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全国高中生化学竞赛经典套题 (4)


2010 年全国化学竞赛初赛模拟试卷(4)
(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 8

2 4

3 6

4 7
<

br />5 15

6 10

7 8

8 14

9 8

10 12

11 4
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 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 V Cr Mn Fe Co 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh 88.91 91.22 92.91 95.94 [98] 101.1 102.9 La- Hf Ta W Re Os Ir Lu 178.5 180.9 183.8 186.2 190.2 192.2 Ac- Rf Db Sg Bh Hs Mt La

Ni 58.69 Pd 106.4 Pt 195.1 Ds

Cu 63.55 Ag 107.9 Au 197.0

Zn 65.39 Cd 112.4 Hg 200.6

第 1 题(8 分) 试解释下列现象: 1.柠檬汁被冰过后,其酸度略感降低。

2.当以强碱水溶液滴定弱酸时,当滴定至一半附近时,溶液中 pH 变化很小?

3.若要将水溶液中的沉淀物分离,有时需要先将其浸煮 1~2 小时在进行过滤分离。浸煮的 目的是什么?简述其原理。

4.在(Cl5Ru)2O 中 Ru―O―Ru 的键角为 180°。写出 O 的杂化态并说明 Ru―O―Ru 有大 键角的理由。

5.根据 lgI1-Z 关系图,指出其中的例外并解释原因。

第 2 题(4 分)
H2

和F 2在暗处混合就爆炸,而有关资料记载了下面两个反应方程式:

(1)2Li+H2

700~800oC

2LiH

(2)2Li+F2

高温

2LiF

对于(1)可以理解,H 2键能大, (2)反应式条件是资料有误,还是另有原因?提出你的看 法。

第 3 题(6 分) 金溶胶是一种优异的纳米组装材料,是纳米材料研究中使用得最多、研究最广泛的对象。制 备金溶胶的方法有柠檬酸钠法、硼氢化钠法、EDTA 法等。若用柠檬酸(三)钠与NaAuCl4 作用得到 Au。请回答下列问题: 1、写出由柠檬酸钠与NaAuCl4作用制金溶胶的反应方程式;
2 2 (柠檬酸HOOCCH (OH)(COOH)CH COOH)

2、你认为从电性角度看,这种方法制得的金溶胶属于 (中性,电正性,电负性) 。 3、Enustun 等人用阴阳离子树脂除去金溶胶中的阴阳离子。然后将这种金溶胶分成三份:一
4 份中不加任何物质,2 天后金溶胶产生聚集;第二份中加入10 mol/L NaClO 溶液,两周后 -3

产生聚集;第三份中加入10 mol/L的柠檬酸钠一直未产生聚集。根据实验结果,你认为该 金溶胶胶粒带什么电荷?这种电性是怎么带上的?提出你的看法。

-5

第 4 题(7 分) Polyazides 家族化合物是一种高能密度的材料,Tetraazidomethane 是其中一员,美国化学会 的 Chemical&Engineering News 在 2006 年报道了通过理论计算得到了 Tetraazidomethane 结 构。虽然这种二元化合物(只含 2 种元素)的高度不稳定性可能排除了它在真实世界的有力 发展,但它可以控制分解得到有趣的不同氮化物。该物质的一种制备方法可由含锑盐 A 与 一种钠盐 B 在一定条件下发生复分解反应制得:盐 A 的阳离子为正三角形,含氮质量分数 约为 91.30%;阴离子为SbCl6 。钠盐 B 的阴离子和CO 2是等电子体。A 和 B 反应得到的 Tetraazidomethane 是一种高沸点的液体,含氮质量分数约为 93.33%,有一定危险性。虽然 这种方法生成率较高,但起始反应原料 A 既昂贵又有爆炸性。 1、写出与 Tetraazidomethane 含有相同元素的最简单的二元固态化合物的化学式。已知其 为高分子化合物,猜想其可能性质及用途;
-

2、判断 A、B 的阴离子的空间构型;

3、Tetraazidomethane 分子中有三种不同化学环境的 N,请画出其结构简式,并判断中心原 子的杂化类型。

第 5 题(15 分) 由于纳米金属材料可能具有独特的性质,引起了人们的广泛关注。单分散的金属纳米颗粒, 直径通常小于 10nm,称为纳米金属簇。许多单一金属原子形成的纳米金属簇具有完整而规 则的几何外形,被称为满壳簇合物或幻数簇合物。下图是理想最密堆积形成的幻数簇合物。 幻数簇合 物

层数

1

2

3

4

5

请完成下列问题: 1、上图是哪一种最密堆积形式? 2、在上图满壳簇合物中,计算第 1,2,3,4,5 层(也就是最外层)的原子数;

3、在上图的最密堆积满壳簇合物中,归纳第 n 层(最外层)的原子数。

4、在上图的最密堆积满壳簇合物中,计算第 n 层(最外层)占全部原子数的百分率

5、某 n 层Pdn纳米簇颗粒呈球形,平均直径为 2.05nm,已知 Pd 的密度ρ =12.02g/ cm . 1)计算每粒簇合物颗粒中所含 Pd 的原子数。

3

2)计算上述Pdn纳米簇的壳层数(n) ;

3)请说明该纳米簇是否是满壳纳米簇。

第 6 题(10 分)
N N N

六亚(次)甲基四胺(CH2)6N4是第一个测定晶体结构的有机
N

N
N N N
N

N

N
N N
N

N
N N
N

N NN

N N N

N

N N N

N N N

分子。该晶体属于立方晶系,a=702pm,其晶胞如图(图中略 去了氢原子) ,实验测得晶体密度为 1.33g/cm 。 1、计算每个晶胞中含几个(CH2)6N4分子;
N N

N

N

N N

N N

N NN

N N N

3

N
N N

N N

N N N

c
N N

NN

N N

N

N
N N

N

N N N

N
N N

N N
N

NN N

N N N

N
N N

2
N N N

N

N N N

b
N N

N

1

a

N N

N N N

2、 若在同一个轴的方向上, 相邻分子中 C 原子的范德华距离为 368pm, C-N 键长为 148pm, 写出上图晶胞中原子 1 和 2 的分数坐标;

3、 (次) 六亚 甲基四胺(CH2)6N4分子中含有几个对称轴, 几个对称面?是否含有对称中心? 该分子有没有偶极矩?有没有旋光性?

第 7 题(8 分) 血红蛋白中的血红朊是人体血红蛋白质载氧体,中心体为亚铁,载氧示意图如下:左边是基

本构架的主体,枝节删去。

1.血红蛋白为什么能作为 O2 的载体?

2. CO 当有 CO 与 O2 共存时,只要有少量的 CO 就会出现中毒, 超过 5%就会有生命之忧。 运用结构观点加以说明。

3.其实你每时每刻呼吸进的主体气体是 N2,为什么 N2 不占据 O2 的位置?

4.亚铁化合物在空气中不稳定,易被氧化。在人体内载氧体中的亚铁是直接与 O2 结合, 运送到各细胞组织中去,需要氧时在特定酶作用下,氧化解析。没有氧化酶的参与,血红蛋 白中的亚铁是不会被氧化的。请你提出合理的解释。

第 8 题(14 分) 在 80℃时,将MaCln+2以物质的量比 1:1 的比例溶解在液体 A 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,结构中没有 M-M 键) MaCln溶解在水中,除产生H 2,析出沉淀 A 和 B 的混合物外,还得到MaCln+2溶液。 。将 上述反应因温度和MaCln与水反应的量不同,其沉淀 A 和 B 的混合物的量也不同。已知 B (反磁性物质,其元素质量分数为 49.8%的 M;25.3%的 Cl;剩下为 H 和 O)能与 NaOH 溶液反应,产生H 2、二元化合物盐 C 和配合物 D。 1、试确定金属 M 及其氯化物。写出制备MaCln的化学反应方程式。已知 n/a≤2。

2、确定 B,写出 B 与 NaOH 溶液反应方程式。

3、解释MaCln与水反应生成 A 和 B 不同比值的原因,并用通式表示。

4、标明上述化合物中 M 的氧化态。 5 指出上述含 M 的化合物中 M 的价电子排布,并判断哪些是反磁性物质。

第 9 题(8 分) 20 世纪 50 年代, 化学家 D.O.Depree 研究发现: 在适当条件下, NaNH2 与适当的CH3COONa 将 混合加热一段时间后,生成了一种固态钠盐 A 和气体 B。经分析,A 中钠元素的质量分数 为 44.23%。 1、 试确定 A,B 的分子式。命名 A,写出制备 A 的反应方程式。

2、 A 是非常好的有机试剂,能与多种物质发生反应增长碳链。试分别写出 A 与CO 2、苄 基氯反应的化学方程式,指出反应类型。

第 10 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 时 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,个数比为3:1;E与足量H 2 反应得到F,F是不含 双键或三键的多环烷烃,结构中也有两种类型的氢原子,个数比为1:6;E只有一种臭氧 化还原产物G,1gG与银氨溶液反应最多可析出约6.5gAg。 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 二氯取代物各有几种。

第 11 题(4 分) 近临界水介电常数介于常态水和超临界水之间。 常态水 温度/
。 C

近临界水 275

超临界水 400

25

压力/(105Pa) 密度 介电常数 相对电离常数

1 1 80 1

60 0.7 20 1000

230 0.1 2 <0.01

请解释,为什么在近临界水中进行的 Fredel-Crafts 反应不必用传统路易斯酸即可进行,避免 了大量的无机盐废物的产生。

参考答案(1004)
第 1 题(8 分) 1、弱酸的解离是吸热反应,所以在在冰过后酸度变小。 分) (1 2、以强碱水溶液滴定弱酸时,会有弱酸与其共轭碱形成缓冲溶液。当滴定至一半时,弱酸 与其共轭碱含量比为 1:1,通过计算,此时有最大缓冲容量。 3、使沉淀物更紧密、更具可过滤性、更纯。沉淀物中结合力较弱的水分子得到密度较大的 动能而较易离开。 4、sp 杂化 空间效应(2 分) 5、略。 (见无机化学课本) 分) (2 第 2 题(4 分) 资料没有错。 分)因为生成的 LiF 是高熔点离子化合物,只有保证金属锂全部在气态中 (1 才能与氟完全反应,不致于残留在 LiF 晶体内部。 分) (3 。 第 3 题(6 分)
2 1、14NaAuCl4+9H2O+3C5H8O7=14NaCl+15CO +42HCl(2 分)

2、电正性溶胶。 分) (1 3、①电正性溶胶。 分) (1 (判断依据:题中给出的阴离子的共同特点是体积较大,这样会 被胶粒吸附在表面降低表面能, 从而对胶粒起到保护作用, 防止胶粒间因相互碰撞而聚沉) 。 ②金成原子簇合物的方式,形成Aum (m>>n)(由反应刚生成的金单质与溶液中的金离子 形成)。 分) (2 第 4 题(7 分) 1、C3N4。 分)硬度高,作耐磨材料。 分) (1 (1 2、正八面体 直线性(各 1 分) 。
n+

N3 N3 N3 N3 sp3 (3 分)

3、 第 5 题(15 分) 1、面心立方密堆积(1 分) 2、12,42,92,162,252(各 1 分) 3、10n2+2(n=1,2,3..(2 分) .) 4、6(5n2+1)/[(2n+1)(5n2+5n+3)](2 分) 5、1)N=307(2 分) 2)n=4(1 分 ) 3)理论上满壳为 309(1+12+42+92+162=309) , 该纳米簇(基本)是满壳纳米簇。(2 分) 第 6 题(10 分) 1、2 个(1 分) 2、 (0.238,0,0)(0.127,0.127,0.127)(各 2 分 0 , 3、4 个C 3,3 个C 2,6 个对称面,没有对称中心,没有偶极矩和旋光性(各 1 分) 第 7 题(8 分)

1、血红朊中心体的亚铁有 3d 空轨道,能接纳配体中孤电子,形成配位键,O 2 分子中每个 O 原子上都有孤电子,有一定的供电子能力。 分) (2 2、CO 中 C 上孤电子是强的给予体,远强与O 2 。 分) (2 3、N 分子中 N 上虽然也有孤电子,一般不易给出,是极弱的电子给予体。 分) (1 4、水溶液中亚铁离子与O 2 反应的活化能低,易被氧化;而血红朊中亚铁离子是结合态,基 本处于疏水环境,被氧化的活化能高,只有在相应的催化剂存在是,才易被O 2 氧化,这正 是生命的奥秘所在。 分) (3 第 8 题(14 分) 1、Ga,2Ga+2Ga2Cl6=3Ga 2Cl4 2、Ga2(OH)2Cl2 · 2H2O
Ga2(OH)2Cl2 ·2H2O +4NaOH=2NaCl+2NaGa(OH)+H2 4 3、2GaCl4+4H2O=Ga(OH)2Cl2 ·2H2O +H2+Ga2Cl6 ①

3Ga2Cl4=2Ga+2Ga 2Cl6 ②

a×①+b×②得:(2a+3b)Ga2Cl4+4aH2O=aGa2(OH)2Cl2· 2H2O+aH2+2bGa+(a+2b)Ga2Cl6 4、Ga2Cl6:+3 Ga(GaCl4):+1,+3;Ga[Ga(OH)2Cl2]· 2H2O:+1,+3 5、Ga2Cl6:Ga 4s 4p 4d n=0 反磁性
Ga(GaCl4)
3+ 0 0 0

:Ga 4s 4p 4d n=0; Ga 4s 4p 4d n=0 反磁性 :Ga 4s 4p 4d n=0;Ga 4s 4p 4d n=0 反磁性
+ 2 0 0 3+ 0 0 0

+

2

0

0

3+

0

0

0

Ga[Ga(OH)2Cl2]

第 9 题(8 分) 1、A:Na-CH2COONa B:NH 3; A:α -钠代乙酸钠(各 1 分)
CH3COONa+NaNH →Na-CH 2COONa+NH 2 3

(1 分)

2、Na-CH2COONa+CO2→NaOOCCH 2COONa(加成反应) 分) (2
C6H5CH2Cl+Na-CH2COONa→C 6H5CH2-CH2COONa+NaCl

(取代反应) 分) (2

第 10 题(12 分) 1、
H3C CH3

A:

B:

C:

H2C

CH2

D:

CHO E: F: G: OHC

CHO

(各 1.5 分)

2、B:3 (0.5 分) F:7(1 分) 第 11 题(4 分) 近临界水的相对电离常数很大,电离出的氢离子可代替路易斯酸与卤代烷中的卤素结合。


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