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2012年高中化学竞赛初赛模拟试卷 (6)

时间:2012-06-07


2012 高中化学竞赛初赛模拟试卷(41)

第一题(2 分) 香皂一般呈碱性,长期用香皂洗脸容易造成面部油脂层破坏,皮肤老化;而洗面奶一般呈 弱酸性,和皮肤酸碱性相似,有利于皮肤健康。 “曼秀雷登”推出了新型化妆品——天性炭男 士洗面奶。针对男士面部毛孔粗大容易吸纳污垢而开发。请分析此新产品的的理论支持。

第二题(8 分) 正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体,层内的 H3BO3 分子通过氢键相连(如右图) 。 1.正硼酸晶体属于 晶体; 2.片层内微粒间的作用力是上面?片层间微粒间的作 用力又是上面? 3.含 1mol H3BO3 的晶体中有 mol 氢键; 4.以 1 个片层为研究对象,画出其二维晶胞,并指出 其所包含的内容。
H3BO3 的层状结构

第三题(5 分) Si3N4 作为一种高温结构材料,具有广泛用途,可通过多种途径进行制备。写出下列反应 方程式。 1.以三种常见廉价物质为原料(其中两种为单质) ,混合加热制备; 2.SiCl4 在液氨中反应,产物之一高温加热可得 Si3N4; 3.SiCl4 与氨气在高温下直接反应得到 Si3N4。

第四题(7 分) 实验表明,乙烯在很低的温度下能凝结成分子晶体,经 X -射线分析鉴定,晶胞参数为: a = 487pm , b = 646pm , c = 415pm,晶体结构如右图所示。 1.该晶体的晶胞类型是 ; 2.晶体的理论密度是 g· cm-3; 3.设 C 原子形成的双键中心对称地通过原点,离原点最
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近的 C 原子的分数坐标为(0.11,0.06,0.00) ,试计算 C=C 共价键长是

pm。

第五题(12 分) 高铁酸盐以其独特的环境友好特性受到人们越来越多的重视。可由三种方法进行制备: 1.熔融法:又称干法,是在有苛性碱存在下,于 500℃~1000℃,硝酸盐或过氧化物经固 相反应将低价铁化合物氧化成高铁酸盐的方法。该法特点是产物为多种价态铁酸盐的混合物, 反应容器腐蚀严重。目前倾向于用过氧化物或过氧硫酸盐作为氧化剂(代替硝酸盐) ,并添加 硫酸盐。 (1)Na2O2/FeSO4 体系在 N2 流中于 700℃反应 1 小时,可得到高铁酸盐,已知反应过程中 的失重率为 4.15%(假设反应物完全反应) ,试写出并配平这一反应方程式。 (2)以硝酸盐为氧化剂时的最大不足之处是什么? (3)添加硫酸盐的目的是什么? + 2.次氯酸盐氧化法:又称湿法,是在低温下用次氯酸盐的苛性碱溶液将 Fe3 盐[主要是 Fe(NO3)3]氧化成高铁酸盐。湿法主要用于制备低浓度的 Na2FeO4 溶液。 (1)写出该制备反应的离子方程式; (2)能否通过浓缩的办法或其它办法得到高铁酸盐固体,为什么? 3.电解法:用隔膜式电解槽,在浓碱溶液中,经直流电解,将 Fe 氧化成高铁酸盐。实验室中可用右图所示装置进行实验。 (1)写出电极反应和总反应方程式; (2)该方法相对上面两种方法的显著优点是什么?

第六题(5 分) ZnS 晶体中掺入少量约 0.0001%的 AgCl,在电子射线激发下,可发射 450nm 的荧光,是 彩电荧光屏上的蓝色荧光粉。试简述其发光原理,并推测除 AgCl 还有哪类物质掺杂后可能使 晶体发光,若想对其发光波长进行调解,如发红光,则应掺入什么物质?

第七题(10 分) 由短周期两种元素组成的 A 气体通入到 AsF5 中,生成一种共价型离子化合物 B、化合物 C 和一种氧化性气体 D。已知 B 的阴离子为正八面体构型,阳离子与 O3 是等电子体,在某非 水溶剂中做电导实验,其电导性与 NaCl 相同。化合物 D 呈四面体结构,可由 AsF3 与臭氧(等 物质的量)反应制得,红外光谱显示,J 中有一个 AsF3 没有的吸收。 1.试写出 A、B、C、D 的化学式; 2.写出制备 B 和 C 的化学反应方程式; 3.写出气体 A 与 NH3 反应的化学方程式。

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第八题(7 分) 某退热止痛剂为咖啡因(右图) 、盐酸喹啉和安替比林的混合物,为 测定其中咖啡因的含量,称取试样 1.000g,移入 100mL 的容量瓶中,加 入 50mL 水、20mL 0.35mol/L 四碘合汞酸钾溶液和 2mL 浓盐酸,此时喹 啉和安替比林均与四碘合汞酸根生成沉淀,加水稀释至刻度,摇匀。将试 液 干 过 滤 , 移 取 40.00mL 滤 液 于 干 燥 的 锥 形 瓶 中 , 加 入 10.00mL 0.3000mol/L 四碘合铋酸钾溶液,与质子化的咖啡因反应生成沉淀。干过 滤,取 20.00mL 滤液,在 pH 3~4 的条件下,以 0.02000mol/L EDTA 滴定至黄色消失为终点, 用去 EDTA 标准溶液 30.00mL。 1.画出质子化咖啡因的结构; 2.如何控制 pH 3~4 的条件; 3.计算试样中咖啡因的质量分数。

第九题(9 分) 槟榔碱为油状液体,有拟胆碱作用,在医疗上用于治疗青光眼。除由槟榔提取外,也可由 烟酸(吡啶-3-甲酸)为原料人工合成,某学生设计了如下合成路线:
3 2 ?CH ?COOC2 H 5 ?NH ? ? ? A ( C5H11O2N ) ?CH ? ???? ?? B ( C10H19O4N ) CH3COOH 3CH 2ONa / CH3CH 2OH 2 / Ni ?CH ? ????? ?? ?适量 ? ?? D ( C8H15O3N ) ?? ??? C ( C8H13O3N ) ?H ? ? CH I / H 3 2O 3O / ? 3OH / H 3O ?? ? G(C8H13O2N) ?H ? ? ?? E(C6H9O2N) ?CH ? ?? ?? E(C7H11O2N) ??

CH2 = CH - COOC2H5

请确定 A~G 结构式。

第十题(9 分) 某元素与氧元素形成的化合物 X,具有强氧化性。一定条件下取 0.2640g X,与足量 KI- H2SO4 溶液反应,所得溶液需要被 0.488mol/L 的 Na2S2O3 溶液 28.68mL 完全滴定到终点。 1.通过计算和讨论,确定 X 的化学式; 2.写出 X 的结构式; 3.写出 X 与 KI 反应的离子方程式; 4.写出制备 X 的离子反应方程式。

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第十一题(16 分) 1.某阻燃剂的球棍模型如右图所示,写出其名称

2.写出下面合成中最终产物的结构简式:
Ac 2O / AlCl3 3 H 7 Cl / AlCl3 2 / NaOH ?C ? ?? ?? ?? ??? ?Br ? ??? ?HCl ?? ?

3.苯甲醛在离子液体中通过电化学反应还原得到化合物 X,X 有 3 种光学异构体。按要 求画出满足条件的一种结构简式:

4.配合物分子 X 的化学式为 CdFe2C26H34O2N2Cl,分子结构呈现中心对称,存在两种类型 的五元环(无其它环) ,分子中还存在烷基伯碳、仲碳和季碳各一对。按要求画出满足条件的 一种结构简式:

第十二题(10 分) 将 2,2-联吡啶,冰醋酸和过氧化氢的混合物在 75℃时水浴加热 3 小时后,析出细小的针 状晶体 A 。 A 可作为配体与许多过渡金属生成配合物,如与铬形成红紫色配合物 B : CrAxCly(ClO4)z· H2O, 元素分析结果如下: Cr 8.43%、 C 38.95%、 H 2.94%、 Cl 17.25%、 N 9.08%、 O 23.35%。 1.若 A 是双齿配体,易配位形成七元环,写出 A 的结构式。 2.确定 B 的化学式,并计算该化合物的磁矩。 3.写出 B 中的配离子所有可能的结构式。

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参考答案
第一题(2 分) 活性炭具有吸附性 第二题(8 分) 1.分子(1.5 分) 2.共价键、氢键(1 分) 分子间作用力(1 分) 3.3(1.5 分)

4.

(2 分) 2H3BO3(1 分) (B 的排列类似石墨)

第三题(5 分) 1.3SiO2+6C+2N2 Si3N4+6CO(1.5 分) 2.SiCl4+6NH3=Si(NH)2+4NH4Cl(Si(NH2)4 也可) (1 分) 3Si(NH)2 Si3N4+2NH3(1 分) 3.3SiCl4+4NH3 Si3N4+12HCl(1.5 分) 第四题(7 分) 1.正交(素)晶胞(2 分) - 2.0.71g· cm 3(3 分) 3.132pm(2 分) 第五题(12 分) K;N 2 1. (1)2FeSO4+6Na2O2 ?1000 ?? ?? 2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑(2 分)
(2)硝酸盐的还原产物是氮氧化物(1 分) (3)形成 M(Fe,S)O4 形式的较为稳定的固态同构异质混合物或复盐(1 分) 2. (1)2Fe3 +3ClO +10OH =2FeO42 +3Cl +5H2O(2 分)
+ - - - -

(2)高铁酸盐的热不稳定性,稀溶液无法采用传统加热蒸发溶剂的方法浓缩(1 分) , 同时易析出 NaCl(0.5 分) 。通过复分解反应可得到其它难溶性的高铁酸盐(0.5 分) 。 3. (1)Fe+8OH -6e =FeO42 +4H2O
- - -

H2O+e =1/2H2+OH




- -

Fe+2H2O+2OH =3H2+FeO42 (各 1 分) (2)绿色化学工艺,浓度大,成本低(1 分)

第六题(5 分) + - ZnS 是共价型晶体,Zn2 和 S2 是满壳层结构,能隙大,电子不易激发,故无色(1 分) 。 + 2+ 掺入的 Ag 是过渡金属,有 3d 电子,在晶体中置换部分 Zn ,造成晶体缺陷,形成激发态能 级,使能隙变小,电子跃迁时把红光吸收了,电子从激发态返回基态时发出蓝色荧光(2 分) 。 其他具有 d 电子的过渡金属离子和稀土金属离子掺杂后均可使晶体发光 (1 分) 。 若想调解发光
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波长,可通过实验测定或理论计算(计算其能隙,从而判断发光波长) (1 分) ,一般 Cr3 和 Eu3
+ +

发红光,Cu 和 Al3 发绿光,Ag 发蓝光。
+ + +

第七题(10 分) 1.A:Cl2O(2 分) ;B:[ClO2][AsF6](2 分) ;J:OAsF3(1 分) ;K:Cl2(1 分) 2.5Cl2O+3AsF5=2[ClO2][AsF6]+OAsF3+4Cl2 AsF3+O3=OAsF3+O2(各 1 分) 3.3Cl2O+10NH3=6NH4Cl+2N2+3H2O(2 分) 第八题(7 分)

1.

(2 分,不要求键角和方向,但要求画在有孤对电子的氮原子上)

2.加入 HAc-NaAc 缓冲液(1 分) 3.在 20.00mL 溶液中,剩余的 KBiI4 的量为 0.6000mmol 因此原来锥形瓶中剩余 KBiI4 的量为 1.500mmol 总 KBiI4 的量为 3.000mmol 所以锥形瓶中咖啡因的量为 1.500mmol 1.000g 样品中含咖啡因的量为 3.750mmol 所以 W(咖啡因)=0.7279。 (5 分)

第九题(9 分) A:H2NCH2CH2COOC2H5(1 分) B:HN(CH2CH2COOC2H5)2(1 分)

C:

(2 分) D:

(1 分)

E:

(1 分) F:

(1 分)

(2 分)

第十题(9 分) 1.设 X 的化合价降 n 价:n(X)︰n(Na2S2O3)=1︰n(1 分) M(X)=0.2640/(0.488× 0.02868/n)=18.86n(2 分) 讨论得 n=7 时存在合理的化学式:CrO5(2 分)
2. (1 分)
- + +

3.2CrO5+14I +20H =2Cr3 +7I2+10H2O(1.5 分) 4.Cr2O72 +4H2O2+2H =2CrO5+5H2O(1.5 分)
- +

第十一题(16 分) 1.(CH3)2CH- -COOH(3 分)
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2.季戊四醇螺环磷酸苯酚酯(2 分) 3. (4 分)

4.

(7 分)

第十二题(10 分)
1. (3 分) μ=3.78BM(1 分)

2.CrC20H18N4Cl3O9(2 分) 3.

(4 分)

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