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2014年高中化学竞赛模拟试题3


2014 年高中化学竞赛模拟试题 3
第 1 题 含氮的高能物质(High Nitrogen Content ,High Energy Materials)是很有潜力 的一类含能材料,其中一类属于含氮量较高,属于苯的含氮等电子体类化合物,如吡啶。理 论上可以存在的所有苯的含氮等电子体化合物有多少种?并画出其结构

第 2 题 1905 年美国化学家富

兰克林提出了酸碱的溶剂理论,人们发现许多溶剂都能发生自 + + 电离过程,生成特征阳离子和特征阴离子,如 2H2O = H3O + OH , 2NH3=NH4 + NH2 ,溶剂 理论认为凡在溶剂中能产生(包括化学反应生成)特征阳离子的物质为溶剂酸,反之为溶剂 碱。 2-1 NH4Cl 和 NaH 在液氨体系中是酸还是碱,并用方程式来表示

2-2 SbF5 在 BrF3 溶液中为酸,写出其电离方程式,画出电离所得阴、阳离子的结构

2-3 尿素在液氨中为弱酸,试写出电离方程式。液氨中尿素与氨基钠反应得到尿素盐,试写 出方程式。该反应能不能在水中进行?为什么?

第 3 题 照相工业用的 KBr 通常用如下方法制备:将苛性钾溶于水,50-60℃下加入尿素,溶 解后加入溴单质,恒温 80℃至 pH=6-7,经脱色过滤,蒸发结晶精制得到产品 3-1 写出反应的方程式

3-2 单质溴与苛性钾反应也可以得到 KBr,为什么还要加入尿素?

第 4 题 A、B 为同主族短周期元素,A 最高价含氧酸根为平面构型,B 最高价含氧酸根为正四 面体构型。 将 A 的最高价含氧酸冷冻后与 B 的最高价氧化物混合, 升温融化, 维持温度 40℃, 剧烈反应生成气体 C,氟化硼可与 C 以摩尔比 1:1 反应,生成 D,将 D 溶于硝基甲烷中,通 入干燥的氟化氢气体可得到沉淀 E,E 的阳离子与 CO2 为等电子体,阴离子为四面体构型。 将 E 与氟化钠在 240℃反应得到产物 F,F 与固态 C 中的阴离子为等电子体。 4-1 写出 A、B 反应生成 C 的方程式

4-2 推测 D、E、F 的结构

4-3 F 可与苯剧烈反应,写出反应的方程式

1

第5题 5-1 比较下列化合物与乙醇形成氢键的能力:(H3Si)2O 和(H3CH2C)2O

5-2 写出 BBr3 与过量 NH(CH3)2 在烃类溶剂中的反应。

第 6 题 工业电解 NaCl-AlCl3 体系铝工艺如下:用氧化铝或铝硅酸盐为原料,制得 AlCl3, 再以无水 AlCl3 为原料,制备 AlCl3 离子型液体(AlCl3-MCl,M 为碱金属或有机阳离子) , 以此 AlCl3 离子型液体进行电解。 6-1 实验证明,在阳极发生的电解反应是 AlCl4 失去电子生成离子 Q ,该离子中 Al 有一种环 境,Cl 有二种环境,经质谱检验,其质荷比 M/Z=302.5,试画出该离子 Q 的结构式,并写 出生成 Q 的电极方程式。

6-2 生成的 Q 离子移动到阴极,并在阴极得电子生成 Al 单质。试写出电极方程式。

6-3 当 Cl 含量较少时,AlCl3-MCl 中可能存在链状离子[AlnCl3n+1] ,试画出其结构。

-

-

第 7 题 DMC[CO(OCH3)2]是一种重要的化工原料, 广泛用于有机合成中, 研究者研究了以 CO2 和 CH3OH 为原料的直接合成法。由于该反应在热力学上难以进行,研究者在反应体系中加入 A (298K 时,1atm 时,其蒸气密度为 1.88g/L )后有效的提高了反应的产率。试回答下列问 题: 7-1 给出 DMC 的系统命名

7-2 写出直接合成法合成 DMC 的方程式

7-3 写出 A 的结构简式

7-4 从化学平衡的角度分析 A 为什么可以提高 DMC 的产量?(写出两个理由)

7-5 最早生产 DMC 的方法为光气甲醇法, 但现在已经是淘汰工艺。 已知光气甲醇法分两步进 行,试写出两步反应方程式。

2

第 8 题 向一定量的 CoCO3 中加入浓氢溴酸使之溶解, 再加入浓氨水和 NH4Br, 搅拌下加入 30% 的 H2O2 ,向溶液中通空气除去过量的氨气,再加浓氢溴酸到溶液为中性时开始出现红色沉 淀 A,A 中含五种元素,其中 Co 为 14.67%,N 为 17.43%,2.0gA 与 0.920mol/L 的 AgNO3 溶 液反应消耗 16.30mLAgNO3 溶液。将 A 过滤洗涤干燥,在 110℃时加热 1-2 小时得到蓝紫色晶 体 B, 失重率为 4.48%, 在 B 的冷浓溶液中加稀盐酸可以得到暗紫色晶体 C, C 中含 Co 为 20.0%, 含 N 为 23.74%,A、B、C 式量均不超过 500,且其中 N-H 键键长与氨分子键长接近。 8-1 通过计算,推测 A、B、C 的化学式

8-2 如果事先不知道 A、B、C 本身的颜色,如何鉴别 A、B、C 三种物质?

第 9 题 富勒烯(Fullerene)全碳分子(Cn) (n=60,70,76,84……)近年来一直是人们 研究的热点。作为新发现的碳的第三种结构形式,富勒烯结构奇特新颖,具有许多激动人心 的物理特性:超导、特殊的磁学性质、光电导性质以及非线性光学性质。富勒烯材料应用前 景非常广泛:包括新型材料、超导、激光、红外、电化学、新型能源、天体物理、地质,甚 至医学(艾滋病的防治) ,以 C60 为例,它是一个很好的超导体,M3C60(M=K、Rb、Cs)均为 超导体,具有很好的电化学性质(用于制作高容量的锂电池) ,尤其具备奇特的光学性质。 由于生成条件不同,C60 分子可堆积成不同的晶体结构,如立方最密堆积和六方最密堆积结 构,前者的晶胞参数 a=1420pm,后者的晶胞参数 a=b=1002pm,c=1639pm。 9-1 用分数坐标表示出 C60 的立方最密堆积结构中多面体空隙的中心位置(每种多面体空隙 只写一种即可)

9-2 C60 与 K 可形成组成为 K3C60 的超导材料,C60 为立方最密堆积,K 占据什么多面体空隙? 占据空隙的百分数是多少?

+

+

9-3 同一温度下,C60 的晶体密度为多少?若 K3C60 晶胞参数 a=1424pm,求 K3C60 的晶体密度 比 C60 的晶体密度增大的百分数。

第 10 题 胡椒粉的主要辛辣成份辣椒素(化合物 G)的合成方法如下:
OH PBr3 A(C8H15Br)

CH2(CO2C2H5)2

C2H5ONa

B(C7H11O4Na)

A(C8H15Br)

C(C15H26O4)

(1) KOH, H2O (2) H3O+

D(C11H18O4)

CH3O

160 ~ 180 ℃

E(C10H18O2)

SOCl2

HO

CH2NH2

F(C10H17ClO)

(H)

G(C18H27NO3)
辣椒素

写出上述合成路线中化合物 A~G 的结构简式。

3

第 11 题 替米呱隆(Timiperone)是一种抗精神病药,主要用于治疗精神分裂症。其合成路 线如下:

写出 A、B、C 的结构式

第 12 题麻黄素是从药材麻黄中提取的一种低熔点(38?C)生物碱,比旋光度为–6.8?(乙醇 为溶剂),在实验式可以按下列路线合成合成它的外消旋体: AlCl3 Zn/HCl A + (CH3CH2CO)2O B ( C9H10O ) C ( C9H12 )
NBS CCl4 D ( C9H11Br ) CH3NH2 KOH C2H5OH E ( C9H10 ) C6H5CO3H

12-1

麻黄素外消旋体 把麻黄素及 A—F 的结构式填入下表: A B C

F (C9H10O )

D

E

F

麻黄素

12-2 以*标出麻黄素分子中的手性碳。

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