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全国高中化学竞赛试题06


高中化学竞赛初赛模拟试卷(06)
(时间:3 小时
题 号 满 分
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47 Cs 132.9 Fr [223]

满分:100 分)
5 11 6 9 7 11 8 8 9 16 10 15
He 4.003 Ne 20.18 Ar

39.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

1 6

2 5

3 11

4 8

相对原子质量
Be 9.012 Mg 24.31 Ca 40.08 Sr 87.62 Ba 137.3 Ra [226] La 系 B 10.81 Al 26.98 Ga 69.72 In 114.8 Tl 204.4 C 12.01 Si 28.09 Ge 72.61 Sn 118.7 Pb 207.2 N 14.01 P 30.97 As 74.92 Sb 121.8 Bi 209.0 O 16.00 S 32.07 Se 78.96 Te 127.6 Po [210] F 19.00 Cl 35.45 Br 79.90 I 126.9 At [210]

Sc Ti V Cr Mn Fe Co 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh 88.91 91.22 92.91 95.94 [98] 101.1 102.9 La- Hf Ta W Re Os Ir Lu 178.5 180.9 183.8 186.2 190.2 192.2 Ac- Rf Db Sg Bh Hs Mt La

Ni 58.69 Pd 106.4 Pt 195.1 Ds

Cu 63.55 Ag 107.9 Au 197.0

Zn 65.39 Cd 112.4 Hg 200.6

La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Tb Lu 138.9 140.1 140.9 144.2 144.9 150.4 152.0 157.3 158.9 162.5 164.9 167.3 168.9 173.0 175.0

第一题(6 分) 1.乙烯酮(CH2=C=O)在一定条件下能与含活泼氢的化合物发生加成反应,反应 可表示为:CH2=C=O+HA→CH3— A。乙烯酮在一定条件下可与下列试剂加成,其产 物不正确的是 A 与 HCl 加成生成 CH3COCl B 与 H2O 加成生成 CH3COOH C 与 CH3OH 加成生成 CH3COCH2OH D 与 CH3COOH 加成生成 CH3— -O— -CH3 2.据 2001 年 12 月的《参考消息》报道,有科学家提出硅是“21 世纪的能源” 、 “未 来的石油”的观点、假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用,关于其有利因素的 下列说法中,你认为不妥当由是 A 硅便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是最佳的燃料 B 硅的来源丰富,易于开采,且可再生 C 硅燃烧放出的热量大,且燃烧产物对环境污染程度低,名易有效控制 D 寻找高效催化剂,使硅的生产耗能很低,是硅能源开发对用的关键技术 3.氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工厂产品之一。目前,世 界上采用的合成氨技术是德国人哈伯在 1905 年发明的.他因此获得了 1918 年度诺贝尔化学奖、哈伯法合成氨需要在 20~50MPa 的高压和 500℃的高温下,并用铁催化剂,且氨转化率仅 10%~15%.然而,2001 年有两位希腊化学家在美国《科学》杂志上发表文章,在常压下把氢气
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和用氦稀释的氮气分别通入一个加热到 570℃的电解池(如图) ,氢气和氮气在电极上合成 了氨,而且转化率可高达 78%! (图中涂黑处表示新法合成氨中所用的电解质,它能传导 + H ) 。下列说法不正确的是 A 新法合成氨的电解地中可以用水溶液作电解质 B 新法合成氨的电解池中不能用水溶液作电解质 C 新法合成氨的阳极反应为:3H2-6e=6H+ D 新法合成氨的电解反应为:N2+3H2 2NH3

第二题(5 分) 近几十年发展起来的关于超重元素核稳定性理论认为:当原子核中质子和中子数目达 到某一“幻数”(奇异的、有魔力的数)时,这个核将是特别稳定的。在周期表中铀以前的 元素中具有 2、8、20、28、50、82 个质子或中子的核是特别稳定的,中子数 126 也是一 个重要的幻数。氦、氧、钙、铅的质子数和中子数都是幻数,具有这种双幻数的原子核更 为稳定。科学家们用计算机算出下一个具有双幻数的元素将是含 114 个质子和 184 个中子 的第 114 号元素 X(称为超重元素) 。若已知原子结构规律不发生变化,该元素 X 就是第 _____周期第 族元素,其最高氧化物的分子式为 ,再下一个具有双幻数的超重 元素是质子数为 164、中子数为 318 的 164 号元素 Y,它应是第 周期第 族元素。 第三题(11 分) 完成下列反应方程式。 - - 1. 在 H2O2 作用下可实现 Fe(CN)63 与 Fe(CN)64 之间的相互转化, 在酸性溶液中 H2O2 - 4- 3- 3- 可使 Fe(CN)6 转化为 Fe(CN)6 ;在碱性溶液里 H2O2 可使 Fe(CN)6 转化为 Fe(CN)64 。 写出以上相互转化的离子方程式。 2.磁流体是电子材料的新秀,它既具有固体的磁性,又具有液体的流动性,它在化 工、机械、环保、医疗等领域具有广泛的应用。据 2002 年的《化学世界》杂志报道,制 备磁流体的方法是:将 FeSO4 与 Fe2(SO4)3 等物质的量混合,再加入稍过量 NaOH 溶液, 随后加入油酸钠溶液,即可生成黑色的磁性物质。最后调节溶液的 pH,过滤、水洗、干 燥可得磁流体。写出制备磁流体的离子方程式。 3.纳米碳管是近年来世界各国大力研究的高科技产品。电弧法合成的纳米碳管,伴 有大量杂质——碳纳米颗粒。由于杂质存在,纳米碳管较难提纯。现在的提纯方法是:将 纳米碳管的粗品放入圆底烧瓶中, 依次加入 K2Cr2O7 和 1︰2 的硫酸, 装好回流冷凝和搅拌 2- 3+ 装置,在 150℃回流 2h 溶液由橙色(Cr2O7 )转变为墨绿色(Cr ) ,将所有的墨绿色溶 液过滤,滤纸上存在的黑色物质即为纯纳米碳管。写出提纯纳米碳管的化学方程式。 4.含 CN-的污水危害很大,处理该污水时,可在催化剂 TiO2 作用下用 NaClO 将 CN - - CNO-在酸性条件下继续被 NaClO 氧化生成无毒的产物。 氧化成低毒性的 CNO 。 写出总 反应方程式。

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第四题(8 分) 由 2 种短周期元素组成的无机化合物 X 分子的空间结构高度对称。X 是白色粉末,强 烈腐蚀皮肤,300℃升华。X 在空气中潮解,根据吸收水分的不同而得到 A(吸收 2 分子 水) 、B(吸收 4 分子水) 、C(吸收 6 分子水) ,其中 A 和 B 都是四元酸。 1.写出 X 的化学式和结构简式。 2.写出 A、B、C 的化学式。 3.列举 X 的两种用途。

第五题(11 分) SbCl3 和 SbF3 是常见的两种锑化合物, 具有显著的导电性。 若将 SbCl3 加到熔融的 LiCl 中,发现也能导电。 1.用化学方程式解释 SbCl3 导电的原因。 2.解释 SbCl3 加到熔融的 LiCl 中能导电的原因。 3.若将 CCl4 与 SbF3 混合,在催化剂的作用下,能够产生对臭氧层有强烈影响的化合 物 A。经分析,该反应是非氧化还原反应。为减少 A 对臭氧层的破坏,最近化学家找到了 很多催化活性较高的催化剂,使 A 与水反应,变成对臭氧层影响较小的物质。试写出制备 A 以及 A 水解的化学反应方程式。 4.评述上述处理 A 方案的优劣。 5.SbCl3 沸点为 233℃,Sb2O3 熔点为 658℃,沸点为 1456℃。常用 Sb2O3 和有机卤化 物作为阻燃剂,其阻燃作用机理可以认为是 Sb2O3 掺入到含氯有机物(R·HCl)中,受热 释放出 HCl,并生成 SbOCl。而 SbOCl 的热分解反应,从热重分析图谱中发现它有四个平 台,相应于 SbOCl 分解有四个串联反应,分解成 SbCl3 和锑的氯氧化物,最后变成 Sb2O3。 前三个反应在 245~565℃下进行,第四个反应在 658℃下进行。若第一、第二个和第四个 反应的失重率分别为 26.34%、8.94%和 0,试通过计算写出 SbOCl 热分解过程的四个化学 反应方程式。 (已知相对原子质量:Sb 为 122;O 为 16;Cl 为 35.5)

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第六题(9 分) 某芳香烃 X,其摩尔质量不超过 300g/mol,取 X 1.0g,室温下在 2.385L O2 中燃烧, 恰好完全反应,得到 1.800L CO2。X 有 2 种同分异构体 A、B,它们均不能由烯烃经催化 A 只得到一种产物, 氢化得到。 在光照下和氯气反应生成一氯代物时, 而 B 得到两种产物。 但在铁粉催化下与氯气反应生成一氯代物时,A、B 却都可以得到两种产物。 1.计算 X 的化学式; 2.写出 A、B 的结构简式。

第七题(11 分) 铂的配合物{Pt(CH3NH2)(NH3)[CH2(COO)2]}是一种抗癌新药,药效高而毒副作用小, 其合成路线如下: K2PtCl4 ? ?? B(黄色晶体) ? ?? C(红棕色固体) ?? A(棕色溶液) ?
I II III IV V D(金黄色晶体) ? E(淡黄色晶体) ? ?? ??

(Ⅰ)加入过量 KI,反应温度 70℃; (Ⅱ)加入 CH3NH2;A 与 CH3NH2 的反应摩尔 比=1︰2; (Ⅲ)加入 HClO4 和乙醇;红外光谱显示 C 中有两种不同振动频率的 Pt-I 键, 而且 C 分子呈中心对称,经测定,C 的相对分子质量为 B 的 1.88 倍; (Ⅳ )加入适量的氨 水得到极性化合物 D; (Ⅴ)加入 Ag2CO3 和丙二酸,滤液经减压蒸馏得到 E。在整个合成 过程中铂的配位数都是 4。 1.画出 A、B、C、D、E 的结构式。 2.从目标产物 E 的化学式可见,其中并不含碘,请问:将 K2PtCl4 转化为 A 的目的 何在? 3.合成路线的最后一步加入 Ag2CO3 起到什么作用?

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第八题(8 分) 某校课外环保监测小组对采集气体样品中所含污染气 CO 的浓度进行测定,其方法与 步骤如下: ①首先使采集的气体样品 2.00L 缓缓通过含 I2O5 的加热管,发生反应: ; ② , 并用过量的浓度为 0.00500 mol/L 的 Na2S2O3 溶液 30.0mL 完全吸收, 此时发生反应: ; ③ ,用浓度为 0.0100 mol/L 的 I2 水滴定,耗去 5.00mL 时溶液恰好变色。 1.补充完成上面的实验步骤和反应方程式。 2.计算气体样品中 CO 的浓度为(mg/L)

第九题(16 分) 有机物 A、B 分子式均为 C10H14O,与钠反应放出氢气,但不能从羰基化合物直接加 氢还原得到。A 分子具有光学活性而 B 分子没有。A 与硫酸并热可得到 C 和 C’,而 B 得 到 D 和 D’;C、D 的产率比 C’、D’大的多;C、D 分子中所有碳原子均可共处于同一平面 + 上,而 C’和 D’却不可。以乙烯和苯为有机原料,HBr、PCl3、AlCl3、Mg、H2O、[O]、H 等无机试剂,通过下面的路线可合成 A(反应中的溶剂略去) 。 CH2=CH2 ? ?? F ?? E ?
a b

CH2=CH2 ? ?? G ? ?? I ? ?? J ?? H ?
c d e f J/g ?F h L? A ?? ? ?? K ??? ??

1.写出 A、B、C、D’的结构简式 2.命名 B 和 C’; 3.为什么 C、D 的产量比 C’、D’高得多? 4.C、C’、D、D’中具有顺反异构体的是 。 5.写出合成路线中无机试剂 a、b、f、g; 6.写出合成中中间产物 F、H、J、K、L 的结构简式。

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第十题(15 分) 科学研究中可以用多种方法来测定阿伏加德罗常数。油膜法、X 射线衍射法、电解法 是三种常用方法。 3 1.1774 年,英国科学家 Franklin 在皇家学会上宣读论文时提到: “把 4.9cm 油脂放到 3 2 水面上,立即使水面平静下来,并令人吃惊的蔓延开去,使 2.0×10 m 水面看起来像玻璃 那样光滑” 。已知油脂在水面上为单分子层,假设油脂的摩尔质量为 M,每个油脂分子的 2 横截面积为 A cm ,取该油脂 mg,配成体积为 VmmL 的苯溶液,将该溶液滴加到表面积为 S cm2 的水中,若每滴溶液的体积为 Vd mL,当滴入第 d 滴油脂苯溶液时,油脂的苯溶液 恰好在水面上不再扩散。 (1)阿伏伽德罗常数(NA)的表达式为 NA= 。 (2)水面上铺一层油(常用十六醇、十八醇,只有单分子厚) ,在缺水地区的实际意 义是 。 2.X 射线法是通过 X 射线衍射仪测出离子化合物离子间的间隔,再根据该化合物质 量与体积的关系(密度)来确定。已知:X 射线衍射仪测出的 NaCl 晶体中相邻钠离子间 距为 398.7pm。某同学为了测定阿伏伽德罗常数,做了如下实验:用分析天平称取一定质 量研细的 NaCl 固体,装入 25mL 容量瓶中,然后用滴定管向容量瓶中滴加苯并不断振荡, 使苯、氯化钠晶体充分混匀,标定,其实验结果如下表: 实验序号 1 2 MNaCl/g 5.879 3 9.456 6 消耗苯体积 / cm3 22.27 20.67 NA

(1)根据实验数据,请填写两次实验测得的阿伏伽德罗常数 NA。 (2)上述实验中能否用胶头滴管代替滴定管,为什么? (3)上述实验中能否用水代替苯,为什么? 3.电解法也是测定阿伏伽德罗常数 NA 的常用的方法之一。 (1)现实验室有同样浓度的氯化钠、硫酸铜、硝酸银、硫酸等溶液。若实验过程中 不考虑电极上的析出物质与电解后的溶液之间的反应,则你认为选用哪一种溶液作为电解 液,实验既简便、测定结果误差又小,并说明理由。 (2)采用你所选定的溶液来实验,至少应测定哪些数据? (3)若已知 1 个电子的电量为 q,选定符号代表有关物理量,列出计算阿伏伽德罗常 数(NA)的数学表达式。

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参考答案
第一题(6 分) 1.C 2.D 3.A(各 2 分) 第二题(5 分) 七 IVA XO2 八 IVA(各 1 分) 第三题(11 分) 1.酸性溶液中:2Fe(CN)64-+H2O2+2H+=2Fe(CN)63-+2H2O 3 4 碱性溶液中:2Fe(CN)6 -+H2O2+2OH+=2Fe(CN)6 -+2H2O+O2↑(各 1.5 分) 2.Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4+3H2O(2 分) 3.3C+8H2SO4+2K2Cr2O7=2Cr2(SO4)3+3CO2+2K2SO4+8H2O(3 分) 4.2CN-+5ClO-+2H+=N2↑+2CO2↑+H2O+5Cl-(3 分) 第四题(8 分)

1.P4O10(1 分)

(2 分)

2.A:(HPO3)4 B:H4P2O7 C:H3PO4(各 1 分) 3.脱水剂、干燥剂(2 分) 第五题(11 分) + - 1.2SbCl3 SbCl2 +SbCl4 (1 分) - 2.说明 SbCl3 对 Cl 是一个强接受体(1 分) ,产生了阴、阳离子: + - LiCl+SbCl3 Li +SbCl4 (1 分) 3. 3CCl4+2SbF3=3CCl2F2+2SbCl3 CCl2F2+2H2O=CO2↑+2HCl+2HF (各 1 分) 。 4.由于氟利昂水解产生了 HCl 和 HF,仍然对环境有污染,如 HCl 能产生酸雨,HF 能腐蚀一些玻璃器皿。 (2 分) 5.①5SbOCl SbCl3↑+Sb4O5Cl2(Sb2O3·2SbOCl) ②4Sb4O5Cl2 SbCl3↑+5Sb3O4Cl(Sb2O3·SbOCl) 。 ③4Sb3O4Cl 4Sb2O3(s)+SbCl3↑ ④Sb2O3(s) Sb2O3(l) (各 1 分) 第六题(9 分) 1.C20H26(3 分) A: 第七题(11 分) 1.A: B: (各 3 分)

I Pt I

I I 1· ?

2B:

I Pt I

NH2CH3 C: NH2CH3

CH3H2N I

I Pt I 3 · ? Pt

I NH2CH3

2 页(共 第 7 · ? 8 页) O CO

I

NH2CH3

NH2CH3

I A: I Pt

I I 1· ?

2B:

I Pt I

NH2CH3 C: NH2CH3 2· ? O CO Pt CO O

CH3H2N I

I Pt I 3 · ? Pt

I NH2CH3

D? ?

I Pt I

NH2CH3 NH3

E? ? H2C

NH2CH3 NH3

(A、E 各 1 分,B、C、D 各 2 分)

· ? 2.将 K2PtCl3 A 目的是使 CH (1 分) 2 3NH 4 转化为 · ? 2 更容易取代 A 中的碘。 3.下列两种答案均得满分:①Ag2CO3 与丙二酸生成丙二酸银盐,再与 D 作用形成 AgI 沉淀,加速丙二酸根与铂配位。②Ag2CO3 与 D 发生下列反应:D+Ag2CO3=DCO3+ 2AgI DCO3 再与丙二酸根发生配体取代反应,形成 E。 (2 分)

第八题(8 分) 1. 将产生的 I2 升华 5CO+I2O5=5CO2+I2 中加 4 滴淀粉溶液作指示剂(各 1 分) 2.1.75mg/L(4 分) 第九题(16 分) 1.A: B: C:

I2+2S2O32-=2I-+S4O62- 向②的溶液

D’:

(各 1 分)

2.B:2-甲基-1-苯基-2-丙醇 C’:2-苯基-1-丁烯(各 1 分) 3.①符合查氏消去规则,消去氢原子少的碳原子上的氢原子; ②C、D 中的苯环和双键是共轭的,能量低,更易生成。 (各 1 分) 4.C(1 分) 5.a:HBr;b:Mg;f:PCl3;g:AlCl3(各 0.5 分) 6.F:CH3CH2MgBr;H:CH3CHO J: K: L: (各 1 分)

第十题(15 分) M ? S ? Vm 1. (1) (2 分) A ? m ? Vd ?d ? 1? (2)防止水蒸发(1 分) - - 2. (1)6.057×1023mol 1;5.972×1023mol 1(各 2 分) (2)不能,无法测出苯的体积(1 分) (3)不能,NaCl 溶于水,而无法测出 NaCl 晶体的体积(1 分) 3. (1)硝酸银(1 分) 若选择氯化钠溶液、硫酸溶液,电解产物都是气体,就要通过测定气体的体积来确定 电解产物的物质的量,由于气体体积较难精确测定,会给实验结果带来较大的误差;如选 择硫酸铜溶液、硝酸银溶液时,电解产物中都有固体(铜、银) ,容易准确测定其物质的 量。硫酸铜和硝酸银比较,通过等电量时,产生的固体产物的质量 Cu<Ag。所以选用硝 酸银溶液时,称量误差对实验结果影响更小,实验结果的误差更小。 (2 分) (2)实验中需测定的物理量是:电流强度、电解时间、电解产物的质量。 (1 分) 电子数 It / q (3)NA= = (2 分) 电子的物质的量 m? Ag ? / M ? Ag ? {I—电流强度,t 一电解时间、m(Ag)一析出 Ag 的质量、M(Ag)-Ag 的相对原子质量}
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