高中化學競賽初賽試卷18

1、高中化學競賽初賽試卷（19）（時間：3小時滿分：100分）姓名:第4頁(共13頁)題號12345678910111213滿分4665209116105675H 1.008相對原子質(zhì)量He 4.003Li 6.941Be 9.012B 10.81C 12.01N 14.01O 16.00F 19.00Ne 20.18Na 22.99Mg 24.31Al 26.98Si 28.09P 30.97S 32.07Cl 35.45Ar 39.95K 39.10Ca 40.08Sc 44.96Ti 47.88V 50.94Cr 52.00Mn 54.94Fe 55.85Co 58.93Ni 58.69Cu

2、 63.55Zn 65.39Ga 69.72Ge 72.61As 74.92Se 78.96Br 79.90Kr 83.8CRb 85.47Sr 87.62Y 88.91Zr 91.22Nb 92.91Mo 95.94Tc98Ru 101.1Rh 102.9Pd 106.4Ag 107.9Cd 112.4In 114.8Sn 118.7Sb 121.8Te 127.6I 126.9Xe 131.3Cs 132.9Ba 137.3La LuHf 178.5Ta 180.9W 183.8Re 186.2Os 190.2Ir 192.2Pt 195.1Au 197.0Hg 200.6Tl 204.4

3、Pb 207.2Bi 209.0Po 210At 210Rn 222Fr 223Ra 226Ac LaRfDbSgBhHsMtDsLa系La 138.9Ce 140.1Pr 140.9Nd 144.2Pm 144.9Sm 150.4Eu 152.0Gd 157.3Tb 158.9Dy 162.5Ho 164.9Er 167.3Tm 168.9Tb 173.0Lu 175.0第一題（4分）據(jù)認為“紅巨星”星體內(nèi)部發(fā)生著合成重元素的中子俘獲反應(yīng)，例如30 Zn可以俘獲1個中子形成A,過剩的能量以光子形式帶走；A發(fā)生3衰變轉(zhuǎn)化為Bo試寫出平衡的核反應(yīng)方程式。第二題（6分）根據(jù)提供的信息寫出相應(yīng)的化學

4、方程式：1 .被與某些普通配體形成的配合物相當穩(wěn)定，比如皺的化合物A為無色可升華的分子型化合物，易溶于氯仿并可從氯仿溶液中重結(jié)晶。A物質(zhì)中心氧原子周圍按四面體方式排布4個Be原子，Be原子兩兩間又被醋酸根所橋聯(lián)。該物質(zhì)可以通過碳酸皺與醋酸反應(yīng)制備， 請寫出該制備反應(yīng)的化學方程式；2 . C1F3是比F2更有效的氟化劑，遇有機物往往爆炸，能燃燒石棉，能驅(qū)除許多金屬氧 化物中的氧。比如氣態(tài) C1F3與CO3O4反應(yīng)，作為還原劑的元素有兩種，物質(zhì)的量之比為1 ：8,請寫出反應(yīng)方程式。第三題(4分)所有固體均有缺陷，其中一種點缺陷類型分為間隙缺陷(弗掄凱爾缺陷)和空位缺陷(肖脫基缺陷)。當晶體熱振動時

5、，一些能量足夠大的原子離開平衡位置而擠到晶格點的間隙中， 形成間隙原子，而原來位置上形成空位， 這種缺陷稱為弗倫克爾缺陷。如果正常格點上原子，熱起伏后獲得能量離開平衡位置，躍遷到晶體的表面，在原正常格點上留下空位，這種缺陷 稱為肖特基缺陷。已知TiO為巖鹽結(jié)構(gòu)，X射線衍射數(shù)據(jù)表明 Ti : O的比例為1 ： 1的立方體元晶胞的邊 -3長為418pm,測量體積和質(zhì)量得到的密度為4.92g cm 3,這些數(shù)據(jù)能否表明晶體內(nèi)部有缺陷存在？如果有，請進一步指出缺陷是空位缺陷還是間隙缺陷情況，并具體說明。第四題(6分)化學教材中硬水軟化部分，對煮沸Mg(HCO3)2溶液所得到的產(chǎn)物看法不同。如，高中化學

6、教材中介紹：加熱含有Mg(HCO 3)2的暫時硬水時，先生成MgCO3沉淀，繼續(xù)加熱，則MgCO3 逐漸轉(zhuǎn)化成更難溶的Mg(OH) 2沉淀。大學無機化學教材中則認為：暫時硬水中含有的Mg(HCO 3)2經(jīng)煮沸后生成堿式碳酸鎂Mg2(OH)2CO3沉淀，使水軟化。那么，Mg(HCO3)2溶液受熱后的最終產(chǎn)物究竟是什么呢？(1)新制Mg(HCO3)2溶液(步驟略)(2)取180mL新制的Mg(HCO 3)2清液放入燒杯中, 水浴加熱約1h;直至近干。抽濾，將所得固體產(chǎn)物用 80 C 的二次蒸儲水洗滌數(shù)次，直至洗滌液的pH約為7。將產(chǎn)物放入70c烘箱中烘干，然后放入盛有P2O5的干燥器中 冷卻至室溫

7、，稱重。反復(fù)上述操作，直至恒重。熱重曲 線如圖：三個拐點的縱坐標分別為：99.965%、84.966%、44.026%。三段曲線溫度區(qū)間分別為：100252.7C, 252.74629c, 5152c以后。(3)稱取烘干的產(chǎn)物 0.2593g于洗凈的燒杯中，用 2mL 1 ： 1 HCl溶液溶解。然后將其轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中，定容。移取 25.00mL溶液，加入25mL二次蒸儲水，3滴銘黑T指 示劑和10mL pH為10的緩沖溶液，以0.01085mol L_1的EDTA溶液滴定 Mg為。通過計算, 測彳導(dǎo)Mg"含量為26.25%,相當于含 MgO為43.54%。通過計算說明 M

8、g(HCO 3)2溶液受熱后的最終產(chǎn)物是什么？第五題(20分)A物質(zhì)是實驗室一種無色有毒的揮發(fā)性液體，由 X、Y兩種短周期元素組成。 A在空氣 中極易著火生成 B氣體和C氣體；A不溶于水，但加熱到 423K可以和水反應(yīng)，生成 B氣體 和D氣體，D只含兩種元素，其中一種是 Y。在交流放電的情況下，分解生成E氣體、F固體兩種物質(zhì)，E物質(zhì)和B化學式量幾乎相等，含 Y元素約72.7%; F是環(huán)狀單質(zhì)分子，具有 冠狀結(jié)構(gòu)，易溶于 A, F的式量約是C的4倍。E可在液氮條件下與 HBr于77K生成含雙鍵 結(jié)構(gòu)的物質(zhì)G,冷卻至室溫可得 G的環(huán)狀三聚體Ho1 ,寫出A、B、C、D、E、F、G、H的結(jié)構(gòu)簡式。2

9、 .用X射線衍射法測得 F的晶體為正交晶系，晶胞參數(shù)a= 1048pm, b= 1292pm, c=2455pm。已知該物質(zhì)的密度為2.07g - cm 30計算每個晶胞中F分子的數(shù)目。3 .自發(fā)現(xiàn)富勒烯以來，其神奇的結(jié)構(gòu)和性能引起了人們對碳原子團簇廣泛和深入的研究。除了碳原子團簇之外，其它元素的原子團簇是否也具有類似碳原子團簇的奇異的特性,這是個十分有趣的研究課題。F物質(zhì)有很多同素異形體，在實驗手段受到各種條件的限制時， 理論研究是一種重要的補充。廈門大學化學系對F物質(zhì)的原子團簇進行了理論計算，發(fā)現(xiàn)除了冠狀結(jié)構(gòu)外還有多種結(jié)構(gòu)。其中一種X具有2次對稱軸，以及兩個包含對稱軸的對稱面，一配位和三配

10、位原子數(shù)目相等；另外一種Y是一種椅式結(jié)構(gòu)原子團簇增加 2個原子形成，也具有二次對稱軸，對稱面和對稱軸垂直。請畫出這兩種結(jié)構(gòu)的原子團簇。4 .五氟化神 AsF5 (2.93g)和上述物質(zhì) F (0.37g)用四氮化四硫 S4N4 (0.53g)在液態(tài) SO2溶劑中發(fā)生完全的反應(yīng)，溶劑和揮發(fā)性產(chǎn)物被泵抽出后得黃色固體殘留物L (3.08g),分析J知其含有：As 28.04% , F 42.70% , N 5.25% ,經(jīng)分析L是離子化合物，陰離子為正八面 體結(jié)構(gòu)，陽離子為兩種元素組成，結(jié)構(gòu)是直線形。固體 L (0.48g)溶于液態(tài)二氧化硫，和疊 氮化葩Cs+N3 (0.31g)完全反應(yīng)，收集應(yīng)釋

11、放出得氮氣于66.5kPa、298K為67.1cm3。反應(yīng)混合物過濾得難溶藍黑色纖維狀固體J (0.16g)。分析J知其含有2種元素，其中含N 30.3% o紅外光譜、X射線粉末衍射結(jié)果表明抽出SO2后殘留物是六氟神(V)酸葩。(1) L的實驗式是什么？(1) 提出L的結(jié)構(gòu)式；(2) 寫出配平的生成 L的方程式；(4) 1mol L發(fā)生轉(zhuǎn)化時生成氮氣的物質(zhì)的量;(5) J的化學式；(6) 寫出nmol L生成J的普遍離子方程式。第六題(9分)1 .工業(yè)上通常由黑鴇礦提取金屬鴇采取堿溶法，先將黑鴇礦用重力或磁力法得到精礦 (Fe, Mn)WO 4,然后通入大量空氣與純堿焙燒生成鴇酸鈉Na2WO4

12、,加水溶解后，加入鹽酸酸化，生成的新酸加熱后用氫氣還原可得金屬鴇。請寫出上述過程中的所有化學方程式。2 .把1.000g鴇酸鈉(Na2WO4 2H2O)力睢ij 50mL水中，又加入 0.8g (過量)鋅粒， 并加熱，不發(fā)生反應(yīng)。再加入 75mL 3mol L 1硫酸，反應(yīng)立即發(fā)生，生成一種藍色化合物(非整比氧化物)。用0.044 mol - L 1高鎰酸鉀溶液滴定這種藍色化合物，使它氧化成一種黃色化合物(整比氧化物)，共用了 8.33mL高鎰酸鉀溶液。這種藍色化合物的化學式為,黃色化合物的化學式為,鋅與鴇酸鈉的反應(yīng)必須在酸性溶液中進行是因為。3 .鴇青銅是一類特殊的非化學計量比化合物，其通式

13、為MxWO3,其中0vxv1, M可以是堿金屬、堿土金屬、稀土金屬、銅、銀、俊、氫等。這類化合物具有特殊的物理化學性 質(zhì)，一般它具有高電子電導(dǎo)率以及快離子傳輸性質(zhì)，是一種低溫超導(dǎo)十 體。鈉鴇青銅也是氧化還原的很好催化劑。下面應(yīng)用熔融電解法制備(鈉鴇青銅。IIJ(右圖)1、陽極：高純金絲；2、(預(yù)先烘干，按照不同比例混7合，在熔融條件下進行電解)Na2WO4+WO3； 3、磁塔埸；4、陰極：高純饃片。電解中陽極反應(yīng)放出氧氣，陰極析出鈉鴇青銅晶體。.一L寫出電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。第七題（14分）1. 口比咤一2甲酰胺，簡寫為 piaH,可有兩種方式起雙齒配體的作用:（型式A）（型式B）（1）如果

14、按B種型式配位，畫出Ni（H 2O）2（piaH）22+離子的可能存在幾何異構(gòu)休，并說 明其旋光性。（2）以N、N方式配位（型式 A）時，其可能的異構(gòu)和型式如何?2 .含有4個水分子的醋酸饃Ni （C2H3。2）2。4H2O是單聚體，它可以失去2個水分子形成另外一種單聚物，而且還可以失去另外2個水分子形成第三種單聚物，請寫出這三種醋酸饃的的結(jié)構(gòu)分別是:3 . AgClO 4在苯中的溶解性明顯高于在烷煌中的溶解性，試解釋該事實:4 .液體氟化氫是酸性溶劑，具有相當強的的Lewis酸性和較高的相介電常數(shù)。HF是離子型物質(zhì)的優(yōu)良溶劑，但其高活性和毒性給操作帶來困難。（1） LiF溶于HF產(chǎn)生兩種離子

15、;從物質(zhì)結(jié)構(gòu)作用力考慮能夠發(fā)生這個反應(yīng)的原 因是 。（2）醋酸在水中是個酸，在 HF里卻是堿 (3)高氯酸在HF呈現(xiàn)兩性 第八題(6分)物質(zhì)A是合成許多氟唾諾酮抗菌藥物的重要中間體。由這兩中間體出發(fā)可以合成氟哌酸、N-2-甲氟哌酸、環(huán)丙氟哌酸、恩氟沙星、雙氟沙星、替馬沙星等一系列同系物，它們都是廣 譜高效的抗菌藥物。下面是合成這個中間體的路線： +CH3COCi_AF2(ii)_NaOC/A、(iii) _SOC2T(iv)CH2(COOEt)2 /Mg (OEt)2T ( V)ClCl 1/Z絲解絲T 物質(zhì) A (C11H9O3CI2F)1 .寫出中間產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式。2 .通過紅外光譜和核磁

16、共振分析A發(fā)現(xiàn)不僅存在酮?；?，還存在烯醇式。烯醇式能穩(wěn)定存在的原因。第九題(4分)2004年6月15日福建省物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所(簡稱物構(gòu)所)一下屬企業(yè)，因?qū)嶒灢僮鞑划?造成有毒光氣泄漏。目前已造成1人死亡，260多人送醫(yī)院救治。光氣學名“碳酰氯”，化學式COCl2,是窒息性毒劑之一，遇熱按照下式分解： COCl2 (g) =CO (g) + Cl2 (g), Kp = 4.44X 102 (668K),在密閉容器中，當混合氣體總壓力為300kPa時，計算該混合氣體的平均分子量。第十題(4分)為測定牛奶中蛋白質(zhì)的含量，稱取0.5000g樣品，用濃硫酸消化，將氮轉(zhuǎn)化為NH4HSO4, 加濃堿蒸出 NH

17、3,吸收在過量硼酸中，然后用標準的HCl溶液滴定，用去 10.50mL。另取0.2000g純的NH4Cl,經(jīng)同樣處理，耗去標準的 HCl溶液20.10mL,計算此牛奶中蛋白質(zhì)的第6頁(共13頁)百分含量。已知奶品中的蛋白質(zhì)平均含氮量為15.7%。第十一題（10分）最近出版的“重大發(fā)現(xiàn)記實"中，Cute教授發(fā)表了關(guān)于外星文明遺跡的研究結(jié)果。他認為外星人與人類非常相似，他們可能在億萬年前來過地球，留下了非常奇異的碑記。一些碑 文已經(jīng)破譯被證明是外星人當?shù)卮髮W的大學生所用的普通化學教科書的幾章。這些內(nèi)容的最 初幾行就相當今人，看上去象是那個奇妙的世界里的物質(zhì)定律，與我們的星球所遵循的規(guī)律

18、不同。特別是原子結(jié)構(gòu)也用四個量子數(shù)來描述，只有一個重大的區(qū)別：n=1, 2, 3L = 0, 1, 2, 3,，（n1）M = 2L, -（2L-1）,，一1, 0, +1,，+ （2L-1）, + 2LMs=+ 1/2, 1/2Cute教授允諾要繼續(xù)發(fā)表相關(guān)研究，一旦他找到了財政支持，將繼續(xù)他的破譯工作并描 述出X星球上的周期表和一些基礎(chǔ)化學內(nèi)容。然而以揭示的碑文內(nèi)容就足以預(yù)見一些重要事實。1 .試創(chuàng)造出X周期表的前兩個周期，為簡便起見，用我們的化學符號來表示與我們原 子有相同電子的X原子；2 .猜測在那里可用作洗滌和飲用的X水可能是什么？說明理由。依據(jù)你所構(gòu)造的X周期表，寫出他的化學式。3

19、 .寫出“甲烷在氧氣中燃燒”的反應(yīng)，這是給人類提供能量和熱源的主要過程；同時 寫出燃燒的產(chǎn)物被 X氫氧化鋰所吸收時所發(fā)生白反應(yīng)，解釋你選擇X元素的原因？第十二題（6分）阿斯巴甜是一種口味好、安全性高的強力甜味，用 APM表示。甜度是蔗糖的 180200倍，已廣泛應(yīng)用于食品、飲料及制藥行業(yè)。鑒于傳統(tǒng)的多鍋法生產(chǎn)工藝的不合理性，下面的方法研究了上述反應(yīng)一鍋化的可能性，總收率達到了oCK-HCOOH + NHj CHCOOH +2；。- A + 4CH3COOHI5<CH.COOHONH?A + C6H5CH2HCOOH-B (a異構(gòu)體，主要產(chǎn)物)+ C ( 3異構(gòu)體)B+HCl (aq) +

20、 CH3OH -D+F +H2O【以上反應(yīng)都已配平】D+NH3-E (APM ) + NH4CI請分別畫出A、B、C、D、E、F的結(jié)構(gòu)簡式第十三題（7分）黃酮醋酸類化合物具有黃酮類化合物抗菌、消炎、降血壓、保肝等多種生理活性和藥理 作用，尤其是近年來報道此類化合物具有獨特抗癌活性。下面的方法采用對甲酚作為起始原料，通過一系列反應(yīng)合成化合物黃酮E （化學式為Ci8H12O2NBJ為黃酮醋酸的前體化合物）。其進一步水解即得黃酮醋酸。合成路線如下:AlCl3/C6H5NO2(重排反應(yīng))(HCHO)nNaCNHClEtOHI2/DMSO/H 2SO4 E對于E, FeCl3實驗呈負性反應(yīng)， 分子中存在

21、3個六元環(huán)；D物質(zhì)叫查爾酮，F(xiàn)eC實驗呈正性反應(yīng)。D和E在化學式上相差 2個H原子。請畫出A、B、C、D、E的結(jié)構(gòu)簡式：第9頁（共13頁）第9頁（共13頁）第15頁（共13頁）第一題（4分）687169 -y69 -y69c_o 八、3oZn+°nT 3oZn + /30 Zn- 31 Ga +e （各 2 分）第二題（6分）4BeCO3+ 6CH3COOH -4CO2 T + 3H2O + Be4O（OOCCH 3）6 （3 分）2CO3O4+6C1F3-6COF3+3CI2+4O2T （ 3 分）第三題（4分）計算得到理論密度為 5.81g - cm 3O （2分）比測量值大得多

22、，空位缺陷。（1分）由于整塊固體的組成為 TiO,陽離子和陰離子位置上的空位數(shù)必然相等。（1分）第四題（6分）首先要推斷可能是 MgCO3、Mg（OH） 2、水的各種組合形式（1分）Mg2+含量為26.25%,相當于含 MgO為43.54%,又由第一個曲線下降段失重率知道是 失去的是結(jié)晶水，為 15.0%,可知Mg與水的摩爾比約為 4： 3。假設(shè)為3mol H2O, 4mol鎂 元素。（2分）CO2 : H2O = 3 ： 1 （2 分）第2個曲線下降段失重率 40.9%為MgCO3、Mg（OH） 2熱分解失去水和 CO2的原因，水和CO2的總的物質(zhì)的量等于鎂元素的物質(zhì)的量，可得分解所得的所以

23、化學式為：3MgCO 3 Mg（OH） 2 3H2O （1 分）第五題（20分）1. A： CS2 B： CO2 C： SO2 D： H2s E： CS F： S8S產(chǎn)I / RG： HCBr H： h s 2 H （各 1 分） / c / 母 H（各0.5分）4. （1） AsF6NS2 （ 1 分）（2） NS2AsF6 （1 分）（3） 12AsF5+S8+2S4N4=8NS2/AsF6 +4AsF3 （1 分）（4） 1mol （1 分）（5） SN （1 分）（6） nNS2+AsF6 +nCs+N3 =2（SN）n+nN2+nCs+AsF6 （1 分）第六題（9分）1. 4FeW

24、O4+ 4Na2CO3 + O2-4Na2WO4+ 2Fe2O3+ 4CO2 （ 1 分）2MnWO 4+ 2Na2CO3+O2q=4Na2WO4+2MnO2+2CO2 （0.5 分）Na2WO4+2HCl = H2WO4+2NaCl （0.5分）H2WO4&WO3+H2O （0.5 分）WO3+ 3H2-W + 3H2O （0.5 分）2. 藍色化合物 WO2.7（1分）黃色化合物WO3（1分）鴇的價態(tài)降低時要失去氧，需H+與之結(jié)合成水，有利于平衡向還原方向進行。（1分）3. xO2 2xe -X/2O2T （1 分）xNa2WO4+（2 x）WO3+2xe -2NaxWO3+xO2

25、 （1 分）xNa2WO4 + （2 - x）WO 3 2NaxWO3 + x/2O2 T （1 分）第七題（14分）1. （1）有5種幾何異構(gòu)體（2分），其中水分子在相鄰位置的的有3種，這三種都有旋光異構(gòu)（1分）（圖略）（2）分子中的兩個 N原子的周圍環(huán)境不同，所以 A型式和B型式異構(gòu)體完全一樣。（1分）（3）00、H3C- ci*：C-CH3 （1 分）W 23 .苯的兀電子可以和 Ag +的空軌道形成配合物Ag-C 6H6（2分）4 . （1） LiF + HF-Li+FHF廣（1分），HF與尸之間形成氫鍵的能力比較強（1分）（2） CH3COOH+2HF -CH3COOH2+ FHF

26、（ 1 分）（3） HClO4+2HFH2ClO4+ + FHF （1 分）HClO4+HF-ClO4 +”f+ （1 分）第八題（6分）1.第九題起始平衡（4分）COCl2 （g） 1mol1 -x=CO0（g）+ Cl2 （g）0平衡時總的物質(zhì)的量（1x分）（苯環(huán)上取代基位置錯誤總共扣1分）Kp*22p xpF 1 x2（1分）p） 1 xx= 0.121mol 11 分）Mr =88 （1 分）第十題（4分）吸收反應(yīng)：NH3+ H3BO3= NH4+ H2BO3 滴定反應(yīng)：H + H2BO3 = H3BO3 （1 分）1mol NH4+相當于 1mol HCl ,求得 cHClmNH 4cl=0.1860mol - L 1 （1 分）3M NH 4Cl VHCl 103所以蛋白質(zhì)