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模拟试题:全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试卷 (10)


第 27 届全国高中学生化学竞赛 (省级赛区) 模拟试卷
(2013 年 9 月 X 日 9:00~12:00) 出题人:福建 黄志超 请仔细阅读注意事项: 1. 考试时间 3 小时。迟到超过半小时者不能进入考场。开考后 1 小时内不得离场。 2. 试卷装订成册,不得拆散。所有解答必须写在指定位置,用铅笔解答无效(包括作图) 。 草稿纸另发。不得将任何纸张及有存储、编程

或通信功能的电子设备带入考场。 3. 姓名、班级必须写在首页左侧的框中,写在其他地方者按废卷论处。 4. 凡要求计算者,须给出计算过程,没有计算过程无效。 5. 有涂改液、胶带纸等痕迹的试卷一律记零分。 H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47 Cs 132.9 Fr [223] He 4.003 Be B C N O F Ne 9.012 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 Mg Al Si P S Cl Ar 24.31 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95 Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 40.08 44.96 47.88 50.94 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 Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 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 Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 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] Ra [226] Ac-Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg

元素周期表

6. 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。

Avogadro 常数 L=6.022· 1023mol-1 一、A 元素是一种轻金属,其用途广泛,在有机合成中其配合物盐广泛用作高效还原剂,已 知在这种还原剂 B 中 A 元素含量为 18.28%。 (22 分) 1、请写出 A、 B,并写出两例 B 在有机合成中的应用实例(方程式) (3 分) 2、请说明 B 应在何种条件下使用(1 分) 3、写出 B 的制备方程式(制备中产生一种 A 的氯盐) (2 分) B 在受热下会发生分解,分解在 154-161℃、197-227℃、400℃有三个吸热峰,第一阶段 分解产生另一种配合物 C,单质 D 与单质 E,E 是一种双分子气体,D 是一种金属固体,分 解失重 5.321%, 第二阶段产生化合物 F、 D 与 E, 分解过程失重 (相对于原始成分) 7.982%, 第三阶段分解产生单质 A 与单质 E,残留固体中不含 E,失重(相对于原始成分)10.64% 4、写出 C、D、E、F 及分解过程方程式(10 分) 5、画出 C 的结构式并说明中心原子的杂化(3 分)

6、A 元素广泛用作电池生产,请写出 A 与 SOCl2 组成的电极反应式与电池总反应式(3 分) 二、KMnO4 在分析化学中具有广泛应用,下面是有关于 KMnO4 在分析中应用的题目(10 分) 1、请写出 KMnO4 溶液在滴定前的处理步骤(2 分) 2、常见的标定 KMnO4 的物质有 Na2 C2 O4 ,但是其滴定开始时速度要慢,其反应温度不 能过高也不能过低,请说明原因。 (3 分) 2+ 3、KMnO4 可以用于进行 Ca 的测定请设计出一种测定方案,并写出最后的计算式(用 符号表示,符号自定,只要求粗略步骤,不要求具体操作)提示:使用到(NH4 )2 C2 O4 (5 分)

三、水,一种我们熟悉的物质,但它本身带来的化学却是无穷无尽 (17 分) 1、右图为水的相图,请写出(2 分) (1)a,b,c 区域所代表的的水的状态 (2)OD 线存在的原因 (3)O 点的意义 2、OC 线的斜率为负值,由此可以联想到 c 变为 a 的体积反常 变化,请写出其原因(2 分) 3、冰存在很多种的晶型,右图为一种冰的晶体,请画出其晶 胞(2 分) 4、 已知右图所示的冰晶晶胞参数为 a=452.27pm, c=736.71pm, 请求出 O—H…O 氢键长度其晶体密度(2 分) 5、水的离子迁移速率很高,请解释其原因(2 分) 水作为一中常用的溶剂在化学中受到了广泛的应用,但仍有 许多场合需要用到很多不同的溶剂,例如 HF,NH3 ,乙醚等等。 6、请写出两点水做溶剂的局限性(2 分) 7、请写出无水 HF 中 HF 的电离方程式(1 分) 8、请写出 HNO3 以及 H2 SO4 在 HF 中的溶剂化作用(4 分)

四、以下是关于某对称有机物 C 的合成线路,其具有 T d 的对称性,请根据合成路线回答问 题

1、请写出 A、 B、C 的结构式(4 分) 2、请写出 a 的反应类型(1 分) 3、请写出 b 步骤的反应机理(3 分) 4、请以三个碳以下原料在 5 步以内合成原料 1(3 分)

五、硼是硬而脆及相对不活泼的元素,只能溶于热浓硝酸和热浓硫酸,在空气中燃烧生成 B2 O3 和 BN,但却无 B3+离子。 BN 的结构和石墨相似。硼能生成原酸 H3 BO3 及偏酸 HBO2 , 其盐存在于自然界。硼最简单的氢化物在标况下密度为 1.235gL-1 。 1. 写出 BN 的结构式。 2. 写出 B 最简单氢化物的结构。 3. 说明硼酸的晶体类型,分析其成键方式。 4. 指出化合物 H3 B-NH3 熔点比其等电子体 H3 C-CH3 等高得多的原因,并画出示意图。 5. 硼酸根在不同溶液中的存在形式不同。画出[B5 O6 (OH)4 ]-及硼砂酸根的结构。 6. 制取 NaBH4 主要有两种方法:1. 硼酸三甲酯-氢化钠法(Schlesinger 法) 。2. 硼砂-金属钠 氢化还原法(Bayer 法,在该方法中另需加入一种非金属氧化物) 。请写出两种方法的主 要方程式。 7. 在 180℃时将乙硼烷和 NaBH4 混合,可得到一种钠盐 A 和另一种简单气体 B。电导实验 表明 A 为 Na2 SO4 型。 A 的阴离子式量为 141.82,具有对称多面体结构。写出反应方程 式并画出 A 阴离子结构。

六、铝的广泛使用是一个时代的标志之一。廉价的冶炼与电力应用不可分割。 1. 写出电解法以铝土矿为原料冶铝的化学方程式。 2. 工业电解 NaCl-AlCl3 体系铝工艺如下:用氧化铝或铝硅酸盐为原料,制得 AlCl3 ,再以 无水 AlCl3 为原料,制备 AlCl3 离子型液体( AlCl3 -MCl, M 为碱金属或有机阳离子) , 以此 AlCl3 离子型液体进行电解。 (1) 实验证明,在阳极发生的电解反应是 AlCl4 -失去电子生成离子 Q,该离子中 Al 有 一种环境,Cl 有两种环境,经质谱检验,其质荷比 M/Z=302.5,试画出离子 Q 的 结构式,并写出生成 Q 的电极方程式。 (2) 生成的 Q 离子移动到阴极,并在阴极得电子生成 Al 单质。试写出电极方程式。 (3) 据有关资料显示,当 Cl-含量较少时, AlCl3 -MCl 中可能存在链状离子[Aln Cl3n+1 ]-,

试画出其结构。 (4) 电解 AlCl3 -MCl 熔体制铝比电解 Al2 O3 -Na3 AlF6 制铝节省电能约 30%,为什么现在 仍使用后一种方法制铝? 3+ 3. Al 能形成配合物,但六配位化合物不多。试画出三种六配位 Al 配合物的结构。

七、硼和铝都能形成缺电子化合物,在酸碱电子理论中称为 Lewis 酸。 1. 比较 BF3 、 BCl3 、 BBr3 、 BI3 的 Lewis 酸性,并说明原因。 2. H3 BO3 是极弱的酸,加入少许甘油后酸性增强。写出 H3 BO3 酸式电离和加入甘油的方程 式。 3. 固体 AlCl3 不能由水溶液中制备,说明理由。有一种制 AlCl3 的方法是用 Al2 O3 与 CCl4 在一定条件下反应,但由于产物中含有剧毒气体而不常用。写出此方程式。 4. 与 BX3 不同, AlX3 常以二聚体形式存在。画出液态 AlCl3 结构。 5. 某短周期元素的氯化物 X ,其蒸气折换成标准时密度约为 11.16g/L 。若将它投入到 CH3 OH 中,可以从中结晶出 X·4CH3 OH。 (1)确定 X 的分子式。 (2)已知 X 中同种类型的原子都等价,请画出 X 的分子结构。 (3)试解释 X 投入甲醇后为何会发生这样的反应?

一、1、A: Li
COOH

B:Al
CH2 OH

+ LiAlH4

RCN+LiAlH4

RCH2NH2

(仅作为参考,写出其他实例也可得分,其中 A,B 个 0.5 分,反应式 1 个 1 分) 2、在无水醚中使用(答出具体的如无水乙醚等也得分) (1 分) LiAlH +3LiCl AlCl +4LiH 4 3 3、 (2 分) 4、C:Li3 AlH6
3LiAlH4
2LiH

D:Al

E:H2

F:LiH (C2 分,其它各 1 分)
2Li3AlH6 6LiH+2Al+3H2(2 分)

Li3AlH6+2Al+3H2(2 分)
2Li+H2(1 分)

5、

sp3 d2
H

3-

Li3

H Al H H

H

H

(杂化 1 分,结构式 2 分) 6、 电池反应式: 4Li+2SOCl2 Li++e负极:Li 正极:4e +2SOCl2 (各 1 分)
-

SO2+4LiCl+S

SO2+4Cl-+S

二、1、将 KMnO4 溶于定量水中,煮沸后保持微沸 1 小时(0.5 分) ,冷却,放置 2-3 天后, 用为空玻璃漏斗过滤(1 分) ,置于棕色试剂瓶中备用(0.5 分) 2、草酸刚开始与 KMnO4 反应速率较慢,在有了 Mn2+后反应速率加快,故刚开始需慢 速滴定(1 分) ;温度不能太低是为了加快反应速率(1 分) ,而温度太高时草酸会 分解(1 分) 。 3、取定量的待测溶液与锥形瓶中(体积为 V1 (ml) ) ,加入过量的(NH4 )2 C2 O4 ,控 制 PH 在 4-5,放置陈化,过滤,用少量冷水洗涤后将沉淀转移至另一锥形瓶中, 加酸溶剂后用 KMnO4 标液滴定至紫红色( KMnO4 标液体积为 V2 (ml) ,浓度为 c (mol/L)(3 分)

CCa2? ?

c ? V2 5 ? (mol ? L?1 ) V1 2

三、1、 (1)a:液态 b:气态 c:固态 (共 1 分,答错一个扣 0.5 分,扣完为止) (2)OD 为过冷水,应液态水有时在 0℃以下无法形成晶核而无法形成冰晶,故而 不会转变为冰(1 分) (3)O 点为水的三相点,即水的固态、液态、气态可同时存在。 (1 分)

2、由克拉贝龙方程可知

dp ?S ?H ,而 H2 O 由冰变为水时,由于从原先依靠 ? ? dT ?V T ?V 氢键而较为有序的冰变为较为无序的水, ?V 为为负数,故斜率也为负数(克拉贝
龙方程 1 分,氢键 1 分)

3、 4、 ? ?
2

(2 分)

4M ? 0.917 g ? cm?3 a c ? sin(60?) ? NA
3 ?c ? 276.3 pm 8

d?

(公式各 0.5 分,答案各 0.5 分) 5、水可通过氢键相互连接,对于 H+迁移,只需通过氢键进行相邻水分子间的 H+迁移 就可以达到整个 H 迁移的效果,而不需离子的完全移动,OH 亦然(2 分) 6、 (1)对于一些对水敏感的试剂无法适用 (2)温度的使用范围有所限制 (3)很多物质如有机物等不溶于水 …….. (一个 1 分,共 2 分,其他合理答案也得分) 7、3HF 8、H2SO4+3HF
HNO3 4HF
HF2-+H2F+
HSO3F+H3O++HF2
+ -

NO2++H3O++2HF2-(各 2 分)
O

四、1、

A:

O

B:
O

C:

O

(A、B 各 1 分,C2 分) 2、[2+2]环加成反应(1 分) 3、

O

OOHOH

O

H

Br

Br

Br

OH-

OH

O

Br

(3 分) 4、
O OH Br

CH3 MgBr 无水乙醚

H3O

+

PBr3

Br

2NaNH2
Na Na

(3 分)


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