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2008年全国高中生化学竞赛初赛模拟试题(07)


2008 年全国化学竞赛初赛冲刺试卷(七)
(时间:3 小时 满分:100 分)
题 号 满 分 得 分 评卷人 1 7 2 6 3 10 4 10 5 8 6 6 7 10 8 9 9 8 10 10 11 8 12 8 合计 100

? ? ? ?
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 8

5.47 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 40.08 Sr 87.62 Ba 137.3 Ra [226] 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 44.96 47.88 Y Zr 88.91 91.22 La- Hf Lu 178.5 Ac- Rf Lr

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(7 分)
1.The name for the particle, H , is
2 1




; ;
2

2.某元素最外层电子排布是 7s 7p ,则该元素的原子序数是

3. 短周期元素 X 的原子的电子层数 n, 最外层电子数为 (2n+1) , 原子核内质子数为 (2n -1) ,则 X 的元素符号是 ;

4.第二周期元素中,原子的电离能比同周期相邻的前后两元素都小的有 比前后两元素都大的有 。



5.NH4NO3 受热分解可以生成 N2O 和 H2O,另一化合物受热分解也只生成 N2O 和 H2O, 写出化学式 。

第二题(6 分)
第 1 页(共 12 页)

1.将 S2Cl2 的 CCl4 溶液用 Cl2 饱合后,通入 NH3,得一金黄色晶体,A 受撞击后爆炸产 生两种单质 B 和 C,其中 C 为气体,且 1molA 爆炸产生 2mol 气体单质。 (1)画出 A 的结构式。

(2)写出合成 A 的反应方程式。

2.B 和砷的一种天然矿物化合,得一种与 A 有相同结构的物质 D,D 结构中 As 原子间距 比预想中的短。 (1)画出 D 的结构,并写出 D 的俗名;

(2)解释 D 结构中 As 原子间距比预想中要短的原因。

第三题(10 分)
1.2007 年北京抽查市面 22 种随烤鸭销售的甜酱,当中 16 种含禁用甜味剂甜蜜素,有超 过 72%样本不合格,市民摄取过量甜蜜素,可能会损害肝脏和神经系统。甜蜜素学名环己基氨 基磺酸钠,请给甜蜜素稳定的立体结构。

2.日本东京农业及技术大学的 H. Ohno 和他的助手认为,新型室温氨基酸 离子液体用作多肽合成中间体和在药物化学、工业化学中的应用前景非常广阔。 NH 把 1-乙基-3-甲基咪唑氢氧化物(咪唑结构如右图)的水溶液加到具有光学活 N 性的有机物的水溶液中就可以得到这类化合物。 在除去水后, 用元素分析和 NMR 光谱可以确定该离子液体的结构。这种透明的、几乎无色的离子液体能够和多种有机溶剂相混 溶。已知该离子液体的式量为 213,写出其结构简式。

第 2 页(共 12 页)

3.1967 年,科罗拉多大学的 S. Cristol 等人合成有机分子 X,这个 分子让他想起罗马的两面神 Janus—— 罗马的守门神。 Cristol 的同事 Macintyre 就建议分子叫做 Janusene。X 的分子式为 C30H22,由苯环和 叔碳组成,结构中不存在四元环,且呈现镜面对称,画出其最合理结构。

第四题(10 分)
某金属 M 与 Na2O2 共熔,然后在盐酸介质中用 Cl2 处理熔体,得到一种含 M 元素的二元 化合物 A,A 是一种易挥发的有毒的物质,其分子结构呈正四面体。已知 10.1g M 完全反应可 以生成 16.5g A。 1.试确定金属 M 并写出化合物 A 的化学式。

2.写出生成 A 的化学反应方程式。

3.A 的沸点为 40℃,100g 水只溶解 2.03g A,但 A 易溶于 CCl4。则该分子属于什么类 型的分子?

4.将 A 溶于冷的 KOH 溶液中,发现生成一种黑色化合物 B,已知 B 的阴离子的红外图 谱与 A 的振动吸收相同,导电性研究表明 B 的电导与 K2SO4 相同。试确定 B 的化学式,写出 生成 B 的化学反应方程式。

5.若将金属 M 与 KOH 和 KNO3 共熔,也能生成 B,将 B 溶在水中,生成暗橙色溶液。 试写出该法制备 B 的化学反应方程式。

6.若将 B 的浓 KOH 溶液中通入 Cl2,溶液由橙色变成绿色的 C 溶液。已知 C 的阴离子 的红外图谱与 A 的振动吸收相同,C 与 KIO4 类质同晶。试写出 C 的化学式,并写出生成 C 的 化学反应方程式。

第五题(8 分)
2006 年,罗杰· 科恩伯格因在―真核转录的分子基础‖研究领域作出的贡献而获得诺贝尔化 学奖。持续转录 DNA 中的遗传信息是所有生命的中心过程。因为 DNA 分子位于细胞核中,它 所携带的遗传信息必须复制到信息 RNA 分子,再由它带到细胞生产蛋白质的地方,蛋白质构 建了生命的器官和功能。
第 3 页(共 12 页)

1.RNA 的组成与 DNA 有何不同?

2.已知腺嘌呤(A) 、鸟嘌呤(G) 、胞嘧啶(C) 、胸腺嘧啶(T)以及尿嘧啶(U)的结 构简式如下:

A:

C:

G:

T:

U:

请画出转录时的碱基互补配对的氢键。

3.为什么瑞典皇家科学院诺贝尔奖评委会授予罗杰· 科恩伯格为―化学奖‖而不是―生理学或 医学奖‖?

4.2001 年,科恩伯格创建了第一张 RNA 聚合酶的全动态照片。他采用了一个方法,使 转录过程停止,然后创建出这些分子的晶体,再用 X 射线拍照。请问使转录过程停止的方法是 什么?为什么会停止?

第六题(6 分)
利用有机金属催化剂便可用甲醇制得乙 酸。其中一种含铑的催化剂作用机理如下: 1.画出 A、B、C 的立体结构。 A
A
O

-

CH3I
I I

CO Rh CH3 CO I

CH3CI C

-

-

B CO

B

C

2.写出用该方法由甲醇制备乙酸的总反应方程式(注明条件) 。

第 4 页(共 12 页)

第七题(10 分)
纯的氯化铝是无色的晶体,在通常情况下氯化铝容易挥发, 180℃时开始升华,研究其蒸 气密度表明在 400℃以下氯化铝的分子式为 Al2Cl6。氯化铝的熔点是在加压情况下测定的,为 190℃。以氧化铝或含铝硅酸盐矿物为原料,氯化得到无水氯化铝,再以无水氯化铝为原料, 制备 AlCl3 型离子液体(AlC13-MCl,M 为碱金属或有机阳离 子) , 以此 AlCl3 型离子液体为电解质可在低温条件下实现电解。 室温熔盐的特征就在于它的路易氏酸度的可调整性。研究表明 Al 不能在碱性熔盐中电沉积,只能从偏酸性的 AlCl3-MCl 熔 盐中沉积出来。 1.对于氯化铝晶体来说,随着温度的升高其导电性的变 化比较特殊,实验研究表明氯化铝晶体随温度变化其导电性变 化情况如右图。请总结氯化铝导电的规律。

2.写出由氧化铝制备氯化铝的反应方程式;

3.已知等物质的量的 AlCl3、MCl 熔盐体系为中性: (1)则偏酸性时,AlCl3、MCl 的物质的量因满足何条件?

(2)偏酸性时,AlCl3 存在的形式是什么?

(3)据此写出电解 AlCl3-MCl 熔盐的反应方程式(配平)

(4)电解过程中熔盐体系的酸碱性如何变化?为什么?

(5)电解过程中需要及时搅拌,为什么?

4.相比电解 Al2O3-Na3AlF3,低温电解 AlCl3-MCl 熔盐的优点是什么,列举 2 点。

第八题(9 分)
在光和热的作用下,共轭烯烃转变为环烯烃或它的可逆反应–环烯烃开环变为共轭烯烃, 这类反应通称为电环化反应。而这类电环化反应的产物往往在立体异构上也具有相似性。 1.反-3,4-二甲环丁烯在加热条件下开环成为(E,E)-2,4-己二烯,后者在光的作用下 又关环为顺-3,4-二甲环丁烯。画出该过程的转化图。
第 5 页(共 12 页)

2.现有 A、B、C、D 4 个烃,Mr=108.2g/mol,其中 C 的对称性最好,有 4 种不同化学 环境的 H;A 与 C 互为顺反异构体,但 A 的对称性不如 C;A 受热关环为 B,B 在光的作用下 开环为 C,C 又关环为 D;B 分子有互为对映体的两个结构 B1、B2,D 分子为内消旋体。 (1)画出 A、B1、B2、C、D 的结构;

(2)系统命名 A、B1、B2、C、D,是立体结构的同时标明 Z、E 或 R、S。

第九题(8 分)
某一难被分解的 MnO4 -Cr2O3 矿石 2.000g, 用 Na2O2 熔融后, 得到 Na2MnO4 和 Na2CrO4 溶液,煮沸。酸化溶液,滤去沉淀。溶液用 0.1000mol/L 的 FeSO4 溶液 50.00ml 处理,过量 FeSO4 用 0.01000mol/LKMnO4 溶液滴定, 用去 18.40mL。 滤出的沉淀用 0.1000mol/L 的 FeSO4 溶液 10.00ml 处理,过量 FeSO4 用 0.01000mol/LKMnO4 溶液滴定,用去 8.240mL。 1.步骤中―煮沸‖的目的是什么?


2.计算矿样中 MnO 和 Cr2O3 的质量分数。

第 6 页(共 12 页)

第十题(10 分)
石墨晶体有六方石墨和三方石墨两种结构。六方石墨晶 体 中 堆 积 的 次 序 为 ABAB…… , 三 方 石 墨 晶 体 为 ABCABC……(如右图所示) 。三方石墨的晶胞参数 a=b= 245.6pm,c=1004.4pm。 1.画出三方石墨的正当晶胞示意图; 2.画出三方石墨正当晶胞沿着(较长)体对角线方向的 投影(用圆圈表示 C 原子的投影,原子若重合请用不同大小 的圆圈表示) 。 1. 2.

3.根据石墨晶体估算碳原子的共价半径和范德华半径。

4.计算三方石墨的密度。

第十一题(8 分)
胺类与醛类缩合的产物称为席夫碱(R-CH=N-R’) ,它与许多金属形成稳定的配合物, 有些配合物具有某些生物活性。水杨醛(邻羟基苯甲醛)和乙二胺中加入 Co(Ac)2 能生成黄色 2 晶体 A,A 呈顺磁性,Co 的杂化类型为 dsp ,A 在空气中慢慢变成反磁性的、相对分子质量 略大于 A 的 2 倍的黑色物质, 加热到 80℃或置于真空中又回复成黄色的 A。 此种循环可达 3000 2+ 余次,二战期间曾籍此供潜艇人员使用。而水杨醛和二丙烯三胺体系则与 Co 形成配合物B, 2+ B与 A 的空间构型不同。Cu 和水杨醛与氨基酸酯(RCHNH2COOR)在中性条件下能生成具 有光学活性的产物 C,在数周内没有发现消旋作用;但在碱性条件下,C 转变为 D,其旋光活 性迅速消失。 1.画出 A 的配位结构,指出空间构型;

第 7 页(共 12 页)

2.1mol A 可吸收多少 mol 的 O2;

3.画出 B 的配位结构,指出空间构型;

4.画出 C、D 的配位结构。 C: D:

第十二题(8 分)
以间二硝基苯为起始原料,用最佳方法合成 3-氟-4-碘苯甲醚(限用具有高产率的各 反应,标明合成的各个步骤) 。

第 8 页(共 12 页)

参考答案(0807)
第一题(7 分)
1.hydrogen ion 2.113(1 分) 3.N、P(1 个 0.5 分,2 个 1.5 分) 4.B、O Be、N(各 1 分) 5.H2NNO2(1 分) proton(1 个 0.5 分,2 个 1.5 分)

第二题(分)
1. (1) (S…S 次级键可不标出) (1.5 分)

(2)2S2Cl2+4Cl2+16NH3=S4N4+12NH4Cl(1.5 分) 2. (1) (1.5 分) 雄黄(0.5 分)

(2)As 间形成了次级键(或说存在弱的键合作用) (1 分)

第三题(10 分)
H O S O

1.

N H

ONa

(2 分)

H3C

O

2.

H3 C

N+

N

· CH2CH3 H N 2

(阳离子 1.5 分,阴离子 2.5 分)
O

3.

(4 分)

第四题(10 分)
1.M:Ru(1 分) A:RuO4(1.5 分) 2.Ru+2Na2O2+2Cl2=RuO4+4NaCl(1.5 分) 3.非极性分子(0.5 分) 4.B:K2RuO4(1 分) 6.4KRuO4(1 分) 2RuO4+4KOH=2K2RuO4+2H2O+O2↑(1 分) 5.Ru+2KOH+3KNO3=K2RuO4+3KNO2+H2O(1.5 分) 4K2RuO4+4KOH+4Cl2=4KRuO4+8KCl+2H2O+O2↑(1 分)

第五题(8 分)
1.组成 RNA 和 DNA 的五碳糖分别是核糖和脱氧核糖, 碱基分别是 A、G、C、U 和 A、G、C、T。 (2 分)
第 9 页(共 12 页)

2.A~U:

T~A:

(各 1 分)

G~C、C~G:

(1.5 分) (碱基配对正确各给 0.5 分)

3.罗杰· 科恩伯格因的研究在分子水平,这属于化学范畴(1 分) 4.在 RNA 链的形成过程中,从溶液中取走其中一个必需的碱基对,导致 RNA 链在需要 这个碱基对的插入时因找不到它而将转录过程停止(1.5 分)

第六题(分)
I

I
CO

CO

I

CO Rh

1.A: I
I

Rh

CO

B: I
I

Rh COCH 3

C:
I

(各 1.5 分)
COCH 3

CO

2. CH3OH + CO

RhI2(CO)2I-

CH3COOH (1.5 分)

第七题(10 分)
1.①温度接近熔点时的导电性迅速提高;②当温度等于 190℃,氯化铝由固体转变为液体时 其导电性几乎变到零;③当温度超过熔点时氯化铝导电性又重新升高,但升高幅度不大。 (各 0.5 分) 2.Al2O3+3C+3Cl2=3AlCl3+3CO(1 分) 3. (1)AlCl3 的物质的量大于 MCl(1 分) - - (2)Al2Cl7 、AlCl4 (各 0.5 分) - - - (3)阳极反应:4AlCl4 -2e =2Al2Cl7 +Cl2 - - - 阴极反应:4Al2Cl7 +3e =Al+7AlCl4 (各 1 分) - (4)碱性增强 随着 AlCl3 的消耗,Cl 的比重增加,碱性增强(各 0.5 分) - (5)Al2Cl7 不是靠电迁移在阴极放电的,只能通过对流或扩散的方式迁移到阴极表面, 因此通过搅拌加速运动到阴极。 (1 分) 4.①节省电能(电解温度低,生产率高,电流效率高) ;②原料来源广泛,Cl2 可以循环 使用;③离子液体电解质质量轻、无毒、无挥发性、无可燃性、导电性良好、热稳定性高、熔 点低、沸点高、电化学窗口宽,能够减缓对电极材料和槽衬的腐蚀。 (各 0.5 分)

第八题(9 分)
CH3

CH3

CH3

1.
CH3




CH3
CH3

(2.5 分)

第 10 页(共 12 页)

CH3
CH3 H CH3 H

H

2. (1)A:

(1 分) B1:
CH3
CH3

B2:

CH3 H CH3

(各 0.5 分)

CH3 H

C:

(1 分)

D:

H CH3

(1 分)

CH3

(2)A:(2E,4Z,6Z)-2,4,6-辛三烯(或(2Z,4Z,4E)-2,4,6-辛三烯) B1:(5S,6S)-5,6-二甲基-1,3-环己二烯;B2:(5R,6R)-5,6-二甲基-1,3-环己二烯 C:(2E,4Z,6E)-2,4,6-辛三烯; D:(5S,6R)-5,6-二甲基-1,3-环己二烯(或(5R,6S)-5,6-二甲基-1,3-环己二烯) (各 0.5 分)

第九题(8 分)
1.除去多余的过氧化物(1 分) 2.3.13% 1.44%(各 3.5 分)

第十题(分)

1.

(2 分)

2.

(3.5 分)

3.共价半径:r1= 3 a/6=71pm 范德华半径:r2=c/6=167pm(各 1 分) 23 -24 3 4.ρ=ZM/NAV=6×12.01/(6.02×10 ×2.45×2.45×10.04×10 × 3 /2)=2.29g/cm
第 11 页(共 12 页)

(2.5 分)

第十一题(8 分)
1. (1.5 分) 平面正方形(0.5 分)

2.0.5mol(1 分,[A]2O2)

3.

(1.5 分)

四方锥形(0.5 分)

4.C:

D:

(各 1.5 分)

第十二题(8 分)
NO2
NH2

OH
2 / H 2O ?NaNO ?? ? ??

OH
/ HCl ?Zn ? ??

?NaHS ? ??
NO2
NO2

NO2

NH2

OMe
CH 3 ) SO4 ?(? ? ?? )NaNO2 / HCl ;  2)HBF4 ?1 ? ???? ? ??

OMe
? ? ??

OMe

NH2

N2BF4

F

OMe
3 / HAc ?HNO ?? ??

OMe
/ HCl ?Zn ? ??
2 / KI ?NaNO ?? ??

OMe

O2 N

F

H2N

F

I

F

第 12 页(共 12 页)


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