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2008年高中化学竞赛初赛模拟试卷(2)


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2008 年高中化学竞赛初赛模拟试卷(2)

第一题(5 分) 据悉,多哈亚运会上发令枪所用“火药”的主要成分是氯酸钾和红磷,撞击时发生化学 反应。 1.写出该反应方程式; 2.为什么该反应可用于发令枪; 3. “火药”中的红磷能否用白磷代替?为什么。

第二题(11 分

) 1.金属钠不仅跟氧气、水等无机物反应,还能跟酒精、醋酸等有机物反应。要研究金属 钠跟酒精反应的性质以及它与水反应的异同点。该研究方法中使用了哪 3 种科学方法。

2.我国青海湖地区素有“夏天晒盐,冬天捞碱”之说。请用科学原理进行解释。

3.中秋佳节,雪月饼倍受青睐,为防止冰激凌融化,在携带的过程用干冰作制冷剂,某 市民回家后将干冰放在密封的塑料瓶中,并保存在冰箱里。请评价该市民的做法

4.在含氧酸中有一种称为原某酸的,一般不稳定,易脱水;它与对应的含氧酸的区别在 于H、O原子数目的不同。例如:硅酸的化学式H2SiO3,原硅酸的化学式为H4SiO4;据此推知 原甲酸乙酯的结构简式。

5.工业上以CuO和H2SO4为原料制备CuSO4·5H2O晶体。为确保制备过程中既不补充水, 也无多余的水分。试确定所用硫酸溶液溶质的质量分数。 第三题(7 分) 某些含硫氮环的游离酸可通过下列串连反应制得:①氯磺酰通过氨解反应得到A;②将A 加热得B,B是一种硫酰胺的离子态物质;③B与某些重金属盐,例如银盐在盐酸溶液中反应 便得含硫氮环的游离酸(代号C) ;④将上反应中的HCl用CH3I替代,则可制得含硫氮环的有 机衍生物(代号D) 。 1.请完成①~④的化学反应方程式; 2.并写出 C 与 D 的化学结构式。

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第四题(7 分) 在液态SO2 中用叠氮酸铯与氰气反应定量生成铯的离子化合物。其阴离子中含氮量为 74.47%。 1.试画出该离子化合物中阴离子的结构式; 2.说明每个原子的杂化类型和化学键型。

第五题(14 分) 钛酸锶是电子工业的重要原料,与BaTO3相比,具有电损耗低,色散频率高,对温度、 机械应变、直流偏场具有优良稳定性。因此可用于制备自动调节加热元件、消磁元器件、陶 瓷电容器、陶瓷敏感元件等。制备高纯、超细、均匀SrTiO3的方法研究日益受到重视。我国 研究者以偏钛酸为原料常压水热法合成纳米钛酸锶,粒子呈球形,粒径分布较均匀,平均 22nm。已知SrTiO3立方晶胞参数a=390.5pm。 1.写出水热法合成纳米钛酸锶的反应方程式; 2 2 2.SrTiO3晶体的结构可看作由Sr +和O -在一起进行(面心)立方最密堆积(ccp) ,它们 的排列有序, 没有相互代换的现象 (即没有平均原子或统计原子) 它们构成两种八面体空隙, , 2- 2+ 2- 4+ 2- 一种由O 构成,另一种由Sr 和O 一起构成,Ti 只填充在O 构成的八面体空隙中。 4+ 2- 2+ (1)画出该SrTiO3的一个晶胞(Ti 用小 球,O 用大○球,Sr 用大 球) 4+ (2)容纳Ti 的空隙占据所有八面体空隙的几分之几? 4+ (3)解释为什么Ti 倾向占据这种类型的八面体空隙,而不是占据其他类型的八面体空 隙? 2- 2+ 4+ 2- (4)通过计算说明和O 进行立方密堆积的是Sr 而不是Ti 的理由(已知O 半径为 140pm) 3.计算 22nm(直径)粒子的质量,并估算组成原子个数。

第六题(8 分) Apollo号宇宙飞船在执行空间任务时,火箭中的液体N2O4贮存于含铁的容器中,结果腐 蚀物中含有Fe(NO3)3·N2O4,该物质实际上是NO[Fe(NO3)4],经X射线晶体结构表示实际为 [N4O6][Fe(NO3)4]2。请回答: 1.写出合成NO[Fe(NO3)4]的反应方程式; 2 2.如果[N4O6] +是平面型的离子,存在 3 重对称轴(旋转 120°重合) ,但不存在对称面。 试画出其可能离子结构示意图。 2 3.如果[N4O6] +是非平面型的离子,不存在 3 重和 2 重对称轴,但存在对称面。试画出 其可能离子结构示意图。

第七题(10 分) 某金属单质 X 可以与烃 Y 形成一种新型单核配合物 Z。Y 是非平面型环状,核磁共振显 示只有 2 中类型的 H 原子;配合物 Z 中碳元素的质量分数为 69.87%,氢元素的质量分数为 8.77%。 1.通过计算确定 X 的元素符号及外层电子排布; 2.写出 Y 的结构简式并命名; 3.试写出 Z 化学式和可能的立体结构。

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第八题(7 分) 用控制电位库仑分析法测定CCl4和CHCl3的含量。在-1.0V(vs.SCE)电位下,在汞阴 极上,在甲醇溶液中把四氯化碳还原成氯仿;在-1.80V,氯仿可还原成甲烷。 现将 0.750g含CCl4、CHCl3及惰性杂质的试样溶解在甲醇中,在-1.0V下电解,直至电流 趋近于零,从库仑计上测得的电量数为 11.63C。然后在-1.80V继续电解,完成电解需要的电 量为 44.24C。 1.写出在汞阴极上 2 次发生的电极反应(溶液中有自由移动的H+) 2.试计算试样中CCl4和CHCl3的质量分数。

第九题(10 分) 有机酸 D 可通过如下合成线路合成: (途径①) 有人提出不经过 B、C,直接由下面的步骤合成 D: (途径②) 称取 0215g D 溶于水,以 0.1mol/L NaOH 中和,当加入 25mL 时反应完全,且 D 中含 2 个甲基,1 个季碳原子。 1.写出 A~E 的结构简式。 2.对比以上方法,哪个更好,为什么?

第十题(10 分) BTC 是一种稳定的白色结晶体,熔点为 78~82℃,沸点为 203~206℃。1mol BTC 可在 一定条件下分解产生 3mol 光气,所以又被称为“三光气” 。工业上可以利用碳酸二甲酯的氯 代反应制备 BTC。BTC 的反应活性与光气类似,可以和醇、醛、胺、酰胺、羧酸、酚、羟胺 等多种化合物反应,因此低毒性的 BTC 在化学反应中完全可替代剧毒(被禁用)的光气合成 相关的化工产品。 1.BTC 分子中所有氯原子都等价,试写出结构简式 2.除毒性外,BTC 比光气还有什么优点? 1 3.某研究者设计了以光气和苯甲酰氯、盐酸叔丁基肼等为主要原料合成了N -叔丁基苯 甲酰肼(D) : BTC ?苯甲醇→ A ?盐酸叔丁基肼→ B ?苯甲酰氯→ C ?H 2 / ??C → D(产物)+E(酯) ? Pd? ?? ??? ? ?? ? 写出 A~E 各物质的结构简式。

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第十一题(11 分) 化合物X是制备Fe(OH)2过程(FeSO4+NaOH)中出现的绿色物质。取 6.43g X,溶于酸, 配成 200mL溶液:①取出 20.00mL,用 0.0400mol/L的KMnO4溶液滴定,消耗 20.00mL;②取 出 20.00mL,加入KI溶液,再用 0.100mol/L的Na2S2O3溶液滴定,消耗 20.00mL。 1.计算 X 中不同价态 Fe 的比例关系,并写出相应反应方程式; 2.通过计算和讨论确定该物质的化学式 3.写出制备 X 的总反应离子方程式。

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参考答案 第一题(5 分) 1.5KClO3+6P=3P2O5+5KCl(1.5 分) 2.强氧化剂和还原剂反应,反应剧烈,有暴鸣声(1 分) ;所得产物P2O5、KCl为白色固体, 会产生白烟(1 分) 。 3.不能(0.5 分) 白磷易自燃,引发爆炸。 第二题(9 分) 1.实验法、观察法、比较法(2 分) 2.①夏天由于蒸发溶剂,会有大量的氯化钠和一些碳酸钠析出(析出的氯化钠明显比碳酸钠
多) ;②冬天是运用了冷却热饱和溶液的原理了,碳酸钠溶解度受温度影响较大,而氯化钠受温度 影响不大,析出的物质大部分是碳酸钠。 (各 1.5 分) 3.干冰易升华,放在密封的瓶中因体积澎涨,会引发冰箱爆炸。 分) (2 4.HC(OC2H5)3(2 分) 5.57.6%(2 分)

第三题(7 分) 1.①SO2Cl2+4NH3→SO2(NH2)2+2NH4Cl(1.5 分) + - 3NH4 +[(SO2N)3]3 (1.5 分) ②3SO2(NH2)2 - + ③[(SO2N)3]3 +3Ag +3HCl→3AgCl+H3(SO2N)3(1 分) - + ④[(SO2N)3]3 +3Ag +3CH3I→3AgI+[SO2N(CH3)]3(1 分)

2.C:

D:

(各 1 分)

第四题(7 分)
1. (4 分)

2.环中的N原子和C原子分别采取sp2杂化,端连的C、N原子分别采取sp杂化。键型有各原子 (3 之间的σ键和一个π键、一个π 7 (或者一个π 5 和二个π键) 分)
8 6

第五题(14 分) 1.H2TiO3+SrCl2+2KOH=SrTiO3+2H2O+2KCl(2 分)

2. (1)

(2 分)

(2)1/4(1 分) (3)容纳Ti4 的八面体空隙处于晶胞的中心,是由 6 个最邻近的O2 氧负离子所构成。其他 的八面体中心均位于晶胞边棱的中心,虽然最邻近的微粒数也是 6,但其中只有 4 个 是O2 ,另外两个是Sr2 。两个正离子Sr2 和Ti4 彼此靠近,从静电学角度分析是不利 的。 分) (2 (4)Sr2 半径为(390.5× 2 -140×2)/2=136pm; + Ti4 半径为(390.5-140×2)/2=55pm(各 1 分) Sr2 半径与O2 半径相近,而Ti4 半径小得多,适合填充在八面体空隙中(1.5 分)
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+ - + + - + + + + -

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4.ρ=M/NAa3=5.12g/cm3(1 分) V=πd3/6=5.57×10 m=ρV=2.85×10
-17

-18

cm3(0.5 分)

g(1 分) N=5×V/a3=4.68×105个(1 分)

第六题(8 分) 1.Fe+4N2O4=NO[Fe(NO3)4]+3NO↑(2 分)

2.

(3 分)

3.

(3 分)

第七题(10 分) 1.C︰H=2︰3,设Y的最简式为C4H6(1 分) 设Z的组成为X(C4H6)n,X的原子量为 54.1n×21.36/78.64%=14.7n(1 分) n=4 时,存在合理的金属X:Ni(1 分) 3d84s2(1 分) 2.Y是非平面型环状,化学式应为C8H12(1 分)
结构简式: (1 分) 顺-1,4-环辛二烯(1 分)

3.Ni(C8H12)2(1 分) ;

(1 分) ;

(1 分)

第八题(7 分)
1.2CCl4+2H +2e-+2Hg(l)=2CHCl3+Hg2Cl2(s) 2CHCl3+6H +6e +6Hg(l)=2CH4+3Hg2Cl2(s) (各 1.5 分) 2.CCl4:2.48% CHCl3:2.44%(各 2 分)
+ - +

第九题(10 分)

1.A:

B:

C:

(各 1.5 分)

D:

(2 分) E:

(1.5 分)

2.对比可知,途径①方法好,因为A无形成六元环,再以-CH2-形成桥环,虽然存在环张 力,但是因为分子内α-H位置接近,分子内成桥环几率大,转化率较大,而途径②的情况中直接 由链状分子A合成E时,因为单键可以旋转,分子内α-H位置关系不定,成环几率小,多分子A (2 通过-CH2-成链几率较小,转化率较低,所以是途径①的方法。 分)

第十题(10 分)
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1.Cl3C-O- -O-CCl3(2 分) 2.BTC 常温下为极稳定的固体物质,便于贮运,使用安全,无污染(1.5 分) 3.A:ClCOOCH2- C: D:


(1.5 分) B:Me3CNHNHCOOCH2- (1.5 分) E:HCOOCH2-

(1 分)

-CON(CMe3)NHCOOCH2- -CON(CMe3)NH2(1.5 分)
- + + +

(1 分)

第十一题(11 分)
1.5Fe2 +MnO4 +8H =5Fe3 +Mn2 +4H2O(1 分) 6.43g X中n(Fe2 )=10×5×0.04×0.02=0.04mol(1 分) 2Fe3 +3I =2Fe2 +I3
+ + + + - + - +

I2+2S2O32 =S4O62 +2I (各 0.5 分)







6.43g X中n(Fe3 )=10×1×0.1×0.02=0.02mol n(Fe2 )︰n(Fe3 )=2︰1(1 分) 2.如果X的式量为 6.43/0.02=321.5,扣除 3Fe后,余 154,且阴离子共-7,即使全部为OH
2-


也达不到 154,因此有其它阴离子,只可能是SO4 ,扣除 96 后,还余 58(-5 价) ,不难发现为 2 个OH 和 1.5 个O2 ,X为Fe6(SO4)2(OH)4O3(5 分) 3.12Fe2 +O2+4SO42 +16OH =2Fe6(SO4)2(OH)4O3+4H2O(1 分)
+ - - - -

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