2012全国化学竞赛初赛模拟试卷3.doc

2012全国化学竞赛初赛模拟试卷3

H
1.008
相对原子质量
He
4.003
Li
6.941
Be
9.012

B
10.81
C
12.01
N
14.01
O
16.00
F
19.00
Ne
20.18
Na
22.99
Mg
24.31
Al
26.98
Si
28.09
P
30.97
S
32.07
Cl
35.45
Ar
39.95
K
39.10
Ca
40.08
Sc
44.96
Ti
47.88
V
50.94
Cr
52.00
Mn
54.94
Fe
55.85
Co
58.93
Ni
58.69
Cu
63.55
Zn
65.39
Ga
69.72
Ge
72.61
As
74.92
Se
78.96
Br
79.90
Kr
83.80
Rb
85.47
Sr
87.62
Y
88.91
Zr
91.22
Nb
92.91
Mo
95.94
Tc
[98]
Ru
101.1
Rh
102.9
Pd
106.4
Ag
107.9
Cd
112.4
In
114.8
Sn
118.7
Sb
121.8
Te
127.6
I
126.9
Xe
131.3
Cs
132.9
Ba
137.3
La－Lu
Hf
178.5
Ta
180.9
W
183.8
Re
186.2
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
[210]
At
[210]
Rn
[222]
Fr
[223]
Ra
[226]
Ac－La
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt

一．A是一种四面体型的分子, A与NaOH溶液共热反应产物中B与C的物质的量之比为1︰3，其它相关物质的转化见下图:
E
F
G
H
D
I
A
B
C
B
B

NaOH
△
Ca
O2
H2O
△
△
H2O

(1)试写出A-I物质的分子式：

(2)试写出E与F分子的结构式：

(3)实际在A和NaOH制C时，加入少量H可使产物更纯，这是因为：

二．铁是自然界分布最广的金属元素之一，在地壳中的质量约占5%左右。
1.钢铁是最重要的金属材料。我国年产钢铁产量已超过1亿吨，居世界第一位。工业上用铁矿石和焦炭来炼铁。
(1)铁矿石的种类很多，写出以下铁矿石主要成分的化学式：磁铁矿________________、赤铁矿________________、菱铁矿________________、黄铁矿________________。
(2)请写出用菱铁矿和焦炭为原料来炼铁的化学方程式：
(3)从高炉冶炼得到的生铁，含铁约95%左右，要得到纯铁（含铁99.9%以上）可采用电解的方法。电解槽的阳极材料应选用____________，阴极材料应选用____________， 电解质溶液应采用________溶液。要获取1.0kg纯铁，电极上通过的电量理论值为_________.
2.在常温下，铁跟水不起反应。但是，在水和空气里的氧气及二氧化碳等的共同作用下，铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
(1)刷油漆是重要的防腐蚀措施之一，油漆防腐蚀的主要原理是:
(2)土壤中严重缺氧，又无其它杂散电流时，按理说金属较难电化腐蚀，但事实上埋在地下的钢铁构件仍遭严重腐蚀。有人取下腐蚀造成的锈瘤，呈黑色并有难闻气味，每克腐蚀产物中约有一千条硫酸盐还原菌。多数土壤中都有SO42-，硫酸盐还原菌的存在对钢铁构件的电化腐蚀起了催化作用。试写出反应式：
3. 1183k以下纯铁晶体的基本结构单元与CsCl相同，1183k以上转变为与干冰相似（如图示）两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。求转变温度时两者的密度比（取两位有效数字）。
4. FeO晶体基本结构单元为NaCl型（如图示）。实际上FeO晶体中存在着空位、错位、杂质原子等缺陷。晶体缺陷对晶体的性质产生重大影响。由于晶体缺陷，在FeO晶体中Fe和O的比值发生了变化，变为FexO，X值小于1，测知FexO晶体密度为5.71g·cm-3，基本结构单元边长为4.28×10-10m。求：
①FexO中X值（精确至0.01）为:——————
　　②晶体中的Fe分别为Fe2+、Fe3+，在Fe2+和Fe3+的总数中，Fe3+所占分数（用小数表示精确至0.001）为:—————
③此晶体化学式为
5.铁元素是人体的重要营养元素，举一例说明铁元素在人体中的重要作用：

三．维生素C是一种水溶性维生素，分子式是C6H8O6(M=176.1g·mol－1)，人体缺乏这种维生素会得坏血症，所以，维生素C又称抗坏血酸。维生素C是一种还原剂，半反应为：C6H8O6→C6H6O6＋2H＋＋2e-.在新鲜的水果、蔬菜、乳制品中都富含维生素C。
为测定某牌子的软包装橙汁中维生素C的含量,取20.00mL待测橙汁，加入标准碘溶液20.00mL，然后用0.1050 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，读得Na2S2O3溶液消耗的体积为25.02mL。另取20.00mL标准碘溶液进行空白实验, 消耗上述Na2S2O3标准溶液27.16mL.
(1)上述滴定方法称为___________法, 滴定橙汁时所采用的滴定方式是___________。
(2)此橙汁中维生素C的含量是 mg·L－1。
(3)待测橙汁中加入标准碘溶液后，能否剧烈摇动锥形瓶？为什么？
(4)滴定时能否剧烈摇动锥形瓶？为什么？
(5)如何确定滴定终点？

四．已知：Ksp(AgCl)=[Ag+][Cl-]=1.8×10-10 Ksp(Ag2CrO4)=[Ag+]2[CrO42-]=1.9×10-12
现有0.001摩/升AgNO3溶液滴定0.001摩/升KCl和0.001摩/升的K2CrO4的混和溶液，试通过计算回答：(1)Cl-和CrO42-中哪种先沉淀? (2)当CrO42-以Ag2CrO4形式沉淀时，溶液中的Cl-离子浓度是多少? CrO42-与Cl-能否达到有效的分离?

五．已知：某温度下反应N2O4（g）2NO2（g）的平衡常数。
(1)现有总压1atm下NO2和N2O4的混合气体，其密度为同状态下H2密度的34.5倍，求平衡常数KP。
(2)如将这些气体全部用水吸收转变为HNO3，需用同压下几倍体积的O2？
(3)如将这些氧气预先和NO2、N2O4相混合（设O2和NO2、N2O4不反应），总压仍为1atm，其平衡后混合气体的密度为同状态下H2的多少倍？

六．化合物A、B、C是著名的香料：

A B C
1．用系统命名法命名A和B。
2．写出化合物C分别与下列试剂反应的主要产物
（1）①NaOH－H2O/Δ；②H＋，并写出产物的系统名称。
（2）KMnO4/H＋
（3）①O3；②H2O/Zn
3．请你以苯和乙烯、丙烯及必要的无机试剂为原料，设计一条合成A的路线。
4．请你以甲苯和2－甲基丙烯及必要的无机试剂为原料，设计另一条合成A的路线。
5．以甲苯、丙烯及必要的无机试剂为原料合成B。

七． L－甲状腺素是一种重要的激素，用来治疗呆小病、粘液瘤、肥胖病等人类疾病。早期人类都是用动物的甲状腺组织来提取甲状腺素。甲状腺素的光学活性在20世纪30年代首先由Harington和Salter发现，他们从动物甲状腺体的蛋白质用发酵水解方法提取了L－甲状腺素，从而避免了碱性水解的消旋现象，同样的结果也由Foster和Palmer等人在甲状腺体初步发酵后再酸性水解的方法而获得。但是从动物甲状腺体组织提取的L－甲状腺素纯度低、光学纯度比较差，而且数量亦受到限制。40年代起，人们开始用合成方法来生产L－甲状腺素。
化学合成法是以L－酪氨酸为起始原料合成L－甲状腺素有多种路线，最有代表性的为Chalmers开发的经典路线：

A(C9H9N3O7)
B

a (CH3CO)2O
NaOH

C

D(C20H21N3O9)
E
F
G

C2H5OH—H+ b ①NaNO2-HCl
②KI

HI-HAC I2-KI

(L-甲状腺素)
此合成工艺需要八步反应，虽可保留其光学活性，但操作步骤非常复杂，产率低，成本较高。
通过化学工程师们的不懈努力，上海精细化工研究所的研究人员采用3，5－二碘－L－酪氨酸为原料，经孵化反应（消化－偶合反应）合成了高纯度、高生物活性的L－甲状腺素，缩短了工艺路线，降低了生产成本，是较理想的合成路线。工艺流程如下：
L－酪氨酸HJLML－甲状腺素
1．为何L－甲状腺素有光学活性，以上反应是否会影响其光学活性？
2．写出a试剂、b试剂的化学式
3. 写出A～M各物质的结构简式。

答案
一．（1）A．P4 B．PH3 C．NaH2PO2 D．Ca3P2
E．P4O6 F．P4O10(或P2O5) G．H3PO3 H．H3PO4 I.Ca(OH)2　　
（2）（2分）
高温
（3）白磷亦有可能歧化生成少量的Na2HPO3，加入Ca2＋可生成CaHPO3沉淀而除去HPO32－。
二．1.(1) Fe3O4、Fe2O3、FeCO3、FeS2 (2) FeCO3+2C == Fe+3CO↑。
(3) 生铁 纯铁片 _FeSO4 3.4×106C。
2.(1) 是将金属与空气和水隔离。
（2）4Fe+SO42-+4H2O=FeS+Fe(OH)2+2OH-
3．0.92。 4.(1) 0.92 (2) 0.174。 (3)
5. 血红素中含铁，人体缺铁会造成贫血。
三．答：（1）碘量法,返滴定或间接滴定。注：也可用直接滴定法。
（2）989．2
（3）不能，因为维生素C被空气中O2氧化而损失，影响测量准确度。
（4）不能，因为I2易挥发且I-易被空气中O2氧化。
（5）用标准Na2S2O3溶液滴定至溶液由棕色变为淡黄色，加入2mL0.5%淀粉（指示剂）继续滴定至溶液蓝色消失为止。
四．（1）AgCl饱和所需Ag+浓度[Ag+]1==1.8×10-7摩/升
Ag2CrO4饱和所需Ag+浓度[Ag+]2==4.36×10-5摩/升
[Ag+]1<[Ag+]2，Cl-先沉淀。
（2） Ag2CrO4开始沉淀时[Cl-]==4.13×10-6<10-5，所以能有效地分离。
五．（1）（3分） 混合气体分子量为：34.5×2＝69 （1分）

即 （1分）

KP＝0.5
（2）（3分） 设有1molNO2，1molN2O4，共可折合为3molNO2
（1分）
需O2　 （1分）
需倍体积O2 （1分）
（3）（5分） 设初始时有2molN2O4，1molO2
平衡时有（2－x）molN2O4、2xmolNO2、1molO2，共（3＋x）mol气体（1分）
（1分）
x = 0.7628 （1分）
平均分子量为： （1分）
平衡混合气体密度为H2的：28.7倍 （1分）
六．1．A．2－甲基－4－苯基－2－丁醇
B．2－甲基－3－苯基－2－丙醇
2．（1）
（Z）－4－羟基－7－癸烯酸
（2）＋CH3CH2CO2H
（3）＋CH3CH2CHO
3．
＋Br2
A
4．
5．CH3CH＝CH2＋H2O
＋Cl2

七.1.L－酪氨酸中有一不对称碳原子（手性碳原子），因此有旋光性；反应中该碳原子始终没参与，故不会改变光学活性。
2.a.HNO3-H2SO4 b.H2-Pd或Zn-HCl
3．A：； B：；
C：； D：；
E：； F：；
G： H：； I： (CH3CO)2O；
J： ； K：CH3CH2OH；
L： ； M：
本题给出了两条合成L－甲状腺素的途径，第一条途径条件较多，根据反应前后化学式的变化和参与反应的试剂，并不难推出产物；第二条途径是对第一条的改进，可借助第一条的信息帮助解答。

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