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全国高中化学竞赛模拟题02


高中化学竞赛初赛模拟试卷(02)
(时间:3 小时
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47 Cs 132.9 Fr [223]

满分:100 分)
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] La 系 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

La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Tb Lu 138.9 140.1 140.9 144.2 144.9 150.4 152.0 157.3 158.9 162.5 164.9 167.3 168.9 173.0 175.0

第一题(2 分)在正确选项上画圈 1、下列物质处于气态时,移走一个电子所需能量最小的是 A Na B Na+ C Na2+ D Na3+ 2、下列分子中 Cl 的活泼性最大的是 A C6H5Cl B C6H5CH2Cl C (C6H5)2CHCl D (C6H5)3CCl 第二题(6 分)某蛋白质水解得一溶于水的固体化合物 A,A 在电场中因 pH 不同分别移 向阴极和阳极。A 无旋光性,加热得一固体化合物 B,其摩尔质量为 114g/mol。 写出 A、B 的结构简式。 第三题(6 分)高氯酸铵(AP)作为一种优良的固体推进剂被用于导弹和火箭发射上, 下面制备高纯 AP 的工艺是电解高纯次氯酸得到高纯高氯酸, 再与高纯氨进行喷雾反应制成。 1.写出这种方法制高氯酸的电极反应和总反应方程式; 2.如果以 100A 电流通电于次氯酸溶液 20.0h,反应放出 40.0g H2,同时可得高氯酸多 少克 ;该过程电流效率 。 第四题(5 分)氰尿酸(如右图)和 NaOH 溶液作用后生成物质 HO OH N A,在干燥的 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中,90.95℃下使 A 与五溴苄基溴反应 20h 以上合成了一种三取代对称三嗪衍生物 B, 元 N N 素分析知 B 的化学式为 C24H6O3Br15 ,红外光谱中有强烈的羰基 - OH (1709cm 1)吸收。 1.画出物质 B 的结构简式 2.通过热重分析,发现 B 的热稳定性很好,所以 B 可以用于生活中什么用途? 3.B 属于有机物中的什么种类? 第五题(7 分)碳酸二苯酯(简称 DPC)是一种重要的有机碳酸酯,主要用于塑料工业, 制造聚碳酸酯和对羟基苯甲酸甲酯、单异氰酸酯、二异氰酸酯和制备塑料增塑剂,还可用作 溶剂和载热体 DPC 低毒无污染, 是一种重要的环保化工产品。 生产碳酸二苯酯的传统方法也

是光气法,随着对环保要求的增加,70 年代以来国内外相继开展了非光气法合成 DPC 的新 工艺研究。 1.碳酸二苯酯可以采用两种有机物 A 和 B 反应生成,(A 分子中有苯环),同时还有 副产物甲醇,请写出该反应的化学方程式。这种反应在有机化学上称作 。 2.其实 A 和 B 直接反应合成 DPC 在热力学是不利的,其实该反应机理分两步进行:首 先 1 分子 A 和 1 分子 B 按照同样的反应类型生成 C,然后两分子 C 反应生成 DPC。请写出 机理反应式。 3.另外一种合成 DPC 的方法是用 A 和两种无机小分子在催化剂作用下反应生成,反应 物物质的量之比为 4︰2︰1,那么另外两种小分子分别是 。 第六题(10 分) 四烃基二锡氧烷类化合物在酯化、酯交换、氨基甲酸酯的合成及羰基缩合等反应中有良 好的催化活性,而且与多数金属有机化合物不同,它具有对空气水分不敏感与结构稳定的特 点,是一种性能稳定的中性催化剂。有一种采用微波辐射促进合成的方法。合成方法如下: Sn+RMgCl→A A+SnCl4→2B B+H2O→C+2D C+E→ClR2SnOSnR'2Cl(二氯代四烃基二锡氧烷) 1.请分别写出 A、B、C、D、E 的化学式 2.只用 R’MgX 这一种有机物合成(无机物任选)的四烃基二锡氧烷类化合物,在空间 上是由二锡氧烷单体形成的二聚层状结构,并且有两个 Y 原子(或原子团)作 Sn 之间的桥 键,内环与外环上有两种五配位的锡原子。请画出这种化合物的结构简式: 第七题(8 分)在二阶非线性光学材料的探索中,除 了倍频性能方面的要求外,人们一直希望能够找到一种生 长条件温和,并且容易得到大尺寸单晶的倍频晶体。 A·2H2O(Ln=Pr,Nd,简称 KLnN,N 是一种原子团) 容易生长出大尺寸晶体,是一类有应用前景的可产生蓝绿 光的倍频转换材料。 1.KLnN(Ln=Pr,Nd)是水溶性晶体。原苏联化学 工作者在 6N 的酸性条件下,未得到 KPrN 的单晶。本文 采用在水溶液中蒸发溶剂的方法, 控制溶液的 pH 为 1~2, 恒温在 40℃进行晶体生长。在该合成反应中,请选择最简单的无机试剂合成 KLnN) ,写出 反应方程式。 2.KPrN 和 KNdN 均属正交晶系,KPrN 的晶胞参数为:a=2.1411nm,b=1.12210nm, c=1.2208nm;已知晶体密度 do=1.920g/cm3,那么一个晶胞中约有 个 KPrN“分子” ; 3.图给出了 KPrN 的立体结构图。Pr 原子的配位多面体是一个略带扭曲的 面体。 第八题(10 分)在氨氧化制硝酸的过程中,先将氨氧化为 NO,NO 在常压下温度低于 150℃时,几乎 100%氧化成 NO2。NO2 在低温时,容易聚合成 N2O4,2NO2 N2O4,此反 应且能很快建立平衡,在 140℃左右,气体完全由 NO2 组成。NO 与 NO2 可发生下列可逆反 应:NO+NO2 N2O3,N2O3 很不稳定,在液体和蒸气中大部分离解为 NO 和 NO2,所以 在 NO 氧化为 NO2 过程中, 含 N2O3 只有很少一部分。 亚硝酸只有在温度低于 0℃和浓度很小 时才稳定。试问:

1.在 NO 的氧化过程中,可能有哪些气体产生? 2.写出题 1 所产生的气体与水的反应式。 3.写出 75℃时用水吸收题 1 所产生的气体来制取硝酸的总反应式。 4.当 NO 通过三次氧化三次吸收(假设每次氧化和吸收率均为 100%) ,求 NO 转化为 HNO3 的转化率。 5.对于反应:2NO2(g) N2O4(g),若开始时,NO2 的压力为 P,密度为 do,维持压 力 P 和温度不变,使其达到平衡,测得混合气体的密度为 d,求该反应在此温度下的 Kp。 第九题(14 分)含硼化合物在现代无机盐工业中是具有极重要意义的精细化工产品。 1.带 4 个结晶水的含硼的盐 A 作为衣物洗涤,几乎是标准的漂白剂,制备方法是:带 10 个结晶水的含硼的盐 B, 阴离子是由两个 BO3 原子团和 2 个 BO4 原子团通过共用角顶氧原 子联结而成,将加入到 30%的 NaOH 溶液中,再向制得的 C 溶液中缓慢地加入 3%的过氧化 氢水溶液,反应析出的晶体只有 A 一种主产物,物质的量约为 B 的 4 倍。 (1)画出 B 的阴离子的结构式; (2)写出该反应的化学方程式; (3)制备 A 亦可采用较为便宜的纯碱代替氢氧化钠,即向 5%的过氧化氢溶液中加入理 论量的 B 及纯碱,写出该反应的化学方程式。 2.D 作为一种含硼的离子型化合物,与众不同的是在碱性水溶液中和冷水中是十分稳 定的;而在酸性水溶液中,或热水中,或有金属催化剂存在下,则十分迅速地完全水解而放 出氢气。完整的 D 生产过程包括:氢化、酯化、缩合及后处理等工序。氢化过程是两种单质 之间的化合反应,酯化过程是一种一元弱酸参加的化学反应,前两个过程中的主要产物充分 搅拌混合,在一定温度和适当压力下进行反应生成 D,同时还有副产物 E 的生成。后处理过 程首先将上述体系中加水,将矿物油从水层中分离出来。在水层中,E 极易水解,再通过对 水溶液进行蒸馏,即可分离出甲醇,且可以作为原料循环使用。D 还可以用不含结晶水的 B 和二氧化硅及两种单质混合熔融产生。 (1)请写出上面两种方法的化学反应方程式。 (2)上述工业化生产方法成本都比较高,国外近来开发了电解法制 D 的新工艺,该法 是在中间具有一个离子选择性隔膜的电解槽内进行,原料主要采用偏硼酸盐的水溶液,阴极 室产生了 D 的阴离子。请写出阴极反应式和总反应式。 第十题(15 分)在元素周期表中,位于 Mn 之下的是锝(Tc)和铼(Re) 。 1.锝在自然界不存在,是用人工方法制备的第一个元素,锝的希腊文的原意是“人工 制造”的意思。1937 年美国加利福尼亚洲立大学的意大利教授 B. Segere 和 C. Perrier,用能 量约 500 万电子伏特的氘核轰击质量数为 96 的 Mo 而制得。请写出核反应方程式。 2.铼是 1925 年由 W.Noddack 等人发现的,并以莱茵河的名字给它取名为铼。已知高铼 酸的氧化性比高锰酸弱的多。铼是以 Re2O7 存在于烟道灰中,它的制备反应如下:
H2 Re2O7+H2O ? Re ?? X ?KCl ?? Y ???

其中第二步反应是复分解反应;请写出各步反应的化学方程式: 3.可是上面的方法制得的铼纯度不高,所以改用以下方法:将上面所得的 Y 酸化,再

通入足量硫化氢气体,只有两种产物生成,两产物组成元素都不相同。其中一种 Z 可溶于过 氧化氢的氨溶液中生成含氧酸盐,用氢气还原即得 99.98%的铼。请写出 Z 的化学式为;并由 Z 完成制得 Re 的两个化学方程式: 4.在乙二胺水溶液中,用金属钾与 KReO4 反应可得到无色化合物 M,已知该化合物含 K 28.59%,含 Re 68.09%,写出 M 的化学式;制备 M 的化学方程式;你认为 M 是顺磁性还 是抗磁性的,为什么?在 M 的阴离子结构中,Re 处于中心位置,另一原子 L 与之配位,L 有两种不同的位置,其比例关系为 1︰2,试画出该阴离子的草图。核磁共振实验结果却只显 示了一种 L 粒子的信号,试简要解释原因。 第十一题(6 分)已知某金属 M 浸入 Mn 溶液中,其电极电势 E 与[Mn ]有如下关系:
+ +

(式中 E ? 为某一常数) 现设计如下实验:在两个烧杯中分别注入相同的混合溶液,即由 50.0mL 0.0100mol/L AgNO3 和 50.0mL 0.100mol/L NH4NO3 组成的混合溶液。 将两根银电极用铜线相连, 分别浸入 到上述两烧杯的混合溶液中;两根相同的参比电极(电极电势为定值)通过电位计相连,也 分别浸入到上述混合溶液中。现往其中一个烧杯中逐渐加入 50.0mL 0.100mol/L 的氨水,生 + 成[Ag(NH3)2] 。由电位计测得两参比电极间电势差为 0.254 伏特。 + 据此求[Ag(NH3)2] 的解离常数。 第十二题(11 分) 长期以来人们一直认为金刚石是最硬的物质,但这种神话现在正在被打破。1990 年美国 伯克利大学的 A. Y. Liu 和 M. L. Cohen 在国际著名期刊上发表论文,在理论上预言了一种自 然界并不存在的物质?-C3N4,理论计算表明,这种 C3N4 物质比金刚石的硬度还大,不仅如 此,这种物质还可用作蓝紫激光材料,并有可能是一种性能优异的非线性光学材料。这篇论 文发表以后,在世界科学领域引起了很大的轰动,并引发了材料界争相合成?-C3N4 的热潮, 虽然大块的?-C3N4 晶体至今尚未合成出来,但含有?-C3N4 晶粒的薄膜材料已经制备成功 并验证了理论预测的正确性,这比材料本身更具重大意义。其晶体结构见图 1 和图 2。

○为 N 原子 ●为 C 原子 图 1 ?-C3N4 在 a-b 平面上的晶体结构 图 2 ?-C3N4 的晶胞结构 1.请分析 ?-C3N4 晶体中,C 原子和 N 原子的杂化类型以及它们在晶体中的成键情况; 2.请在图 1 中画出 ?-C3N4 的一个结构基元,并指出该结构基元的组成; 3.实验测试表明,?-C3N4 晶体属于六方晶系,晶胞结构见图 2(图示原子都包含在晶 3 c=0.24nm, 请计算其晶体密度, 胞内) , 晶胞参数 a=0.64nm, 并与金刚石的密度 (3.51g/cm ) 比较,说明什么问题? 4.试简要分析 ?-C3N4 比金刚石硬度大的原因。

参考答案
第一题(2 分) 1、A 2、D 第二题(6 分) A:H2N-CH2-COOH B: 第三题(6 分) + - 1.阴极:2H +2e →H2↑(1 分) - - + 阳极:HClO+3H2O-6e →ClO4 +7H (1 分) 总反应式:HClO+3H2O ??? ? HClO4+6H2↑(1 分) 2.670g(1 分) ;53.6%(2 分) 第四题(5 分)
通电

(各 2 分)

1.

(3 分)

2.阻燃剂(1 分) 3.酯(1 分) 第五题(7 分) 1. 酯交换反应(1 分) 2. (1 分) (2 分)

(1 分) 3、CO 和 O2(2 分) 第六题(10 分) 1.A:R4Sn(1.5 分)、B:R2SnCl2(1.5 分)、 C:R2SnO(1.5 分)、HCl(1 分)、R'2SnCl2(1.5 分)

2.

(3 分)

第七题(8 分) 1.2H2O+2KNO3+Ln(NO3)3→K2Ln(NO3)5· 2H2O(Ln=Pr,Nd) (3 分) 2.Z=6(3 分) 3.二十面体(2 分) 第八题(10 分) 1.NO2,N2O4,N2O3(2 分) 2.2NO2+H2O=HNO3+HNO2 N2O4+H2O=HNO3+HNO2 N2O3+H2O=2HNO2 3HNO2=HNO3+2NO+H2O(各 0.5 分) 3.3NO2+H2O=2HNO3+NO(1 分) 4.每次氧化、吸收后剩余 1/3 的 NO,则三次后 NO 为 1/27, a=(1-1/27)×100%=96.3%(2 分) 5.设开始时 NO2 为 n0 摩,平衡时 N2O4 为 x 摩,则平衡时 NO2,为(n0-2x)摩,混合气 体为(n0-x)摩

设开始时体积为 V0,平衡时为 V,则恒温恒压下:

由(4)式,有

将(4) , (5) , (6)式代入(1)式,有

(3 分)

第九题(14 分)

1. (1)

(3 分)

(2)Na2B4O7· 10H2O+2NaOH+4H2O2+3H2O→4(NaBO3· 4H2O)(2 分) (3)Na2B4O7· 10H2O+2Na2CO3+4H2O2+3H2O→4(NaBO3· 4H2O)+2NaHCO3 (2 分) 2. (1)2Na+H2→2NaH 3CH3OH+H3BO3→B(OCH3)3+3H2O 4NaH+B(OCH3)3→NaBH4+3NaOCH3 CH3ONa+H2O CH3OH+NaOH Na2B4O7+7SiO2+16Na+8H2→4NaBH4+7Na2SiO3(各 1 分) (2)NaBO2+2H2O ??? ? NaBH4+2O2↑(2 分) 第十题(15 分)
通电

1 2 1. 96 Mo+ 1 H→ 97 43 Tc+ 0 n(2 分) 42

2.Re2O7+H2O→2HReO4 HReO4+KCl→KReO4+HCl 2KReO4+7H2→2Re+2KOH+6H2O(各 1 分) 3.R2S7(1 分) Re2S7+28H2O2+16NH3·H2O→7(NH4)2SO4+2NH4ReO4+36H2O(1.5 分) 2NH4ReO4+7H2→2Re+2NH3+8H2O(1.5 分) 4.K2ReH9(1 分) 18K+KReO4+13H2O=K2ReH9+17KOH(1 分) 抗磁性(1 分) 因为 Re 化合价+7,所有电子参与成键(1 分)

(1 分)

氢的各个位置之间有迅速的交换作用(1 分) 第十一题(6 分) - - K=5.38×10 8mol·L 1(解答略) 第十二题(11 分)

1.?-C3N4 晶体中,C 原子采取 sp3 杂化,N 原子采取 sp2 杂化;1 个 C 原子与 4 个处于 1 个 N 原子与 3 个 C 原子在一个近似的平面上以共价键连 四面体顶点的 N 原子形成共价键, 接。 (3 分)

2.

(2 分)

3.从上图可以看出,1 个 ?-C3N4 晶胞包括 6 个 C 原子和 8 个 N 原子,晶体密度为

??

12 ? 6 ? 14 ? 8 ? 3.6 g ? cm?3 (3 分) ?7 2 ? ?7 6.02 ? 10 ? [(0.64 ? 10 ) ? sin 60 ? 0.24 ? 10
23

4.?-C3N4 比金刚石硬度大,主要因为:①在 ?-C3N4 晶体中 C 原子采取 sp3 杂化,N 原子采取 sp2 杂化,C 原子和 N 原子间形成很强的共价键;②C 原子和 N 原子间通过共价键 形成网状结构;③密度计算结果显示,?-C3N4 的密度大于金刚石,即 ?-C3N4 晶体中原子 采取更紧密的堆积方式,说明原子间的共价键长很短而有很强键合力。(3 分)


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