2005年華東師大初賽模擬卷1

1、 PAGE PAGE 92005年華東師大化學(xué)競賽初賽模擬試卷（1）第一題鉻的化學(xué)豐富多采，實(shí)驗(yàn)結(jié)果常出人意料。將過量30% H2O2加入(NH4)2CrO4的氨水溶液，熱至500C后冷至00C，析出暗棕紅色晶體A。元素分析報(bào)告：A含Cr 31.1%，N 25.1%，H 5.4%。在極性溶劑中A不導(dǎo)電。紅外圖譜證實(shí)A 有NH鍵，且與游離氨分子鍵能相差不太大，還證實(shí)1以上信息表明A的化學(xué)式為： ；可能的結(jié)構(gòu)式為： 。2A中鉻的氧化數(shù)為： 。3預(yù)期A最特征的化學(xué)性質(zhì)為： 。4生成晶體A的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，方程式是： 。5實(shí)驗(yàn)表明：A中有兩個(gè)未成對電子數(shù)，推測Cr的雜化方式為_。6制備A的溶液若不

2、加熱下反應(yīng)，可得到化學(xué)式為(NH4)3CrO8的棕紅色晶體B。推測B中鉻的氧化數(shù)和未成對電子數(shù)。7畫出B中配位陰離子的結(jié)構(gòu)。8A與KCN的溶液經(jīng)溫和的加熱，放出氨氣得到一個(gè)新的晶體C。經(jīng)測定：C中鉻的配位數(shù)與A相同。寫出C的化學(xué)式，寫出生成C的化學(xué)反應(yīng)方程式。第二題AsF5與ClO2反應(yīng)，其中生成了一種化合物A。X射線衍射表明，A為一共價(jià)型離子化合物，陰離子具有正八面體結(jié)構(gòu)，陽離子具有V型結(jié)構(gòu)，與O3是等電子體。1A的結(jié)構(gòu)式為_；2生成A的化學(xué)反應(yīng)方程式為_。3生成A的反應(yīng)實(shí)際上分成了幾步來進(jìn)行的，其中第一步是完成氟化（氧化還原）。請推測出分步反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式。4上述反應(yīng)之所以能夠發(fā)生的原

3、因是_。第三題用鄰苯基雙（二甲砷）（簡記為diars，常做配體）與FeCl3作用，可生成一個(gè)雙配離子的化合物A。已知A中陰離子是正四面體結(jié)構(gòu)，陽離子中Fe為6配位，其配體diars和Cl-的數(shù)目相等，為11。將A用硝酸氧化后的到一種晶體B，經(jīng)分析B晶體中的正負(fù)離子的空間結(jié)構(gòu)與A完全相同，只不過是陰離子與陽離子的個(gè)數(shù)比不同，A為11，B為21。（1）試確定A和B的分子式，。（2）畫出A中陽離子可能的結(jié)構(gòu)式，并指明哪一種結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定？為什么？（3）指明A和B中鐵元素的氧化數(shù)；AB屬于什么反應(yīng)？（4）寫出生成A的化學(xué)反應(yīng)方程式。第四題迄今已合成的最重元素是112號，它是用高能原子轟擊的靶子，使鋅核與

4、鉛核熔合而得?？茖W(xué)家通過該放射性元素的一系列衰變的產(chǎn)物確定了它的存在，總共只檢出一個(gè)原子。該原子每次衰變都放出一個(gè)高能粒子，最后得到比較穩(wěn)定的第100號元素鐨的含153個(gè)中子的同位素。（1）112號是第幾周期第幾族元素？它是金屬還是非金屬？（2）你認(rèn)為它的氧化態(tài)情況如何？（3）寫出合成112元素的反應(yīng)式（注反應(yīng)式中的核素要用諸如、等帶上下標(biāo)的符號來表示，112號元素符號未定，可用M表示）。（4）112號元素經(jīng)過多少次衰變才能得到鐨元素？請寫出鐨元素的價(jià)電子構(gòu)型（已知價(jià)層中無d亞層）。第五題離子液體是常溫下呈液態(tài)的離子化合物，已知品種幾十種，是一類“綠色溶劑”。據(jù)2002年4月的一篇報(bào)道，最近有

5、人進(jìn)行了用離子液體溶解木漿纖維素的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下表所示；向溶解了纖維素的離子液體添加約1.0（質(zhì)量）的水，纖維素會從離子液體中析出而再生；再生纖維素跟原料纖維素的聚合度相近；纖維素分子是葡萄糖（C6H12O6）的縮合高分子，可粗略地表示如下圖，它們以平行成束的高級結(jié)構(gòu)形成纖維；葡萄糖縮合不改變葡萄糖環(huán)的結(jié)構(gòu)；纖維素溶于離子溶液又從離子液體中析出，基本結(jié)構(gòu)不變。 n = 4001000表 木漿纖維在離子液體中的溶解性離子液體溶解條件溶解度(質(zhì)量%) C4mimCl加熱到100oC10%C4mimCl微波 加熱25%，清澈透明C4mimBr微波 加熱57%C4mimSCN微波 加熱57%C4mim

6、BF4微波 加熱不溶解C4mimPF6微波 加熱不溶解C6mimCl加熱到100oC5%C8mimCl加熱到100oC微溶表中C4mim是1-(正)丁基-3-甲基咪唑正一價(jià)離子的代號，“咪唑”的結(jié)構(gòu)如右上圖所示?；卮鹑缦聠栴}：1畫出以C4mim+為代號的離子的結(jié)構(gòu)式。2符號C6mim和C8mim里的C6和C8代表什么？3根據(jù)上表所示在相同條件下纖維素溶于離子液體的差異可見，纖維素溶于離子液體的主要原因是纖維素分子與離子液體中的 之間形成了 鍵；纖維素在C4mimCl、C4mimBr、C4mimBF4中的溶解性下降可用 來解釋，而纖維素在C4mimCl、C6mimCl和C8mimCl中溶解度下降

7、是由于 的摩爾分?jǐn)?shù) 。4在離子液體中加入水會使纖維素在離子液體里的溶解度下降，可解釋為：_。5假設(shè)在C4mimCl里溶解了25的聚合度n500的纖維素，試估算，向該體系添加1（質(zhì)量）的水，占整個(gè)體系的摩爾分?jǐn)?shù)多少？假設(shè)添水后纖維素全部析出，析出的纖維素的摩爾分?jǐn)?shù)多大？第六題稀有元素化學(xué)是近幾十年來才發(fā)展起來的。試回答下列問題：11989年Frohn測定了第一個(gè)包含XeC共價(jià)鍵的化合物的晶體F5C6XeNCMe+(C6F5)2BF2（1）指出為什么Frohn選用Xe而不用其他稀有氣體來合成此類化合物？（2）為什么Frohn用F5C6基團(tuán)而不用H5C6（3）為什么Frohn要選用(C6F5)2BF

8、2-離子，而不用簡單的F-、NO3-22000年報(bào)道，在-55令XeF4（A）和C6F5BF2（B）化合，得一離子化合物（C），測得Xe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31，陰離子為四氟硼酸根離子，陽離子結(jié)構(gòu)中有B的苯環(huán)。C是首例有機(jī)氙（IV）化合物，-20以下穩(wěn)定。C （1）寫出C的化學(xué)式，正負(fù)離子應(yīng)分開寫。答：_； （2）根據(jù)什么結(jié)構(gòu)特征把C歸為有機(jī)氙化合物？答：_； （3）寫出C的合成反應(yīng)方程式。答：_； （4）寫出C和碘的反應(yīng)。答：_；（5）畫出五氟化碘分子的立體結(jié)構(gòu)。第七題在離子晶體中，正、負(fù)離子間力求盡可能多的接觸，以降低體系的能量，使晶體穩(wěn)定存在。因?yàn)樨?fù)離子都比正離子的半徑大，所以構(gòu)成離子晶體時(shí)，正

9、離子必按此要求嵌在負(fù)離子所堆積的空隙中。在離子晶體中每個(gè)正（或負(fù)）離子所接觸的負(fù)（或正）離子總數(shù)，稱為正（或負(fù)）離子的配位數(shù)。當(dāng)正、負(fù)離子的電荷數(shù)相等時(shí)，這種配位數(shù)的多少，顯然只與正、負(fù)離子的半徑比r+/r-的大小直接相關(guān)。為了研究這種關(guān)系，可用小黑點(diǎn)和小圓圈代表正離子和負(fù)離子（相當(dāng)于把離子抽象為幾何學(xué)中的點(diǎn)），在想像的空間格子中標(biāo)出它們的所在位置，從而畫出某種型式的晶體結(jié)構(gòu)中最基本的重復(fù)單位（稱為“晶胞”），如圖1（CsCl型晶胞）和圖3（NaCl型晶胞）所示；再從晶胞中切割出一些平面（切面），形象地畫出正、負(fù)離子的接觸切面圖，如圖2（與圖1對應(yīng)）和圖4（與圖3對應(yīng)）所示。 研究時(shí)需注意：

10、由于正離子嵌入負(fù)離子所堆積的空隙中時(shí)，有可能將負(fù)離子間的接觸撐開，所以圖1或圖2中相等的AB和CD的最小極限值為2r-，即ABCD2r-；圖4中ac的最小極限值為4r-，即ac4r-。 （1）試分別計(jì)算NaCl型和CsCl型離子晶體中的離子半徑比r+/r-的最小極限值。 （2）觀察判斷CsCl型和NaCl型離子晶體中異號離子間的配位數(shù)。簡要說明CsCl晶體和NaCl晶體兩者配位數(shù)差異的根本原因。 （3）已知rK+ = 1.3310-10m，rBr-=1.9510-10m。通過計(jì)算分析，判斷KBr晶體的結(jié)構(gòu)型式，以及該晶體中每個(gè)K+被等于配位數(shù)的Br （4）若ACl和BCl（A、B均表示+1價(jià)金

11、屬離子）的晶體結(jié)構(gòu)與NaCl相同，且rA+rNa+、rB+rNa+，試比較ACl和BCl兩種離子晶體穩(wěn)定性強(qiáng)弱，并說明原因； （5）已知NaCl的摩爾質(zhì)量為58.5 g/mol，密度為2.2 g/cm3，阿伏加德羅常數(shù)為 6.021023 mol-1，則可算出NaCl晶體中兩個(gè)距離最近的Na+離子的核間距約為多少厘米?第八題2001年3月發(fā)現(xiàn)硼化鎂在39K呈超導(dǎo)性，可能是人類對超導(dǎo)認(rèn)識的新里程碑。在硼化鎂晶體的理想模型中，鎂原子和硼原子是分層排布的，像維夫餅干，一層鎂一層硼地相間，下圖是該晶體微觀空間中取出的部分原子沿c軸方向的投影，白球是鎂原子投影，黑球是硼原子投影，圖中硼原子和鎂原子投影在

12、同一平面上。1由下圖可確定硼化鎂的化學(xué)式為： 。2在下圖右邊的方框里畫出硼化鎂的一個(gè)晶胞的透視圖，標(biāo)出該晶胞內(nèi)、面、棱、頂角上可能存在的所有硼原子和鎂原子（鎂原子用大白球，硼原子用小黑球表示）。aabc，c軸向上3據(jù)報(bào)道，目前日本科學(xué)家正試圖合成硼化鈣（記為A），然后用金屬鎂去置換鈣，以制備該超導(dǎo)體。已知A的結(jié)構(gòu)可以看作硼的八面體作為結(jié)構(gòu)單元排列成簡單的立方晶格，位于這種晶格體心上的金屬原子排列成另一個(gè)簡單立方晶格，這兩個(gè)立方晶格互相穿插，從而形成了一種相似于CsCl型的體心立方晶格。請確定A的化學(xué)式，并寫出制備硼化鎂化學(xué)反應(yīng)方程式。第九題化合物M是一個(gè)重要的染料中間體，它的許多衍生物在醫(yī)藥化

13、工上有重要用途。M可通過下列方法合成：將Cl2通入液態(tài)的NaCN（00C為液態(tài)）中，將A分離出來后置于HCl氣氛中2h即可制得M，M是一高度對稱的平面型結(jié)構(gòu)，其紅外光譜在1720cm1寫出M的分子式及結(jié)構(gòu)式。2試說明M可作為染料中間體的原因，寫出M在染色過程中所發(fā)生的反應(yīng)。（染料以R-NH2表示）3分子M與2分子乙胺反應(yīng)的產(chǎn)物B是一個(gè)很好的除莠劑，寫出B的結(jié)構(gòu)式，并命名。4抗白血病及某些癌癥的藥物特里塔明是由M與過量的反應(yīng)制得，現(xiàn)用另一種方法以無機(jī)物H2SO4、NaOH，有機(jī)物在2個(gè)碳原子以內(nèi)自選，合成特里塔明：。第十題在THF中以堿金屬處理(CH3)2SiCl2，主要產(chǎn)物A為一晶體，摩爾質(zhì)量

14、為0.290kgmol-1，分析其成分為：C 41.4，H 10.3，Si 48.3%。在苯中，其質(zhì)子的NMR譜具有單譜帶?；衔顰與溴反應(yīng)生成含溴35.5%的產(chǎn)物B，當(dāng)B在甲苯中以(CH3)3SiCl和Na處理時(shí)，產(chǎn)物之一是液體C。C的質(zhì)子NMR譜含有四個(gè)譜帶，面積比為3:2:2:1。（1）寫出A、B、C的結(jié)構(gòu)式。（2）寫出(CH3)2SiCl2水解并且脫水后產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式；（3）寫出(CH3)2SiCl2和少量CH3SiCl3水解并且脫水產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式。2005年華東師大化學(xué)競賽初賽模擬試卷（1）答案【第一題答案】1 元素分析報(bào)告表明：A中Cr:N:H:O=1:3:9:4。A的最簡式為CrN3

15、H9O4； 由于A在極性溶劑中不導(dǎo)電，說明A中無外界； 紅外光譜顯示A中有NH3參與配位； A中7個(gè)配位原子，五角雙錐結(jié)構(gòu)，故A中三氮四氧全配位。以上信息綜合分析得知A的化學(xué)式為Cr(NH3)3(O2)2，其中(O2)以過氧根形式存在。A的可能結(jié)構(gòu)式如下圖： 2由于(O2)以過氧根形式存在，顯-2價(jià)，故A中鉻的氧化數(shù)為+4。3氧化還原性（或易分解或不穩(wěn)定等類似表述均得滿分）4化學(xué)方程式：CrO42-+3NH3+3H2O2=Cr(NH3)3(O2)2+O2+2H2O+2OH-5Cr的核外電子排布為：1s22s22p63s23p63d54s1，由于A中Cr為+4價(jià)，失去了外層的4個(gè)電子，因此核外電

16、子排布為1s22s22p63s23p63d2，Cr有2個(gè)未成對電子，而配體有7個(gè)，因此A中Cr的雜化形態(tài)應(yīng)該為d3sp3雜化。6由于B的陰離子為CrO83-，而Cr最高氧化數(shù)為+6價(jià)，因此，可以肯定B的陰離子中氧元素的氧化數(shù)為-1價(jià)，含有(O2)過氧根離子。因此B中Cr的氧化數(shù)為+5價(jià)，此時(shí)Cr5+的核外電子排布為：1s22s22p63s23p63d1，未成對電子數(shù)為1個(gè)。7B陰離子的結(jié)構(gòu)為：；8A與KCN加熱后，有氨氣放出，加之CN-具有很強(qiáng)的配位能力，因此可以想象A中3個(gè)NH3應(yīng)該全部被CN-取代，得到C的化學(xué)式為K3Cr(CN)3(O2)2?；瘜W(xué)方程式為：Cr(NH3)3(O2)2+3K

17、CNK3Cr(CN)3(O2)2+3NH3【第二題答案】1ClO2AsF6；23AsF5+2ClO22ClO2AsF6+AsF3；3AsF5+2ClO2AsF3+2ClO2F；ClO2F+AsF5ClO2AsF6；4AsF5具有極強(qiáng)的配位能力，生成的AsF6-由于具備八面體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)對稱，內(nèi)能低，反應(yīng)易發(fā)生?！镜谌}答案】（1）A的分子式為Fe(diars)2Cl2FeCl4，B的分子式為Fe(diars)2Cl2FeCl42。（2）Fe(diars)2Cl2+可能的結(jié)構(gòu)式為：（將用表示）、由于兩個(gè)Cl-在對位，兩個(gè)diars也盡可能遠(yuǎn)離，結(jié)構(gòu)對稱，因此比較穩(wěn)定。（3）在A中，鐵的氧化數(shù)為+3

18、，而在B中鐵的氧化數(shù)為+4，氧化數(shù)發(fā)生變化，因此AB是氧化還原反應(yīng)。（4）2FeCl3+2diarsFe(diars)2Cl2FeCl4；【第四題答案】（1）第七周期，IIB族；屬于金屬元素。（2）由于屬于類汞元素，價(jià)電子構(gòu)型為6d107s2，最高氧化態(tài)可以達(dá)到+2，但由于受到惰性電子對的影響，其氧化態(tài)也可能是+1，也許+1較+2更穩(wěn)定。（3） + = + （4）6次；由于100號元素正好在第七周期IIIB族的錒系元素中，它有5f亞層排布，因此其價(jià)電子排布為：5f127s2?！镜谖孱}答案】1；2己基和辛基；3陰離子（或負(fù)離子）；氫；Cl-、Br-、BF4-結(jié)合氫的能力下降（注：或答半徑增大，或

19、與氫形成氫鍵的能力下降，或作為質(zhì)子堿的堿性減小，等等）；Cl-；降低。4水與離子液體中的陰離子形成氫鍵的能力更強(qiáng)。5溶解于離子液體中的纖維素的摩爾質(zhì)量為：(612 + 10 + 516)10001.62105（g/mol）；離子液體的摩爾質(zhì)量為：812+15+142+35.5 = 96+15+28+35.5175 (g/mol)；水的摩爾分?jǐn)?shù)為：1.0/18/(1.0/18 + 75/175 + 25/1.62105)0.12；析出的纖維素的摩爾分?jǐn)?shù)為：(25/162000)/(1.0/18 + 75/175 + 25/1.62105) = 3.210-4【第六題答案】1（1）由于Xe的原子半

20、徑較大，Xe失去電子的能力較其他稀有元素強(qiáng)，因此一般化學(xué)家選用Xe加以研究。（2）由于F原子是強(qiáng)吸電子基團(tuán)，拉電子使Xe易于顯電正性，而H原子是推電子基團(tuán)，Xe難顯電正性。（3）由于F5C6XeNCMe+基團(tuán)體積較大，而(C6F5)2BF2-體積也較大，這樣陰陽離子大小相匹配，形成的離子化合物晶格能較大；而F-、NO32（1）C6F5XeF2+BF4（2）分子中有CXe鍵或答“分子中存在氙和有機(jī)基團(tuán)”也算正確；（3）XeF4 + C6F5BF2 = C6F5XeF2+BF4（4）5 C6F5XeF2+BF4- + 2 I2 = 4 IF5 + 5 Xe + 5 C6F5BF（5）【第七題答案】

21、（1）NaCl型離子晶體的r+/r-的最小極限值為0.414；CsCl型離子晶體的r+/r-的最小極限值為0.732；（2）CsCl晶體和NaCl晶體兩者配位數(shù)差異的根本原因是Na+和Cs+離子大小不同；（3）KBr晶體中每個(gè)K+與6個(gè)Br-相接觸形成八面體的構(gòu)型。（4）ACl和BCl兩種離子晶體，其穩(wěn)定性AClBCl。（5）NaCl晶體中兩個(gè)距離最近的Na+離子的核間距約為cm?！镜诎祟}答案】1MgB2； 2圖見上。3由于硼化鈣是由硼的八面體（即B6）和由位于體心的鈣原子構(gòu)成的，因此硼化鈣的化學(xué)式為CaB6。制備MgB2的化學(xué)方程式為：CaB6+3Mg=Ca+3MgB2【分析】本題是晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識。解答此題的關(guān)鍵是如何將立體圖形