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2008年全国高中生化学竞赛初赛模拟试题(05)


2008 年全国化学竞赛初赛冲刺试卷(五)
(时间:3 小时 满分:100 分)
题 号 满 分
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47 Cs 132.9 Fr [223]

1 4

2 3

3 6

4 8
<

br />5 5

6 11

7 9

8 11

9 13

10 9

11 11

12 10
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] He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

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

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

第一题(4 分)
某锕系元素 X 于 1944 年由 α 粒子轰击 Pu 靶(Pu 是锕系第 6 个元素)而得,并以某法国 科学家的名字命名,已知上述反应只涉及 3 种粒子,且反应物总质量数为 243。 1.写出合成 X 的核反应方程式。 (可用 X 代表该元素)

2.X 发生两次 α 衰变生成核素 Y,Y 是一种常用核燃料,但 Y 与其一同位素难以发生分 离,Y 的元素符号是什么?如何分离出 Y?

第二题(3 分)
实验室中观察丁达尔现象一般是用 Fe(OH)3 胶体, 但 Fe(OH)3 胶体须现场制取, 不能保存, 现有一种解决方法:取一支试管,加入一些蔗糖,用酒精灯缓慢加热使熔化…… 1.你以为这样制得的胶体颗粒是什么物质?

2.加热至 200℃以上,蔗糖会“沸腾”,请解释这种“沸腾”现象。

第三题(6 分)
化合物 X 是铋的共价型分子,含 Bi 82.25%;X 有较强的化学活性,能与盐酸作用,生成 一种酸(酸根为正八面体构型) ,同时得到一种常见气体。在沸腾的酒精溶液中, X 也能与硫 磺反应生成铋的硫化物和另一种气体。 1.写出 X 的化学式,并判断分子构型;

2.写出上述 X 发生的 2 个化学方程式;
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第四题(8 分)
化合物 X 为一无色透明液体,是由短周期元素组成的非极性分子,沸点 77℃,对氢气的 相对密度为 85。 1.确定 X 的分子式。

2.若在 X 中通入 H2S 气体,可以得到 Y 沉淀,试确定 Y 的化学式。

3.已知 X 和 Y 都能发生醇解,生成化合物 Z,试写出 X 和 Y 分别与过量乙醇发生化学反 应的方程式。

4. Z 能与格氏试剂 CH3MgBr 反应, 生成化合物 M, 该反应可看作酯基部分被烷基所取代。 假设反应中 Z 与 CH3MgBr 的物质的量之比为 1︰2。试写出该化学反应方程式。

5.Z 也能被氢气还原,已知该反应过程中 Z 与 H2 的物质的量之比为 2︰1,且生成物中 有 N 生成外,还有 C2H5OH 生成。试写出该化学反应方程式。

第五题(6 分)
1.某团簇分子由 C、Cl、Zn 三种元素组成,具有正八面体的对称性;其中心为 C,且处 Zn 都等价, 于由 6 个 Zn 组成的八面体的中心; 处于由 1 个 C 和 5 个 Cl 组成的八面体的中心。 该分子中 Cl 有 个,其化学式为 。 3- 2.钒酸根(VO4 )有缩合性,某多聚钒酸根(外观模型如右图) 可看作由若干个钒氧八面体(VO6,中心为 V,顶点为 O)共棱(共用 O 原子)连接而成;而其中钒原子(忽略氧原子)的空间相对位置可看作 由 2 个钒八面体(顶点为 V,实际 V 与间无作用力)共用一条棱而成。 该某多聚钒酸根中 V 有 个,O 有 个,离子化学式为 。

第六题(11 分)
尖晶石的化学式为 MgAl2O4,在尖晶石型晶体中,若+2 价离子填在四面体空隙中,则为 正尖晶石型结构;若填在八面体空隙中,则为反尖晶石型结构。 1.用锌和铁的水溶性盐按一定比例混合,与草酸铵溶液作用,得到沉淀;在大约 700℃ 时灼烧沉淀,得到一种尖晶石类型的晶体,写出反应式。

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2. Mn3O4 可写成[Mn ][Mn ]2O4, 是一种正常的尖 晶石结构,晶胞如右图所示。 (1)右图包括 (2)A 位置的离子是 隙,占有率是 是 个 Mn3O4; ,占据的是_______空 ,占据的

2+

3+

;B 位置的离子是 。

空隙,占有率是

下面两个小题请选择其中 1 题回答: 3-1.Mn3O4 为尖晶石型结构,Fe3O4 为反尖晶石 型结构,二价铁进入八面体空隙中,部分三价铁填入八面体空隙中。实验测得,Mn3O4 为绝缘 体,而 Fe3O4 具有良好的导电性。解释上述两种化合物导电性的原因。 2+ 3+ 3-2.不考虑电子成对的能量效应,并假设 Δt=4/9ΔO(Fe 、Fe 均为高自旋) ,通过 计算说明 Fe3O4 为反尖晶石型结构而不是尖晶石型结构。

第七题(9 分)
1. 工业上常用 CO 通过气相转移反应提纯 Fe, 写出有关反应并画出主要转移物种的结构;

2.

2.化合物 Na5P3O10 是许多洗涤剂的添加剂,用来结合(螯 2+ 2+ 合)水中的 Ca 、Mg 离子,以防洗衣时形成钙和镁的脂肪酸盐 2+ 3— 沉淀。设 Mg 离子呈八面体配位,画出[Mg(P3O10)(H2O)] 的结 构。 3.写出化合物 PtBrCl(NH2CH2CHCH3NH2)所有的立体异构体。

第 3 页(共 11 页)

第八题(11 分)
酒石酸是分子式为 C4H6O6 的有机酸,在食品行业用作啤酒发泡剂、食品酸味剂、矫味剂 等,为优良之食品添加剂。酒石酸早期在希腊和罗马的许多工厂里被叫做酒石,是发酵葡萄汁 的一种沉淀物,酸性,含有钾盐,最早于 1769 年由瑞士化学家 Carl Wilhelm Scheele 分离成 功。酒石酸为无色结晶或白色结晶粉末,无嗅、有酸味,在空气中稳定。它是等量右旋和左旋 3 酒石酸的混合物,常含有一个或两个结晶水,热至 100℃时失掉结晶水,密度 1.697g/cm ,其 水溶解度 20.6g/100mL,乙醇中溶解度 5.01g/100mL。 1.写出酒石酸的缩聚产物(C4H2O4)n 的结构式。

2.写出酒石酸的所有立体异构体的费歇尔投影式,并注明 R、S 构型。

3.现每次用 100mL 水萃取 100mL 酒石酸的乙醇饱和溶液,要求萃取后乙醇中酒石酸含 量小于 1mg,计算至少需要萃取几次?

4.现有 10.0mL KCl 溶液,加入过量量酒石酸溶液,浓缩结晶得到 KHC4H4O6 晶体,将 该晶体溶解于稀硫酸中,加入 25.00mL 1.000mol/L KMnO4 溶液,再逐滴加入 1.000mol/L H2C2O4 溶液,消耗 5.28mL。计算原 KCl 溶液的浓度。

第 4 页(共 11 页)

第九题(12 分)
有机物 A 的分子中所有氢原子都等价,一定条件下 A 二聚为 B;B 是不含双键或三键的多 环烷烃,其氢原子也都等价;C 是 B 的同分异构体,结构中有 2 种类型的氢原子,个数比是 1 ︰1;C 与等物质的量的 H2 反应得到 D,D 结构中也有 2 种类型的氢原子,个数比是 2︰3;D 在光照下或 FeBr3 催化下与 Br2 反应,都得到一种一溴代物。E 也是 B 的同分异构体,结构中 有 2 种类型的氢原子,个数比是 1︰3;E 与足量 H2 反应得到 F,F 是不含双键或三键的多环 烷烃,结构中也有 2 种类型的氢原子,个数比是 1︰6;E 只有一种臭氧化还原产物 G,1g G 与银氨溶液反应最多可析出约 6.5g Ag。 1.写出 A、B、C、D、E、F、G 的结构; A B C D

E

F

G

2.B 三氯取代物和 F 的二氯取代物各有几种。

第十题(9 分)
Sn 和 Nb 可形成如下结构的金属互化物。 (白球为 Sn,黑球为 Nb) 1.写出其最简式。

2.若最简式式量为 M(g/mol),阿佛加德罗常数为 NA,晶胞参数 3 为 a(pm),求密度(g/cm )(直接用字母表示) 。

3.分别画出此晶胞沿面对角线和体对角线方向的投影图。

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第十一题(11 分)
在 80℃时,将 MaCln+2 以物质的量比 1︰1 的比例溶解在 2.80g 液体单质 M 中,得到金属 氯化物 MaCln,继而将温度升高到 170℃时,可析出 16.92g 唯一产物 MaCln(无放射性,结构 2H2O 的混 中没有 M—M 键) 。将 MaCln 溶解在水中,除产生 H2,析出沉淀 M 和 M2(OH)2Cl2· 合物外,还得到 MaCln+2 溶液。上述反应因温度和 MaCln 与水反应的量不同,其沉淀 M 和 M2(OH)2Cl2· 2H2O 的混合物的量也不同。 1.试确定金属 M 及其氯化物。写出制备 MaCln 化学反应方程式(n、a 是自然数) 。

2.M2(OH)2Cl2· 2H2O 能与 NaOH 溶液反应,放出气体,无沉淀。写出反应方程式。

3.解释 MaCln 与水反应生成 M 和 M2(OH)2Cl2· 2H2O 不同比值的原因,并用通式表示。

4.已知上述 3 个 M 的化合物都是反磁性物质,标明各化合物中 M 的化合价。

第十二题(10 分)
写出字母代表的化合物的结构:
A;? 3 A (C5H8O2: 酯)?NH (C5H11O2N)?? (C10H19O4N)?Base (C8H13O3N) ? ? ?B ?? C ? ?? D
CH 3 I 2,Ni 3O ,? ?PhCOCl ?? ?? E(C15H17O4N )?H ? ?? F (C15H19O4N )?H ?? H ? ? ?? G (C6H9O2N )??
?

(C7H11O2N)
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A

B

C

D

E

F

G

H

第 7 页(共 11 页)

参考答案(0805)
第一题(4 分)
1. 94 Pu+ 2 He→ 96 X(1.5 分) 2.U(1 分) ,先制成 UF6,再进行气相扩散,利用它们扩散速度差异来分离(1.5 分)
239
4

243

第二题(3 分)
1.微小的碳颗粒(或说炭粒) (1 分) 2.蔗糖高温炭化脱水,水呈气态,则呈沸腾状(2 分)

第三题(6 分)
1.Bi(CH3)3(1 分) 三角锥(1 分) 2.Bi(CH3)3+6HCl=H3[BiCl6]+3CH4(2 分) 3.2Bi(CH3)3+3S=Bi2S3+3CH3CH3(2 分)

第四题(8 分)
1.SiCl4(1.5 分) 2.SiS2(1 分) 3.SiCl4+4C2H5OH→Si(OC2H5)4+4HCl; SiS2+4C2H5OH→Si(OC2H5)4+2H2S (各 1 分) 4.Si(OC2H5)4+2CH3MgBr→(CH3)2Si(OC2H5)2+2MgBrOC2H5(1.5 分) 5.2Si(OC2H5)4+H2→(C2H5O)3SiSi(OC2H5)3+2C2H5OH(2 分)

第五题(6 分)

1.18(1 分)

CZn6Cl18(1.5 分,



2.10(1 分)

28(1 分)

V10O28 (1.5 分,

6-



第六题(11 分)
1.Zn +2Fe +4C2O4 =ZnFe2(C2O4)4↓(1 分) ZnFe2(C2O4)4 ZnFe2O4+4CO↑+4CO2↑(1 分) 2. (1)8(1 分) 2+ 3+ (2)Mn 四面体(各 0.5 分) 1/8(1 分) Mn 八面体(各 0.5 分) 1/2(1 分) 3-1. 由于 Fe3O4 是一种反尖晶石型的结构, 它含有遍布于八面体位置上的 Fe 和 Fe , 由于它们是共边八面体, 所以电子能方便地从 Fe 迁移到 Fe , 所以 Fe3O4 是良导体。 (2 分) 而 Mn3O4 具有尖晶石结构,使得距离较近的八面体空穴中只有一种离子 Mn ,电子很难 迁移;而 Mn -Mn 间距大,电子交换不易发生,故 Mn3O4 是绝缘体。 (2 分)
第 8 页(共 11 页)
2+ 3+ 3+ 2+ 3+ 2+ 3+ 2+ 3+ 2-

3-2.[Fe ]t[Fe ]oO4:
Fe
2+

2+

3+

t 2g t eg

Fe

3+

eg o t 2g

CFSE 总=4/9×10[3×(-3/5)+3×2/5]Dq=-8/3Dq(2 分) [Fe ]t[Fe ,Fe ]oO4:
Fe
2+

3+

2+

3+

t 2g o eg

Fe

3+

eg o t 2g

Fe

3+

t 2g t eg

CFSE 总=10×[4×(-2/5)+2×3/5]Dq=-4Dq(2 分)

第七题(9 分)
1.Fe+5CO Fe(CO)5 Fe(CO)5 Fe+5CO↑
CO CO OC Fe (各 1 分) CO CO

2.

(2 分)

3.

(各 1 分)

第八题(11 分)
O C CH CH O

1.
C O O n

(1.5 分,其它合理答案也可)

第 9 页(共 11 页)

COOH H OH

COOH H OH

COOH HO H OH(各 1 分,多写扣分) COOH 2S,3S

2. H

OH, HO COOH 2R,3S

H , H COOH 2R,3R

3.本题是从有机相向水相中萃取,因此适用公式时要把有机相和水相对调。 分配比 D=c(水)/c(有)=20.6/5.01=4.11 1mg/5.01g=[1/(4.11+1)]
- +

n

n=5.22,即至少需要 6 次。 (3 分) 4.C4H6O6+2MnO4 +6H =2Mn +4CO2↑+6H2O(1 分) 5C2H2O4+2MnO4 +6H =2Mn +10CO2↑+8H2O(1 分) 根据题意可知:KCl∽C4H6O6∽2MnO4
- - +

2+

2+

n(KCl)=[25.00mL×1.000mol/L-2/5×5.28mL×1.000mol/L]/2=11.45mmol(1 分) c(KCl)=11.45mmol/0.0100L=1.145mol/L(0.5 分)

第九题(12 分)
1.A: B: C: D:

CHO
E: F: G: (各 1.5 分)

OHC
2.B:3(0.5 分) F:7(1 分)

CHO

第十题(9 分)
1.Nb3Sn(1 分) 2. ?

?

2M (2 分) N A ? a 3 ? 10?30

3.

(各 3 分)

第十一题(11 分)
1.M+MaCln+2=

1? a n(1 ? a) MaCln。所以 n+2= ,n=2a。 (1 分) a a 2.80 16.92 ? 2.80 2.80 16.92 ? 2.80 71(a ? 1) ? ? ; ;AM= (1 分) A M aA M ? 35.5n ? 71 A M aA M ? 71a ? 71 5.04 ? a
第 10 页(共 11 页)

当 a=1 时,AM=35g/mol,没有此金属元素;当 a=2 时,AM=70g/mol,M 为 Ga; 当 a=3 时,AM=139g/mol,可能是 La,但有放射性,舍去。 (1.5 分) 2Ga+2Ga2Cl6=3Ga2Cl4(1 分) 2.Ga2(OH)2Cl2· 2H2O+4NaOH=2NaCl+2NaGa(OH)4+H2(2 分,其它合理答案也可) 3.2Ga2Cl4+4H2O=Ga2(OH)2Cl2· 2H2O↓+H2+Ga2Cl6 3Ga2Cl4=2Ga+2Ga2Cl6 b×①+c×②得: (2b+3c)Ga2Cl4+4bH2O=bGa2(OH)2Cl2· 2H2O↓+bH2+2cGa+(b+2c)Ga2Cl( 6 1 分) 4.Ga2Cl6:+3;Ga(GaCl4):+1、+3;Ga[Ga(OH)2Cl2]· 2H2O:+1、+3(各 0.5 分) ①(1 分) ②(1 分)

第十二题(10 分)
A:
COOEt

B: H2N

COOEt

C:

EtOOC

N H
O

COOEt

O

D:

HN

O COOEt

E:

N

O COOEt

F:

N

OH COOEt

G:

HN

H:
COOH

H3 C N

(A、D、F、H 各 1.5 分,其余各 1 分)
COOH

第 11 页(共 11 页)


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