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2011年全国高中化学竞赛模拟试题(六)


2011 年全国高中化学竞赛模拟试题(六)
第一题 (1) 分)将明矾放入河水、井水中搅拌,生成 Al(OH)3 载带悬浮物沉降使水澄清。若用蒸馏水 (3 代替河水,如上操作,未见沉降物。为什么? (2) 分)下列两个反应都能够用卤素活泼性不同说明吗? (2 - - - - ① Cl2+2I =2Cl +I2,② 2C1O3 +I2=Cl2+2IO3 (3) 2 分)

( 把一个“熟”水果和几个“生”水果一起放在一个塑料袋中, 扎紧袋口。 “生”水果很快就“熟” 了。若在水果贮藏室中,放几块被 KMnO4 溶液浸透过的“砖块”, (即使有“熟”水果)“生”水果可保 存较长的时间。为什么? (4) 分)写出一个以水或水气为催化剂的反应方程式及相应的实验现象。 (2

当观察到导管中的气流已很小时。必要的操作是 ③若 n=3,则(C2H4O)n 的结构简式是: 第三题 四氧化三铅俗名“铅丹”或“红丹”,化学式可以写为 2PbO· 2,铅丹用于制造铅玻璃,由于它 PO 有氧化性,涂在钢材上有利于钢铁表面的钝化,其防锈效果好,所以被大量地用于油漆船舶和桥 梁钢架。 今欲测定某样品四氧化三铅含量,称取 Pb3O40.1000g,加酸溶解,得到含 Pb2+的溶液,加热下用 过量 K2Cr2O7 将 Pb2+沉淀为 PbCrO4,反应为 2Pb2++Cr2O72-+H2O=2PbCrO4↓+2H+, 冷却后过滤洗涤,将 PbCrO4 沉淀用 HCl 溶液溶解,加入过量 KI,用 0.1000mol· -1Na2S2O3 溶液 L 滴定,终点时用去 12.00mL。 ⒈写出 PbCrO4 沉淀溶解和滴定过程的化学方程式; ⒉计算试样中 Pb3O4 的质量分数; (Pb3O4 的相对分子质量为 685.6) ⒊用标准溶液滴定时应用指示剂? ⒋加入过量 KI 后,反应需在暗处放置 5-10 分钟,为了防止生成的 I2 挥发,可选用何种仪器?

第二题 .市售乙醛通常为 4 0%左右的乙醛溶液。久置的乙醛溶液会产生分层现象,上层为无色油状液体, 下层为水溶液。据测定,上层物质为乙醛的加合物作(C2H4O)n,它的沸点比水的沸点高,分子中无 醛基。乙醛在溶液中易被氧化。为从变质的乙醛溶液中提取乙醒(仍得到溶液) ,可利用如下反应 原理:(C2H4O)n ? ?? nC2H4O。 (1) (1.5 分)先把混合物分离得到(C2H4O)n;将混合物放入分液漏斗,分层清晰后,分离操作是
H
?

第四题 1)画出环丁基二羧酸的所有异构体的结构式并给以系统命名。

(2) (1.5 分)证明是否已有部分乙醛被氧化的实验操作和现象是 (3) 分)若将少量乙醛溶液滴入浓硫酸中,生成黑色物质。 (2 请用化学方程式表示这一过程: (4) 分)提取乙醛的装置如右图;烧瓶中放的是(C2H4O)n 和 (6 - 6mol· 1 H2SO4 的混合液,锥形瓶中放蒸馏水。加热至混合液沸腾, L (C2H4O)n 缓慢分解,生成的气体导入锥形瓶的水中。 ①用冷凝管的目的是 ,冷凝水的进口是 。 (填“a”或“b”) 。 ②锥形瓶内导管口出现的气泡从下上升到液面的过程中,体积越来越小,直至完全消失,这现象说 明乙醇的何种物理性质?
1

2)环丁基-1、2- 二羧酸有三种异构体:Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,画出它们的投影式或者立体式,并指出其相对 构型。

3)立体异构体Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ中哪对是非对映异构体,哪对是对映异构体?

3、在右框中画出 A 溶液中阳离子的结构: 4、小明把一种常见含 X 的二元化合物的晶胞去掉所 有的 X 原子,发现剩余部分与 A 溶液中阳离子的结 构竟十分相似。这种常见二元化合物是 。 5、你认为 A 溶液中阳离子中,同种原子间存在着什 么样的作用力,并简略说明你的依据:

4)利用什么反应可以确定非对映异构体的不同的相对构型?

5)怎样拆分环丁基-1,2-二羧酸的对映异构体?

6)标明立体异构体Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的不对称中心的绝对构型(R,S 体系,又称 Cahn-Ingold-Prelog 规则)。

第五题 原子核的壳层模型指出:包含 2、8、20、28、50 和 82 个质子或中子以及 126 个中子的核具有特殊 的稳定性。写出 21685At 经 α 或 β 衰变直到稳定核的核化学方程式,并说明为什么此核为稳定核。

第七题 (8 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 。 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 色变成 色。其反应方程式为: 。 第八题 (12 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 H O C (C H 2 ) 5 C H O CH3 C H (C H 2 ) 7 C H 2 O H O CH3 O O

化合物 A

麝香内酯

第六题 今有一金属卤化物 A,在水溶液中完全电离,生成一种阴离子和一种阳离子,个数比为 4∶1。取 4.004g A 溶于水,加入过量 AgNO3 溶液,生成 2.294g 白色沉淀。经测定,阳离子由 X 和 Y 两种 元素构成,结构呈正方体状,十分对称。任意两个相离最远的 X 原子的连线为此离子的三重轴,任 意两个相离最远的 Y 原子的连线为此离子的四重轴(n 重轴表示某物质绕此轴旋转 360° 的角度, /n 不能察觉其是否旋转过) 。 1、写出 A 的化学式 (阴阳离子分开写) 2、写出 X 和 Y 的元素符号 、
2

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

试剂 H2O, H+, 加热 HBr C2H5OH,H2SO4 Zn, 乙醇,加热 乙酸钠,乙酸 KOH-H2O,然后 H+ H+,加热

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)

(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。

第十题 金属铁的熔点为 1811K。在室温和熔点间,铁存在不同的晶型。从室温到 1185K,金属铁以体 心立方(bcc)的 α—铁的晶型存在。从 1185K 到 1667K,铁的晶体结构为面心立方(fcc)的 γ— 铁。超过 1667K 直到熔点,铁转化为一种与 α 一铁的结构相似的体心立方(bcc)结构,称为 δ 一 铁。 (1)已知纯铁的密度为 7.874g/cm3(293K) : ①计算铁的原子半径(以 cm 表示) ; ②计算在 1250K 下铁的密度(以 g/cm3 表示) 。 注意;忽略热膨胀造成的微小影响。注意你所使用的任何符号的原义,例如 r=铁原子的半径。 钢是铁和碳的合金,在晶体结构中某些空隙被小的碳原子填充。钢中碳含量一般在 0.1%到 4.0%的 范围内。 当钢中碳的含量为 4.3% (质量) 时, 有利于在鼓风炉中熔化。 迅速冷却时, 碳将分散在 α— 铁的晶体结构内。这种新的晶体称为马氏体,它硬而脆。尽管它的结构稍有畸变,其晶胞的大小与 α 一铁晶胞的大小仍然相同。 (2)已假定碳原子均匀地分布在铁的晶体结构中: - (摩尔质量和常数;MFe=55. 85 g/mol MC=12 g/mol NA=6.02214× 23 mol 1) 10 ①计算含碳量(质量)为 4.3%的马氏体中 α 一铁的每个晶胞中碳原子的平均数; ②计算马氏体的密度(以 g/cm3 表示)

第九题 (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,βPdCl2 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 2+ 2+ 形的中央,问: (1)该络离子的 Pd 是以什么杂化形式。 (2)该络离子中 C2H4 与 Pd 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) 。

3

参考答案 第一题: (1)明矾水解生成的 Al(OH)3 因吸附水中的悬浮杂质沉淀下来,而蒸馏水中无杂质,因此未 见沉淀 (2)反应①中 Cl2 为氧化剂, I2 为氧化产物,因为氧化性 Cl2> I2,故反应①可发生,而反应②中 I2 为还 原剂, Cl2 还原产物,还原性 I2> Cl2,故反应②也可发生 (3)熟水果会释放出一种植物生长调节剂乙烯,催熟水果,但放入“砖块”后,因生成的乙烯被 KMnO4 氧化而失去,使生水果可保存较长时间 (4)Zn+ I2=== ZnI2,剧烈反应,生成大量紫色蒸气 H2O 第二题: (1)打开分液漏斗上口玻璃塞,同时打开下端活塞,下层溶液沿烧杯内壁流下,当下层液体放 完时关闭活塞,把分液漏斗内溶液从上口倒入指定容器 (2)取少量下层液体,滴入紫色石蕊试液,若颜色变红,则已有部分乙醛被氧化 (3)CH3CHO+H2SO4→2C+SO2+3H2O (4)①使未解聚的乙醛加合物凝固回流, b ②溶于水,且使沸点较低的冷凝;把导管撤离锥形瓶后再熄灭酒精灯

3)Ⅰ和Ⅱ,Ⅰ和Ⅲ是非对映体 Ⅱ和Ⅲ是对映体 4)顺式的异构体可生成酸酐,即:

5)用具有光学活性的碱生成盐来拆分。 6)ⅠR,S ⅡR,R ⅢS,Sf)

③ 第三题 1、解:(1)2PbCrO4+2H+=2Pb2++Cr2O72-+H2O (2)Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O (3)I2+2S2O32-=2I-+S4O622、解:Pb3O4→3Pb2+→3/2Cr2O72-→3×3/2I2→3×3/2×2S2O32Pb3O4%=91.41% 3、淀粉 4、碘量瓶 第四题:1)

2)

第五题:发生两次 α 和一次 β 衰变,顺序可以换,但最终得到 20882Pb 核。 (三个方程式,一个 2 分) 因为此核具有 82 个质子和 126 个中子,根据原子核的壳层模型,它为稳定核。 分) (2 第六题: 今有一金属卤化物 A, 在水溶液中完全电离, 生成一种阴离子和一种阳离子, 个数比为 4∶1 取 4.004g A 溶于水,加入过量 AgNO3 溶液,生成 2.294g 白色沉淀。经测定,阳离子由 X 和 Y 两 种元素构成,结构呈正方体状,十分对称。任意两个相离最远的 X 原子的连线为此离子的三重轴, 任意两个相离最远的 Y 原子的连线为此离子的四重轴 重轴表示某物质绕此轴旋转 360° 的角度, (n /n 不能察觉其是否旋转过) 。 1、写出 A 的化学式[Mo6Cl8]Cl4(4 分) (阴阳离子分开写) 2、写出 X 和 Y 的元素符号 Cl、Mo(各 1 分) 3、在右框中画出 A 溶液中阳离子的结构: 分) (4 4、小明把一种常见含 X 的二元化合物的晶胞去掉所 有的 X 原子,发现剩余部分与 A 溶液中阳离子的结 构竟十分相似。这种常见二元化合物是 NaCl(2 分) 。 5、你认为 A 溶液中阳离子中,同种原子间存在着什 么样的作用力,并简略说明你的依据: Mo 之间存在着金属-金属键,否则不能形成上述阳离子,静电作用将使它们 分开。 Cl 之间只有普通的静电排斥作用,不成键。相比 Mo-Mo 和 Mo-Cl,Cl 之 间的距离太大了,不可能形成化学键。 (6 分) 第七题:1.判断 A 为 CuI (1 分)键型 共价键 (1 分) 。 + + 2. A 的阳离子在水溶液中的歧化反应 2Cu = Cu2 + Cu 。 分) (1 + - 3. 歧化产物之一与 A 的阴离子反应 2Cu + 4I = 2CuI + I2 。 分) (1 ⒋检测汞蒸气时,試纸颜色由 白 色变成 红 色。 分)其反应方程式为: (2 4 CuI + Hg = Cu2HgI4 + 2Cu 。 分) (2 第八题(12 分) :

4

2.(1)dsp2 (1 分)

(2)

(3 分)

3. PdCl2

+ CO + H2O = Pd + CO2 + 2HCl 黑色

(2 分)

第十题 (1)①293K 时铁为体心立方(bcc)晶型,晶胞中铁原子数为 2;晶胞边长为 a,Fe 原子半径为 r, 则立方体的体对角线长为 4r。 ? ? nM / N A r=124.1pm ②1250K 下、fcc,每个晶胞中 Fe
bcc

V胞

原子数为 4; ρ fcc=8.578 g/cm (2)①含 C 4.3%(质量)的马氏体α —铁中:C︰Fe(原 子数)=1︰4.786 每个晶胞中平均含碳原子数为 0.418 ②ρ (马氏体)=8.234 g/cm3

3

第九题:1.

(2 分)

(2 分)

5


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