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2003年福建省高中学生化学竞赛(复赛)试题


2003 年福建省高中学生化学竞赛(复赛)试题 2003 年福建省高中学生化学竞赛(复赛)试题 (2003 年 07 月 16 日 8:00-11:00 共计 3 小时) 题号 满分 得分 一 10 二 8 三 10 四 10 五 12 六 10 七 10 八 14 九 8

1

十 8

总分 100

r />原子量 H:1.0;

Ca:40; O:16

Fe:55.8

Cr:52

S:32;

k sp ( Fe (OH )3 ) ? 4 ?10?38 k sp ( Fe (OH )2 ) ? 8.0 ?10?16

k sp (Cr (OH )3 ) ? 6 ?10?31
=0.77v

? ? Cr2O72
化为铁氧体 Fe2 Cr3 xFe3
+ + +



3+ /Cr

=1.33v

? ? Fe3



2+ / Fe

一、 (10 分)处理含铬(Ⅵ)废水的一种方法是用 FeSO4 把铬(Ⅵ)还原为铬(Ⅲ)並同时转
2-xO4
+ + +

1. 为了把废水中 CrO3 还原并转化为铁氧体 Fe2 Cr3 xFe3 倍的 FeSO4·7H2O 固体?

2-xO4

,至少需加 CrO3 含量多少

2. 如果含铬废水为酸性,按铬(Ⅵ)在废水中实际存在形式,计算还原反应的 pH 应在何范 围?(其它离子浓度均按标准状态计算) 3. 沉淀出组成和铁氧体相当的沉淀,pH 需在 8~10 间进行,为什么?

二、 分)汞蒸气有毒,为了检查室内汞含量是否超标,可用含某一化合物 A 的试纸悬挂于室 (8 内,室温下若三小时内试纸变色,则表明室内汞超标。化合物 A 为较常见化合物,难溶于水,其 阳离子在水中不稳定,可发生歧化反应, 歧化产物之一可与 A 的阴离子作用並生成化合物 A 。 1.判断 A 为 键型 。 。 。 色变成 色。其反应方程式为: 。 三、 (10 分)NOX 是城市大气污染物之一常见的氮氧化物为有以下几种: N2O NO N2O3 NO2 化合物 热力学函数 82.0 90.25 83.72 33.18 ? H ? (KJ·mol-1)
f m

2. A 的阳离子在水溶液中的歧化反应 3. 歧化产物之一与 A 的阴离子反应 4. 检测汞蒸气时,試纸颜色由

N2O4 9.16 97.82

? ? f Gm (KJ·mol

-1



104.2

86.57

139.41

51.30

1.画出 N2O、NO2 的分子结构並说明大π 键。 2.哪种氮氧化物有可能在内燃机燃料的燃烧时直接生成?(假设 ? f 化) 。 3.请根据所学的知识,提出治理氮氧化物的两种可能途径,写出反应方程式。 4.NO 对人体的作用有两面性。 (1)在神经细胞内产生的 NO 会损害神经细胞,这是因为 NO 与细胞产生的超氧离子 O2 结合,产生过氧亚硝酸,最后生成羟基自由基而引起的,写出该 过程方程式。 (2)在血管内皮细胞中产生的 NO 则可舒张血管调节血压,这是由于 NO 以某种形式


? ? H m 和 ?S m 不随温度变

2003 年福建省高中学生化学竞赛(复赛)试题 ( )与一种含血红素的酶中的金属离子( NO 的配位形式与 CO 是等电子体,填写上述空格。

2

)配位而推动一系列变化而造成。

四、 (10 分)請设计 HCl-H2SO4 混合液中两组分测定的分析方案。 (包括滴定剂、指示剂、必 要条件以及浓度计算式,不必写出仪器名称) 。

五、 (12 分)以下络合物分别是 1913 年,1973 年和 2001 年诺贝尔奖获得者们研究过的“明 星”分子, 1. Cis-[Co(en)2Cl2] ; 3.[Rh(PPh3)3Cl]
+ + +

2. Cis-[Pt(en)Cl2]; 4.[Ru(BINAP)Cl2]


5.[Rh((R,R)-DIPAMP)COD] BF

4

式中 en 为乙二胺;pph3 为三苯基膦; COD 为 1,5-环辛二烯
OMe



(R,R)-DIPAMP 为

p

p MeO

BINIP 是一种手性双膦配体
Ph Ph P :: Ph P Ph

(S)-BINAP

(R)-BINAP

试问:①.它们有什么主要用途②.哪些是手性络合物,哪些不是?③请绘出手性络合物的 对映异构体示意图和辨认非手性络合物的对称面。

六、 (10 分)二氯化钯是乙烯氧化制乙醛的工业催化剂,这是一种重要的配位络合催化反应。 1.在不同温度下 PdCl2 有两种结构形式,即α - PdCl2 型β - PdCl2 型。α - PdCl2 呈扁平的 链状结构,β - PdCl2 则以 Pd6Cl12 为结构单元。在这两种结构中钯(Ⅱ)都具有正方形配位特 征。试画出结构的示意图。 2.PdCl2 盐酸溶液中可生成 PdCl2
+ -

4

,PdCl2




4

络合乙烯生成[Pd(C2H4)Cl3] 络离子。Pd2





处于四边形的中央,问: (1)该络离子的 Pd2 是以什么杂化形式。 (2)该络离子中 C2H4 与 Pd2 之间形成的是什么键,试画出该络合的结构示意图。 3.如何利用 PdCl2 来鉴定体系中 CO 的存在(写出反应式) 。

七、 (10 分)牙齿的珐琅质可近似看作是由羟基–磷灰石化合物 3Ca3(PO4)2 Ca(OH)2 构成的。 已知羟基离子可被氟离子取代,生成 3Ca3(PO4)2 CaF2,可存在于牙齿构造中使对龋齿有

2003 年福建省高中学生化学竞赛(复赛)试题 更大的抵抗力。如果用氟化亚锡溶液加入牙膏中,使之发生上述变化是否可能。 已知: ? f Gm [298 K,CaF2(s)]=-1167 kJ· -1 mol
? ? f Gm ? ? f Gm ?

3

[298 K,Sn(OH)2(s)]=-492 kJ· -1 mol [298 K,Ca(OH)2(s)]=-899 kJ· -1 mol
?

Sn 2? ? 2e ? ? Sn (s), ? 1

= -0.14 V

F2 (g) ? 2e ? ? 2F? , ? 2

?

=2.87 V

八、(14 分)麝香内酯是从芙蓉属植物分离得到的一种具有类似麝香香气的化合物,它可以由 化合物 A 经下表所列步骤进行合成:

O HOC(CH2)5CH O CH3 CH(CH2)7CH2OH O CH3 O O

化合物 A
步骤 1 2 3 4 5 6 7 反应物 化合物 A 化合物 B 化合物 C 化合物 D 化合物 E 化合物 F 化合物 G HBr C2H5OH,H2SO4 Zn, 乙醇,加热 乙酸钠,乙酸 KOH-H2O,然后 H H+,加热
+

麝香内酯
试剂 产物 化合物 B(C16H32O5) 化合物 C(C16H29Br3O2) 化合物 D(C18H33Br3O2) 化合物 E(C18H33BrO2) 化合物 F(C20H36O4) 化合物 G(C16H30O3) 麝香内酯(C16H28O2)

H2O, H+, 加热

(1) 写出化合物 B ~ G 的结构式(忽略立体异构体) 。 (2) 化合物 B ~ G 中是否存在旋光异构?如有,请用 Fischer 投影式表示各旋光异构体的结 构并用 R,S 标出手性碳原子的构型。 (3) 写出麝香内酯与乙醇钠-乙醇溶液共热所得产物的结构式并用系统命名法命名。

九、(8 分)安定药安宁可由 2-甲基戊醛出发按下列方法合成:

2-甲基戊醛

HCHO OH

A (C7H14O2) NH3

HCHO OH

B (C7H16O2)

ClCOCl

C (C9H14Cl2O4)

安宁 (C9H18N2O4)

2003 年福建省高中学生化学竞赛(复赛)试题 (1) 写出安宁及上述合成步骤中化合物 A~C 的结构式。

4

(2) 安宁还可以通过丙二酸酯合成法合成,请设计一条以丙二酸二乙酯、丙烯、甲醇和必要 的无机试剂为原料合成安宁的路线。

十、(8 分)逆合成分析法是进行有机合成设计时常用的一种方法,其做法是从目标分子出发, 通过“倒推”的方法找出合成中所需的中间体和原料,从而为进一步的合成设计提供参考。 药物学家们根据如下逆合成分析结果设计合成了许多具有化合物 A 结构的化合物供作药物筛 选,以期找出具有潜在药用价值的分子。

R'

R'

O RN(CH2CH2CO2CH2CH3)2

N R 化合物A

N R RNH2

N R + CH2 CHCO2CH2CH3

根据上述逆合成分析结果,请你设计一条以乙烯、乙炔、苯及必要的无机试剂为原料合成 N甲基-4-苯基哌啶(化合物 A 之一,其中 R=CH3,R’=C6H5)的路线。


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