全国化学竞赛初赛模拟试卷4.doc

全国化学竞赛初赛模拟试卷（四）
（时间：3小时 满分：100分）
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
满 分
6
6
11
11
8
7
9
17
13
12

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
63.39
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

一、（6分）高炉炼铁的基本反应之一如下：
FeO（s）＋CO（g）Fe（s）＋CO2（g） △H＞0
1．则该反应中平衡常数K＝
2．已知1100℃时，K＝0.263，温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比值 ，平衡常数K值 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
3．1100℃时，测得高炉中[CO2]＝0.025mol·L－，[CO]＝0.1mol·L－1，在这种情况下，该反应是否处于平衡状态 （填“是”、“否”），此时，化学反应速率是v正 v逆（填“＞”、“＝”、“＜”＝，其原因是 。
二、（6分）科学家预言，燃料电池将成为20世纪获得电力的重要途径。因为燃料电池有很多的优点。它的能量转化率比火力发电高一倍多，环境污染少，节能。按燃料电池化学成分的不同，有氢、一氧化碳、联氨、醇和烃等类型；按电解液的性质不同，可分为碱性、酸性、熔盐和固体电解质、高聚物电解质、离子交换膜等类型。
以渗透于多孔基质惰性导电物材料为电极，用35%～50%KOH为电解液，天然气和空气为原料，构成的电池为碱性燃料电池。请写出：
阳极反应： ；阴极反应： ；
电池总反应式： 。
用两种或多种碳酸盐的低熔点混合物为电解质，例如Li2CO3 52%、Na2CO3 48%，采用吸渗锦粉作阴极，多孔性氧化镁作阳极，以含一氧化碳为主要成分的阳极燃料气，混有CO2的空气为阴极燃气，在650℃电池中发生电极反应，这种电池在国外已经问世。请写出有关的反应式。
阳极反应： ；阴极反应： ；
电池总反应式： 。
三、（11分）不久前，美国威斯康星洲Emory大学的研究者们发现了一种可以在温和条件下将硫醚（普通醚的氧原子被硫代替）选择性地氧化为硫氧化物的水溶性催化剂。新催化剂是金（III）配合物（如图），催化速度比已知以氧气为氧化剂的高温水溶性催化剂高几个数量级。该发现的潜在应用价值是可以在空气中分解掉化妆品、涂料、织物的污染物。回答下列问题：
1．下列物质中属于硫醚的有（ ）。
A CH3－SH B CH3－S－CH3
C CH3－－CH3 D CH3CH2－－OH
2．配位键是一种特殊的共价键，共享电子对完全由一个原子提供。该催化剂分子中的配位键是_____________。
3．“金（Ⅲ）配合物”中‘Ⅲ’表示_____________。
4、氧化硫醚的氧化剂一般选择过氧化氢，由于副产物是水，对环境十分友好，所以，过氧化氢被称为“绿色氧化剂”。
①过氧化氢与水比较：沸点较高的是________；密度较大的是________；常见分子中，与过氧化氢式量相同的分子是__________（填化学式）。
②过氧化氢可以看作二元弱酸，在低温、稀溶液状态下能较稳定地存在，其水溶液俗称双氧水。请设计一条实验室制备少量纯净的双氧水的合成路线（只写出原理即可）。
③HOF 是较新发现的一种特殊物质，该物质容易水解能得到有氧化性的酸性溶液。请写出该水解方程式________________________。
四、（11分）据Science杂志报道，大气中存在一种潜在的温室气体——SF5－CF3，虽然其数量有限，仅达0.1ppt（见右图），但是它是已知气体中吸热最高的气体。虽然来源未知，但科学家认为它很可能是用作高压电绝缘材料的SF6和含氟高分子反应的产物。
回答下列问题：
1．ppt和ppm一样，都是表示微量物质的符号，全名分别是part per trillion和part per million，ppt在环境领域表示万亿分之一，则1 ppm＝_______ ppt。
2．下列微粒中中心原子杂化类型与高压绝缘材料SF6中S原子杂化类型相似的是 。
A SiF62－ B PCl3 C BrF5 D S2Cl2
3．重要含氟高分子之一是CF2－CF2，有“塑料之王”的美名。其名称是________，由_________（结构简式）聚合而成。
4．画出SF5－CF3的结构式，并写出SF6与CF2－CF2反应的方程式。

5．SF5－CF3中的－CF3是很强的吸电子基团，一般烃基都是给电子基团。试比较下列物质的酸性：H2CO3，C6H5OH，CF3COOH，CH3COOH

6．将右图的标题译成中文（化合物用化学式代替）。

五、（8分）卡宾又称为碳烯，是某些有机反应的中间物质，碳原子最外层有两个电子没有参与成键。由于其结构的特殊性，所以有很高的活性。卡宾主要分单线态和三线态两种状态，三线态稳定性最差。然而，2001 年Nature 杂志报道了日本研究人员偶然获得了迄今为止最稳定的三线态卡宾（如图，实心圆点表示电子），其在室温溶液中半衰期高达19 分钟，比1999 年报道的最长半衰期三线态卡宾的半衰期长10 分钟。三线态对于形成铁磁性有机材料具有潜在意义，故该偶然发现有可能导致新的有机磁性材料。
回答下列问题：
1．合成中重要的碳烯是二氯卡宾（︰CCl2），请分析其具有高反应活性的原因。

2．右图中A 的化学式为___________________
3．分子B中所有苯环是否会共平面，为什么？

4．比较A和B的稳定性，并说明可能的原因。

六、（7分）写出FeCl3溶液中通入H2S气体中的主反应和副反应方程式，并写出检验副反应发生的实验原理和方法。

七、（9分）水在不同的温度和压力条件下可形成11种不同结构的晶体，密度从比水轻的0.92g·cm－3到约为水的一倍半的1.49 g·cm－3。冰是人们迄今已知的由一种简单分子堆积出结构花样最多的化合物。其中在冰－Ⅶ中，每个氧有8个最近邻，其中与4个以氢键结合，O－H…O距离为295pm，另外4个没有氢键结合，距离相同。
1．画出冰－Ⅶ的晶胞结构示意图（氧用○表示，氢用ｏ表示），标明共价键（—）和氢键（----），写出氧原子的坐标。
2．计算冰－Ⅶ晶体的密度。

八、（17分）100克菠菜中的营养成分：草酸0.2～0.3克，水份91.2克，蛋白质2.6克，脂肪0.3克，纤维素1.7克，糖类2.8克，灰份1.4克，胡萝卜素2.92毫克，视黄醇0.487毫克，维生素B1 0.04毫克，维生素B2 0.11毫克，维生素C 32毫克，维总E 1.74毫克，K 311毫克，Na 85.2毫克，Ca 66毫克，Mg 58毫克，Fe 2.9毫克，Mn 0.66毫克，Zn 0.85毫克，Cu 0.1毫克，P 47毫克，Se 0.97微克。
1．菠菜中铁的主要存在价态是几价，为什么？
2．如何定性检验菠菜中存在铁离子，写出反应方程式。
3．验证菠菜中草酸的存在要先把草酸从菠菜中分离出来，然后利用钙离子将草酸从溶液中以沉淀（A）的形式分离，过滤后用酸重新溶解、蒸发、结晶（B）。沉淀A的化学式是什么，它的溶解性（水溶性、酸溶性）如何？
4．结晶B（含杂质，加热不分解）在热天平差热分析联用的仪器中加热，测得在0～120℃、120～450℃、450～800℃三区间失重率之比为9︰14︰22，确定B的化学式，并写出分解反应方程式。
5．定量测定结晶中B的含量：取结晶固体0.1280克加入0.1mol/L盐酸15mL（用量筒量取），使固体全部溶解，然后用0.0200mol/L的KMnO4溶液滴定，至锥形瓶中紫色不褪，用去KMnO4溶液16.20mL。写出溶解反应和滴定反应，并计算结晶中B百分含量。

九、（13分）含氮化合物广泛用于工业，如肥料和炸药。无色晶体状化合物A（含6.67%的氢）在隔绝空气条件下引爆，仅得到B和C。B和C都是单质，在通常状态下是气态，是用于合成含氮肥料的最重要的试剂。晶体A溶于浓盐酸后，该溶液中加入金属D（通常用于实验室中从多种气体中除去痕量氧）。D极易溶解在该溶液中并释放出气体B。向如此制备的混合物中加入过量的热的无水乙醇，最终缓慢生成一种红色针状沉淀E（含28.21%的D和含47.23%的Cl）。将其在空气中放置，使之转化成蓝色晶状粉末F（含 37.28%D和 41.6%的 Cl）。
给出字母A～F所代表的化合物，并写出所涉及的反应。

十、（12分）烃A含碳85.7%，它具有如下性质：A与臭氧反应后生成的物质在酸的存在下用锌粉处理后得到一种单一有机物B；产物B经氧化后得到一种单一的羧酸C；根据光谱数据，除羧基上的氢以外，该酸中的氢原子都在甲基上；在标准状况下C的蒸气密度为9.1g/L。
1．写出A的结构式，若有异构体分别列出，并分别命名。
2．写出C的结构简式，及D在水溶液中和气相中的结构简式。

参考答案
一、1．[CO2]/[CO]（1分）
2．增大（1分） 增大（1分）
3．否（1分） ＞ [CO2]/[CO]＜0.263，碳元素守恒，故[CO2]增大，[CO]减小，即v正将大于v逆。（1分）
二、阳极反应：CH4＋10OH－－8e－＝CO32－＋7H2O；
阴极反应：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－；
电池总反应式：CH4＋2O2＋2OH－＝CO32－＋3H2O。
阳极反应：CO＋CO32－－2e－＝2CO2；
阴极反应：O2＋2CO2＋4e－＝2CO32－；
电池总反应式：2CO＋O2＝2CO2。（各1分）
三、1．B（1分）（A为甲硫醇；C为常用有机溶剂二甲基亚砜DMSO；D 为乙基磺酸）
2．Au－S 键（2分）（硫为负二价元素，但存在孤电子对，显然是提供电子对给正三价的金元素）
3．正三价（1分）（根据金元素的配位——成键特征分析）
4．①H2O2，H2O2，H2S；（各1分）
②燃烧Ba＋O2＝BaO2；BaO2＋H2SO4（稀冷）＝BaSO4↓＋H2O2；（2分）
③HOF＋H2O＝HF＋H2O2（2分）
（水解的实质是相互交换离子，非氧化还原反应；HOF 中F为负价元素）
四、1．106（1分）（英语应用能力；英语是化学科学研究中最重要的工具之一）
2．A、C（各1分）（等电子体是研究许多分子或离子结构的重要规律）
3．聚四氟乙烯（1分）；CF2＝CF2（1分）
4．（1分）；2nSF6＋CF2－CF2→2nSF5－CF3（1分）
5．CF3COOH，CH3COOH，H2CO3，C6H5OH（2分）
6．大气中SF5－CF3和SF6的同步增长曲线。（2分）（parallel 是关键词，由于原因未知，不应该答“随……变化”的字词）
五、1．卡宾碳原子最外层只有六个电子，不太稳定（2分）（考查8电子稳定结构的经典规律）。（还有“－Cl吸电子，使其成为强的亲电试剂”也是原因之一）
2．︰C41H26（2分）（注意卡宾的对称性，不写这两个电子也给分）
3．不会（1分），中心碳原子是sp杂化，两侧的苯环是互相垂直的。（1分）
4．苯环为富电子基团，B的两个不饱和碳原子最外层各有七个电子，且与三个苯环相连，稳定化作用强。B比A稳定，该卡宾寿命长的原因正是二者互变的结果。（2分，答出“因为共轭才稳定”即可）
六、主反应：2Fe3＋＋H2S＝2Fe2＋＋S↓＋2H＋（2分）
副反应：8Fe3＋＋H2S＋4H2O＝8Fe2＋＋SO42－＋10H＋（2分）
将反应溶液过滤（1分），在滤液中滴加BaCl2（H＋）溶液（1分），产生白色浑浊。（1分）
七、1．晶胞结构示意图如右图所示（2分），水分子表达正确（1分），氢键表达正确（1分）
氧原子坐标：（0，0，0）、（1/2，1/2，1/2）（1分）
2．ρ＝（2分）＝1.51g/cm3（2分）
冰–Ⅶ是密度最大的一种，密度与1.49的差异在于晶体理想化处理的必然（由键长计算金刚石和石墨的密度都有这样的微小误差）
八、1．＋2（1分），如果菠菜中草酸和铁同时存在，由于草酸的还原性，那么铁肯定以 Fe2＋形式存在。（1分）
2．用硝酸（或其它氧化剂）将其氧化，使Fe2＋成为Fe3＋，然后用KSCN鉴别，显血红色说明存在铁离子。（1分）
3Fe2＋＋4H＋＋NO3－＝3Fe3＋＋NO＋2H2O（1分）
Fe3＋＋SCN－＝[Fe(SCN)]2＋（1分）
3．CaC2O4（1分），溶解性极小，酸中也难溶。（1分）
4．CaC2O4·H2O（1分） CaC2O4·H2O＝CaC2O4＋H2O
CaC2O4＝CaCO3＋CO CaCO3＝CaO＋CO2（各1分）
5．CaC2O4＋2HCl＝CaCl2＋H2C2O4（1分）
5H2C2O4＋2MnO4－＋6H＋＝2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O（2分）
（3分）
九、A NH4N3（2分） B N2（1分） C H2（1分）
D Cu（1分） E HCuCl3·3H2O（2分） F CuCl2·2H2O（2分）
NH4N3＝2N2↑＋2H2↑（1分）
NH4N3＋Cu＋5HCl＋3H2O＝HCuCl3·3H2O↓＋N2↑＋2NH4Cl（1分）
HCuCl3·3H2O＝CuCl2·2H2O＋HCl＋H2O（1分）
十、1．（2分） （2分）
（Z）－2,2,5,5－四甲基－3－己烯 （E）－2,2,5,5－四甲基－3－己烯（2分）
2． C：Me3CCHO（3分）
D液相：Me3CCOOH（3分） D气相：（3分）

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