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2011年我爱奥赛网第八届我爱奥赛杯高中化学网络联赛试题


2011年我爱奥赛网第八届我爱奥赛杯全国高中化学网络联赛试题
题号 满分 得分 评卷人 ? ? ? 线 ? 竞赛时间 3 小时。迟到超过 30 分钟者不能进考场。开始考试后 1 小时内不得离场。时 间到,把试卷(背面朝上)放在桌面上,立即起立撤离考场。 姓名、考号和所属学校必须写在首页左侧指定位置,写在其他地方者按废卷论。 请将答案写在指定的位置。 允许使用非编程计算器

以及直尺等文具。
1.008

1 6

2 7

3 7

4 8

5 6 10 7

7 11

8 9 10 11 15 10 10 9

总分 100

姓名



He 4.003 O Ne B C N F Li Be 6.941 9.012 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 Al Si P S Cl Ar Na Mg 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95 22.99 24.31 Ge As Se K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Br Kr 39.10 40.08 44.96 47.8850.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.39 69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 83.80 In Sn Sb Te I Xe Ru Rh Pd Ag Cd Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 98.91 101.1 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 131.3 Rn Hf Ta W Re Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Cs Ba Os 132.9 137.3 La-Lu 178.5 180.9 183.9 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210] [210] [222] Fr Ra Db Sg Bh Hs Mt [223] [226] Ac-Lr Rf H

考号

班级

第 1 题(本题共 6 分) 、2011 年 3 月 11 日,东日本 大地震引发的海啸引发了福岛核电站危机,造成了 大量放射性物质泄漏,引起了全球的密切关注。核 燃料 U—235 在中子的轰击下发生裂变,裂变为更 小的核素和产生更多的中子,产生的中子引发更多 的裂变,形成链式反应,同时放出巨大的能量。裂 变的核素中 2.83%为危害性极大的 I—131,所幸的 是 I—131 的半衰期较短,为 8.02 天,发生β衰变成一稳定的核素。回答下列问题: 1-1 写出 I—131 发生衰变的反应方程式。

考场



1-2 计算扩散到空气中的 I—131 经过 2 天后的残留百分比。

学校

1-3 将 25.0mL0.0500mol/L 的 AgNO3 溶液与 25.0mL0.0500mol/L 用 I-131 标记的 NaI 溶液混 合,将产生的沉淀过滤,测得滤液的放射活度为 2.50×103cpm。而 0.050mol/L 的 Na131I 放射 活度为 1.25×1010cpm。计算 AgI 的 Ksp。

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1-4 U-235 的裂变方式有多种,产物除 I-131 外还有几十种。其中一种裂变方式为:一个中子 轰击 U—235 之后生成了两种新核素 A、B 和三个中子,A、B 为同一族的元素,其核内中 子数相差 29。写出核反应方程式。

第 2 题(本题共 8 分) 、2010 年底,瑞典皇家工学院(KTH)科学家宣布发现了一种新式的 氮氧化合物分子 A, 它是迄今分子量最大的氮氧化合物分子。 这种新型的分子有望成为未来 火箭燃料家族的新成员,与目前最好的火箭燃料相比,新燃料的效率将提高 20%到 30%。 该氮氧化物分子中氮元素含量为 36.9%,分子量在 100—200 之间。 2-1 给出 A 分子式。

2-2 A 中有两种化学环境的氮原子,具有类似螺旋桨(propeller)的结构,则 A 分子中有没 有旋转轴?若有,请指出其类型、个数和位置。

2-3 联氨和四氧化二氮在一定条件下反应生成 A 和一三角锥形结构的分子,写出反应方程 式。

2-4 某氮氧化合物 B 含氮量高达 77.8%,B 可由叠氮化钠和氯化亚硝酰反应得到,请至少写 出两个 B 的合理路易斯结构式。

第 3 题(本题共 7 分) 、在不同的条件下,化合物可以表现出不同的存在形式,如单分子形 态、聚合分子形态或者离子化合物形态。回答下列问题: 3-1 固态 PCl5 中存在两种结构高度对称的阴阳离子,画出其立体结构。

3-2 PCl5 在 CCl4 中以二聚体形式存在,分子中含有三个对称面,画出其立体结构。

3-3 在 PCl5 与 AlCl3 摩尔比为 1:1 的熔体中, 有两种结构相同的离子生成; 而在 SbCl5 和 AlCl3 摩尔比为 1:1 的熔体中,形成两种结构不同的离子。写出有关反应式,从这两个反应式 你能得出什么结论?

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第 4 题(本题共 8 分) 、右图为最近德国科学家用先进的 仪器拍摄到得南极极夜条件下同温层云带的照片, 该云带 中含有非常活跃的破坏大气臭氧层的物质, 经分析该物质 为硝酸的水合物。它能使杀死臭氧分子的氯原子活性增 强。查得在 220K 时硝酸的一水合物、二水合物、三水合 物的有关热力学数据如下表所示: ΔrGθ(kJ·mol—1) ①HNO3·H2O(s) →HNO3(g)+H2O(g) ②HNO3·2H2O(s) →HNO3(g)+2H2O(g) ③HNO3·3H2O(s) →HNO3(g)+3H2O(g)
θ θ θ θ

ΔrHθ(kJ·mol—1) 127 188 237

46.2 69.4 93.2

已知:ΔrG =ΔrH —TΔrS ,ΔrG=ΔrG +RTlnQ。 (ΔrG 为反应的吉布斯自由能,在等温等压反 应中,如果吉布斯自由能为负,则正反应为自发,反之则逆反应自发。如果为 0 ,则 反应处于平衡状态。 Q 为反应商)试据此回答有关问题: 4-1 计算 190K(极地同温层的温度)时,反应①②③的ΔrGθ。 (忽略ΔrHθ和ΔrSθ的随温度的 变化。 )

4-2 通过计算预测在极地同温层云层中(190K, p(H2O) = 1.3×10?7 atm ,p(HNO3) = 4.1× 10?10 atm)最可能存在的硝酸水合物是哪一种?

第 5 题(本题共 10 分) 、0.954gLiH 与含 BF310.84g 的乙醚溶液完全反应,得到气态产物 X, 将乙醚蒸发得到晶体 Y。X 是非常活泼的有毒气体,25℃,1atm 下测得 X 密度为 1.131g/L。 0.954gLiH 与含 BF32.034g 的乙醚溶液完全反应,没有得到气态产物,但是得到了 LiF 和一 种新的离子化合物 Z,在反应得到的混合物中加入含有 2.374gHF·N(CH3)3 的乙醚溶液,反 应后通过升华分离出白色晶体 W,元素分析显示 W 中:B:14.8%,N:19.2%,有两种化 学环境的氢原子。回答下列问题: 5-1 通过计算给出 X、Y 的化学式。

5-2 给出 Z 化学式,画出阴离子的立体构型。

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5-3 通过推理计算,给出 W 的结构简式。

5-4 写出生成 Z、W 的化学方程式。

第6题 (本题共 7 分) 、 工业生产中, 为测定某极稀的氢氟酸水溶液中 HF 的浓度, 取 20.00mL 该溶液并加入适量 1.00mol/L KCl 溶液, 用纯氮气通过该溶液 10min。 滴 3 滴 0.05 间甲酚紫, 2 用浸入面积为 1.48cm 的玻璃态碳电极和 Ag/AgCl 电极电解该溶液, 电解 579s 后到达终点。 不加样品的空白溶液在同样的条件下通电 3s 溶液从黄色变为紫色。此玻璃态碳电极的电流 密度为 6.8mA·cm-2,一个电子的电量为 1.602×10-19C。 6-1 请写出滴定过程中的电极反应方程式。

6-2 电解待测液的终点应为什么颜色?

6-3 计算原氢氟酸溶液中 HF 的浓度。

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第 7 题(本题共 11 分) 、中国有丰富的有色金属矿藏,包括铋在内的多种有色金属产量位居 世界第一,其中铋的产量约占世界产量的 80%。铋的主要矿石有辉铋矿、铋华等。辉铋矿 的的主要成分为 Bi2S3,是最重要的含铋矿石。 7-1 Bi2S3 不溶于 6mol/L 硫酸,也不溶于浓氯化钠溶液,但可溶于 12mol/L 的浓盐酸,请分 析原因。写出反应方程式以及该反应的平衡常数的表达式。

7-2 Bi2S3 可溶于浓盐酸,但不溶于浓氢氟酸,分析原因。

7-3 某工厂用从辉铋矿(含少量氧化铋)生产海绵铋(单质) 。其工艺中使用到的原料为: 氯化铁,盐酸,铁,氯气。第一步浸取流程如下: FeCl3,盐酸

矿石

浸取

……

7-3-1 写出浸取反应及获得海绵铋的方程式。盐酸的作用是什么?

7-3-2 铁粉和氯气的作用是什么?

7-3-3 熔融海绵铋 (含少量氧化物) 是在熔融的氢氧化钠中进行, 这样做的目的是什么?

第 8 题(本题共 15 分) 、技术上的重大成就往往带来新的发现,液氦的获得使科学家获得了 低达 4.2K 的超低温技术。100 年前,荷兰物理学家 H.K.Onners 第一次在发现了汞在液氦中 的超导现象。此后科学家发现了更多种类,更高临界点的超导体,其中最重要、最有开发前 景的一类是就是铜酸盐的陶瓷 。 1986 年是超导材料和超导化学的里程碑年。 1986 年, J.G.Bednorz 和 K.A.Müller 发表了他们在含有钡、镧和铜的氧化物体系中观察到低电阻的研 究工作, 并因此获得了诺贝尔化学奖。 LaxM(2-x)CuO4 为一系列以 La2CuO4 为基础的超导材料, M=Ca,Sr,Ba 等。 8-1、La2CuO4 晶体结构如下,晶胞参数为 a=0.535nm,b=0.540nm,c=1.315nm,α=β=γ=90°。
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8-1-1 指出 La2CuO4 所属晶系,铜原子所处空隙类型。

8-1-2 晶体中 La-O 层与哪一种晶体的层结构相似?

8-1-3 计算晶体的密度。

8-1-4 晶体中有几种化学环境不同的氧原子,指出其的配位情况。

8-2、研究发现纯的 La2CuO4 并不具有超导性,但掺杂之后具有超导性能。 LaxM(2-x)CuO4 为 一系列以 La2CuO4 为基础的超导材料, M=Ca,Sr, Ba 等。为研究超导材料 LaxBa(2-x)CuO4 的组成,某研究人员进行了如下实验: (1) 将一定质量的样品溶解于酸中,将溶液稀释到 250mL。 (2) 取 25.00mL 溶液调节 pH 到 6.0,将溶液用 0.1000mol/L 的 EDTA 标准溶液滴定,消 耗 11.76mL。已知在此情况下,EDTA 不与 Ba2+反应。 (3) 取 25.00mL 溶液,转移至 100mL 容量瓶中,将溶液稀释到刻度。从中量取 25.00mL 溶液, 加入 10mL0.1mol/L 的 KI 溶液, 以淀粉为指示剂, 用 0.01000mol/L 的 Na2S2O3 θ 3+ 溶液滴定,消耗 10.50mL。 (已知 E La /La=—2.522V) 8-2-1 写出滴定的离子反应方程式(用 H2Y2-表示 EDTA)

8-2-2 计算样品中 Cu 元素和 La 元素的物质的量,并写出该超导材料的化学式。

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第 9 题(本题共 10 分) 、以下为某文献中的一个反应式:

(buffer:缓冲溶液) 研究发现, 二价的锰盐在上述环氧化反应中起到了关键性的作用。 机理研究认为可能生成了 一种五元环的锰配合物 M,A 是一种活性很高的环氧化试剂( active epoxidation reagent) 。 M 的形成可能有两个途径: 途径Ⅰ

H 2O2 + HCO3 ? ?? →A (负一价阴离子)… +

Mn( H 2O) 6 2+ + A ?? → M +…
途径Ⅱ

HO2 ? + Mn( H 2O ) 6 2 + ?? → B (正一价阳离子)+…

B + HCO3 ? ?? → M +…
上述过程中锰元素氧化态均未发生变化。 9-1 计算 pH=8.0 的缓冲溶液中,3.0mol/L 的 H2O2 溶液中 HO2—的浓度。 (pKa(H2O2)=11.62)

9-2 画出 A、B、M 的结构。

9-3 M 在催化环氧化反应中可能生成了中间体 D:
? M +H 2O ?? → D(正二价阳离子) + E n(平面正三角形结构)

画出 D,En-的结构,并指出 D 中锰元素的氧化态

第 10 题(本题共 10 分) 、LDA 它是有机合成中的一种重要试剂,用途十分广泛,其结构如 下图所示:

10-1 LDA 为一种“非亲核性强碱” ,分析原因。

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10-2 2—甲基苯丙酮通过如下转换可得到两种产物 A 和 B,A、B 互为同分异构体,请在方 框中填写出两种产物的结构简式(不必在意顺序! ) 。

10-3 在不同的溶剂中,得到的 A 和 B 的百分含量是不一样的。在叔丁醇溶剂中,百分含量 较大的是哪一种?为什么?

第11题(本题共9分) 、龙涎香是抹香鲸的一种代谢产物,长期以来用于生产名贵香料。由于 产量稀少,逐渐被一种具有龙涎香味的合成产品:降龙涎香醚(Ambrox)所代替。降龙涎香醚 的一种合成路线如下,据此回答有关问题。

11-1 给出Ambrox的化学式____________________。 11-2 给出A、B、C、D的结构简式(需注意手性基团的构型)。

11-3 步骤①能否省去?为什么?

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