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2010年化学竞赛冲刺试题1

时间:2019-02-17

2010 年全国高中化学竞赛冲刺模拟试题一

H

相对原子质量

He

1.008

4.003

Li Be 6.9419.012

B C N O F Ne 10.8112.0114.01 16.0019.00 20.18

Na Mg 22.99 24.31

Al Si P S Cl Ar 26.9828.09 30.97 32.0735.45 39.95

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 39.1040.08 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 79.9083.80

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 85.47 87.62 88.9191.22 92.91 95.94 98.91101.1 102.9106.4 107.9 112.4 114.8118.7 121.8127.6 126.9 131.3

Cs Ba
132.9137.3La-Lu

Hf 178.5

Ta 180.9

W Re 183.9186.2

Os 190.2

Ir 192.2

Pt 195.1

Au 197.0

Hg 200.6

Tl 204.4

Pb 207.2

Bi 209.0

Po At [210][210]

Rn [222]

Fr Ra [223] [226]Ac-Lr

Rf

Db

Sg Bh

Hs

Mt

第一题 2010 年 2 月 19 日,德国重离子研究中心宣布,经国际纯粹与应用化学联合会确认,
由该中心人工合成的第 112 号元素从即日起获正式名称“Copernicium”,相应的元素符号 为“Cn”。该元素是科研人员在粒子加速器中用含有 40 个中子的锌轰击铅靶(所用铅每个 原子含有 126 个中子)而得到,同时还得到了一种其它粒子。Cn 的原子质量约为氢原子质 量的 277 倍,是得到国际纯粹与应用化学联合会正式承认的最重的元素。
1.请根据上述信息写出合成该元素的化学方程式。 2.请写出该元素的能级电子排布。

第二题 氟磷灰石(Ca5(PO4)3F)是最常见的磷酸盐矿石,生产磷酸的重要原料,它常常和硅
酸盐矿床共生。工业上用浓硫酸处理氟磷灰石得到磷酸,同时副产石膏。将生产过程中的废 气吸收,得到另一种副产品(记为 A)的溶液。A 具有强酸性,其电导与同物质的量浓度的 硫酸相同,溶液中阴离子具有正八面体构型。
1.写出工业生产磷酸的化学方程式。 2.写出 A 的化学式。 3.简要描述 A 的生成过程。 4.浓缩 A 的溶液并不能得到纯净的 A,而是两种气体,给出这两种气体的化学式。 5.再写出一种像 A 一样,通常状况下,只能在溶液中存在而不能以纯态存在的物质。 6.A 可以与 NaOH 溶液反应得到无色溶液,与过量的 NaOH 反应得到白色沉淀,写出 有关反应的方程式。

通过个人自学、单位集中听宣讲等多种方式,认真习了省南充阆市委领导话精神明确相关要求深入会“三大活动”实质和丰富内涵积极投身当前讨论调研有体。

第三题 第三代染料敏化太阳能电池发明人瑞士科学家迈克尔·格雷策尔于 2010 年 6 月日被授
予芬兰 2010 年“千年技术奖”,并获得 80 万欧元奖金。染料敏化太阳能电池(DSC)比传 统的太阳能电池有成本低,转换率高,生产更容易等优点。以下是 DSC 的工作原理示意图:
1.传统太阳能电池板的核心材料为(填元素符号)________。 2.写出上图中的 DSC 电池的正极反应______________________。 3.染料(Dye)在 DSC 反应中的作用相当于什么?____________ 4.电极材料纳米二氧化钛(Nanocrystalline TiO2)可以由将 TiCl4 气体导入氢氧火焰 中(700~10000C)制得,写出反应的方程式,并指出此法的优点。
第四题 纳米微粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超细微粒,纳米微粒一般在1~100nm之间。当小
粒子尺寸进入纳米量级(1~100nm)时,其本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效 应和宏观量子隧道效应,因而展现出许多特有的性质,在催化、光吸收、医药、磁介质及新 材料等方面有广阔的应用前景。
1.纳米粒子的表面效应,源于纳米粒子尺寸的变化与表面原子占总原子数之比的关系, 试用简要的语言描述这种关系。
2.某研究小组研究了纳米镍和纳米氧化镍的制备,以Ni(NO3)2·6H2O和尿素(CO(NH2)2) 为原料制备了纳米氧化镍,反应过程分为三步,其中第一步为尿素水解,第二步为复分解反 应生成颗粒大小适当的沉淀物,写出三步反应的方程式。对比试验标明第一步和第二步反应 在900C时进行效果最佳,为什么温度过低或过高均不适合?
3.由纳米氧化镍可进一步制得纳米镍,试提出一个方案。 4.该小组还研究了以用Ni(NO3)2和(COOH)2为原料,利用醇-水体系制得沉淀A,A中 Ni元素质量分数为32.1%,C元素质量分数为13.2%,给出A的化学式,并画出A的结构。 5.取8.22g样品A,在空气气氛中灼烧,最终得到3.00g纳米产物,通过计算分析产物 的成分。写出分解反应的方程式。 6.另取8.22g样品A,在氮气气氛中灼烧,得到2.64g纳米产物,分析产物成分,并解 释与上题中产物不同的原因。
通过个人自学、单位集中听宣讲等多种方式,认真习了省南充阆市委领导话精神明确相关要求深入会“三大活动”实质和丰富内涵积极投身当前讨论调研有体。

第五题 锂氧磷铁材料是常用的电池正极材料,其晶体为正交晶系,其晶胞如下图所示:
晶胞参数为:a=0.6011nm,b=1.0338nm,c=0.4695nm。充放电时可认为有 X 个 Li 出入晶格,并导致单相结构转变为双相,两相之间出现尖锐的界面,界面平行于晶胞两坐标 轴组成的一个面。
1.写出这种材料的化学式,并计算材料的密度。 2.请指出 O 原子的堆积方式,并指出 Fe、P、Li 原子分别位于 O 原子组成的什么构 型的空隙中?
第六题 1.已知 H2O2 的 pKa=2.24×10-12,请计算 0.010mol/L H2O2 水溶液的 pH 值。 2.在含有 Cr2O72-的酸性溶液中加入 H2O2 则生成深蓝色的过氧化物 CrO5,不久蓝色
又变为绿色。请写出 H2O2 与 Cr2O72-反应的化学方程式,画出 CrO5 的结构,并用化学方程 式解释为何不久蓝色又变为绿色。
第七题 VX 是一种神经性毒剂,曾被用作化学武器,如今其生产和使用都被国际公约所禁止,
现存的 VX 都必须进行销毁。VX 的销毁可以用强碱进行处理。
1.写出 VX 用 NaOH 水溶液处理后得到的产物。 2.指出反应的类型。
3通过个人自学、单位集中听宣讲等多种方式,认真习了省南充阆市委领导话精神明确相关要求深入会“三大活动”实质和丰富内涵积极投身当前讨论调研有体。

第八题 动植物油脂的皂化值(Is)是指在规定条件下造化 1g 油脂所需的氢氧化钾毫克数。测
定皂化值时首先将 4g 叔丁醇铝加到 1L 乙醇中静置数天,再将 m1 克 KOH 溶解于其中静置 一段时间,倾出上层清液备用而除去 K2CO3 沉淀。然后准确称取 m2 克待测油脂于锥形瓶中, 移取 V1 毫升的已处理的 KOH 醇溶液于上述锥形瓶中,加入玻璃珠,接上回流冷凝管煮沸, 使油脂维持沸腾状态 60min。加酚酞指示剂后用浓度为 C 的标准盐酸溶液滴定至粉色褪去, 用去盐酸 V2 毫升。再用 V1 毫升的 KOH 醇溶液作空白试验滴定用去盐酸 V0 毫升。
1.请写出该油脂皂化值的表达式。 2.叔丁醇铝的作用是什么? 3.若测定过程中油脂被部分氧化,则会如何影响测定结果?
第九题 自然界存在着诸多结构复杂,性能各异的大环配合物,如人们熟悉维生素 B12,叶绿素,
血红蛋白等,近年来人们设计并合成了数以千计的大环化合物。大环过渡金属配合物具有独 特的结构和性质,在生命科学、新材料的开发、分子组装等研究领域具有重要的理论意义和 潜在的应用价值。以下为一大环锌配合物的合成:以无水乙醚为溶剂,将一定质量的无水氯 化锌与新制备的邻氨基苯甲醛在磁力搅拌下反应 4 天,得到亮黄色晶体,过滤,分别用蒸 馏水,无水乙醇洗涤三次,元素分析显示 C:49.1%,N:8.18%,Cl:20.7%,Zn:19.1%。 结构分析显示,锌元素有两种不同的化学环境,而氮和氯均只有一种化学环境。
1.计算配合物的化学式。 2.分别画出该配合物中阴阳离子的结构简式。 3.在投入反应物时,使用的氯化锌比计算值要多出近两倍,这样做的原因是什么? 4.为什么要使用新制备的邻氨基苯甲醛做为反应物? 5.大环配体配合物与普通的配合物相比有特殊的稳定性,试分析原因。
第十题 DMSO(二甲亚砜(CH3)2SO)是一种极为重要的偶极非水溶剂,于 1866 年被俄罗斯化
学家亚历山大·Z 首次合成。它具有很强的溶解能力,同时毒性较小,在有机合成,生物化 学,微型电池等领域都要卓越的用途。
1.画出 DMSO 的立体结构。 2.DMSO 可由有机物 A 用适量的 H2O2 反应制得,写出 A 的结构简式。 3.相对于环己烷和水,DMSO 可作为锂离子电池的电解质,而前两者适合,试分析原 因。 4.DMSO 与 CH3I 反应,生成盐 B,写出 B 的结构;该反应可视为路易斯酸碱反应, 谁是路易斯酸? 5.B与NaH反应得到有机合成中一种重要试剂CCR(Corey-Chaykovsky reagent),同 时得到一种无机盐和一种无色气体,写出CCR的结构简式和反应的方程式。 6.CCR是有用的三元环化试剂,可以与C=O,C=S,C=C形成三元环,以下为CCR 的一个应用:
通过个人自学、单位集中听宣讲等多种方式,认真习了省南充阆市委领导话精神明确相关要求深入会“三大活动”实质和丰富内涵积极投身当前讨论调研有体。

在上图方框内写出 1、2、3、4、5 的结构简式。

第十一题

11-十八碳烯酸(油酸的异构体)已通过下列反应步骤合成出来:

请推出 A、B、C、D、E 的结构和确定 11-十八碳烯酸的构型:

CH3(CH2)5C CH + NaNH2 NH3 A (C18H13Na) ICH2(CH2)7CH2Cl

B(C17H31Cl)

KCN C(C18H31N) KOH, H2O D(C18H31O2K) H3O+ E(C18H32O2) H2 ,Lindlar催化剂 1.试写出 A、B、C、D、E 结构简式和 11-十八碳烯酸的构型。 2.11-十八碳烯酸一类物质可以用作表面活性剂,试说明原理。

第十二题 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) 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。 2.三乙基苄基氯化铵(TEBA)的作用是什么? 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。 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。
5通过个人自学、单位集中听宣讲等多种方式,认真习了省南充阆市委领导话精神明确相关要求深入会“三大活动”实质和丰富内涵积极投身当前讨论调研有体。

答案:一、
1. 2.[Rn]6d107s2

二、

1.Ca5(PO4)3F+5H2SO4+2H2O

3H3PO4+5CaSO4·2H2O+HF

2.H2SiF6

3.由于氟磷灰石常与硅酸盐矿共存,在浓硫酸处理时,生成的 HF 与 SiO2 反应生成

SiF4,SiF4 与 HF 用水吸收后生成 H2SiF6,也可以用方程式表述此过程。

4.SiF4 和 HF

5.H2CO3,HBF4,HPF6,H2PtCl6 等

6.SiO2+6HF

H2SiF6+2H2O

Na2SiF6+4NaOH

6NaF+SiO2+2H2O

三、

1.Si

2.I3-+2e

3I-

3.催化剂

4.TiCl4+2H2+O2

TiO2+4HCl;所用原料及另一产物均为气体,纯度高。

四、1.纳米粒子尺寸越小,表面原子占总原子数之比越大。

2.CO(NH2)2+3H2O Ni2++2NH3·H2O

CO2↑+2NH3·H2O Ni(OH)2↓+2NH4+

Ni(OH)2

NiO+H2O

温度太低,不利于尿素的水解;温度太高,Ni(OH)2沉淀的颗粒增大,不利于制备纳米

氧化镍

3.可用H2或CO的热还原法

4.Ni(C2O4)·2H2O:

5.产物为50%的NiO和50%的Ni的混合物

NiC2O4·2H2O

NiC2O4+2H2O

2NiC2O4

NiO+Ni+3CO2+CO

6.产物为 100%的纳米镍,在氮气气氛中,Ni(C2O4)·2H2O 分解产生的 CO 作为还原

剂还原了 NiO。

五、1.化学式为:LiFePO4
密度:ρ=4Mr(LiFePO4)÷(NA·a·b·c) =[4×157.76÷(6.023×1023×0.6011×10-7×1.0338×10-7×0.4695×10-7)]g/cm3 = 3.591g/cm3

2.O 原子采取六方最密堆积。Fe、Li 均处于 O 组成的八面体空隙中,P 处于 O 组成

的四面体空隙中。

六、 1.cKa=0.010×2.24×10-12<20Kw,因此要考虑水的电离。

c/Ka>500,因此[H+]= KaC ? Kw =1.8×10-7,此溶液为稀溶液所以 pH=6.74。

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2.H2Cr2O7+4H2O2

2CrO5+5H2O

O

CrO5 的结构:O Cr O

O

O

总反应:2Cr2O72-+8H2O2+16H+ 七、

4Cr3++7O2↑+16H2O

1.CH3CH2OH;

(或写阴离子

);

2.水解或亲核取代。 八、
1.
2.叔丁醇铝可以出去乙醇中的水,使最后得到的 KOH 醇溶液均一稳定存在,提高试 验准确度。
3.若部分被氧化,会产生脂肪酸,使测定结果偏高。 九、 1.C28H20N4Cl4Zn2

2.

;ZnCl42-

3.防止邻氨基苯甲醛发生自身聚合反应 4.防止邻氨基苯甲醛久置发生聚合反应 5.螯合效应,或者熵增加效应 十、
1.
2.CH3SCH3 3.相对于环己烷,DMSO 为偶极溶剂,对锂盐等电解质有良好的溶解性,与水相比, 同时避免了与单质锂反应发生危险。

4.

,CH3I 为路易斯酸

5.

7通过个人自学、单位集中听宣讲等多种方式,认真习了省南充阆市委领导话精神明确相关要求深入会“三大活动”实质和丰富内涵积极投身当前讨论调研有体。

+NaH

+NaI+H2↑

6. 1:

2:

3:

4:

5:

十一、 1.(A)CH3(CH2)5C≡CNa (B)CH3(CH2)5C≡C(CH2)8CH2Cl (C)CH3(CH2)5C≡C(CH2)9CN (D)CH3(CH2)5C≡C(CH2)9COOK (E)CH3(CH2)5C≡C(CH2)9COOH 11-十八碳烯酸:(Z)-11-十八碳烯酸 2.这类物质具有羧基等亲水基团,又有烷基等亲油基团,属于两亲性物质,可以分散 于物质界面从而增大物质的表面活性,作为表面活性剂。

十二、

1.:CCl2;



;后者能量低(根据洪特规则)

2.相转移催化剂

3.A:Q+OH-;C:Q+CCl3-;Q+:(C2H5)3(C6H5CH2)N+

CH2Cl2,CH3Cl 中氢离子的酸性不如氯仿强

4.CHCl3+t-BuOK

CCl2:+KCl+t-BuOH

通过个人自学、单位集中听宣讲等多种方式,认真习了省南充阆市委领导话精神明确相关要求深入会“三大活动”实质和丰富内涵积极投身当前讨论调研有体。


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