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2010年我爱奥赛网第七届我爱奥赛杯高中化学网络联赛试题


2010年我爱奥赛网第七届“我爱奥赛杯”高中化学网络联赛试题
(考试时间:2010 年 6 月 27 日 上午 9:00—12:00) 题号 满分 得分 评卷人 ? ? ? 线 ? 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(背面朝上)放在桌面上,立即起立撤离考场。 姓名、考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。 请将答案写在指定的位置。 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
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 Ge As Se K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga 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 In Sn Sb Te I Xe Ru Rh Pd Ag Cd Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc 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 Rn Hf Ta W Re Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Cs Ba Os 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 Db Sg Bh Hs Mt [223] [226] Ac-Lr Rf H

1 5

2 6

3 13

4 7

5 6 10 11

7 8 6 13

9 8

10 11 10 11

总分 100

姓名

1.008

考号

订 班级 考场 装 学校

第一题(本题共 5 分 ) .95 号元素镅(Am)可用于制作密度测定仪、探伤仪和火警报警器。 我国已大量生产用于火警报警器的 Am-241 片。Am-241 可由下列途径制得:用α粒子轰击 U-238 得到 Pu-241 及中子,Pu-241 发生β衰变得到 Am-241。 1-1 .请写出制得 Am-241 的反应方程式;

1-2 .Am-241 可放出α粒子得到 Np-237,请写出方程式;

1-3. 碱性条件下 Am 元素电势图如下: 0.7 AmO20.22 Am(OH)3? 2.53 Am φB0/V AmO2(OH)2 0.9 AmO2(OH) 而φB(O2/OH-)0 = 0.401 据此说明一般碱性条件下 Am 的稳定存在形式。

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第二题(本题共6分 ) .氢能源因具有来源丰富、可再生、能量密度高和燃烧清洁等特点,被 认为是燃料电池理想的燃料。氢能系统主要包括氢源开发、制氢、贮氢、输氢和氢的利用技 术等,其中,贮氢是能源有效利用的关键所在。氢气储存有物理法和化学法两大类,化学法 主要有: 金属氢化物储存、有机液态氢化物储存、无机物储存等形式。 2-1.过渡金属、合金、金属间化合物如LaNi5、TiFe、Mg2Ni可以用做储氢材料,分析原因;

2-2.O.Sultan 和M.Shaw于1975 年首次提出了利用可循环液体化学氢载体储氢的构想, 开 辟了新型储氢技术研究的领域。 苯和甲苯可以作为理想的有机液态氢化物储氢材料, 其储氢 效率分别高达7.19%和6.16%(质量分数),以苯为例,写出其储放氢的反应方程式;某有机液 态烃类储氢材料,其储氢效率高达7.29%,分子中只有两种化学环境的氢原子,写出该有机 化合物的结构简式。

第三题(本题共13分 ) .2009年IChO在英国举行,实验题为分析某含铜(Ⅱ)的化合物。该化 合物的阴离子X为一含铜,氯,氧三种元素的配离子;阳离子由C,H,N三种元素组成,参 赛选手要求通过两个滴定实验确定阴离子的化学式,下列涉及的数据来自E国选手的实验报 告。 第一个实验为测定铜元素的含量,取0.1000gX转移至250mL的锥形瓶中,加入氨缓冲溶液调 节至pH=10,加25mL水溶解,加入10滴紫脲酸铵,用0.02000mol/L的EDTA滴定至溶液呈紫 色,15秒内不褪去即达到终点,消耗EDTA标准液21.70mL。 第二个实验为测定氯元素的含量,取0.2000gX,来自该化合物的Cl-全部用0.1000mol/L的硝 酸银标准溶液滴定,用二氯荧光素为指示剂,达到终点时消耗21.70mL的硝酸银标准溶液。 3-1.计算X 中铜元素的质量分数;

3-2.计算X 中氯元素的质量分数;

3-3.燃烧实验分析结果显示:余下的C,H,N元素的质量分数为C 20.87%, H 5.17%,N 5.96%,三种元素均只有一种化学环境,在右图的方框中给出阳离子结构简式; 3-4.由以上方法求得各元素质量分数,相对误差最大是________; a.Cu b.Cl c.O d.C e.H f.N
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3-5.确定阴离子的化学式,已知阴离子中只含一个氧原子,给出阴离子的化学式,若阴离 子中所含铜元素的化学环境相同,氯元素有两种化学环境,且阴离子含有四个三重轴,画出 阴离子的结构。

第四题(本题共7分 ) .纺织品的甲醛含量是一项非常重要的监控指标,几乎所有的国内外生 态纺织标准法规都将甲醛含量纳入监控范围, 并规定具体的限量值。 甲醛的浓度可以通过甲 醛水萃取液与乙酰丙酮发生显色反应, 显色液用分光光度计比色测定其甲醛含量。 甲醛标准 溶液(用于配制比色法不同浓度的标准液)的标定方法为有亚硫酸钠法和碘量法,其中亚硫 酸钠法如下:把大约2.5 g甲醛溶液(浓度35%~40%)移至1000 mL容量瓶中,并用蒸馏水 稀释至刻度得甲醛标准溶液。取V1mL与过量的亚硫酸钠反应生成羟甲基磺酸(pKa=-0.6) 的钠盐和氢氧化钠,再用C mol/L标准硫酸溶液反滴定,以百里酚酞为指示剂(变色范围为 9.4~10.6),消耗硫酸标准液V2mL。(H2SO3 pKa1=1.9 pKa2=7.0) 4-1.写出甲醛标准溶液浓度测定所涉及的方程式;

4-2.给出甲醛标准溶液浓度(μg/mL)的计算式。

第五题(本题共 10 分 ) . 锂离子二次电池的性能和成本在很大程度上取决于正极材料的电化 学性能和成本。在过渡金属氧化物正极材料中,钴酸锂成本较高,镍酸锂材料安全性较差, 锰酸锂材料虽然成本低,安全性能高,但循环性能和高温性能较差。1997 年以来磷酸盐体 系的正极材料引起了人们的关注,某含钒磷酸盐体系是新型的锂离子二次电池的正极材料, 某材料可表示为 LiaVbPcOd,其晶体为单斜晶系,由钒氧八面体和磷氧四面体共用氧原子顶 点的三维框架构成。 每个钒氧八面体通过顶点与 6 个磷氧四面体连接, 而每个磷氧四面体也 与 4 个钒氧八面体连接,晶体中 Li 元素质量分数为 5.11%,P 元素质量分数为 22.8%。 5-1.求该材料的化学式;

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5-2.求该材料中钒的氧化态;

5-3.写出以 Li 的石墨夹层化合物为负极 LixC6,LiaVbPcOd 为正极的锂离子二次电池放电时 的电极反应;

5-4.锂离子完全脱欠后材料的晶体结构仍维持不变,试分析原因。

第六题 (本题共 11 分 ) . 将一定量的 NH4Cl 在甲苯中剧烈搅拌, 加热到 110℃后缓慢通入 BCl3 气体,在出口端冷凝回流 15 小时,减压蒸馏溶剂得到无色针状晶体 X,X 具有三重轴,在 水中容易水解得到弱酸性的溶液。 元素分析结果表明 X 中含 B:17.6%,N:22.9%,H:1.64% , 所有原子都只有一种化学环境。 -20℃—-10℃下,在含 0.050mol 的 X 的甲苯溶液中缓慢加 入 0.150mol 的异丙胺,反应 5h 后再升至室温下反应 15h,减压蒸馏溶剂得到物质 Y,加热 Y,Y 的状态由液态转化为难熔难溶的固体 Z,Z 具有多环结构,进一步加热到高温得到只 含两种元素的材料 W。 6-1.给出 X 的化学式及其结构;

6-2.写出 X 水解的方程式;

6-3.画出 Y 的结构式;

6-4.为什么 Y 在加热的状态下发生题中所述的变化并生成 Z?

6-5.给出 W 的化学式。

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第七题(本题共 6 分 ) .Chevrey 相化合物是一类具有特殊结构的含有钼,氧族元素的三元 化合物, 由于其独特的超导性能受到化学研究者的关注, R. Chevrel,M. Sergent,和 J. Prigent 于 1971 年首次报道了该类型的化合物。 某 chevery 相化合物 SnxMoySz, 该化合物可以视为Sn 与钼硫原子簇组成,每个钼硫原子簇周围有八个 Sn 原子组成的菱 面 体 ( 注 : a=b=c, α=β=γ≠90° 的平行六面体) , 其结构表示如下:

7-1.在上图中勾勒出一个二维晶胞; 7-2.给出该化合物的化学式;

7-3.简要的语言描述钼硫原子簇的形成方式。

第八题(本题共13分 ) .高密度烃是一类多环烃类化合物,具有较高的密度和体积热值,可 实现在燃料箱体积有限的情况下能量供给增加, 已成为宇航工业, 战略巡航导弹等不可缺少 的燃料。有机物A是合成高密度烃的重要原料,其来源广泛,煤焦油,石油化工中大量生产 。 exo-THDCPD以A为原料合成的高密度烃。其结构如下

exo-THDCPD(熔点:-79℃) 8-1.给出exo-THDCPD的化学式____________; 8-2. exo-THDCPD可由一常见的有机物A通过双聚得到B,B加氢得到endo-THDCPD,endo第 5 页 共 八 页

THDCPD异构化后获得exo-THDCPD

endo-THDCPD(熔点:77℃) 8-2-1.给出A和B的结构简式;

8-2-2 .endo-THDCPD和exo-THDCPD的关系为___________; A.顺反异构 B.对映异构 C.立体异构 D.几何异构 8-2-3.exo-THDCPD比endo-THDCPD更适合作为火箭燃料,原因是

8-3.A 还可以通过三聚,氢化得到另一种高密度饱和烃THTCPD,THTCPD分子内有一个 对称面,给出其结构;

8-4.A易发生双聚,三聚,用沸石做催化剂可有效控制A的聚合进程,试分析原因;

8-5.B催化加氢,异构化可以得到另一种高密度烃C,C分子中只有两种化学环境不同的碳 和氢,与exo-THDCPD为同分异构体,给出C的结构简式。

第九题(本题共 8 分 ) .有机化合物 M 是一种应用广泛的有机中间体,由苏格兰人米尔壮 (Meldrum)于 1908 年合成。M 是一种白色针状晶体,分子量为 144g mol?1,易溶于有机 溶剂和碱性水溶液,熔点 96℃。M 分子中含有一个对称面,仅有两种化学环境的氢原子, 具有超乎寻常的酸性,其 pKa 值为 4.97。M 可由丙二酸、丙酮(mol 比为 1:1) , 以 及 醋酐 混合物在冰水浴冷却下滴加浓硫酸催化合成,醋酐起到了活化羧酸的作用。 9-1.给出 M 的结构;

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9-2.M 具有超乎寻常的酸性,请提出一个可能的原因;

9-3.M 也可用丙二酸与醋酸异丙烯酯在酸催化下合成。给出反应的方程式;

9-4.M 和水杨醛(邻羟基苯甲醛)可得到香豆素的羧基衍生物 X ,写出有关反应方程式。

已知:香豆素结构为

第十题(本题共10分 ) .盐酸丙美卡因(E, C16H26N2O3) ,是眼部手术中常用的局部麻醉剂, 其合成路线如下:

n-C3H7Cl:正丙基氯 10-1. 给出 A、B、C、D、E 的结构简式;

10-2.若以间羟基苯甲酸为起始物,写出得到的 A 的可能结构简式;

10-3.若 A-B 的步骤用叔丁基氯代替 n-C3H7Cl,将会出现如下结果中的______。 a.得到类似 B 的物质 b.得不到类似 B 的物质 c.在苯环上发生傅克烷基化反应

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第十一题 (本题共 11 分 ) .X 是一种活泼的有机试剂, 式量为 83。 在三乙 基苄 基氯 化铵 ( TEBA) 的存在下,则可以由氯仿与氢氧化钠浓溶液相作用而产生稳定的 X,其反应历程如下:

Q+Cl- : 三乙基苄基氯化铵(TEBA) 11-1.给出 X 的化学式;X 有两种不同的状态,原因在于中心原子的电子所处轨道的不同, 请给出这两种不同的状态的路易斯结构式,并指出哪一种结构能量更低;

11-2.三乙基苄基氯化铵(TEBA)的作用是什么?

11-3.给出 A 和 C 的结构简式,A 与 CH2Cl2,CH3Cl 均不能发生类似○ 3 的反应,试分析原 因;

11-4.X 也可以由氯仿和叔丁醇钾作用得到,写出反应的方程式;

11-5. X 与环己烯在 60℃时反应得到一无色液体 Y,Y 不含不饱和键,给出 Y 的结构简式。

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2010年我爱奥赛网第七届“我爱奥赛杯”高中化学网络联赛试题 参考答案

3-4 c 氧 (2分)氧元素含量为1- 27.58%-38.46%-20.87%-5.17%-5.96%=1.96%,含量最小,其 次由1减去各元素含量得到,也累积了各个元素测定的误差 3-5 C:H:N:Cu:Cl = 8:24:2:2:5 ,又配离子只含一个氧原子,设配合物为 (C8xH24xN2x)(Cu2xCl5xO),由于铜为+2价,得x=2,故阴离子化学式为Cu4Cl10O4- (2分) 本题也可用元素质量分数求,得C:H:N:Cu:Cl:O = 16:48:4:4:10:1.13 ,可以得到化学式为 Cu4Cl10O4-

第五题 5-1. Li3V2(PO4)3 (2 分) 5-2. +3 (2 分) 5-3.负极反应: LixC6 – xe = xLi+ + C6 (2 分) 正极反应: Li(3-x)V2(PO4)3 + xe + xLi+ = Li3V2(PO4)3 (2 分) 5-4. 晶体结构中磷氧四面体(或钒氧八面体)均保持不变,故晶体结构维持不变 (2 分) 第六题

6-1.B3N3H3Cl3 (1 分)

(2 分)

) 6-2.B3N3H3Cl3 + 9H2O = 3H3BO3 + 3NH4Cl (2 分 )

6-3.

R—=(CH3)2CH— (2 分)

6-4. X 通过脱胺聚合生成高分子化合物 Y(2 分) 6-5.(BN)n 或 BN(2 分)

7-2.SnMo6S8 (2 分) 7-3. Mo 原子形成一个正八面体,每个面上 3 个 Mo 原子与硫原子形成多中心桥键 (2 分)

8-2-2 C (1分) 8-2-3 后者熔点太高,(1 分)容易堵塞燃料箱中的管道,不宜做火箭燃料(1 分)

第九题

9-1



(2 分)

两个羰基的吸电子效应使其较稳定;或搭存在烯 9-2 M 电离出一个氢离子后形成的碳负离子, 醇结构,电离出氢离子后后负电荷被 p —π共轭体系分散(2 分) 9-3 丙二酸 + CH2=C(CH3)OCOCH3 = M +CH3COOH(2 分)

9-4

+CH3COCH3+H2O(2

分)
第十题 10-

1.A

,B

,C

,D

,

E

(5 分)

10-2.

(3 分)多写一个扣 1 分

10-3. b 叔丁基氯将发生消去反应 (2 分) 第十一题 11-1 , ( 1 分) (1 分 ) , (1 分)后者能量低(根据洪特规

则) ( 1 分) 11-2 相转移催化剂(1 分) 11-3 A (1 分)C (1 分 ) , Q+ :(C2H5)3(C6H5CH2)N+ 没写出 Q+扣 1 分

CH2Cl2,CH3Cl 中氢离子的酸性不如氯仿强(1 分) 11-4
Cl

(2 分)

11-5

Cl

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