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2008高中化学竞赛初赛模拟试卷(2)

时间:2011-08-05

第[一]题(5 分) 题 据悉,多哈亚运会上发令枪所用“火药”的主要成分是氯酸钾和红磷,撞击时发生化学 反应。 1.写出该反应的化学方程式; 2.为什么该反应可用于发令枪; 3.“火药”中的红磷能否用白磷代替?为什么。

第[二]题(11 分) 题 1.金属钠不仅跟氧气、水等无机物反应,还能跟酒精、醋酸等有机物反应。要研究金 属钠跟酒精反应的性质以及它与水反应的异同点。该研究方法中使用了哪 3 种科学方法。

2.我国青海湖地区素有“夏天晒盐,冬天捞碱”之说。请用科学原理进行解释。

3.中秋佳节,雪月饼倍受青睐,为防止冰激凌融化,在携带的过程用干冰作制冷剂, 某市民回家后将干冰放在密封的塑料瓶中,并保存在冰箱里。请评价该市民的做法。

4.在含氧酸中有一种称为原某酸的,一般不稳定,易脱水;它与对应的含氧酸的区别 在于 H、O 原子数目的不同。例如:硅酸的化学式 H2SiO3,原硅酸的化学式为 H4SiO4;据此推 知原甲酸乙酯的结构简式。

5.工业上以 CuO 和 H2SO4 为原料制备 CuSO4·5H2O 晶体。为确保制备过程中既不补充水, 也无多余的水分。试确定所用硫酸溶液溶质的质量分数。

第[三]题(7 分) 题 某些含硫氮环的游离酸可通过下列串连反应制得:①氯磺酰通过氨解反应得到 A;②将 A 加热得 B,B 是一种硫酰胺的离子态物质;③B 与某些重金属盐,例如银盐在盐酸溶液中反 应便得含硫氮环的游离酸(代号 C);④将上反应中的 HCl 用 CH3I 替代,则可制得含硫氮环 的有机衍生物(代号 D)。 1.请完成①~④的化学反应方程式; 2.并写出 C 与 D 的化学结构式。

第[四]题(7 分) 题 在液态 SO2 中用叠氮酸铯与氰气反应定量生成铯的离子化合物。其阴离子中含氮量为 74.47%。 1.试画出该离子化合物中阴离子的结构式; 2.说明每个原子的杂化类型和化学键型。

第[五]题(14 分) 题 钛酸锶是电子工业的重要原料,与 BaTO3 相比,具有电损耗低,色散频率高,对温度、 机械应变、直流偏场具有优良稳定性。因此可用于制备自动调节加热元件、消磁元器件、陶 瓷电容器、陶瓷敏感元件等。制备高纯、超细、均匀 SrTiO3 的方法研究日益受到重视。我 国研究者以偏钛酸为原料常压水热法合成纳米钛酸锶,粒子呈球形,粒径分布较均匀,平均 22 nm。已知 SrTiO3 立方晶胞参数 a=390.5 pm。 1.写出水热法合成纳米钛酸锶的反应方程式; 2.SrTiO3 晶体的结构可看作由 Sr2+和 O2-在一起进行(面心)立方最密堆积(ccp), 它们的排列有序,没有相互代换的现象(即没有平均原子或统计原子),它们构成两种八面 2- 2+ 2- 4+ 2- 体空隙,一种由 O 构成,另一种由 Sr 和 O 一起构成,Ti 只填充在 O 构成的八面体空 隙中。 (1)画出该 SrTiO3 的一个晶胞(Ti4+用小 球,O2-用大○球,Sr2+用大 球) 4+ (2)容纳 Ti 的空隙占据所有八面体空隙的几分之几? (3)解释为什么 Ti4+倾向占据这种类型的八面体空隙,而不是占据其他类型的八面体 空隙? (4)通过计算说明和 O2-进行立方密堆积的是 Sr2+而不是 Ti4+的理由(已知 O2-半径为 140 pm) 3.计算 22 nm(直径)粒子的质量,并估算组成原子个数。

第[六]题(8 分) 题 Apollo 号宇宙飞船在执行空间任务时,火箭中的液体 N2O4 贮存于含铁的容器中,结果 腐蚀物中含有 Fe(NO3)3·N2O4,该物质实际上是 NO[Fe(NO3)4],经 X 射线晶体结构表示实际 为[N4O6][Fe(NO3)4]2。请回答: 1.写出合成 NO[Fe(NO3)4]的反应方程式; 2.如果[N4O6]2+是平面型的离子,存在 3 重对称轴(旋转 120°重合),但不存在对称 面。试画出其可能离子结构示意图。 3.如果[N4O6]2+是非平面型的离子,不存在 3 重和 2 重对称轴,但存在对称面。试画出 其可能离子结构示意图。

第[七]题(10 分) 题 某金属单质 X 可以与烃 Y 形成一种新型单核配合物 Z。Y 是非平面型环状,核磁共振显 示只有 2 中类型的 H 原子;配合物 Z 中碳元素的质量分数为 69.87%,氢元素的质量分数为 8.77%。 1.通过计算确定 X 的元素符号及外层电子排布;

2.写出 Y 的结构简式并命名; 3.试写出 Z 化学式和可能的立体结构。

第[八]题(7 分) 题 用控制电位库仑分析法测定 CCl4 和 CHCl3 的含量。在-1.0 V(vs.SCE)电位下,在汞 阴极上,在甲醇溶液中把四氯化碳还原成氯仿;在-1.80 V,氯仿可还原成甲烷。 现将 0.750 g 含 CCl4、CHCl3 及惰性杂质的试样溶解在甲醇中,在-1.0 V 下电解,直 至电流趋近于零,从库仑计上测得的电量数为 11.63 C。然后在-1.80 V 继续电解,完成电 解需要的电量为 44.24 C。 1.写出在汞阴极上 2 次发生的电极反应(溶液中有自由移动的 H+) 2.试计算试样中 CCl4 和 CHCl3 的质量分数。

第[九]题(10 分) 题 有机酸 D 可通过如下合成线路合成: (途径①) 有人提出不经过 B、C,直接由下面的步骤合成 D: (途径②) 称取 0.215 g D 溶于水,以 0.1 mol/L NaOH 中和,当加入 25mL 时反应完全,且 D 中 含 2 个甲基,1 个季碳原子。 1.写出 A~E 的结构简式。 2.对比以上方法,哪个更好,为什么?

第[十]题(10 分) 题 BTC 是一种稳定的白色结晶体,熔点为 78 ℃~82 ℃,沸点为 203 ℃~206 ℃。1 mol BTC 可在一定条件下分解产生 3 mol 光气,所以又被称为“三光气”。工业上可以利用碳酸 二甲酯的氯代反应制备 BTC。BTC 的反应活性与光气类似,可以和醇、醛、胺、酰胺、羧酸、 酚、羟胺等多种化合物反应,因此低毒性的 BTC 在化学反应中完全可替代剧毒(被禁用)的 光气合成相关的化工产品。 1.BTC 分子中所有氯原子都等价,试写出结构简式 2.除毒性外,BTC 比光气还有什么优点?

3.某研究者设计了以光气和苯甲酰氯、盐酸叔丁基肼等为主要原料合成了 N -叔丁基 苯甲酰肼(D): BTC A B C D(产物)+E(酯)

1

写出 A~E 各物质的结构简式。

第[十一]题(11 分) 题 化合物 X 是制备 Fe(OH)2 过程(FeSO4+NaOH)中出现的绿色物质。取 6.43 g X,溶于 酸,配成 200 mL 溶液:①取出 20.00 mL,用 0.0400 mol/L 的 KMnO4 溶液滴定,消耗 20.00 mL;②取出 20.00 mL,加入 KI 溶液,再用 0.100 mol/L 的 Na2S2O3 溶液滴定,消耗 20.00 mL。 1.计算 X 中不同价态 Fe 的比例关系,并写出相应反应的化学方程式; 2.通过计算和讨论确定该物质的化学式 3.写出制备 X 的总反应的离子方程式。

参考答案

第[一]题(5 分) 题
1.5KClO3+6P=3P2O5+5KCl(1.5 分) 2.强氧化剂和还原剂反应,反应剧烈,有暴鸣声(1 分);所得产物 P2O5、KCl 为白色固 体,会产生白烟(1 分)。 3.不能(0.5 分) 白磷易自燃,引发爆炸。

第[二]题(9 分) 题
1.实验法、观察法、比较法(2 分) 2.①夏天由于蒸发溶剂,会有大量的氯化钠和一些碳酸钠析出(析出的氯化钠明显比碳酸 钠多);②冬天是运用了冷却热饱和溶液的原理了,碳酸钠溶解度受温度影响较大,而氯化钠受 温度影响不大,析出的物质大部分是碳酸钠。(各 1.5 分) 3.干冰易升华,放在密封的瓶中因体积膨胀,会引发冰箱爆炸。(2 分)

4.HC(OC2H5)3(2 分) 5.57.6%(2 分)

第[三]题(7 分) 题
1.①SO2Cl2+4NH3→SO2(NH2)2+2NH4Cl(1.5 分) ②3SO2(NH2)2
- -

3NH4++[(SO2N)3]3-(1.5 分)
+ +

③[(SO2N)3]3 +3Ag +3HCl→3AgCl+H3(SO2N)3(1 分) ④[(SO2N)3]3 +3Ag +3CH3I→3AgI+[SO2N(CH3)]3(1 分)

2.C:

D:

(各 1 分)

第[四]题(7 分) 题

1.

(4 分)

2.环中的 N 原子和 C 原子分别采取 sp2 杂化,端连的 C、N 原子分别采取 sp 杂化。键型有 各原子之间的σ键和一个π键、一个π (或者一个π 和二个π键)(3 分)

第[五]题(14 分) 题
1.H2TiO3+SrCl2+2KOH=SrTiO3+2H2O+2KCl(2 分)

2.(1)

(2 分)

(2)1/4(1 分)
+ - (3)容纳 Ti4 的八面体空隙处于晶胞的中心,是由 6 个最邻近的 O2 氧负离子所构成。

其他的八面体中心均位于晶胞边棱的中心,虽然最邻近的微粒数也是 6,但其中只
- + + + 有 4 个是 O2 ,另外两个是 Sr2 。两个正离子 Sr2 和 Ti4 彼此靠近,从静电学角度

分析是不利的。(2 分) (4)Sr2 半径为(390.5×


-140×2)/2=136 pm;

Ti4+半径为(390.5-140×2)/2=55 pm(各 1 分) Sr2+半径与 O2-半径相近,而 Ti4+半径小得多,适合填充在八面体空隙中(1.5 分) 4.ρ=M/NAa3=5.12 g/cm3(1 分) V=πd3/6=5.57×10-18 cm3(0.5 分) m=ρV=2.85×10-17 g(1 分) N=5×V/a3=4.68×105 个(1 分)

第[六]题(8 分) 题
1.Fe+4N2O4=NO[Fe(NO3)4]+3NO↑(2 分)

2.

(3 分)

3.

(3 分)

第[七]题(10 分) 题
1.C︰H=2︰3,设 Y 的最简式为 C4H6(1 分) 设 Z 的组成为 X(C4H6)n,X 的原子量为 54.1n×21.36/78.64%=14.7n(1 分) n=4 时,存在合理的金属 X:Ni(1 分) 3d84s2(1 分) 2.Y 是非平面型环状,化学式应为 C8H12(1 分) 结构简式:(1 分) 顺-1,4-环辛二烯(1 分) 3.Ni(C8H12)2(1 分);(1 分);(1 分)

第[八]题(7 分) 题
1.2CCl4+2H++2e-+2Hg(l)=2CHCl3+Hg2Cl2(s) 2CHCl3+6H++6e-+6Hg(l)=2CH4+3Hg2Cl2(s)(各 1.5 分) 2.CCl4:2.48% CHCl3:2.44%(各 2 分)

第[九]题(10 分) 题
1.A: B: C:(各 1.5 分) D:(2 分) E:(1.5 分) 2.对比可知,途径①方法好,因为 A 无形成六元环,再以-CH2-形成桥环,虽然存在环 张力,但是因为分子内α-H 位置接近,分子内成桥环几率大,转化率较大,而途径②的情况中 直接由链状分子 A 合成 E 时,因为单键可以旋转,分子内α-H 位置关系不定,成环几率小, 多分子 A 通过-CH2-成链几率较小,转化率较低,所以是途径①的方法。(2 分)

第[十]题(10 分) 题
1.Cl3C-O--O-CCl3(2 分) 2.BTC 常温下为极稳定的固体物质,便于贮运,使用安全,无污染(1.5 分) 3.A:ClCOOCH2-(1.5 分) B:Me3CNHNHCOOCH2-(1 分) C:-CON(CMe3)NHCOOCH2-(1.5 分) D:-CON(CMe3)NH2(1.5 分) E:HCOOCH2-(1 分)

第[十一]题(11 分) 题
1.5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O(1 分) 6.43 g X 中 n(Fe2+)=10×5×0.04×0.02=0.04 mol(1 分) 2Fe3++3I-=2Fe2++I3- I2+2S2O32-=S4O62-+2I-(各 0.5 分) 6.43g X 中 n(Fe3+)=10×1×0.1×0.02=0.02 mol n(Fe2+)︰n(Fe3+)=2︰1(1 分) 2.如果 X 的式量为 6.43/0.02=321.5,扣除 3Fe 后,余 154,且阴离子共-7,即使全部为 OH 也达不到 154,因此有其它阴离子,只可能是 SO42-,扣除 96 后,还余 58(-5 价),不难 发现为 2 个 OH 和 1.5 个 O2 ,X 为 Fe6(SO4)2(OH)4O3(5 分) 3.12Fe2 +O2+4SO42 +16OH =2Fe6(SO4)2(OH)4O3+4H2O(1 分)
+ - - - - -


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