高中化学竞赛初赛试卷16分解.doc

高中化学竞赛初赛试卷（17） 姓名： （时间：3小时 满分：100分）题 号123456789满 分91089127191610H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3LaLuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po210At210Rn222Fr223Ra226AcLaRfDbSgBhHsMtDsLa系La138.9Ce140.1Pr140.9Nd144.2Pm144.9Sm150.4Eu152.0Gd157.3Tb158.9Dy162.5Ho164.9Er167.3Tm168.9Tb173.0Lu175.0第第题（9分）1（1）碳酸二乙酯（1分）（2）COCl24NH3NH2CONH22NH4Cl（1分）（3）CO（1分）（4）NHCOCl NCO（2分）2CCl4H2SO4SO3COCl22ClSO3H（或HClSO3）（2分）3（1）Cl3COOCCl3（1分）（2）BTC常温下为极稳定的固体物质，便于贮运（1分），使用安全，无污染。题（9分）光气学名“碳酰氯”，化学式COCl2，是窒息性毒剂之一。1光气化学性质活泼，具有酰卤的典型反应，易发生水解、氨解和醇解。（1）光气与足量乙醇反应所得产物的化学名称是【 】；（2）光气与足量氨气反应的化学方程式【 】；（3）足量苯在AlCl3催化剂作用下与光气反应所得产物的结构简式【 】；（4）光气与苯胺分两步反应可得异氰酸苯酯，中间产物的结构简式是【 】，异氰酸苯酯的结构简式是【 】。2实验室可用四氯化碳和发烟硫酸（H2SO4SO3）反应制备光气，写出化学方程式。（1）3BTC是一种稳定的白色结晶体，熔点为7882，沸点为203206。1mol BTC可在一定条件下分解产生3mol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？（2）第第题（10分）1A为饱和食盐溶液，B为淡碱液或纯水，C为Cl2，D为H2（4分）2极间距减小，可降低电解电压而节省电能（1分）3为减少OH向阳极的迁移量或减少副反应的发生，以保持较高的电流效率。（1分）4Ca2、Mg2等金属离子与Na一样，都可以通过离子膜到达阴极（1分），并与OH形成难溶化合物，阻塞离子交换膜，从而影响膜性能的发挥（1分）。5离子膜法生产与传统的隔膜法相比，无需再为电解碱液脱盐（尽量回收NaCl）浓缩（1分），经济效益高，生产效率高，产品烧碱纯且浓，能耗低、蒸汽省（1分）。隔膜法生产中，更因制作、使用石棉隔膜，必发生硅酸盐纤维（粉尘）污染环境的问题，有使部分操作工人患肺癌职业病的危险（1分）。可见，以电化学科学原理为核心，通过为其所开发的离子膜法电解生产的跨学科高新技术，优化了资源、能源的利用，变污染环境的生产为“清洁生产”，更有其适应可持续发展需要的高社会效益。（本题满分2分，答出3分中2分即可）题（10分）电解食盐溶液的氯碱生产技术，已由传统的隔膜法变革为离子膜法高新技术。这种技术进步，如下表所示：表1 产品液碱质量比较项目离子膜法隔膜法隔膜法NaOH%35（已有50%的报道）101230NaCl%0.002514164Na2CO3%0.02（一般不计量）1表2 能耗与蒸汽用量比较（以NaOH质量分数为50作比较基准）项 目离子膜法隔膜法电解用电 度/吨21602600蒸汽用电 度/吨80700隔膜法和离子膜法新技术中所用的膜有本质区别。前者是有条件地阻止阴、阳极电解产物相混合的多孔石棉隔膜。后者由阳离子交换树脂（几类氟碳树脂）组成，树脂的高分子骨架上接有能电离出H而可与Na等阳离子交换的离子交换基团SO3H、COOH，所以是一类厚度虽仅0.l0.5mm，但一般只允许溶液中的阳离子在膜中通过，更不能自由通过气体或液体的阳离子交换膜。1在所给离子膜法电解食盐溶液示意图中的括号内，填写开始电解时进入电解槽用作电解液的液体A、B的组成名称，以及电解产出气体C、D的化学式。2离子膜法电解槽的极间距，由于膜在电极间的结构紧凑而远小于隔膜法电解槽，这将如何影响能耗？3传统隔膜法的阴极电解碱液，它所含NaOH的质量分数，为什么只能控制得低些？4离子膜法使用的原料要求Ca2、Mg2等金属离子的总量控制在0.1ug以下，为什么？5试对比评价本离子膜法科技进步的经济、社会效益。第第题（8分）1C12H20N2O4（2分） ClCH2COOH（1分）X1： X2：（2分）2命名：2，3丁二胺四乙酸 1，2丁二胺四乙酸（1分）异构体 3种 2种（2分）题（8分）有机物X具有旋光活性，其分子由C、H、O、N 4种元素组成，其中C、H、O的原子个数比是352；工业上可以用A和B以物质的量14通过取代反应制备X；X能与4倍其物质的量的NaOH反应，并能与Ca2等与大部分金属离子11络合，所得螯合物结构中存在5个五原子环。1写出X的化学式【 】和B的结构简式【 】。2写出满足条件的全部X的结构简式，分别命名和计算光学异构体的个数。第第题（9分）1Na3AlF6（2分） 氟铝酸钠（1分）2正八面体（1分）3晶胞内含4个Na3AlF6单元 Na3AIF6摩尔质量为210g/mol。2.95g/cm3（2分）4电解炼铝的助熔剂（1分）5Na2SiF6（2分）题（9分）离子晶体X是由三种短周期元素组成，三种短周期元素的简单离子的核外电子排布相同，晶胞参数a780pm，晶胞中阴离子组成立方最密堆积，阳离子（r102pm）占据全部八面体和四面体空隙。1写出X的化学式【 】和化学名称【 】；2指出阴离子的空间构型【 】；3计算晶体X的密度；4X在化工生产中有什么用途；5另有一种晶体Y，其阴离子也组成立方最密堆积，且与X的阴离子互为等电子体，而阳离子与X的阳离子相同，但只占据全部四面体空隙，请写出Y的化学式。第第题（12分）1（1）（2分）（2）B（1分）（3）C（1分）（4）用活性炭脱色（1分）2（1）（1分）（2）“掩蔽”氨基后滴定羧基，防止氨基对羧基和NaOH中和反应的影响（1分）（3）91.32%（2分）3取一定量的味精溶于水，加入过量标准AgNO3溶液（1分），以Fe3为指示剂（1分），用标准KSCN溶液进行滴定（1分）。题（12分）1866年H. Rithausen从谷胶的硫酸分解产物中分离出谷氨酸，。1890年L. Wollf合成并确定了它的结构，1908年池田菊苗从海带的热水提取物中分离出谷氨酸的钠盐（），它才是具有鲜味的成分，即味精。1谷氨酸的电离常数Ka16.46103，Ka25.62105，Ka32.141010；pKalgKa，所以pKa12.19，pKa24.25，pK39.67。目前工业上生产味精的方法有水解法、糖蜜提取法、淀粉发酵法及合成法等。当前我国生产的味精主要采用淀粉发酵法。（1）以发酵法生产的工艺流程如下：淀粉葡萄糖发酵谷氨酸铵L谷氨酸谷氨酸钠盐。若生成谷氨酸二钠盐，则不具有鲜味，所以工业生产中控制各阶段的pH是一项关键。（1）Ka1、Ka2、Ka3相对应的基团各是哪个？（2）计算谷氨酸等电点的pH（所谓等电点，就是谷氨酸呈电中性时所处环境的pH）。在下面正确的选项上画圈。A 2.19 B 3.22 C 4.25 D 6.69（3）中和、脱色、结晶时的pH应保持在多少？在下面正确的选项上画圈。A 3.22 B 4.25 C 6.69 D 9.67（4）用什么物质脱色？【 】（1）2味精中有效成分是谷氨酸钠，可用沙伦逊甲醛滴定发测定其含量。准确称取味精1.000g，加蒸馏水溶解后稀释到10.0mL；从中取2.0mL放入100mL锥形瓶中，加入2.0mL 36%的甲醛溶液，加入20mL水。以酚酞为指示剂，用0.1000mol/L的标准NaOH溶液进行滴定，消耗10.80mL。（1）谷氨酸钠与甲醛反应得到化学式为C6H8NO4Na，写出结构简式。（2）加入甲醛的目的是什么？（3）计算该味精中谷氨酸钠的含量。3味精中往往会加入食盐，某学生设计如下实验方案测定NaCl含量：取味精样品5.0g，并溶于蒸馏水；加入足量用稀硝酸酸化的硝酸银溶液，使沉淀完全；过滤；用蒸馏水反复洗涤沉淀多次；将沉淀低温烘干、称量；重复操作3次，计算NaCl含量。另一学生觉得这个实验方案的误差较大，且测定沉淀的质量很不方便。于是他设计了另一个实验方案来测定NaCl的含量。已知AgSCN是难溶于水的沉淀。请简要写出测定NaCl含量的新方案。姓名： 第第题（7分）1C： D： E： F：（各1分）2a：FeHCl（还原NO2） b：浓H2SO4（各1分）3吡啶用于吸收反应中产生的HCl（1分）题（7分）化合物（A）是我国蟾蜍皮中的一种物质，由（B）合成该化合物的路线如下：BCDEFA1写出CF各物质的结构简式；2写出a、b的反应条件或使用的无机试剂；3EF中吡啶（）的作用是什么？第第题（19分）11s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s2或Kr4f145d106s2（1分）2熔点低，沸点较高，呈现液态的温度区较宽，且主要在室温附近（1分）汞的体膨胀系数较大，且随温度的变化较小（1分）3（1）2Ag2Hg22AgHg22（1分）（2）6Hg8HNO33Hg2(NO3)22NO十4H2O（1分）4（1）HgSHgS（1分）（2）下部 汞蒸气比空气密度大（1分）（3）8.38106kg/m3 不会导致中毒（2分，利用理想气体方程进行计算，Hg过量）5（1）乙醇与水能形成氢键，而乙硫醇不能与水形成氢键（1分）（2）强酸制弱酸原理H2O的酸性比C2H5OH强，而C2H5SH的酸性比H2O强（1分，pKa H2O：15.7 C2H5SH：10.6 C2H5OH：15.9）（3）水俣病 食物链（1分）Hg2+与酶(SH)2反应：Hg22H而中毒（1分）与反应而解毒：（1分）反应合并只给1分，Hg配位数不要求6（1）Hg2Cl2（1分） （1分）（2）12Hg12NaCl4KAl(SO4)23O26Hg2Cl26Na2SO42K2SO42Al2O3（2分）（3）升华（1分）题（19分）周期表中汞与锌、镉等元素同族，原子序数80，常见的氧化态2、1，熔点38.72，沸点357，是室温下呈现液态的唯一金属单质。汞是古代就已认知的元素之一，大多数汞来自于辰砂矿，主要用于温度计、气压计、荧光灯和电池。1写出汞原子的核外电子排布式；2汞用于制造温度计，主要利用了它的什么性质？3已知下列电对的标准电极电势。Hg2/Hg220.905V，Hg22/Hg0.799，Ag/Ag0.800V。（1）试判断：Ag与Hg(NO3)2溶液能否反应？若能，则写出反应的离子方程式。若不能，则说明理由；（2）写出过量汞与稀硝酸反应的化学方程式。4重金属引起的污染中以汞的毒性最大。在汞蒸气浓度为105kg/m3的空气中停留一两天人就会中毒，因此水银温度计车间必须采取措施防止汞中毒。（1）万一不慎将汞撒落在工作台上或地面上，将如何处理，用方程式表示；（2）室内有汞蒸气时应该通风以降低汞的浓度，通风口装在墙上部还是下部，为什么？（3）液态汞的蒸气压与温度的关系式为lgpab/T a7.08，b3190，p的单位为kPa，打碎一根温度计会洒失0.5g Hg，某温度计厂一车间空间为 30m3，若在288K时不慎打破了一根水银温度计，试通过计算判断在该车间工作是否合会导致汞蒸汽中毒。5硫醇的英文名字也叫Mercaptan，来源于拉丁文（Mercurium captans）是捕获汞的意思。医学上常用硫醇类来解除汞中毒，常用一种叫巴尔（）的作解毒剂。（1）乙醇在常温下可以和水混溶，而乙硫醇在常温下的溶解度仅为1.5g，请解释。（2）反应C2H5OHNaOH不能反应；C2H5SHNaOHC2H5SNaH2O。解释其原因。（3）闻名世界的八大公害之一的【 】，主要就是由重金属汞污染造成的。海洋中的汞是通过生态系统的【 】进入人体的。人长期食用由于海水、湖水中含有汞离子而中毒的鱼，会吸入汞积聚体内，可引起中毒，其原因是Hg2能使含有巯基的蛋白酶（酶(SH)2）失去活性，产生汞中毒，临床常用一种解毒剂，如二巯基丙醇（巴尔）可以解毒使蛋白酶恢复活性。试用有关化学反应解释这种现象。6汞有一种化合物X，室温下是无气味、白色结晶粉末，不溶解于水，400500时升华，光照能分解，常用做电极材料。X俗名轻粉，可由水银、明矾、食盐等混合炼制，有攻毒杀虫消水肿之功效。（1）写出X的化学式【 】和电子式【 】；（2）写出制备X的化学方程式；（3）从反应体系中分离出X的方法。第第题（16分）1该法应注意控制Cl2用量，防止Cl2过量，否则过量Cl2会氧化I2，发生如下反应；I25Cl26H2O2IO310Cl12H（2分）2HIO37I25H2SO45I33H2O5HSO4（1分）3海水中，I在阳光紫外线的照射下，按下式反应，生成I2并蒸发到空气中（1分）I1/2O2H2OI22OH（1分）4（1）C15H11NO4I4（1分）（2）A：；B：；C：（3分）5（1）KI3H2OKIO33H2（1分）（2）酸化的碘化钾和淀粉溶液检验（1分） 5IIO36H3I23H2O（1分）6利用阿仑尼乌斯公式H2I22HI vHIkH2I2 kAeEa/RTI22I k1A1eE1/RT k2A2eE2/RTH22I2HI k3A3eE3/RT 又：vHIk3H2I2（1分）由已知 k1/k2I2/I2I2H2/I2H2 代入 vHI(k1/k2)k3H2I2（1分）对比和可知 k(k1/k2)k3(A1eE1/RT/A2eE2/RT)A3eE3/RT(A1A3/A2)e(E1E2E3)/RT（1分）对比和，可得EaE1E2E3（1分）题（16分）化学发展史上，有许多偶然事件引起科学发现的事例，碘的发现也得益于Courtoris对意外现象的注意。碘是人类发现的第二个生物必需微量元素，它以碘化物形式存在于海水、海藻及人体甲状腺中。人类缺碘会引起甲状腺肿大，我国已全面实施加碘盐方案。1单质碘的制备方法之一是在酸性条件下通Cl2于NaI溶液中，指出运用该法时应注意的问题？分析其原因，写出有关反应方程式。2在100硫酸中，I2可被HIO3氧化成I3，写出配平的离子方程式。3为什么在日照强、温度高的海区，表层水碘浓度往往要低一些？4人体缺碘会影响正常的生命活动。儿童缺碘会造成身体畸形，智力低下。成年人缺碘会因新陈代谢能力降低而导致全身无力，提早出现衰老现象。为提高人体素质，食物补碘已引起人们的重视。据报道，人从食物中摄取碘后便在甲状腺中积存下来，通过一系列化学反应形成甲状腺素。甲状腺素的结构：（1）写出甲状腺素的化学式【 】；（2）在甲状腺内，甲状腺素的主要合成过程如下：A（氨基酸）B甲状腺素C（氨基酸）请写出A、B、C的结构简式。5科研表明，人的一生只要能摄入一小茶匙的碘就能正常发育，健康生活。目前预防缺碘的有效办法是食用含碘食盐。目前国内食盐加碘加的主要是碘酸钾。（1）写出工业上以KI为原料制备碘酸钾的化学方程式；（2）如何用简易操作检验食盐是否加碘。写出离子反应方程式。6已知反应H2I22HI，分两步完成I22I H22I2HI式中k，k1，k2，k3是分别为各反应相应的速率常数，若用Ea，E1，E2，E3分别表示各反应相应的活化能，请找出Ea和E1，E2，E3间的关系。已知公式如下：对于反应aAbBeEfF，反应速率为：vkAaBb速率常数与活化能之间满足阿仑尼乌斯公式：kAeEa/RT对于反应I22I满足：v正v逆第第题（10分）混合反应得到CD61；分别反应得到CDE6814，说明混合时D与E以物质的量714发生了反应，生成了非气态物质F，则D和E可能是O2和H2（1分）短周期单质气体除H2、O2（O3）外还有N2、F2、Cl2，因为要组成固体化合物，另一种元素可能是N，且均存在A、B中。C为N2（1分）从CDE347可知，混合物平均组成为N3xH7xO4x（113xg/mol），摩尔质量应小于450g/mol，x1，2或3。（1分）x1时，N3H7O4，不可能；x2时，N6H14O8（226g/mol），A可能NH0123O012，且A摩尔质量应大于(22690)/434，A只可能NHyO2，可能HNO2或NH(OH)2，此时B为N2H10（不可能存在这样的化合物）、N2H2（不可能是固体）；（1分）x3时，N9H21O12（339g/mol），A可能N12H012345O0123，且A摩尔质量应大于(33990)/462.25，A可能为NHyO3或N2HyO23，即A可能NH4O3（臭氧化铵）、NH4NO3、NH4NO2，此时B分别为N5H5、NH5、NH5O4，即N2H5N3、NH4H、（NH5O4不存在合理结构）。C：N2；D：O2；E：H2；（各1分）A、B：NH4NO3（1分）、NH4H（1分）或NH4O3、N2H5N3（1分）题（10分）由短周期的三种元素组成的固体无机化合物A和B，其摩尔质量均小于90g/mol。将A和B以物质的量41混合后引爆，恢复到标准状况下得到物质的量为61的气体单质C、D和非气态化合物F；如果将物质的量为41的A、B在一定条件下分别完全分解，全部得到气体单质（假设）；所得气体混合后，存在C、D、E三种气体，且物质的量为347。请推断出C、D、E的化学式及A、B的全部可能化学式。参考答案