全国化学竞赛初赛模拟试卷02.doc

2005年全国化学竞赛初赛模拟试卷（02）（时间：3小时 满分：100分）题 号1234567891011满 分597871010881315H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3LaLuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po210At210Rn222Fr223Ra226AcLaRfDbSgBhHsMtDs第第题（5分）1铁、铜、镍、铅等金属元素（1分）2煤和其它物质的燃烧（1分）31.8109mol（1分）4降低水的凝固点，防止水在较冷温度下结冰（1分）升高水的沸点，减少水的蒸发（稀溶液的依数性）（1分）题（5分）1锰结核是太平洋深处的一种海洋矿物，除含有锰元素外还含有 （至少填出二种元素）等多种金属元素。2飘尘是污染大气的有害物质之一，如果飘尘和空气中的SO2接触，使部分SO2氧化成SO3，危害就更严重了。地球上每年排入大气中的飘尘约1亿吨，引起飘尘污染的主要原因是 。325时，1mol纯水中含氢离子 mol。4汽车散热器的冷却水中常加人一些非电解质（如乙二醇），其作用是 和 。第第题（9分）1大 大（各1分）2苯胺氮原子上的未共用电子对与苯环形成p共轭体系，而使氮原子上电子密度降低，所以碱性比氨弱，不能用石蕊试纸检验其碱性。（1分）3由NO2的吸电子使ClC的C上更正，易亲核，水解是亲核取代（1分，空间位阻效应解释也可）4NO2拉电子使CH3上氢的酸性增强：CH3NO2HCH2NO2（1分）5对于酚类化合物，后者因NO2两侧邻近甲基的排斥力，迫使NO2偏转平面，从而使其拉电子共轭效应大幅度减弱，而甲基的推电子作用影响相对较小；（2分）在取代苯胺中，由于前者N(CH3)2中两个邻位的硝基在甲基空间效应的作用下，无法很好地与苯环共平面，使其拉电子共轭效应大大降低，而后者则无此空间效应的影响。（2分）题（9分）已知苯环上如带有甲基会使环上的亲电取代反应容易进行，称作甲基的推电子效应。有了硝基会使环上的亲电取代反应难以进行，称为NO2的拉电子效应。试预期或解释下列问题：1CH3NH2的碱性应比NH3 ；HONO2的酸性比OH的酸性 。2苯胺不能用石蕊试纸检验其碱性，为什么？3由氯苯制苯酚需要很苛刻的条件，但2，4，6一三硝基氯苯0水解成苦味酸，试予以理论上的说明。4CH3NO2为什么能溶于KOH溶液？5解释下面两组物质的酸碱性强弱关系：酸性： 碱性：第第题（7分）1阳极：PbPb22e（1分） Pb22CH3SO3Pb(CH3SO3)2阴极：2H2eH2（1分）总反应：Pb2CH3SO3HPb(CH3SO3)2H2（1分）2阻止Pb2向阴极移动。（1分）如没有隔膜，Pb2将向阴极移动，发生阴极析铅的副反应：Pb22ePb（1分）3不需要。为甲磺酸为强电解质，其水溶液具有很强的导电性，故没必要再加入支持电解质。（1分）4实现氧化还原反应靠的是清洁而干净的电子，无三废排放，符合环境保护的要求。（1分）题（7分）甲磺酸铅通常为50%58%的水溶液，在电镀及电子工业中有广泛地应用。电化学合成法制备甲磺酸铅的要点：以甲磺酸为电解液，金属铅做为阳电极，石墨做阴极，聚乙烯磺酸型阳离子交换膜为阴阳极室隔膜。1写出电极反应方程式和总反应方程式。2使用隔膜的目的是什么？不使用会有什么后果。3是否需要加入支持电解质？为什么？4电化学合成法比一般的化学合成法有什么优点？第第题（分）1n(Fe)9.30mmol n(KNO3)2.50mol n(K2Cr2O7)0.30mol（1分）6Fe2Cr2O7214H6Fe32Cr37H2O（1分）n(Fe2)n(NO3)7.502.5031（1分）即：NO33Fe24H3Fe3NO2H2O（1分）2氧气将部分Fe2氧化为Fe3，加入的KNO3不变，则滴定中消耗K2Cr2O7偏小（18.00mL），使n(Fe2)n(NO3)31，反应中KNO3将得到价态更低的还原产物。（2分）32Fe3Sn22Fe2Sn4 2Hg2Sn22ClHg2Cl2Sn4（各1分）题（8分）纯铁丝521 mg，在惰性气氛下溶于过量的盐酸中，往上述热溶液中加253g KNO3，反应后以0.0167 mol/L的K2Cr2O7溶液滴定剩余的Fe2离子，消耗VrnL达到终点。1V18.00，通过计算写出Fe2离子和NO3离子在酸性条件下反应的化学方程式。2若纯铁丝在大气中溶于盐酸，其他步骤同上。根据这个实验结果写出Fe2离子和NO3离子在酸性条件下反应的化学方程式时，与惰性气氛下计算得到的方程式有何不同？3一旦部分Fe2被氧化后，可以在溶解后，经SnCl2、HgCl2处理后，再在热溶液中加入KNO3处理。写出处理中的反应方程式。第第题（7分）14.1CH3COOLi0.1Fe(NO3)30.9Si(OC2H5)44H2OLi4.1Fe0.1Si0.9O44.1CH3COOH0.3HNO33.6 C2H5OH（2分）2但固相法不易保证成分的准确性、均匀性且合成温度较高。溶胶凝胶此法合成离子导体具有纯度高，均匀性好，颗粒小，反应过程易于控制等优点。（2分，答出要点即可）3脱去吸附水（1分）及NO3氧化分解 有机物成分烧失（1分） (约)603（1分）题（7分）Li4SiO4具有有利于离子传导的结构，为锂离子导体理想的基质材料。实验发现用三价离子M3如B，Al，Ga，Cr，Fe，In能取代Li或Si（Li4xMxSi1xO4，Li43yMySiO4）可大大提高它的离子电导性。Li4.1Fe0.1Si0.9O4是其中重要的一种，可用溶胶凝胶法合成：称取一定量的CH3COOLi，Fe(NO3)3合成，用稀硝酸溶解，按化学计量摩尔比加入Si(OC2H5)4，并加入适量的无水乙醇，使Si(OC2H5)4C2H5OH14做共溶剂，再加入金属离子摩尔总和1.5倍的柠檬酸，用NH3H2O调整pH23。样品在80回流使其水解缩聚，然后在70缓慢蒸发，实现溶液溶胶凝胶的转化。在120干燥得到干凝胶。干凝胶在高温下进行一定时间热处理，于750得到超细粉。1写出制备Li4.1Fe0.1Si0.9O4的化学方程式。2溶胶凝胶法是近几年发展起来的湿化学合成方法，比以前较多使用的固相法有何优点？3右图为Li4.1Fe0.1Si0.9O4干凝胶的TGDTA曲线。从图中可以发现在248处都有一吸热峰，那是干凝胶表面 的吸热峰；在417左右的峰为 放热峰；而 的放热峰则为Li4.1Fe0.1Si0.9O4形成峰。第第题（10分）1DNA（1分）2A： CO(NH2)2（或NCNH2）；B： HNCO（各1分）3配位键、冠醚和穴状配体、疏水作用（1分，答出1种即可）4C： D：E：间苯二甲酸 F：1，3，5苯三甲酸（各1分）题（10分）超分子自组装是指一种或多种分子依靠分子间相互作用，自发地结合起来，形成分立的或伸展的超分子。氢键是超分子自组装中最重要的一种分子间相互作用。1列举在自然界中普遍存在，最重要的通过氢键自组装的超分子。2右图A和B在分子的3个方向上形成分子间通过氢键组装成大片薄饼状的超分子。写出A、B的结构简式和合成A、B的简单物质。3除氢键外，哪些作用也可形成超分子4C、D、E、F是简单的芳香酸，他们通过氢键作用：C形成二聚分子；D形成直线状超分子；E形成锯齿状超分子；F形成蜂窝状平面超分子（类似右图）。画出C、D形成的分子的结构图；写出E、F的名称。第第题（10分）1A：COS B：CO2 C：SO2 D：H2S E：S F：HCOOH G：CO（各1分）2S8（3分）题（10分）在金星大气中存在可观数量的化合物A，A在地球上是一种只有微生物生命活动才能形成的物质。化合物A的分子呈直线型，有弱极性。A在空气中极易着火生成等物质的量的B气体和C气体；A不溶于水，但加热条件下与水蒸气作用，生成B气体和D气体；气体C和D在有水存在的条件下迅速反应，生成固体E；如果在催化剂作用下A水解可以得到固体E和F的溶液。在交流放电的情况下，A分解生成E固体、G气体两种物质。1写出AG各物质的化学式；2用X射线衍射法测得由A电解得到的E的晶体为正交晶系，晶胞参数a1048pm，b1292pm，c2455pm。已知该物质的密度为2.07gcm3，每个晶胞中有16个E分子。确定E分子中原子的组成。第第题（8分）1KBrO35KBr6HCl3Br26KCl3H2O（1分）5Br2HOOCNH2CHCH2SSCH2CHNH2COOH6H2O2HO3SCH2CHNH2COOH10HBr（1分）Br23II32Br I32S2O323IS4O62（1分）2氧化胱氨酸的反应是很快的，而KBrO3氧化KBr才是决定反应速率的一步。当碘量瓶中刚刚开始出现黄色时，Br2与胱氨酸已完全反应，（但Br2的浓度仍然很小，并且没有来得及扩散到空气中。此时加入KI，就不会再有Br2生成。因为I2在I过量的水溶液中生成I3离子，挥发性比Br2弱得多，可以避免Br2挥发所带来的误差。）（2分）迅速加KI的目的是尽可能减少溴的挥发（1分）3（2分）题（8分）测定胱氨酸试剂的纯度是定量分析化学设计实验中的一个课题。胱氨酸的结构简式是：HOOCNH2CHCH2SSCH2CHNH2COOH；在氧化剂Br2的作用下，SS断裂生成SO3H，该反应非常容易进行。测定过程如下：移取25.00mL 胱氨酸溶液（含胱氨酸样品mg）、25.00mL KBrO3溶液（c1mol/L）于碘量瓶中，加1g KBr 、2mL HCl进行反应，在刚开始出现黄色时立即开盖加入1g KI，迅速加盖、旋摇溶解。加100mL H2O稀释，立即用Na2S2O3标准溶液（c2mol/L）滴定至浅黄色，加入2mL淀粉溶液，继续滴至蓝色消失为终点。平行滴定3次（平均消耗VmL）。1写出滴定反应中发生的化学方程式2为什么刚出现黄色时就可加KI（如果充分反应10分钟会呈现深黄褐色）？加入KI的过程中要求开盖和加盖间的时间极短，目的是什么？3列出计算胱氨酸纯度的式子.第第题（8分）1A：B B：Al C：H（各1分）2Al(BH4)3（AlB3H12）（2分）3（2分）4Al(BH4)312H2OAl(OH)33B(OH)312H2（1分）题（8分）短周期的元素A、B、C可形成化合物X。A、B是同主族元素，A的常见配位数是4，B的常见配位数是4或6。X是共价型的分子，分子中A、B原子位于同一平面上；C元素的核磁共振表明X分子中有2种类型的C原子，个数比是11。A与热水缓慢反应，1.000g A与水反应后可得到3.76L（标准状况）的单质气体。1写出A、B、C的元素符号；2写出X的化学式；3画出X的结构式。第第题（13分）1N苯甲酰N苯基羟胺根离子（以下用X表示）的相对分子质量为212，氧的质量分数为15.1%。当只有此配体与钒配位，氧的质量分数必小于15.09%，而实际为15.2%，所以一定有配位氧原子（1分）。设钒与1个氧、3个X络合（钒最高5），氧的质量分数为15.9%，需要增加X数目和减少配位O数目，这都是不可能的；因此配合物中可能存在第3种配体，从条件来看反应是在盐酸介质中进行的，可能存在Cl做配体（1分）。设钒与1个配位氧、x个X、y个Cl配位（xy3），当x1，y1时，氧的质量分数为15.3%；当x1，y2时，氧的质量分数为13.8%；当x2，y1时，氧的质量分数为15.2%；符合题设（1分）。（其他合理推论也可）即该配合物的化学式为VO(C13H10NO2)2Cl（2分）2该配合物的结构如下： （各1分）3第一种最稳定（1分），分子的对称性最好，极性最弱（1分）题（13分）钒与N苯甲酰N苯基羟胺根离子在4mol/L盐酸介质中形成紫红色的单核配合物，该配合物溶液可进行比色测定，用以定量测定钢中钒的含量。该配合物是电中性分子，实验测得其氧的质量分数为15.2%。1通过计算确定该配合物的化学式；2画出它的全部可能立体结构（不要求光学异构体）。3指出其中最稳定的是哪一种。与其它几种相比，它在分子结构上有什么特点？第第题（15分）1（3分，其中反应物、介质各1分，反应条件不要求）2（1）CH3CH2CH2CHO2HCHOOHCH3CH2C(CH2OH)2CHO（2分）OHCH3CH2C(CH2OH)2CHOHCHOCO23H2OCH3CH2C(CH2OH)3HCOOHCO3（2分）（2）HCOO后处理：2HCOOO2HCO3（1分）2HCOCO32CO2H2O（1分）3（1）A：CH2CHCOOCH3 B：CH2BrCHBrCOOCH3 C：H2NCH2CH2NH2 D：CH3SO2HNCH2CH2NHSO2CH3（各1分）（2）2，3二溴丙酸甲酯 对甲苯磺酰氯（各1分）题（15分）1苄基2萘基醚是芳香族的混醚，其传统合成方法采用威廉森法。主要用于合成苄氧萘青霉素等医药工业，且广泛地作为合成香料，用于皂用香精、化妆品香精、草霉香精及调合香精等香料工业。写出合成苄基2萘基醚的化学方程式。2三羟甲基丙烷（简称TMP）是重要的化学中间体和精细化工产品，广泛应用于生产高级醇酸树脂和聚氨脂、聚脂、合成干性油、高级润滑油、印刷油墨、增塑剂、玻璃钢、纺织助剂等，在许多方面其性能优于甘油、新戊二醇和季戊四醇。工业上可以用正丁醛和甲醛（实际消耗量为13）为原料，用碳酸氢钠和碳酸钠混合碱溶液作为缩合催化剂，再加入少量的助催化剂三乙胺，在2585常压条件下合成。（1）写出分步反应方程式。（2）如果该合成是绿色工艺，如何处理副产物。3N，N双(对甲苯磺酰基)2哌嗪羧酸甲酯是合成抗结核病及抗类风湿病药物2哌嗪羧酸的中间体。其合成路线如下：ABr2B CCH3SO2ClD BD（1）写出A、B、C、D的结构简式；（2）命名B和CH3SO2Cl。参考答案（0502）