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第27届全国化学竞赛模拟试题(3)


第 27 届全国化学竞赛模拟题系列一(3)

2013/1/19 编辑

全国高中化学竞赛(省级赛区)模拟试题( ) 全国高中化学竞赛(省级赛区)模拟试题(3)
姓名__________ 姓名
He 4.003 O Ne B C N F Li Be 6.941 9.012 10.81 12.01 14.01 16.00

19.00 20.18 Al Si P S Cl Ar Na Mg 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95 22.99 24.31 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 39.10 40.08 44.96 47.8850.94 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 Sn Sb Te I Xe Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In 85.47 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 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Cs Ba 132.9 137.3 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] Fr Ra [223] [226] Ac-Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt H

1.008

相相相相相相





La 系

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1题 1-1 Berkeley 实验室的 V.Ninov 等人于 1999 年发表了 86Kr+208Pb 生成 118 号元素的实验结 果并观察到 289Lv Lv 为 116 号元素, 2011 年 12 月被命名, 号元素的符号为 Uuo) ( 于 118 。 写出相关的核反应方程式。

1-2 但 Berkeley 实验室结果于 2001 年宣布收回,美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 2006 年 10 月 16 日宣布,该实验室科学家与俄罗斯科学家合作,利用俄方的回旋加速器设备, 将许多钙-48 离子加速,用来轰击人造元素锎(Cf)-249,成功合成了 118 号超重元素, 并未观察到中子的生成。请写出相关的核反应方程式。







第 2 题 卤素间化合物的发现很早,早在 1813 年即发现了 ICl 和 ICl3,1826 年制得了 IBr, 1826 年得到了 BrF3。卤素氟化物的研究由 Ruff 及其同事们在 1925-1934 年间做了大量的工 作。他们以氟单质为原料合成了 ClF,ClF3,BrF,BrF5 和 IF5 等多种类型的卤素氟化物及其 衍生物。同时,互卤化合物的 Lewis 酸碱性也成为了研究的重点。 2-1 卤素互化物 IF 很不稳定,直到 1951 年才由 Durie 用发射光谱鉴定了 IF 分子的存在。IF 在室温下即可发生歧化反应。请写出歧化反应的方程式。





自 治







2-2 液态 BrF3 与 Sb2O3 发生反应,生成稳定的配离子[SbF6]-,写出反应的方程式。





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2-3 当[SbF6]-浓度很高时,会生成另一种配离子[Sb2F11]-,预测该离子其在 19F-NMR 谱中峰 的个数及波峰相对的面积比。

2-4.在 250℃时,ClF3 能使 AgCl、CoCl2 转变为 AgF2、CoCl3,请给出 ClF3(l)与 AsCl3 反应所 生成的产物。

2-5.几种卤素互化物在常温下的状态如下:IF3:黄色固体;IF5:无色液体;IF7:无色液体。 试解释上述三种物质物理性质递变差异的反常情况。

第 3 题 副族元素简单配体的配位型化合物是配合物中研究的重点,如下是几个有关问题: 3-1.在 Cr(III)的氨溶液中存在[Cr(NH3)5―OH―Cr(NH3)5]5+离子,画出其立体结构。

3-2.上题所述离子可进一步失质子生成 B:[Cr(NH3)5―O―Cr(NH3)5]4+,画出 B 立体结构, 已知 B 磁矩室温为 1.3B.M.试对其作出解释。

3-3.[CoCI4]2-溶液的颜色变化是非常有趣的,向其乙醇-水的混合溶液中加入锌离子则溶液变 为粉红色,若再向其中加入钙离子,则变为蓝色,试对此现象作出合理解释。

3-4.Werner 是第一位分离出八面体结构的光学异构体 H 的化学家。化合物 H 只由钴、氨、 氯离子以及含氧微粒(可能是 H2O、OH-或 O2-)组成。H 含八面体配位的钴离子。用硝酸 银 水 溶 液 滴 定 能 够 将 全 部 氯 离 子 从 配 合 物 中 移 走 。 0.2872g 的 H ( 不 含 结 晶 水 ) 需 22.8mL0.100mol·L-1 的硝酸银水溶液方可将全部氯离子交换下来。 3-4-1.计算化合物 H 中氯的质量百分数。

H 在酸中很稳定,但在碱中水解。0.7934g 的 H(不含结晶水)同过量的氢氧化钠水溶 液一起加热,生成钴(III)的氧化物,放出氨气。生成的氨被蒸出,并经由 50mL0.500mol·L-1 的盐酸溶液吸收。剩余的盐酸需 24.8mL0.500mol·L-1 的 KOH 水溶液中和。 将剩余的氧化钴(III)悬浮物冷却, 加入约 1g 碘化钾, 用盐酸酸化该混合物。 0.200mol· -1 用 L 硫代硫酸钠水溶液滴定释放出的碘,完全反应需 21.0mL。 3-4-2.计算 H 中氨的质量百分数。

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3-4-3.写出氧化钴(III)与盐酸酸化的碘化钾间反应的离子方程式。

3-4-4.通过计算确定配合物中缺失的含氧粒子,写出计算过程。

3-4-5.写出 H 的经验式,并画出 H 的结构。

第 4 题 某含铁矿物 A 工业上常用于制备化合物 B。化合物 B 是一种生产和生活中都非常 常见的物质,主要用于鞣革、电镀等。由 A 合成 B 的过程如下:首先将 A 与 Na2CO3 等物 质混合,经氧化酸化等一系列步骤得到较稳定的 C,C 再与 D 反应得到终产物 B。其中 C 是制备 B 过程中的中间产物,其含氧量为 48.32%;D 是一种十分常见的盐,是医药上用于 维持细胞内渗透压和酸碱平衡的重要物质。 在硫酸酸化的 B 中通入气体 F, 会析出一种紫色 的晶体 E,E 用于制革、印染、陶瓷等工业,其中含氧 64.07%。 4-1.写出 A、B、C、D、E、F 的化学式。

4-2.说明 C 和 B 在性质和用途上的差异。

4-3.写出 A→C、C→B 的反应方程式。

4-4.由 A 制备 B 的过程中 Na2CO3 有什么作用?

4-5.若生产过程中的氧化剂选用 NaNO3, 在后续的酸化过程中应加入硫酸还是醋酸?试解释 原因。

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第 5 题 1869 年,门捷列夫编绘成了第一张元素周期表,他指出,元素的物理性质和化学性 质随着原子量的递增而作周期性的变化。但是在最初的元素周期表中并未给出主副族的差 别,这也从某种程度上体现了元素的相似性。钒与磷在最初的元素周期表中同族,但其性质 相去甚远。 5-1.试计算 0.01mol· -1 磷酸二氢钠溶液的 pH, L 已知磷酸的 pKa1=2.15,pKa2=7.20,pKa3=12.32 5-2.已知 Ea (VO2+/VO2+)=1.0V, Ea (VO2+/V3+)=0.36V, Ea (SO42-/H2SO3)=0.17V,试 写出二氧化硫与 VO2+反应的离子方程式并对该方程式做出合理的解释。 5-3.与铬类似,钒的化合物也呈现多彩的颜色,试描述向 V2+溶液中逐滴滴加酸性高锰酸钾 溶液至完全反应的现象,写出相应的离子方程式并解释为何该过程中绿色出现两次。
θ θ θ

第 6 题 很多金属都能生成砷化物、锑化物和铋化物,由于它们有趣的结构或有价值的物理 性质, 是其中许多能引起人们的注意。 上述化合物可以由元素按所需比例直接进行反应而合 成,许多这类化合物的组成分布在一定范围内,并且普遍存在着非化学计量关系。 IA 族是电正性的碱金属,生成 M3E 型化合物(E=As,Sb,Bi),IIA 族及 IIB 族元素同样 生成 M3E2 型化合物,这些化合物形式上可以写成 M3+E3-及 M32+E23-,但它们比 Li3N 的离子 星还小,而且具有较多的金属性质。并且还返现,这其中一些化学组成的化合物,如 LiBi, KBi2,CaBi3 等它们不易用离子模型来表达。许多 M3E 型化合物具有 Na3As 的六方形结构, 如图所示。

6-1 . 该 晶 体 中 砷 的 配 位 数 高 达 11 , 已 知 晶 体 中 分 别 存 在 三 种 钠 砷 间 距 , 分 别 为 294pm,299pm,330pm,试描述砷的具体配位形式。 6-2.该晶体中存在几种化学环境的钠?试描述其所处的化学环境。 6-3.求该晶体密度。

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第 7 题 Efavirenz 是一种有效的非核苷类艾滋病病毒逆转录的抑制酶,最近已经被美国食 品及药物管理局注册用于治疗艾滋病。像 AZT 这种核苷类艾滋病毒逆转录酶的抑制剂已被 证实可以用于延缓艾滋病的发病进程。 然而, 病毒的快速变异产生的抗药性使得发展新的治 疗试剂成为迫切需要的任务。 最近在蛋白质抑制剂和非核苷类转录酶抑制剂方面的发展为治 疗艾滋病提供了希望,尤其是当两种药物配合使用是更有效果。如下是 Efavirenz 的合成方 法。

7-1.画出 A、C、D 的结构简式。 7-2.给出 F→G、H→I 的反应条件。 7-3.由初始物至 A 的反应是在 30%NaOH 水溶液和 MTBE 的两相体系中进行, 试解释这样做 的目的。 7-4.由 A 生成 B 的过程如下,请写出两个反应中间体的结构。

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第 8 题 过氧化氢是一种绿色化工产品,其生产和食用过程几乎没有污染,作为氧化剂、消 毒剂、漂白剂、脱氧剂、聚合物引发剂和交联剂。是一种重要的化工原料和精细化工产品。 广泛用于化学品合成、纸浆、纸和纺织品的漂白,金属矿物处理、环保、电子及军工业等领 域。目前,世界上双氧水的生产方法主要有电解法、蒽醌法、异丙醇法、阴极阳极还原法和 氢氧直接化合法等。电解法是生产双氧水的最早方法,于 1908 年实现工业化生产,以后经 过不断改进,成为 20 世纪前半期生产双氧水的主要方法。 8-1.电解硫酸铵溶液制双氧水电流效率低下,试解释其可能原因。

8-2.用双氧水氧化硫代硫酸钠可得一含硫的钠盐 A,已知该反应氧化剂与还原剂物质的量之 比为 2:1,写出 A 的化学式及该反应的化学方程式。

双氧水参与的有机反应也很多。 8-3.双氧水常用于二元酚的制备,利用双氧水制邻苯二酚机理如下,试给出空中的中间产物 结构,并说出最后一步发生了怎样的反应。

其中: (1)OOH-的亲核加成 (2)过氧链的断裂 (3)分子内重排 8-4.腈可在碱性条件双氧水存在下催化分解成酰胺,机理如下,其中 R 常为芳基,试解释 原因。

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9(12) 第 9 题 (-)-△ -Capnellene 是由一种被称为 Capnellaimbricata 的软体珊瑚虫产生的,在 1974 年首次分离得到。这种化合物的作用是保护珊瑚虫免受海藻及其幼虫侵蚀。Capnellene 在药学上具有令人感兴趣的活性,因为它们都已经被证实具有抗癌和抗病毒活性。 这里展示的合成,是由 Shibasaki 研究组发展的。

注:①TMS:三甲基硅基。②Tf:三氟甲磺酰基。③TPS 基团是一个硅烷基的保护基,利用 F-离子脱去。 ④DIBAH: 二异丁基氢铝。 ⑤Bz: 苯甲酰基。 ⑥TBFA: 四丁基氟化铵。 ⑦Krapcho 脱羧反应:优点在于不用事先将酯基水解。例如:

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9-1.DBU 为一种空阻碱,其系统命名为:1,8-二氮杂二环[5,4,0]十一烯-7,请画出其结 构简式。

9-2.由整个合成的过程可以看出,BzCl 的作用为何?

9-3.画出 A、B、D、E、F、I、J、K、M 的结构简式。其中要表示出手性碳原子的构型, 若为手性碳原子但构型未知则用波浪键表示。

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