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2013年全国化学竞赛初赛模拟试卷5(含答案)


2013 年全国化学竞赛初赛模拟试卷 5
(时间:3 小时 满分:100 分)
题 号 满 分
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47 Cs 132.9 Fr [223]

1

2

3

4

5

/>
6

7

8

9

10

11

12

13
He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

相对原子质量
Be 9.012 Mg 24.31 Ca 40.08 Sr 87.62 Ba 137.3 Ra [226] B 10.81 Al 26.98 Ga 69.72 In 114.8 Tl 204.4 C 12.01 Si 28.09 Ge 72.61 Sn 118.7 Pb 207.2 N 14.01 P 30.97 As 74.92 Sb 121.8 Bi 209.0 O 16.00 S 32.07 Se 78.96 Te 127.6 Po [210] F 19.00 Cl 35.45 Br 79.90 I 126.9 At [210]

Sc Ti V Cr Mn Fe Co 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh 88.91 91.22 92.91 95.94 [98] 101.1 102.9 La- Hf Ta W Re Os Ir Lu 178.5 180.9 183.8 186.2 190.2 192.2 Ac- Rf Db Sg Bh Hs Mt Lr

Ni 58.69 Pd 106.4 Pt 195.1 Ds

Cu 63.55 Ag 107.9 Au 197.0 Rg

Zn 65.39 Cd 112.4 Hg 200.6

第一题(4 分)
一核反应为 4 个相同的原子 A 聚合成为一个原子 B、两个正电子和两个反中微子,其中 B 为元素 C 最常见的同位素,C 不是在地球上发现的天然元素。写出核反应方程式。

第二题(8 分)
在低温下,对某化合物 A 进行准确的元素分析,发现其元素质量分数分别为:C 42.1%, Si 24.6%,N 24.6%。进一步研究发现,A 中所有元素的原子最外层电子数都达到稳定结构,分 子中有两种化学环境的碳原子。已知 A 的摩尔质量为 114g/mol。 1.试确定 A 的分子式,写出其结构简式。

2.A 在光照下,能发生分解反应生成 B 和气体 C。B 中 Si 55.8%(质量分数,下同), Si 32.6%。已知 B 中不含有氮元素,分子中存在三种化学环境的碳原子,且分子中所有元素的 原子最外层电子数都达到稳定结构。C 是一种稳定的单质。试确定 B 的结构简式。

3.2B→D。试确定 D 最为稳定的结构简式。

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第三题(10 分)
SO2 是现今空气污染的主要物质,如何消除 SO2 对空气的污染是化学家有待解决的问题。 1819 年,化学家 GayLussac 作了一个有趣的实验:将 SO2 与 MnO2 作用,生成了 A 和 B 两种 盐。进一步研究发现:A 和 B 两种盐只有三种离子,其中 A 的阴离子为正四面体结构,B 的阴 离子是通过顶角相连的二个三角锥,A 和 B 的阴离子的中心原子相同。若将 A 和 B 物质分别 溶解在稀酸中,久置后都变成同一种酸。 1.试确定 A 和 B 的分子式。

2.上述反应可以看作发生了两个反应。第一个反应是 MnO2 与 SO2 生成了 A;第二个反 应是 MnO2 被 SO2 还原成 C,同时生成 D。C 再与 SO2 反应,生成盐 E。盐 E 不稳定,分解成 盐 F 和 B。盐 E 被 D 氧化成 A。已知 C、E 结构分别与 Fe2O3 和 Fe2(SO3)3[注:该盐要在非水 溶剂中制备]类质同晶。写出 C、E、F 的分子式。

3.写出生成 C、E 和 F 的化学反应方程式。

第四题(10 分)
将硫磺在氟气中燃烧,可得到非极性分子 A。B 分子是一种含氯元素的化合物,红外光谱 显示,B 分子中有一个 A 分子中没有的吸收。将 B 与 C 物质混合,可得到化合物 D。已知丙 酮在催化剂作用下分解可得到 D 和 E。E 为常见的气体燃料,其分子构型为正四面体结构。 1.确定 A 和 B 分子的分子式,并确定硫原子的杂化形态。

2.试确定 C 和 D 的分子式,并确定 C 中碳原子的杂化形态。

3.写出生成 D 的化学反应方程式。

4.D

H2O

/

Ag

+

E

Br 2
CO 2

F

Zn / HCl

G 。试写出 E、F 和 G 的结构简式。

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第五题(10 分)
新型耐腐蚀纳米材料结构如下所属:内部位铁碳合金,其中铁原子构成立方最密堆积,碳 原子填入一半的四面体空隙;表面覆盖了一层致密的氧原子,氧的配位数为 4。 1.画出晶胞并写出铁、碳的原子坐标

2.若一个颗粒中有一千个晶胞,写出化学式。

第六题(9 分)
将铁屑与 KNO3 共熔, 可得到化合物 A 和 B 两种物质。 其中 A 为紫红色晶体, 它与 K2SO4 或 K2CrO4 类质同晶。 1.确定 A 和 B 的化学式,并写出该化学反应方程式。

2.A 在碱性的溶液中稳定,不过会发生缓慢的分解作用,其中生成一种红褐色物质,该 物质在自然界中普遍存在。写出 A 在碱性溶液中分解的化学反应方程式。

3.A 在酸性或中性溶液中能快速分解,是极强的氧化剂,能作为净水剂。试写出 A 在酸 性或中性溶液中分解的离子方程式。

4.A 也能热分解。试写出 A 热分解的化学反应方程式。

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第七题(10 分)
将物质的量之比为 1︰4 的 Fe2O3 和 Na2O 混合物放在氧气流中加热至 450℃只生成一种黑 色的化合物 A。A 在稀 NaOH 溶液中歧化,其中生成一种红褐色沉淀 B 和另一种化合物 C。已 知 A 和 B 的阴离子构型相同。 1.写出 A、C 的化学式。

2.写出 A 在稀 NaOH 溶液中发生歧化的化学反应方程式。

3.分别写出 A 和 C 中铁离子的电子排布式,并预测 A 和 C 具有什么化学性质?

4.最近的报道表明:现已制得一种铁的氧化物 D,铁的氧化数与 A 中的相同。D 的制备 方法如下:Fe(CO)5 与 NO2 的气相反应生成一种黄色粉末 E,E 在 400℃热分解剂可产生 D。已 知 E 中 Fe、N 和 O 的质量分数分别为 41.8%、10.4%和 47.8%,分子中只有一个氮原子。试确 定 D 和 E 的化学式,并写出生成 D 和 E 的化学反应方程式。

第八题(8 分)
将质量分数为 98%浓硫酸与 KMnO4 在严格条件下反应可制得含锰的两种物质 A 和 B。A 为暗绿色晶体,易潮解,与 Fe2(SO4)3 类质同晶;B 为 HMnO4 的酸酐。 1.若生成的 A 和 B 等物质的量。试写出上述反应方程式。

2.上述反应为什么要严格小心?

3.浓硫酸在上述反应中起着什么作用?

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第九题(9 分)
俄罗斯“红盐”是一类重要的铁的配合物,不溶于水,能溶于有机溶剂。分子量测定表明: 俄罗斯“红盐” (记为 A)实际上是 B 盐的二聚得到的。A 的结构很对称,红外光谱显示 A 中 有相同 N—O 吸收, 每个铁原子都是四面体中心, 且两个四面体共棱。 盐的制备如下: FeSO4 B 将 和乙硫醇的混合物加到 KOH 溶液中,然后往所得的混合溶液中通入 NO 气体,反应一段时间 后,即可生成 B,同时还生成一种不溶于水的红褐色沉淀 C。已知乙硫醇在化学反应前后,只 有 S—H 键发生断裂,B 中 Fe 的质量分数与 N 和 O 的质量分数之和相等。 1.试通过计算写出 B 的分子式,确定 A 的结构式。

2.写出生成 B 的化学反应方程式。

3.如何分离 B 和 C?为什么?

4.确定 B 分子中铁元素的氧化数。

第十题(13 分)
A 物质是铼的氯化物,为深棕色或黑色晶体,它可由 CCl4 和 Re2O7 在封闭管中于 400℃反 应而成。A 的熔点为 220℃,在晶态时,用 X 射线测得其结构为 A 的二聚体,该二聚体为两个 八面体共用一条棱得到。 1.试写出 A 的分子式。

2.写出生成 A 的化学反应方程式。

3.A 能与 Cl2O 反应,能生成一种含 Re、Cl 和 O 的化合物 B,B 为四面体,在分子中 Re 呈现最高价。红外光谱显示,B 中只有一个 Re—Cl 吸收。试确定 B 的分子式,写出生成 B 的 化学反应方程式。

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4.将 A 与 KSCN 在一起熔融,生成化合物 C 和 KCl;再往 C 中加入 CsCl 溶液,析出化 合物 D。已知 C 的阴离子为八面体构型,C 和 KCl 的溶解性见下表: 溶剂 C KCl 水 溶 溶 乙醇 难溶 溶 (1)确定 C 和 D 的分子式,写出生成 C 的化学反应方程式。

(2)如何将 C 和 KCl 分开?

(3)比较 C 和 D 在乙醇中溶解度大小。为什么?

第十一题(9 分)
有人曾经用电解法制得过 Co(NO3)3 的水溶液,但却未能分离出它的固体水合盐。最近, 有化学家用 N2O5 作用于 CoF2,得到了绿色吸湿性的无水 Co(NO3)3,与此同时,所有的生成物 中有一种化合物 A,A 是一种含有 N、O 和 F 的共价型离子化合物,其阳离子为直线型。 1.试写出制备 Co(NO3)3 的化学反应方程式。

2.试确定 A 的分子式;

3.研究表明:Co(NO3)3 中钴原子周围的配位环境基本上是八面体的,每个 NO3-中有两个 N—O 键基本等长。试画出 Co(NO3)3 的结构式。

4.写出 Co(III)离子的核外电子排布式。

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参考答案


第一题(4 分)
41 H
1 4 2

He+2 1 e++2? e
0

命题思路:通过对反应的描述,使人容易想到本题的答案。但“C 不是在地球上发现的天 然元素” 使人容易误解为 C 为人造放射性元素。 迄今为止, 我们发现的核反应只有轻核的聚变、 重核的裂变、重核的融合、放射性同位素的衰变等类型,重核是不能聚变的。因此只有氢聚变 为氦的反应。

第二题(8 分)
(CH 3 ) 3 Si N C H
H 3C H 3C

1. 2. 3.
Si

(3 分)
N CH 3
H

C

(3 分) (2 分)

(CH 3 ) 2 Si CH 3 CH

CH

CH 3

Si(CH 3 ) 2

第三题(10 分)
1.A:MnSO4;B:MnS2O6(各 1.5 分) 2.C:Fe2O3;D:SO3;E:Mn2(SO3)3;F:MnSO3(各 1 分) 3.2MnO2+SO2→Mn2O3+SO3;Mn2O3+3SO2→Mn2(SO3)3; Mn2(SO3)3→MnSO3+MnS2O6(各 1 分)

第四题(10 分)
1.A:SF6;B:SClF5;S:sp3d2(各 1 分) 2.C:CH2=C=O;D:SF5CH2COCl(各 1 分) ;边碳:sp2;中间碳:sp(1 分) 3.CH2=C=O+SClF5→SF5CH2COCl(1 分) 4.E:SF5CH2COOAg;F:SF5CH2Br;G:SF5CH3; (各 1 分)

第五题(10 分)

1.

(3 分)

Fe:(0,0,0),(0,0,1/2),(0,1/2,0),(1/2,0,0)(1 分) C:(1/4,1/4,1/4),(1/4,1/4,3/4),(1/4,3/4,1/4),(3/4,1/4,1/4) (1 分) 2.一千个晶胞为 10×10×10, 含铁原子 4×93+5×92×6+6.25×9×12+7.875×8=6084(1 分) 含碳原子 4×1000=4000(1 分) 含氧原子(2×92+1.5×9×4+1×4)×6=1320(1 分) 化学式为 Fe6084C4000O1320,化简为 Fe1521C1000O330(2 分)
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第六题(9 分)
1.A:K2FeO4;B:NO;Fe+2KNO3→K2FeO4+2NO; (各 1 分) 2.4K2FeO4+4H2O→2Fe2O3+8KOH+3O2↑(2 分) 3.2FeO42-+10H+→2Fe3++5H2O+3/2O2↑(2 分) 4.2K2FeO4→2K2O+Fe2O3+3/2O2(2 分)

第七题(10 分)
1.A:Na4FeO4;C:Na2FeO4(各 1.5 分) 2.3Na4FeO4+8H2O→Na2FeO4+2Fe(OH)3+10NaOH(1.5 分) 3.Fe4+:1s22s22p63s23p63d4;Fe6+:1s22s22p63s23p63d2;具有强氧化性(各 0.5 分) 4.D:FeO2;E:[FeNO3]O 或 FeNO4;Fe(CO)5+NO2→[FeNO3]O+3CO+2C; [FeNO3]O→FeO2+NO2(各 1 分)

第八题(8 分)
1.5H2SO4+4KMnO4→2K2SO4+Mn2(SO4)3+Mn2O7+5H2O+2O2↑(4 分) 2.原因是由 Mn2O7 生成,Mn2O7 容易分解成 MnO2 和 O2(2 分) 3.脱水剂和吸水剂(2 分)

第九题(9 分)
1.B:Fe(NO)2SEt;A:
ON Fe ON S Et Et S Fe NO NO

(各 2 分)

2.2FeSO4+KOH+EtSH+2NO→Fe(NO)2SEt+Fe(OH)3+2K2SO4+H2O(2 分) 3.加一种有机溶剂,如乙醚,B 溶于乙醚,而 Fe(OH)3 不溶,过滤即可(2 分) 4.+1(1 分)

第十题(13 分)
1.A:ReCl5(2 分) 2.7CCl4+2Re2O7→4ReCl5+7CO2+4Cl2↑(2 分) 3.B:ReO3F;ReCl5+3Cl2O→ReO3Cl+5Cl2↑(各 1.5 分) 4. (1)C:K[Re(SCN)6];ReCl5+6KCl→K[Re(SCN)6]+5KCl;D:Cs[Re(SCN)6](各 1 分) (2)加入无水乙醇,然后萃取,除去 KCl(1.5 分)
+ (3)Cs[Re(SCN)6]溶解度更小,原因是 Cs 与[Re(SCN)6]-大小更匹配,更稳定,溶解度

因而更小。 (1.5 分)

第十一题(9 分)
1.4CoF2+10N2O5→4Co(NO3)3+8NO2F+4NO2↑+O2↑(3 分) 2.NO2F(2.5 分)
O N O O Co O N O O O N O (2.5

3.

O

分)

4.1s22s22p63s23p63d6(1 分)
第 8 页(共 8 页)


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