中化学竞赛 无机化学
高中化学竞赛中级无机化学超酸共11张PPT
用酸度函数 H0 表示酸度
H0 ＝ –11.9
（1）超酸的类型
单一体系
质子酸： H2SO4 ， HSO3F，HClO4，HF等
Lewis酸：
SbF5
、 AsF5等
(已知最强的Lewis酸)
混合体系
HF – SbF5(0.6 mol%)
H0 = –21.1
SbF5(90 mol%) • HSO3F H0 = – 26.5
金属羰基化合物 Fe(CO)5 + H+(超酸) 有机金属化合物 Fe(C5H5)2 + H+(超酸)
[HFe(CO)5]+ [HFe(C5H5)2]+
Fe表现出Lewis碱性!
（2）超酸在化学中的应用
生成碳正离子
ห้องสมุดไป่ตู้
(C6H5)3COH
超酸 如100% H2SO4
(C6H5)3COH2+
-H2O H+
1932年，L. P. Hammett 提出酸度函数 H0
用以描述高浓度强酸溶液的酸度
原理：通过一种与强酸反应的 弱碱 的 质子化程度 来表示强酸的酸度
作为指示剂
B + H+
BH+
指示剂 待测强酸
对B的共轭酸：
K [B][H+]
= (BH+)
[BH+]
K [H+] =
[ (BH+ ) BH+]
[B]
（-15.1） 魔酸magic acid
SbF5(0.4 mol%) • HSO3F H0 = – 17
常 见 超 酸 的 酸 度 范 围
黑线：用指示剂测得；虚线：由动力学测定估算得。 括号中数字：Lewis酸的mol%
高中化学无机化学竞赛辅导课件.ppt
• d区元素的化合物
• 离子极化对ds区元素化合物性质的影响
•
颜色
•
溶解
•
HgF2 HgCl2 HgBr2 HgI2 水解性质
• Hg2+ 与卤素及拟卤离子形成的配合物 HgX42-
• HgNH2X
4) 常见配位化合物及配位数 Cu(I) Cu(NH3)2+ CuCl3- Cu(CN)43Cu(II) 配位数通常为4 CuCl42- Cu(NH3)42+ Cu(CN)42Ag(I) 配位数通常为2 Ag(NH3)2+ Ag(S2O3)23- Ag(CN)2Zn(II) 配位数为4和6 ZnCl42- Zn(NH3)42+ Zn(NH3)62+ Cd(II) 常见配位数为4 Hg(II) 配位数为4 与卤素和类卤离子
• 氢键
•
强弱次序：
F—H ···F > O—H ···O > O—H ···N &g ···Cl > O—H ···S
特点： 是特殊的分子间作用力
具有方向性和饱和性
晶体结构
1. 晶格和点阵、晶胞 晶系：立方 四方 正交 单斜 三斜 三方 六方
2. 金属晶体—堆积 非密置层的堆积：简单立方和体心立方 密堆积：立方密堆—面心立方 六方密堆—六方晶胞 空间利用率及配位数
• 离子晶体 • CsCl 负离子成简单立方堆积，正离子占据立方体间隙。
NaCl 负离子成面心立方堆积，正离子占据八面体体间隙。
ZnS 负离子成面心立方堆积，正离子占据四面体间隙。
• 分子晶体
• 共价晶体
•
金刚石和石墨的结构
• 离子极化 • 离子的极化能力 • 离子的变形性 • 离子极化对键型和晶型的影响
高中化学竞赛无机化学小结
高中化学竞赛无机化学小结高中化学竞赛中的无机化学部分是一个知识体系庞大且富有深度的领域。
在这一部分的学习和竞赛准备中，我们需要对各种元素及其化合物的性质、结构、反应等有深入且全面的理解。
首先，元素周期表是无机化学的基石。
我们不仅要熟悉周期表的结构和排列规律，更要理解元素周期性的本质。
从原子半径、电离能、电子亲和能到电负性等性质的周期性变化，都反映了元素内在结构与外在性质的关联。
比如，同一周期从左到右，原子半径逐渐减小，电离能逐渐增大，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。
对于主族元素，碱金属和碱土金属是比较常见的考点。
碱金属如钠、钾等，化学性质活泼，容易失去电子形成正离子，与水反应剧烈。
碱土金属如镁、钙等，相对碱金属来说，化学性质稍显温和，但在特定条件下也能发生强烈的化学反应。
卤族元素如氟、氯、溴、碘，它们的氧化性逐渐减弱，与氢气反应的条件也越来越苛刻。
氧族元素中的氧和硫，其化合物的性质多样，二氧化硫、三氧化硫以及各种含氧酸的性质和转化关系需要重点掌握。
过渡金属元素在无机化学中也占有重要地位。
它们具有可变的化合价和独特的配合物化学。
例如，铁元素常见的化合价有＋2 和＋3，在不同的环境下可以相互转化。
铜元素的＋1 和＋2 价化合物具有不同的颜色和性质。
配合物化学中，如六氰合铁（III）酸钾、四氨合铜（II）离子等，了解它们的形成条件、结构和稳定性对于解题至关重要。
无机化学中的化学热力学和化学动力学也是不容忽视的部分。
通过热力学定律，我们可以计算化学反应的焓变、熵变和自由能变化，从而判断反应的方向和可能性。
动力学则关注反应的速率和反应机制，比如通过碰撞理论和过渡态理论来解释反应速率的影响因素。
在无机化学实验方面，常见的实验操作和实验现象也是竞赛的重点。
比如物质的分离和提纯方法，如蒸馏、萃取、重结晶等；常见离子的检验方法，如氯离子用硝酸银溶液检验，硫酸根离子用氯化钡溶液检验等。
还有一些经典的无机化学实验，如制备氨气、氯气等，需要了解实验原理、装置、操作步骤和注意事项。
全国高中化学竞赛真题汇总
全国高中化学竞赛真题汇总高中化学竞赛是一项极具挑战性和专业性的学科竞赛，对于热爱化学、追求知识深度和广度的学生来说，是一个展示自己才华和实力的舞台。
以下是为大家汇总的一些全国高中化学竞赛的真题，希望能对准备参赛的同学们有所帮助。
一、无机化学部分真题 1：已知某元素 X 的原子序数为 25，其＋2 价离子的电子构型为 Ar3d5。
请回答下列问题：（1）写出元素 X 的名称和元素符号。
（2）预测元素 X 的常见氧化态。
（3）比较元素 X 的＋2 价离子和＋3 价离子的稳定性，并说明原因。
这道题主要考查了原子结构和元素周期表的相关知识。
对于原子序数为 25 的元素，我们可以通过电子构型来确定其为锰（Mn）。
锰常见的氧化态有＋2、＋4、＋6、＋7 等。
在＋2 价和＋3 价离子中，由于＋2 价离子的 3d 轨道半充满，结构相对稳定，所以＋2 价离子比＋3 价离子更稳定。
真题 2：给出下列化合物的名称：K2PtCl6、Co(NH3)6Cl3。
这道题考查了配合物的命名。
K2PtCl6的名称为六氯合铂（Ⅳ）酸钾，Co(NH3)6Cl3 的名称为三氯化六氨合钴（Ⅲ）。
二、有机化学部分真题 1：完成下列反应方程式：（1）CH3CH2CH=CH2 ＋HBr →（2）CH3CH2OH ＋PBr3 →对于第一个反应，根据马氏规则，氢原子会加到含氢较多的双键碳原子上，所以产物为 CH3CH2CHBrCH3。
第二个反应中，PBr3 可以将醇羟基转化为溴原子，产物为 CH3CH2Br。
真题 2：用化学方法鉴别以下化合物：苯甲醛、乙醛、丙酮。
鉴别这三种化合物可以利用醛基的特殊反应。
首先，分别加入银氨溶液（托伦试剂），能产生银镜反应的是苯甲醛和乙醛，无现象的是丙酮。
然后，向产生银镜反应的两种物质中加入斐林试剂，加热后产生砖红色沉淀的是乙醛，不产生沉淀的是苯甲醛。
三、物理化学部分真题 1：在 298 K 时，反应 2A ＋B → C 的速率常数 k ＝ 10×10^（－3) L·mol^（－1)·s^（－1)。
高中化学竞赛 无机化学6
高中化学竞赛无机化学6高中化学竞赛中的无机化学部分，是一个充满挑战与趣味的领域。
在这其中，第六部分的知识更是涵盖了众多关键的概念和原理。
首先，让我们来聊聊原子结构。
原子是构成物质的基本单位，了解其结构对于理解化学性质至关重要。
原子核位于原子的中心，由质子和中子组成，而电子则围绕着原子核高速运动。
质子的数量决定了元素的种类，而原子的质量主要由质子和中子共同决定。
电子在不同的能级轨道上运动，其分布遵循特定的规律。
比如，能层、能级、原子轨道等概念，都是理解电子运动状态的重要基础。
说到化学键，这可是无机化学中的重点。
离子键是通过阴阳离子之间的静电作用形成的，通常在活泼金属与活泼非金属之间形成。
共价键则是原子之间通过共用电子对形成的，分为极性共价键和非极性共价键。
金属键则存在于金属单质中，是由金属阳离子和自由电子之间的相互作用形成的。
这些不同类型的化学键决定了物质的物理性质和化学性质。
比如离子化合物通常具有较高的熔点和沸点，而共价化合物的性质则较为多样。
元素周期表是无机化学的重要工具。
在高中化学竞赛中，对元素周期表的深入理解是必不可少的。
同一周期的元素，从左到右，原子半径逐渐减小，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。
同一主族的元素，从上到下，原子半径逐渐增大，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
这些规律有助于我们预测元素的性质和化合物的形成。
再来看看无机化合物。
氧化物是其中的一大类，包括酸性氧化物、碱性氧化物和两性氧化物等。
酸和碱的性质和分类也是重要的考点。
强酸强碱在溶液中完全电离，而弱酸弱碱则部分电离。
盐的种类繁多，有正盐、酸式盐和碱式盐等。
了解它们的水解规律对于判断溶液的酸碱性非常关键。
化学反应速率和化学平衡也是竞赛中的重点。
影响化学反应速率的因素有浓度、温度、压强、催化剂等。
而化学平衡则是一个动态平衡，当外界条件改变时，平衡会发生移动。
通过勒夏特列原理，我们可以判断平衡移动的方向。
在无机化学的实验部分，各种实验操作和实验现象需要我们熟练掌握。
高中化学竞赛无机化学计算题
精心整理无机化学计算题化学热力学：1．高价金属的氧化物在高温下容易分解为低价氧化物。
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还是熵驱动的？温度升高对反应自发性的影响如何？解：4CuO===2Cu2O＋O2△r Hθm(298K)＝2△f Hθm(298K，Cu2O)＋△f Hθm(O2)-4△f Hθm(298K，CuO)＝-1△r Sθm＝∴2.（1气?（2，该响如何?=-31.8-(-20.63)kJ·mol-1=-11.17kJ·mol-1△r S mθ=130.684+146-205.79--2×42.55J·K-1·mol-1=-14.206J·K-1·mol-1△r G mθ=△r H mθ-T△r S mθ=-6.94kJ·mol-1△r G m=△r G mθ+RT ln[(p(H2)/pθ)/(p(H2S)/pθ)]=△r G mθ=-6.94kJ·mol-1要使反应不发生，则△r G mθ≥0T≥△r H mθ/△r S mθ=787K即温度高于787K银器表面才不会因上述反应而变。
（2）2Ag(s)+H2S(g)+1/2O2(g)==Ag2S(s)+H2O(l)同理，298K时，△r H mθ=-285.83-31.8-(-20.63)kJ·mol-1=-297kJ·mol-1△r S mθ=-177.55J·K-1·mol-1△r G mθ=△r H mθ-T△r S mθ=-244.1kJ·mol-1当3△r△rp而△r G m＝△r G m＋RT ln(0.5×0.5)△r G mθ≈△r H mθ(298K)-T’△r S mθ(298K) ∴T’＝△r H mθ(298K)/[△r S mθ(298K)-R ln(0.5×0.5)]＝176.01×103)＝594K4.试用热力学原理说明用一氧化碳还原三氧化二铝制铝是否可行?Al2O3COAlCO2已知:Δf G o/kJ?mol-1-1582-137.2-394.4Δf H o/kJ?mol-1-1676-110.5-393.5S o/J?mol-1?K-150.9197.628.3213.6解:Al2O3+3CO2Al+3CO2Δr G o=(-394.4)×3–3×(-137.2)–(-1582)=810.4(kJ?mol-1)因Δr G o>0,故298K时不能用CO还原Al2O3.Δr H o=(-393.5)×3-(-110.5×3)-(-1676)=827(kJ?mol-1)Δr S o=(213.6×3+28.3×2)–(197.6×3+50.9)=53.7(J?mol-1?K-1)o o，所以项目Na2SO4·10H2O Na2SO4H2O(g)△f G m?/(kJ·mol-1) －3644 －1267 －228.6解法1：△G?＝－1267＋10×(－228.6)－(－3644)＝91(kJ·mol-1)K?=exp(-△r G m?/RT)=exp[(-91×103)/(8.315×298)]=1.1×10-16设Na2SO4·10H2O产生的水蒸气压为p1，则(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p2<p1，所以Na2SO4·10H2O会风化。
高中化学竞赛推荐书目
高中化学竞赛推荐书目一、无机化学：1、基础教材类：《无机化学》（武汉大学、吉林大学，第三版，高教社，1994）很多人极崇拜的无机教材，的确很适合竞赛。
竞赛需要的元素知识大部分都在其中，编排思路也不错，但错误较多，看的时候需要慎重。
《无机化学》（吉林大学、武汉大学、南开大学，第四版，高教社，2004）我的启蒙教材啊。
普遍认为不如第三版，个人感觉理论部分还可以，条理比较清晰。
元素就不用看了，或者对照第三版找找新的东西就行。
《无机化学》（北京、华中、南京师范大学，第一版，人教社，1981）初中时查资料用的书。
感觉比第四版要好一些，不过很罕见。
《无机化学》（北京、华中、南京师范大学，第四版，高教社，2002）吴国庆的书，对于竞赛来说有一些参考价值。
理论部分很好，元素就是照格林伍德的书抄的，而且漏洞百出。
无机拓展知识部分值得一看，已经从中出过很多道竞赛题。
《普通化学原理》（华彤文、陈景祖等，第三版，北大，2005）北大普化教材，相当基础，相当细致，做启蒙教材比较适合。
《基础无机化学》（尹敬执、申泮文，第一版，人教社，1980）很老的一套教材，排版较乱，不过毕竟是院士的书，某些方面还是有值得借鉴之处的。
《基础无机化学》（F.A.科顿、G.威尔金森，南开大学译，第一版，科学，1984）当代著名无机化学家和诺贝尔化学奖得主共同编写的基础教材，有一些个人色彩，在有机金属化合物方面有较详尽的介绍。
2、元素化学类：《普通无机化学》（严宣申、王长富，第二版，北大，1999）与一般的教材思路不同，很有看的价值。
《化学元素周期系》（车云霞，申泮文，第一版，南开大学出版社，1999）书中有两个申老先生的科研成果，但整体较简略。
价值不大《大学普通化学》（傅鹰，人教社，1981）院士的书，其下册可以算是我看过的最经典的元素教材了。
语言相当风趣，讲述知识的同时也讲述科研方法、思想，而且适时地介绍做人的道理。
全书条理清晰，详略得当，对主要元素的介绍很到位，而且有一些独到的东西，看过之后大部分元素知识就不会再忘了。
2024年化学竞赛无机化学绝密课件卤素
化学竞赛无机化学绝密课件卤素一、卤素简介卤素，又称卤族元素，是元素周期表中第VIIA族元素，包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）和砹（At）。
卤素元素在自然界中大多以无机盐形式存在，具有独特的化学性质和广泛的应用领域。
本课件旨在为化学竞赛选手提供卤素元素的系统性知识，帮助选手在竞赛中取得优异成绩。
二、卤素的物理性质1.氟：氟是卤素元素中最轻的一种，具有浅黄绿色，在常温常压下为气态，具有刺激性气味。
氟的熔点为-219.67℃，沸点为-188.1℃，密度约为0.0017g/cm³。
2.氯：氯是一种黄绿色气体，具有刺激性气味。
氯的熔点为-101.5℃，沸点为-34.04℃，密度约为3.21g/L。
3.溴：溴在常温常压下为液态，具有红棕色，具有刺激性气味。
溴的熔点为-7.2℃，沸点为58.78℃，密度约为3.12g/cm³。
4.碘：碘在常温常压下为固态，具有紫黑色，具有刺激性气味。
碘的熔点为113.7℃，沸点为184.3℃，密度约为4.93g/cm³。
5.砹：砹是一种放射性元素，具有多种同位素，其中^210At的半衰期最长，约为8.1小时。
砹的物理性质尚不明确，但一般认为其熔点、沸点较高，密度较大。
三、卤素的化学性质1.氧化性：卤素元素具有较强的氧化性，能与大多数金属和非金属发生反应。
氟的氧化性最强，可以与水反应氧气。
2.电子亲和能：卤素元素的电子亲和能较大，容易接受电子，形成负离子。
3.电负性：卤素元素的电负性较高，与碳、氢等元素形成的化合物中，卤素元素表现出较强的亲电子性。
4.反应符合性：卤素元素与氢、卤化氢、金属卤化物等化合物发生反应时，遵循相应的反应规律，如氟化反应、氯化反应、溴化反应、碘化反应等。
5.卤素互化反应：氟、氯、溴、碘之间可以发生互化反应，相应的卤化物。
四、卤素化合物卤素元素与金属、非金属、有机物等均可形成多种化合物，下面列举一些常见的卤素化合物：1.卤化氢：卤素元素与氢气反应，卤化氢（HX，X代表卤素元素）。
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无机化学
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3-2.重要化合物
1.CrO3 2.Cr2O3 3.重铬酸盐 24.铬酸盐(CrO 4 ) 5.钼酸盐.
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CrO3
Cr2O3
1.CrO3暗红色晶体,酸酐,强氧化剂
洗 液 K2Cr2O7(s)+2H2SO4( 浓 )=2KHSO4+2CrO3+ H2O (NH3)2Cr2O7 Cr2O3+N2+4H2O 2.Cr2O3绿色粉末.Cr2O3不溶于酸和碱,作催化剂
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2-1.钛. 3d24s2
1.单质：银白色金属.ρ=4.506g .cm-3(铁的一半) 较高机械温度,表面致密氧化膜,有良好的抗腐蚀性,制造 飞机、坦克有关设备. 2. 重要化合物. TiO2,白色粉末,不溶于水、酸,可溶于HF,热的浓H2SO4 TiO2+6HF=H2[TiF6]+2H2O TiO2+H2SO4(浓)=TiOSO4+H2O TiO2作颜料,催化剂,化妆品.
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§14-3铬、钼、钨 [(n-1)d5ns1]
3-1.单质 3-2.重要化合物
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3-1.单质
①都是银白色金属 , 熔沸点很高 , 铬的硬度最大 , 表面易 形成致密的氧化膜,具有一定耐腐蚀性,一旦膜被破坏 则易溶于稀H2SO4中,不溶于HNO3和H3PO4 .钼钨可 溶于HNO3+HF中,高温下铬、钼、钨 ②与酸反应 Cr( 无氧化膜 ), 可溶于稀 HNO3 、 H2SO4, Mo、W可溶于HNO3+HF ③与非金属反应. ④易形成合金
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2.化性.
大多数 M n M较小甚至为反值.
M具有较强还原性； 还原性：第一过渡系列 > 第二 < 第三(同族↓)而 主族同一族自上而下还原性↑,表现在； ①与酸反应. 第一过渡系列与稀酸； ②与活泼非金属反应. 其中 Sc,La 的还原性较强 , 在空气中迅速被氧化 , 在水中反应放出H2，也能溶于酸 。
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3. 重铬酸盐.
如 K2Cr2O7 、 (NH3)2Cr2O7 。大多易溶于 水,在酸性介质中为强氧化剂: Cr2O+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H
2O
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4.铬酸盐(CrO )
K+Na+NH+ 盐易溶 ,Hg+ 、 Ba2+ 、 Pb2+ 盐难 溶. 22 2CrO 4 2 H Cr2O7 +H2O 黄 橙红
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1-1. 过渡元素的价电子层结构.
(n-1)d1~10ns1~2 (Pd:4d105s0) d电子数较多.d电子可部分或全部成键. d轨道未充满可接受孤电子
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1-2过渡元素的原子半径和电离势.
过渡元素原子半径比较小,电离势不如主族有规律: 同一周期,从左→右 r↓ ⅦB , Ⅷ最小 , 然后↑未 充满,d的屏蔽效应 ↓、z↑、r↓.到了ⅡB全充满d屏蔽 ↑、z↓ 、 r↑ 同一族 .五、六周期的r相似–––镧系收缩，离子 半径变化相似 较小,
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1-5. 过渡元素氧化物的酸碱性
同一周期从左→右 酸性↑ 碱性↓. 如:Sc2O3 TiO2 CrO3 Mn2O7 碱性 两性 酸性 强酸性 同一族自上而下酸性减弱;(氧化态相同)； 同一种元素氧化态↑酸性↑. 如: MnO2 Mn2O3 MnO3 Mn2O7 碱性 弱碱 两性 酸性
第十四章过渡元素 ⅣB-ⅦB Ⅷ
§14-1 过渡元素的通性
§14-2 钛、钒 §14-3 铬、钼、钨 §14-4 锰
§14-5. 铁、钴、镍
§14-1.过渡元素的通性
1-1. 1-2. 1-3. 1-4. 1-5. 1-6. 1-7. 1-8. 过渡元素的价电子层结构. 过渡元素的原子半径和电离势. 过渡元素的氧化态. 单质的性质 过渡元素氧化物的酸碱性. 过渡元素水合离子的颜色. 过渡元素的配位性质 过渡金属及其化合物的磁性.
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例题:
某中心离子在八面体弱磁场n=4.9BM,n=4,而在八 面体强场n=0BM，n=0. 由此推导出中心离子的 d 电子数为 6, 即可能是 Co3+ 或Fe2+ ∵弱场 高自旋 强场
低自旋
∴与事实相符.
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§14-2. 钛、钒
2-1.钛. 3d24s2 2-2.钒. . 3d34s2
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过渡元素的电离势的变化规律与原子半径变 化有关: 同一周期从左→右 I↑ ⅦB , Ⅷ最大, 然后又逐渐减小.
见p1047 表21––7.
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1–3. 过渡元素的氧化态.
由于 d 电子的部分或全部参加成键 , 所以过渡 元素的氧化态一般从+Ⅱ~与族数 相同的最高氧化态.见p1049 表21–8. 同一周期.从左→右 氧化态↑ ⅦB 最高,然后 ↓. 同一族.自上而下,高氧化态比较稳定,而主族 低氧化态比较稳定;
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1–4.单质的性质
1.物性: ①由于过渡元素的 r 较小 , 所以密度、硬度 较大，熔沸点较高. ②由于含有较多d电子,能级交错,所以具有 金属光泽,导电导热性大多有磁性. ③由于金属晶体是通过金属键结合的，所 以过渡金属具有良好的延展,机械加工性; 其中W的熔沸点最大(22-57g.cm3)
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1-6. 过渡元素水合离子的颜色
由于含有d电子且轨道未充满; d电子可吸 收可见光发生电子跃迁使立志显示出互 补色.
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1-7.过渡元素的配位性质
d轨道未充满,可接受配体提供的孤电子对 而表现出较强的配位能力.
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1-8. 过渡金属及其化合物的磁性.
大多数有磁性.(与其含有未成对d电子有关) 根据未成对电子数 n可判断配位情况确定 高自旋或低自旋.
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2-2.钒. 3d34s2
1. 单质： 银白色金属 . 较硬 (> 钢 ). 常温下不溶于稀酸 , 可溶于 HNO3、王水、热的浓 H2SO4, 在 O2 存在下熔融强碱 , 加热时与大多数非金 属反形成合金. 2.重要化合物. V2O5 橙黄色~深红色晶体,有毒,微溶于水,为强氧化 剂. + – V2O5+6H +2Cl 2VO2++ Cl2+3H2O V2O5作催化剂(SO2氧化)及有机合成.