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2008年全国高中生化学竞赛初赛模拟试题(06)


2008 年全国化学竞赛初赛冲刺试卷(六)
(时间:3 小时 满分:100 分)
题 号 满 分 得 分 评卷人 1 11 2 8 3 6 4 6 5 10 6 7 7 5 8 8 9 8 10 9 11 7 12 8 13 7 合计 100

? ? ? ?
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 R

b 85.47 Cs 132.9 Fr [223]

竞赛时间 3 小时。迟到超过 30 分钟者不能进考场。开始考试后 1 小时内不得离场。 时间到,把试卷(背面前上)放在桌面上,立即起立撤离考场。 试卷装订成册,不得拆散。所有解答必须写在站定的方框内,不得用铅笔填写。草稿 纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。 姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置,写在其他地方者按废卷论。 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。

相对原子质量
Be 9.012 Mg 24.31 Ca Sc Ti 40.08 44.96 47.88 Sr Y Zr 87.62 88.91 91.22 Ba La- Hf 137.3 Lu 178.5 Ra Ac- Rf [226] Lr 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]

V 50.94 Nb 92.91 Ta 180.9 Db

Cr 52.00 Mo 95.94 W 183.8 Sg

Mn 54.94 Tc [98] Re 186.2 Bh

Fe 55.85 Ru 101.1 Os 190.2 Hs

Co 58.93 Rh 102.9 Ir 192.2 Mt

Ni 58.69 Pd 106.4 Pt 195.1 Ds

Cu 63.55 Ag 107.9 Au 197.0 Rg

Zn 65.39 Cd 112.4 Hg 200.6

He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

第一题(11 分)
铀是重要的核燃料,自 1939 年铀核裂变发现以来,引起人们对铀化学的深入研究,并导 238 235 234 致超铀元素的发现。天然存在的铀含有三种同位素,99.3%的 U,0.7%的 U 和痕量 U。 铀能形成多种氧化态的化合物,其中以+6 氧化态的化合物(UO3、UF6)最为重要。 235 140 92 1. U 受到 1 个热(慢)中子的辐射,核裂变生成 Ba 和 Kr,释放出原子能,写出 核反应方程式;

2.在一放射性系列中,

238

U 经一系列 α、β 衰变得到

206

Pb,写出总的核反应方程式;

3.U 遇沸水只生成 2 种含 U 产物,比例为 4︰3,写出反应方程式;

4.UO3 是一种两性氧化物,它在溶液中可以以 UO2 和 U2O7 形式存在,写出 UO3 与强
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2+

2-

酸、强碱反应的离子方程式; 酸: 碱: 5.UF5 晶体显示出金属的畸变五角双锥配位,画出其 大致结构片段; 6.说明 U2F9 显黑色的可能原因;

7.海水中蕴藏了大量的铀(总量约 45 亿吨) ,各国 科学家拟提取这些铀加以利用。请你提出一个方案。

8.

235

U 是当前的重要能源,请你提出一个从同位素中分离得到

235

U 的方法。

第二题(8 分)
1.把 PbO2 固体投到用硫酸酸化的 MnCl2 溶液中,加热溶液变为紫红色,写出反应方程 式。

2.50%的氯酸是分解所得混合气体的摩尔质量为 45g/mol,写出该分解反应方程式。

3.半导体 CdS 传统上由 ZnS 和 CdO 通过高温固相反应制得,现多用 Cd(CH3)2 与另一 物种通过化学气相沉淀反应制得。 (1)写出新方法的反应方程式;

(2)说明新方法的 3 个优点。

第三题(6 分)
某有机物 X 中含有四种短周期元素,其式量为 75。X 在水溶液中相当稳定,常温时水解 很慢, 加热时水解加快, 在酸性、 碱性溶液中加热均易发生水解, 分别生成 3 种产物 (忽略“水”) , 且分别有强烈刺激性气味的气体生成。 1.写出 X 的结构简式名称;

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2.X 的水溶液在微型实验中有何作用?

3.写出 X 在酸性、碱性溶液中加热水解的离子方程式。

第四题(6 分)
1.若气象局预报天气太冷,可以降霜,果然常常再要降霜之前,在他们的果园地上洒水 以保证所种植的柑橘不致于冻伤。请问水在这里的作用为何?

2.白磷在空气中能自燃,利用这个特点,一战期间英国海军曾用飞机向自己的舰艇投放 含有白磷的物质作烟幕弹而巧妙地掩蔽了舰队。请说明用白磷制造烟幕弹的化学原理,写出主 要的化学反应方程式。

3.玻璃中含有 Fe(Ⅱ)往往呈现绿色,但只要加入适量 MnO2, 可以呈现无色,请解释原因。

第五题(10 分)
在液氨中,由氯的歧化作用可制得其中一种化合物物 A,其产率可达 50~60%。 1.试写出化学反应方程式。

2.让液氨与叔丁基次氯酸盐反应也可以制备 A。试写出化学反应方程式。

在 A 中,氮-氯键的极性非常小,这种键易被适合的反应试剂在不同的方向极化。因此一 种情况是带负电端可能是氯,而在另一种情况下也可能是氮。试写出下列反应方程式: 3. ? ? 氨基丙酸能与 A 反应,其产物之一是碱性气体。

4.A 能与 NH3 反应,产物之一是酸性气体。

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5.A 能与乙醛发生反应,产物之一为 B。B 既能与酸性氧化物反应,又能与碱性氧化物反应。

6.A 能与联氨发生氧化还原反应。

7.在光照的情况下,A 能发生分解,分解成等物质的量的一种酸性气体和一种活性很高 的物质 C。

第六题(7 分)
已知: 标准电极电位(V) 在 pH=0 的情况下 在 pH=14 的情况下 3+ 2+ Mn /Mn 1.51 Mn(OH)3/Mn(OH)2 0.13 O2/H2O 1.23 0.39 — I2/I 0.62 0.62 2— 2— S4O6 /S2O3 0.09 0.09 请根据上表数据,测定水中溶解了的 O2 的浓度。有关试剂为 NaOH、MnSO4、H2SO4、 KI、Na2S2O3(标准溶液浓度为 x mol/L) 、淀粉。 1.请写出主要的测定操作步骤; 氧化还原电对

2.写出相关反应的方程式。

3.根据你自己测定的数据,写出 O2 的浓度的表达式。

第七题(5 分)
BiFeO3 是一种钙钛矿型晶体,r(Bi)=108pm,r(Fe)=64pm,r(O)=140pm。 1.计算晶胞参数。

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2.计算晶胞的空间占有率。

3.计算晶体的密度。

第八题(8 分)
在较低温度下,某固体 A 和液体 B 均为氧化物,其氧元素的质量分数分别为 74.07%和 94.12%。将 A 和 B 以适量的比小心混合后再加入适量的水,可得到两种酸性和氧化性均很强 的物质 C 和 D。已知 C 和 D 中氧元素的质量分数分别为 76.19%和 81.01%。 1.试确定 A~D 的结构简式; A B C D 2.比较 C 和 D 氧化性强弱,简述原因,并给 D 命名。

3.D 不稳定,易爆炸。试写出爆炸反应方程式。

4.若将 F2 缓缓通入 C 中,如何反应?写出该化学反应方程式。

第九题(8 分)
金属在化合物中一般显示正价态,显示 0 价态的不多,而显示负价态的则更少。现有某金 属 X 的羰基化合物 A,A 中 X 元素的含量为 23.63%;A 可和钠汞齐反应生成盐 B,B 中 X 元 素的含量为 21.84%。 1.确定 X 的元素符号,并写出核外电子排布式;

2.确定 A、B 的化学式;

3.B 溶于水后剧烈反应,除生成 2 种常见气体外还有钠盐生成,写出反应方程式。

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第十题(9 分)
高氯酸盐有许多用途,也有许多有趣的性质: 3+ 1.Fe(ClO4)3 可由 HClO4 和 Fe(OH)3 反应制得,常用作氧化剂,也是研究 Fe 的水合离 3+ 子的重要试剂,为什么 Fe(ClO4)3 适用于研究 Fe 的水合物?

2.NH4ClO4 是一种火箭燃料,其分解产物中有 3 种单质,写出反应式。

3.高氯酸银可用甲苯提纯,为什么?

4.现有一些由两种常见高氯酸盐及惰性杂质组成的混合物,取 1.620g 样品,加过量浓盐 酸,产生 Cl2 气体和一种白色沉淀,沉淀经过滤、干燥后,称重得 0.2249g,剩余溶液中加入 过量 KI 溶液,又产生一种白色沉淀,此时用 0.3030mol/L 的 Na2S2O3 标准溶液滴定,耗去 13.58mL,这两种高氯酸盐是什么?质量分数分别为多少?

第十一题(7 分)
写出字母代表的化合物的结构:
CH3 O O
EtONa O

H N

CH3

O

A

H+

B

H2O

H2O

C

回流

O OH

已知:①A 的化学式为 C10H14O3;②B 为中间过渡产物,化学式为 C14H21NO2,分子结构 中既有带正电荷的基团,又有碳负离子;③B→C 是碳负离子直接参与的反应,得到 C 的化学 + 式为[C14H22NO2] 。 A B C

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第十二题(8 分)
皮考林酰胺及其金属配合物具有优良的配位性能和生物活性。所以,近些年来关于它们的 合成及性能研究引起人们的广泛关注。同时,因配合物分子间弱的相互作用,在生物、化学、 材料科学以及在分子自组装等方面扮演着重要的角色。 某研究者合成了一个新超分子化合物 X, 步骤如下:称取 0.5mmol Co(NO3)2· 6H2O 用 10mL 无水乙醇溶解使呈透明溶液,然后加入含 1mmol 吡啶甲酰胺的乙醇溶液 5mL,60℃下回流 1h,过滤。室温放置,几天后析出橘红色晶 体 X。X 属单斜晶系,晶胞参数:a=0.695nm、b=1.122nm、c=1.204nm,β=97.7° ,Z=2, 3 ρ=1.653g/cm 。配合物 X 基本单元中含有一个 Co(Ⅱ)离子,为六配位的畸变的关于中心对称 的八面体构型。 1.计算该配合物 X 的相对分子质量;

2.写出该配合物的组成式;

3.画出该配合物(或配离子)的立体结构;

4.配合物 X 是如何形成超分子的

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第十三题(7 分)
有机物 X 的结构简式如右图所示,是一类重要的有机合成中间 体,在药物合成中有着重要作用。 1.命名 X;

O

COOH

NH2

2.以常见烃为原料,合成 X。

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参考答案(0806)
第一题(11 分)
235 1 140 92 1 92 U+ 0 n→ 56 Ba+ 36 Kr+4 0 n(1 分) 4 0 238 206 2. 92 U→ 82 Pb+8 2 He+6 ?1 e(2 分)

1.

3.2UO3+2OH =U2O7 +H2O 4.7U+6H2O



2+

UO3+2H =UO2 +H2O(各 1 分)



2+

4UH3+3UO2(1.5 分)

5.

F U

(1.5 分,其它合理答案也可)

6.存在 U 到 U 的电荷转移(1 分) 7.选择适当的萃取剂萃取铀或吸附剂吸附铀(1 分) 8.利用
235





UF6 和

238

UF6 扩散速度不同进行分离(1 分)

第二题(8 分)
1.7PbO2+7H2SO4+2MnCl2=7PbSO4+2Cl2↑+2HMnO4+6H2O(2 分) 2.3HClO3=2O2↑+Cl2↑+HClO4+H2O(2 分) 3. (1)Cd(CH3)2+H2S CdS+2CH4(2 分) (2)①条件温和、②产物纯净、③产物可在模具上沉积,易塑型(2 分)

第三题(6 分)
1.CH3- -NH2 硫代乙酰胺(各 1 分)

2.在制备硫化物的实验中常用 X 代替硫化氢(1 分) 3.CH3- -NH2+H +2H2O CH3- -NH2+3OH
- +

CH3COOH+H2S+NH4




CH3COO +S +NH3+H2O(各 1.5 分)

2-

第四题(6 分)
1.地上的水凝固时,会放出水的凝固热,使果园的温度略微上升。 (1 分) 2.“烟”是由固体颗粒组成的,“雾”是有小液滴组成。烟幕弹的原理是通过化学反应在空气 中造成大范围的化学烟雾。当装有白磷的烟幕弹引爆后,下列主要的化学反应迅速发生: 4P +5O2=2P2O5;P2O5 又迅速与空气中的水蒸汽发生下列反应:P2O5+H2O=2HPO3、2P2O5 +6H2O=4H3PO4(3 分) 3.MnO2 与玻璃熔体中的 Fe(Ⅱ)反应生成 Mn(Ⅲ)和 Fe(Ⅲ);Mn(Ⅲ)红棕色+Fe(Ⅲ)黄= 无色(2 分)

第五题(10 分)
1.Cl2+2NH3 ?液氨 ?? ? NH2Cl+NH4Cl(1 分)
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2.(CH3)3C—OCl+NH3 ? ?? NH2Cl+(CH3)3COH(1.5 分) 3.
H3C CH COOH NH2

+NH2Cl ? ??

H3C CH COOH NHCl

+NH3(1.5 分)

4.NH3+NH2Cl ? ?? H2N-NH2+HCl(1.5 分) 5.CH3CH=O+NH2Cl ? ?? CH3CH=NCl+H2O(1.5 分) 6.H2N-NH2+2NH2Cl ? ?? 2NH4Cl+N2(1.5 分) 7.NH2Cl ?光照 ?? ? NH+HCl(1.5 分)

第六题(7 分)
1.实验步骤:①量取 amL 水样,迅速加入 MnSO4 溶液及含有 NaOH 的 KI 溶液,立即 塞好塞子,振荡使反应均匀。②开塞,迅速加入适量 H2SO4,此时有 I2 生成。③用 Na2S2O3 溶液和 I2 反应,消耗了 VmL(以淀粉为指示剂) 。 (3 分) 2.Mn +2OH =Mn(OH)2 I2+2S2O3
2— 2+ —

4Mn(OH)2+O2+2H2O=4Mn(OH)3 2Mn +2I =2Mn +I2(可合并)
3+ — 2+ 2—

2Mn(OH)3+3H2SO4=Mn2(SO4)3+6H2O =2I +S4O6
2— S2O3 —

(各 0.5 分)

3.1mol O2~4mol

O2 的浓度 c=4xV/a(1.5 分)

第七题(5 分)
1.以晶胞上层(或下层)计算,a=2×(108pm+140pm)/1.414=351pm 以晶胞中层计算,a=2×(64pm+140pm)=408pm,取较大数值,a=408pm(1.5 分) 2.V(晶胞)=(408pm) =6.79×10 pm =6.79×10
3 3 3 7 3
-23

cm
3

3
-23

V(原子)=4/3×π×[(108pm) +(64pm) +3(140pm) ]=4.09×10 空间占有率=4.09×10
-23

cm

3

cm /6.79×10

3

-23

cm =60.2%(2 分)
23
-23

3

3.d=(209.0+55.85+3×16.00)/(6.022×10 ×6.79×10

)=7.65g/cm (1.5 分)
O O N O

3

第八题(8 分)
1.A:
O O N O N O O

;B:H—O—O—H;C:HO

O N O

;D:HO

(各 1 分)

2.HNO4>HNO3(0.5 分) 分)

因为 HNO4 中存在过氧键(1 分)

HNO4 为过硝酸(0.5

3.4HNO4=2N2+7O2+2H2O 或 2HNO4=N2O+H2O+3O2 或可能有 NO2 气体(1 分) 4.HNO3+F2=FNO3+HF(1 分)

第九题(8 分)
1.设 A 的组成为 X(CO)n,MX/28.01n=23.63/76.37,则 MX=8.667n(1 分) n=6 时,存在合理的 MX=52.00,X 为 Cr(1 分) [Ar]3d 4s (1 分) 2.A:Cr(CO)6(1 分) B 的式量为 52.00/0.2184=238.1 求得整数解 x=2,y=5(1.5 分) B:Na2[Cr(CO)5] (1 分) 3.2Na2[Cr(CO)5]+10H2O=2Na[Cr(OH)4]+2NaOH+5H2+10CO(1.5 分)
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5 1

22.99x+28.01y=238.1-52.00,

第十题(9 分)
1.①Fe(ClO4)3 不易水解


②ClO4 不与 Fe 形成稳定配合物(2 分)



3+

2.2NH4ClO4=N2+Cl2+2O2+4H2O(1.5 分) 3.Ag 可与苯环形成配合物而溶解在甲苯中,其它无机盐则一般不能。 (1.5 分) 4.66.66% Cu(ClO4)2 20.08% AgClO4(各 1 分)
-

第十一题(7 分)
O

CH2
CH3

OH
+

A:

H3C O O

B:
O

H3C O

N

+

N

C:
O CH3

(2.5 分)

(2.5 分)
3

(2 分)

第十二题(8 分)
1.V=abcsinβ=0.9304nm ,Mr=ρVNA/Z=463.1(2 分) 2.[(C6H6N2O)2Co(H2O)2](NO3)2(1 分)

3.

(3 分,注意参与配位的原子)

4.在配合物 X 中,硝酸根的 O 原子与同单元及相邻单元的配位水的 H 原子、与酰胺 N 上 H 原子、与吡啶 N 间位上的 C-H 键上的 H 原子分别形成氢键;另外,硝酸根的 N 原子与 配位水的 H 原子之间也形成氢键等。 (答出氢键 1 分,答出黑体部分 1 分)

第十三题(7 分)
1.2-(4’-氨基苯甲酰基)苯甲酸(1 分) 2.
3 ? H 2 SO4 ?HNO ?? ? ??

/ HCl NO2 ?Fe ? ??

3COCl NH2 ?CH ? ? ??

NHCOCH3

O

COOH
[O ] ???
2O5 ?P ? ??

O O

COOH
O
O
AlCl3 ?? ??

NHCOCH3 +

O O

O COOH N H

H 产物(6 分) ???

?

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