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2014年广东和广西高中学生化学竞赛试题(正式题)

时间:2015-12-29


高中学生化学竞赛试题

2014 年 5 月 11 日

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2014 年广东和广西高中学生化学竞赛试题
题号 满分 一 30 二 30 三 10 四 11 五 14 六 10 七 15 总分 120

注意事项: 1. 竞赛时间 2.5 小时。迟

到 30 分钟者不得进考场,开始考试后 1 小时内不得离场。时间到, 考生把答题卷(背面朝上)放在桌面上,立即起立撤离考场。 2. 答卷前,考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己所在的市(县) 、学校,以及自己的 姓名、赛场、准考证号填写在答题卷首页左侧的指定位置,写在其他地方当废卷处理。 3. 所有试题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答,答案必须写在答题卷指定区域内的相应 位置上;如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案。不准使用铅笔和涂改液,书 写不得超出装订线外。不按以上要求作答的答案无效。 4. 草稿纸在答题卷袋内,不得自行带任何其他纸张进入考场。 5. 允许参赛学生使用非编程计算器以及直尺等文具。 一、单项选择题(本题包括 30 小题,每小题 1 分,共 30 分。每小题只有一个 选项符合题 .... 意。请考生将本题的答案填入答题卷的表格中。 ) 1.最近,科研人员开发出被称为第五形态的固体碳,这种新的碳结构被称为“纳米泡沫”, 其外形类似海绵,密度极小,并具有磁性。纳米泡沫碳与金刚石的关系是( )。 A.同位素 B.同系物 C.同分异构体 D.同素异形体 2.化学与生活、环境密切相关。下列有关说法中,正确的是( ) 。 ① 加碘食盐中的“碘”是碘单质;② 含氟牙膏的固齿效果比普通牙膏更好;③ 使用含 磷洗涤剂后的废水不经处理直接排放, 会使水体富营养化而被污染; ④ 推广使用“无铅汽油” 可减少环境污染; ⑤ “白色污染”通常指废弃的白色塑料垃圾。 A.①②③ B.②③④ C.①④⑤ D.全部正确 3.BaCl2 剧毒!不慎误服,应大量吞服鸡蛋清及适量解毒剂。该解毒剂应为( ) 。 A.AgNO3 B.CuSO4 C.Na2CO3 D.MgSO4 4.生产、生活离不开化学。下列说法中,不正确 的是( ) 。 ... A.工业上常用高纯硅制造光导纤维 B.为延长食物的保质期,可加入适量的食品添加剂 C.氯气与烧碱溶液或石灰乳反应都能得到含氯消毒剂 D.不需要通过化学反应就能从海水中获得食盐和淡水 5.材料的腐蚀造成了严重的经济损失和环境污染。以下有关防腐蚀措施的说法中,不正确 ... 的是( ) 。 A.用铁罐车运输浓硝酸 B.避免不同金属的搭接和铆接 C.在铁表面镀锌是一种阳极保护方法 D.在金属表面覆盖塑料、玻璃等非金属材料 6.近年来,我国很多地区“雾霾”频发,严重时某些地方 PM2.5 指数濒临“爆表”。PM2.5 是 指大气中直径小于或等于 2.5 微米的细小颗粒物,也称为可入肺颗粒物。下列有关说法中, 不正确 的是( ) 。 ... A.雾霾的形成与汽车尾气排放有一定的关系 B.霾的核心物质是悬浮在空气中的烟、灰尘等物质 C.PM2.5 表面积大,能吸附大量的有毒和有害物质

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D.直径为 2.5 微米的细小颗粒物与空气形成的分散系属于胶体 7.为使天空更蓝、空气更清新,很多城市对没有申领到“绿色”通行证的高污染车实行限行。 高污染车排出的尾气中所含的污染物除碳氢化合物、可吸入颗粒物、一氧化碳外,还含有 ( ) 。 A.二氧化碳 B.氮氧化物 C.水蒸气 D. 氮气 8.在人体所需的微量元素中,有一种被称为“生命元素(R)”,它对于延长人类寿命起着重要 的作用。已知元素 R 的原子核外有四个电子层,其最高价氧化物的分子式为 RO3,则 R 元 素的名称为( ) 。 A.硫 B.砷 C.硒 D.硅 9.张青莲是我国著名的化学家,晚年从事同位素质谱法测定原子量的研 究,于 1991 年测得 In 的相对原子质量为 114.818?0.003,已被国际原子量 委员会采用为新的标准值。这是相对原子质量表中首次采用我国科学家测 定的相对原子质量值。已知 In 的原子结构示意图如右图,下列关于 In 的 说法中,不正确 的是( ) 。 ... A.In 为长周期元素 B.In 为过渡元素 C.In 容易导电导热 D.In 在反应中容易失电子 10.氮化镓可用于制造高亮度蓝色和绿色发光二极管。已知镓是ⅢA 族元素,则氮化镓的化 学式可能是( ) 。 A.Ga3N2 B.Ga2N3 C.GaN D.Ga3N 11.变质的油脂有难闻的“哈喇味”,这是因为发生了( ) 。 A.氧化反应 B.水解反应 C.取代反应 D.加成反应 12.用特殊方法把固体物质加工到粒径为 1 nm?100 nm 的超细粉末粒子,即可制得纳米材 料。下列分散系中,分散质粒子的尺寸和这种纳米粒子粒径具有相同数量级的是( ) 。 A.溶液 B.胶体 C.悬浊液 D.乳浊液 13.1820 年,德贝莱纳用 MnO2 催化 KClO3 分解制氧,发现制得的氧气有异常气味,使气 体通过淀粉-KI 溶液,则溶液变蓝。那么,氧气中可能混有的气体是( ) 。 A.Cl2 B.Br2 C.HCl D.NO2 14.下列混合物中,可以用分液漏斗进行分离的是( ) 。 A.酒精和碘水 B.苯和水 C.乙酸和乙酸乙酯 D.乙酸和水 15.鸡没有汗腺,只能依赖“喘息”调节体温。夏季,鸡下的蛋的蛋壳较薄,从而鸡蛋易变质, 不利于鸡蛋的运输与销售。下列说法中,不正确 的是( ) 。 ... A.夏季蛋壳较薄与鸡过度呼出 CO2 有关 B.夏季蛋壳较薄与反应 CaCO3(s) Ca2+(aq) + CO32?(aq)有关 C.夏季给鸡喂柠檬水会使蛋壳变厚 D.夏季给鸡喂澄清石灰水会使蛋壳变厚 16.下列装置能够组成原电池的是( ) 。

稀硫酸 A

AgNO3 溶液 B

蔗糖溶液 C

稀硫酸 D

17. 锌空气电池驱动的汽车已用于公共交通,其电极总反应为 2Zn + O2 → 2ZnO。下列说法

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中,不正确 的是( ) 。 ... A.电极反应可通过空气流速控制 B.可使用催化剂加速正极反应 C.为了保存锌空气电池,应在电池负极贴上封条 D.Zn 是负极,电极反应为 Zn + 2OH– → ZnO + H2O + 2e– 18.对于物质的量浓度均为 0.1 mol/L 的下列溶液:① Na2CO3 溶液、② CH3COONa 溶液、 ③ NaOH 溶液,下列说法中,正确的是( ) 。 A.三种溶液 pH 的大小顺序是③>②>① B.若将三种溶液稀释相同倍数,pH 变化最大的是② C.若分别与 0.1 mol/L 盐酸等体积混合,所得溶液 pH 最大的是① D.若稀释使三种溶液的 pH 均为 8.5,则此时溶液物质的量浓度的大小顺序是③>①>② 19. 下列固体中,与稀盐酸反应生成的气体的密度比空气大的是( ) 。 A.Zn B. NaHCO 3 C.KBr D.Ba(NO 3)2 20.下列离子方程式中,书写正确的是( ) 。 A.钠和冷水反应:2Na + 2H2O = 2Na+ + 2OH? + H2↑ B.铁粉投入到硫酸铜溶液中:2Fe + 3Cu2+ = 2Fe3+ + 3Cu C.AlCl3 溶液与足量氨水反应:Al3+ + 3OH? = Al(OH)3↓ D.澄清石灰水与稀硝酸反应:Ca(OH)2 + 2H+ = Ca2+ + 2H2O 21.下列各组离子,在所给条件下能够大量共存的是( ) 。 A.在无色透明的溶液中:Fe3+、I?、Cl?、NO3? B.pH=0 的溶液中:Fe3+、Mg2+、Cl?、SO42? C.使 pH 试纸显深蓝色的溶液中:Cu2+、Fe2+、NO3?、SO42? D.与 Zn 粉反应可以产生气体的溶液中:K+、HCO3?、Cl?、S2? 22.砒霜中毒事件时有发生,砒霜的主要成分是三氧化二砷(As2O3) ,医生通常给砒霜中毒 患者服用一定剂量的氧化剂解毒。下列有关叙述中,正确的是( ) 。 A.砷元素在化合物中的常见价态有+3、+5、+7 B.砷酸(H3AsO4)的酸性强于磷酸 C.砷化氢(AsH3)比 NH3 稳定 D.砷的+3 价化合物的毒性强于+5 价化合物 23.下列各选项中,对杂质的检验与除去方法都正确的是( ) 。 选项 不纯物质 检验 除杂 A B C D Cl2 中混有少量 HCl 乙烷中混有少量乙烯 甲酸中混有少量甲醛 湿润的淀粉-KI 试纸 酸性 KMnO4 溶液 新制 Cu(OH)2 悬浊液 依次通过食盐水、 浓硫酸 依次通过溴水、浓硫酸 加入 H2O2 溶液 通入过量 CO2

NaHCO3 溶液中混有少量 Na2CO3 Ca(OH)2 溶液

24. 实验室常利用 Cu(NO3)2· 3H2O 和 Na2CO3 反应制备碱式碳酸铜 2CuCO3· Cu(OH)2。 下列做 法中,不正确 的是( ) 。 ... A.称取 Cu(NO3)2· 3H2O 于烧杯中,加入适量蒸馏水使其溶解得蓝色澄清溶液 B.把 Na2CO3 白色粉末加入 Cu(NO3)2· 3H2O 溶液中,同时加热促进反应 C.搅拌反应体系一段时间后析出大量绿色沉淀 D.将反应混合物过滤得绿色固体产品,用蒸馏水洗三次,烘干即得产品 25.下列有关比较中,大小顺序排列正确的是( ) 。 A.原子半径:N>O>F>Ne B.热稳定性:PH3>H2S>HBr>NH3 C.物质的熔点:石英>氯化钠晶体>碘单质 D.结合 H+的能力:CO32?>CH3COO?>OH? 26.FeS2 与 HNO3 反应后的氧化产物为 Fe(NO3)3 和 H2SO4,若反应中 FeS2 与 HNO3 的物质 的量之比为 1:8,则 HNO3 的还原产物为( ) 。 A.NO2 B.NO C.N2O D.N2 27. 反应 H2(g) + I2(g) 2HI(g)在恒温密闭容器中进行,该反应达到平衡的标志是( ) 。 A.容器内气体的压强不再改变 B.容器内气体的平均相对分子质量不再改变

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C.单位时间内消耗 n mol I2,同时有 n mol H2 生成 D.单位时间内消耗 n mol H2,同时有 2n mol HI 生成 28. 室温下,将一根镀锡铜线置于稀硫酸中,数十分钟内,未观察到气泡冒出,铜线表面的 锡层也未见脱落,其可能的原因是( ) 。 A. 锡是一种很稳定的金属 B. 硫酸的浓度太小 C. 稀硫酸与锡的作用很缓慢 D. 室温太低 29. 由金红石(TiO2)制取单质钛过程中涉及的步骤为:TiO2→TiCl4→Ti 已知: C(s) + O2(g) = CO2(g) ?H 1 2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) ?H2 TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g) ?H3 则反应 TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s) = TiCl4(g) + 2CO(g)的?H 等于( ) 。 A.2?H1 + ?H2 + ?H3 B.?H2 ? 2?H1 ? ?H3 C.?H1 ? ?H2 + ?H3 D.2?H1 ? ?H2 + ?H3 30. 对于反应 2H2(g) + 2Cl2(g) → 4HCl(g),25 ?C 下该反应的 ΔHo = ?369.2 kJ/mol。下列说法 中,不正确 的是( ) 。 ... A.逆反应的 ΔHo 为+369.2 kJ/mol B.四个 HCl 分子的键强于 H2 和 Cl2 分子的四个键 C.每产生 1 mol HCl(g)将放出 92.3 kJ 的热量 D.当产生 1 mol HCl(l)时反应的 ΔHo 为?92.3 kJ/mol 二、多项选择题(本题包括 15 小题,每小题 2 分,共 30 分。每小题有一个 或两个 选项符 .. .. 合题意。选错、多选时,该小题得 0 分;少选且选对,得 1 分。请考生将本题的答案填入 答题卷的表格中。 ) 1. 在节日里燃放的烟花能够在空中绚丽地绽放,以下说法中,不正确 的是( ) 。 ... A.烟花的主要成分黑火药是中国古代四大发明之一 B.烟花爆炸时发生化学变化,释放出热量和气体,把烟花弹射至高空 C.金属镁或金属铝的粉末作为烟花的发光剂在燃烧时发生化学变化,发出白炽的强光 D.金属氧化物作为烟花的发色剂,在火焰中灼烧时发生化学变化,显现出独特的颜色 2. 化学与食物的加工和保存密切相关。下列说法中,正确的是( ) 。 A.人们基于盐沸点较高的特性制作食物,如盐焗鸡等 B.基于醋的酸性,人们制作出了醋腌食品,如腌黄瓜、腌蒜等 C.碳酸饮料需低温保存是因为温度越低溶于水中的二氧化碳就越多 D.鱼腥味的罪魁祸首是鱼体内的碱性物质,做鱼时加入少量醋可发生中和反应清除异味 3. 二氧化碳等温室气体浓度的逐步上升是引起气候变暖的重要因素。 以下关于二氧化碳及 其减排策略中,不正确 的是( ) 。 ... A.CO2 的排放主要来自化石燃料的燃烧。 B. CO2 与氨水等吸收剂形成富含 CO2 的吸收液,然后改变条件使 CO2 解析出来,同时吸 收剂得以再生。此过程是物理吸收法。 C.利用森林、土壤、草原等来吸收大气中的 CO2,是控制 CO2 最直接且副作用最少的方法。 D.CO2 的化学固定和利用包括利用 CO2 合成尿素、甲醇、无机碳酸盐和有机碳酸酯等。

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4.下列实验能达到实验目的的是( ) 。 选项 实 验 实验目的 A 向 FeCl3 溶液中加入铁钉,观察溶液颜色是否变浅 验证 FeCl3 溶液中存在水解平衡 B 将 5 g NaOH 溶于 95 mL 蒸馏水中 配制质量分数为 5%的 NaOH 溶液 向两份等体积等浓度的 H2O2 溶液中分别加入 2 滴等 C 比较 CuSO4、KMnO4 的催化效果 浓度的 CuSO4、KMnO4 溶液,观察气体产生速度 向 CuSO4 溶液中加入少量 Mg(OH)2 粉末, 观察是否 验证在相同温度下 Cu(OH)2 的溶 D 有蓝色沉淀生成 解度比 Mg(OH)2 的大 5.设 nA 为阿伏加德罗常数的数值,下列说法中,正确的是( ) 。 ? + A.16 g NH2 离子和 1 mol CH3 所含电子数均为 nA B.pH = 6 的纯水中含有 OH?离子的数目为 10?8nA C.标准状况下,总体积为 22.4 L 的乙烯和丙烯混合物含有的共价双键总数为 nA D.1 mol Na 与足量 O2 反应生成 Na2O 与 Na2O2 混合物过程中,钠失去的电子数为 nA 6.一定温度下,密闭容器中 X、Y、Z 三种气体的初始浓度和平衡浓度见下表: 气体 初始浓度 /(mol· L ) 平衡浓度 /(mol· L )
?1 ?1

X 0.10 0.05

Y 0.20 0.05

Z 0 0.10

下列说法中,正确的是( ) 。 A.X 的平衡转化率为 50% B.与反应开始相比,反应达到平衡后容器内气体的总压强减小了 50% C.反应可表示为 X(g) + 3Y(g) 2Z(g),该温度下其平衡常数为 1.6?103 (L· mol?1)2 D.增大压强,平衡会向生成 Z 的方向移动,反应的平衡常数增大 7. 反应 2SO2 + O2 = 2SO3 在不同条件下进行, 分别测得其反应速率如下, 其中最快的是 ( ) 。 A.?(SO2) = 4.0 mol/(L· min) B.?(O2) = 3.0 mol/(L· min) C.?(SO3) = 2.0 mol/(L· min) D.?(SO2) = 0.2 mol/(L· s) 8.金属离子和硫离子在水溶液中的反应比较复杂,其产物与离子的水解、金属硫化物的溶 解度、离子的氧化还原性等因素有关。资料表明,CuS 的溶解度很小,在稀酸中也不溶解; Fe2S3 的溶解度更小,但却溶于稀酸。下列有关说法中,正确的是( ) 。 A.Cu2+和 S2?在水溶液中反应的产物是 CuS B.Fe3+和 S2?在酸性溶液中反应的产物只可能是 Fe2+、S C.将 CuS 固体加入 FeCl3 溶液中,会有 Fe2S3 沉淀生成 D.NH4+和 S2?在水溶液中均会发生水解,故不存在(NH4)2S 的水溶液 9.下表为元素周期表前四周期的一部分:

X W Y Z 有关元素 R、W、X、Y、Z 的下列叙述中,正确的是( ) 。 A.X 氢化物的沸点比 W 氢化物的高 B.Y 元素的非金属性比 W 元素的强 C.常压下五种元素的单质中,Z 单质的沸点最高 D.Y、Z 的阴离子电子构型都与 R 原子的相同 10. 近年来,我国对二甲苯(PX)的需求快速增长,但新增 PX 生产能力十分有限,供需缺 口持续扩大。下列有关说法中,正确的是( ) 。 A.对二甲苯作为一种芳烃产品,来自石油制品 R

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B.对二甲苯可用于生产对苯二甲酸等,在多个领域有着广泛的应用 C.对二甲苯的二氯代物有二种 D.对二甲苯容易发生加成反应 11. 最近科学家研究发现雄性山羊分泌的一种化学物质(如下所示)能触发雌性山羊排卵。 当暴露在空气中时,该物质发生变化,发出“羊膻味”。而雄性山羊正是通过这种气味吸引雌 性山羊的。
O

H

下列有关说法中,正确的是( ) 。 A.该物质是 4-乙基庚醛 B. 4-乙基辛酸具有“羊膻味” C.该物质能使酸性 KMnO4 溶液褪色 D.该物质很难发生氧化反应生成 CO2 12. 化合物 I 和 II 的结构如下所示。下列说法中,正确的是( ) 。

I

II

A.化合物 I 和 II 是同分异构体 B.化合物 II 可由化合物 I 加氢并异构化制备 C.环戊烯二聚可得到化合物 I D.化合物 II 较容易被氧化 13. 下列化合物中,沸点最高的是( ) 。 A.CH3CH2CH2CH2CH2CH3 B. CH3CH2CH2CH2CH2CHO

C.CH3CH2CH2CH2CH2CH2OH

D.

14. 蜜蜂体内存在一种警报信息素,它发生水解反应生成两种物质 I 和 II,其分子量分别是 46 和 74。下列说法中,正确的是( ) 。
O + H2O O - H2O

H

I (46)

+

II (74)

A. II 有两种同分异构体 B.可用银氨溶液鉴别 I 和 II C.I 和 II 的水溶液均为酸性 D.该水解反应需在催化剂存在下进行 15. 木糖醇是从植物中提取出来的一种天然植物甜味剂(如下所示) ,具有防龋齿等特性。 下列说法中,正确的是( ) 。
CH2OH H HO H OH H OH CH2OH

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A.木糖醇的分子式是 C5H12O5 B.木糖醇可使溴的四氯化碳溶液褪色 C.木糖醇不溶于水,易溶于有机溶剂 D.可利用木糖醇能够被氧化的原理来测定木糖醇的含量 三、 (10 分)氮气是制备含氮化合物的重要原料,而含氮化合物的用途广泛。请回答下列问 题: (1)两个常见的固氮反应为: N2 (g) + O2 (g) 2NO (g) (I) N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) (II) ① 气相反应中,物质的组成习惯用分压表示,相应的平衡常数用 Kp 表示。请写出反应(I) 的平衡常数表达式:Kp = 。 ② 反应(I) 、 (II)在不同温度下反应的平衡常数 Kp 示于下表。 反应 温度 /K Kp 298 4.5?10?31 (I) 2000 3.8?10?4 298 62 (kPa) ?2 (II) 473 6.2?10?5 (kPa) ?2 673 6.0?10?8 (kPa) ?2

根据表中数据判断下列说法中正确的是________(填序号) 。 a.反应(I)为吸热反应,而反应(II)为放热反应 b.常温下,反应(I)的反应速率很小,而反应(II)的反应速率很大 c.升高温度,反应(I)的反应速率增大,反应(II)的反应速率减小 d.常温下,利用反应(I)固氮和利用反应(II)固氮的反应程度相差很大 (2)合成氨工业中原料气的主要成分是 N2 与 H2,但其中所含的少量 CO 对合成塔的催化 剂有害,因此需要对原料气精制,这由“铜洗”工序实现。有关反应的化学方程式如下: [Cu(NH3)2]Ac (aq) + CO (g) + NH3(g) [Cu(NH3)3]Ac· CO (aq) ?H = ?35 kJ/mol 请分析精炼工序生产条件的控制。实际生产中,必须维持一定的 Cu(I)/Cu(II)比例,为 什么? (3)工业上,也可在碱性溶液中通过电解的方法实现由 N2 制取 NH3。通入 N2 的一极是阴极还是阳极?写出阳极 的电极反应方程式。 (4)氨是一种潜在的清洁能源,可用作碱性燃料电池的 燃料。直接供氨碱性燃料电池如右图所示。 ① 写出该燃料电池的负极反应方程式。 ② 已知一些化学键的键能数据如下表: O=O N=N O?O N?N N?N O?H N?H 化学键 138 498 159 419 945 465 389 键能 /(kJ/mol) 请计算反应 4NH3 (g) + 3O2 (g) = 2N2 (g) + 6H2O (g)的?H。 四、 (11 分)钛酸锂 Li4Ti5O12 和磷酸亚铁锂 LiFePO4 都是锂离子电池的电极材料,可利用钛 铁矿(主要成分为 FeTiO3,还含有少量 MgO、CaO 和 SiO2 等杂质)来制备,其工艺流程如 下:

请回答下列问题: (1)已知 FeTiO3 与盐酸反应后有 TiOCl42?生成,写出该反应的离子方程式。

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(2)流程中的“氧化剂”最好选用什么试剂?为 什么? (3)写出由 FePO4 制备 LiFePO4 的化学反应方 程式。 (4)用双氧水和氨水溶解 TiO2 固体时,Ti 元 素的浸出率与反应温度的关系如右图所示。反 应温度过高时,Ti 元素浸出率下降,为什么? (5) 过氧化钛酸锂 Li2Ti5O15 为一种配合物, 请 分析说明其中的过氧键(O?O)数目有多少个。 (6)“浸出”步骤中,温度对铁、钛的浸出效果 如下图所示: Fe Ti

总结温度的影响规律:温度对铁和钛浸出效果的影响相似。请另写出两条规律。 (7)25?C 下,已知 FePO4、Ca3(PO4)2 与 Mg3(PO4)2 的标准溶度积常数 Ksp?(简称为溶度 积常数,简写为 Ksp)分别为 9.9?10?29、2.0?10?33、9.9?10?25,H3PO4 的三级标准电离常数 Kai?(简称为电离常数,简写为 Kai)依次为 7.1?10?3、6.3?10?8、4.2?10?13。若第二次过滤 后所得滤液中 Fe2+、Ca2+与 Mg2+浓度分别为 1.0、0.02、0.01 mol/L。试问,加入氧化剂和磷 酸后(假设此时溶液中 H+与 H3PO4 浓度均为 1.0 mol/L) ,是否有 Ca3(PO4)2 与 Mg3(PO4)2 沉 淀生成? (8)若采用钛酸锂和磷酸亚铁锂作电极组成电池,充电时发生反应为: Li4Ti5O12 + LiFePO4 = Li4+xTi5O12 + Li1?xFePO4 (0<x<1) 请写出该电池放电时的阳极反应方程式。 五、 (14 分)硝基苯酚是一种应用较广的酸碱指示剂和分析试剂,是合成染料、医药和高能 材料的重要中间体原料。已知几种有机物的一些性质如下表: 物质 苯酚 颜色 无色 熔点/?C 40.9 44.5 113.4 沸点/?C 181.8 216 279 溶解性 常温下易溶于乙醇、 甘油、 氯仿及乙醚, 稍溶于水,65 ?C 以上能与水混溶。 溶于乙醇、乙醚、苯、二硫化碳、苛性 能与水 蒸气 碱和热水中,微溶于冷水。 一同挥发 常温下微溶于水,易溶于乙醇、氯仿及 不与水 蒸气 乙醚,可溶于碱液。 一同挥发 其他

邻硝基苯酚 浅黄色

对硝基苯酚 浅黄色

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以苯酚为原料制备硝基苯酚的反应如下:

实验步骤如下: (I)向250 mL三口烧瓶中加入试剂【包括:a.6.00 g NaNO3(0.07 mol);b.4 mL浓 H2SO4;c.一定体积的乙醚与水】,完全溶解后,将烧瓶置于冰水浴冷却至15~20 ?C。 (Ⅱ)将4.70 g苯酚(0.05 mol)完全溶于5 mL温水后,转入滴液漏斗。 (Ⅲ)在搅拌下,将苯酚水溶液滴至三口烧瓶中,用冰水浴将反应温度维持在20 ?C左 右。 (Ⅳ)苯酚滴加完毕后,继续搅拌反应2 h。反应结束后,将反应混合物转入分液漏斗, 进行一系列分离处理即可得到对硝基苯酚和邻硝基苯酚两种产物。 回答下列问题: (1)从上表可知,对硝基苯酚的熔、沸点均明显高于邻硝基苯酚,为什么? (2)若发现苯酚原料呈粉红色,其原因是什么?应如何处理? (3)步骤(I)中应按什么顺序加入试剂?(用字母表示) (4)步骤(Ⅲ)中,为什么要将反应温度维持在 20 ?C 左右? (5)写出步骤(Ⅳ)中分离处理的具体操作过程。 (6)溶剂乙醚与水的用量对反应的影响结果见下表,请总结其规律。 实验 序号 1 2 3 4 5 6 7 溶剂体积 /mL 水 10 20 30 20 30 40 50 乙醚 10 10 10 20 30 40 50 2.05 2.41 2.25 2.91 1.79 1.18 0.90 产物质量及比例 邻硝基苯酚质量/g 对硝基苯酚质量/g 1.36 1.18 1.37 1.96 1.19 0.79 0.62 邻对比 1.51:1 2.04:1 1.64:1 1.48:1 1.50:1 1.49:1 1.45:1 总产率 /% 49.1 51.7 52.1 70.1 42.9 28.3 21.9

六、 (10分)磷酸的电离方程式及相应的标准电离常数Kai?(简写为Kai)如下所示。 H3PO4 H+ + H2PO4– Ka1 = 7.1× 10?3 H2PO4– H+ + HPO42? Ka2 = 6.3× 10?8 HPO42H+ + PO43? Ka3 = 4.2× 10?13 请解答以下各题(写出计算过程,可通过合理近似简化计算)。 (1)计算2.0 mol/L H3PO4的H+的浓度。 (2)配制pH = 7的磷酸缓冲液需要什么试剂?其比例是多少? (3)现有上述缓冲液 100 mL,其中含量最多的阴离子浓度为 0.10 mol/L。将 4.0× 10?3 mol + NaOH 加入该缓冲液,计算所得溶液的 H 的浓度。

高中学生化学竞赛试题

2014 年 5 月 11 日

共 10 页

10-10

七、 (15 分)碳酸二甲酯是一个毒性很低的绿色化学品,用途广泛。请回答下列问题(反应 均在一定条件下进行) : (1)光气甲醇法是碳酸二甲酯的最早工业化生产方法。先由光气制得氯甲酸甲酯,然后再 将氯甲酸甲酯与甲醇反应,其反应式如下:

O Cl C OCH3 + CH3OH CH3O

O C OCH3

1)上述反应的类型是 。 2)在此工艺中保持过量的原料是 。 3)该工艺中需加入 Na2CO3,其目的是 。 4)该工艺的缺点是 (写出 2 点) 。 (2)碳酸亚乙(丙)酯法是 1992 年开发成功的生产碳酸二甲酯的另一种方法,其以 CO2、 环氧乙烷和甲醇为原料,如反应①和②所示。

O + CO2


CH3OH
I ②

O CH3O C OCH3


1) 反应①中反应物比例是 1:1, 其原子利用率是 100%。 化合物 I 的结构简式是 2)该工艺得到的副产品是 。

3)如果以

O

为原料,该工艺得到的副产品是



(3)以碳酸二甲酯为原料可制得聚碳酸酯。聚碳酸酯是热塑性材料,结构通式可表示为 O
OR O C
n 。如下所示用碳酸二甲酯先生成碳酸二苯酯,碳酸二苯酯再和双酚 A

聚合

得到双酚 A 型聚碳酸酯 II。II 的结构简式是
O CH3O C OCH3 + OH



O

2

CO

CH3 HO CH3 II OH

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