高中化学竞赛模拟试题一.doc

高中化学竞赛初赛模拟试卷(一)

第1题（14分）H2O2的水溶液是一种常用的杀菌剂，其质量百分比一般为3%和30%。
1-1       在H2O2作用下可实现Fe(CN)63－与Fe(CN)64－之间的相互转化，在酸性溶液中H2O2可使Fe(CN)64－转化为Fe(CN)63－；在碱性溶液里H2O2可使Fe(CN)63－转化为Fe(CN)64－。写出以上相互转化的离子方程式 。
1-2       分别写出实验室、老工业、新工业制备H2O2的三种方法。

1-3       写出二种定量测定H2O2水溶液中H2O2含量的化学方程式和简要实验步骤。

1-4       将H2O2溶液滴入含有酚酞的NaOH溶液中，红色消失。甲学生认为这是由于H2O2是二元弱酸，消耗了OH－，而使红色褪去；乙学生认为，H2O2具有强氧化性，将酚酞氧化，红色消失。试设计一个实验论证甲、乙两位学生的解释中哪种正确？

第2题（10分）据报道，近来已制得了化合物A（白色晶体），它是用NaNO3和Na2O在银皿中于573K条件下反应7天后制得的。经分析，A中的阴离子与SO42－是等电子体，电导实验表明：A的电导与Na3PO4相同。
2-1       写出A的化学式并命名；写出A的阴离子的立体结构图并说明成键情况。

2-2       预测A的化学性质是否活泼？为什么？

2-3       实验表明：A对潮湿的CO2特别敏感，反应相当剧烈，试写出该反应化学方程式。

2-4       近年来，化学家已经制备了物质B。其中，组成A和B的元素完全相同，B的阴离子与A的阴离子表观形式相同（元素和原子个数均相同），但电导实验表明，其电导能力与NaCl相同。试写出B阴离子的结构式，并写出其与水反应的离子方程式。

第3题（4分）我们知道，自然界中很多物质是对称的，如果一个物体在一面镜子中的“影子”和这个物质重合，那么这个镜子就称为这个物体的对称面。如正方形中，经过其对角线且垂直于该正方形的平面就是它的对称面，经过其相对两边中点且垂直于该正方形的平面也是它的对称面，当然，正方形本身的平面也是其对称面，所以它共有5个对称面。化学上，很多分子都有对称面，如水分子就有两个对面。

正方形有5个对称面 H2O的两个对称面
判断下列物质各有几个对称面：
CO2： P4： P4O10： SF6：

第4题（14分）乙酰水杨酸（AsPirin）是一种常用的解热镇痛、抗风湿类药物，广泛应用于临床治疗和预防心脑血管疾病，近年来还不断发现它的新用途。乙酰水杨酸是一种有机弱酸，pKa＝3.5，其结构式为：，易溶于乙醇而微溶于水。
4-1 乙酰水杨酸可由水杨酸和乙酸酐反应得到，写出化学方程式；

4-2 估算0.1mol/L乙酰水杨酸溶液与0.1mol/L乙酰水杨酸钠盐溶液的pH；

4-3 乙酰水杨酸的含量可用NaOH标准溶液直接滴定。准确称取乙酰水杨酸0.25g，置于250mL锥形瓶中，加入25mL 溶液，摇动使其溶解，再向其中加入适量酚酞指示剂，用c(NaOH)mol/L的标准NaOH溶液滴定至 为终点，记录所消耗NaOH溶液的体积V(NaOH) mL。
（1）填写上面2个空格
（2）列出计算乙酰水杨酸的质量分数（％）的表达式。

4-4 如果再提供标准的盐酸溶液，请设计另一个实验，测定乙酰水杨酸的质量分数（％）。
（1）简要写出实验步骤（参考第3题的实验步骤）
（2）写出全部反应方程式；
（3）列出计算乙酰水杨酸的质量分数（％）的表达式。

第5题（6分）阿斯巴甜是一种口味好、安全性高的强力甜味，用APM表示。甜度是蔗糖的180～200倍，已广泛应用于食品、饮料及制药行业。鉴于传统的多锅法生产工艺的不合理性，下面的方法研究了上述反应一锅化的可能性，总收率达到了63.6%左右。
HCOOH＋＋2→A＋4CH3COOH
A＋C6H5－CH2－COOH→B（α异构体，主要产物）＋C（β异构体）
B＋HCl(aq)＋CH3OH→D＋F
D＋NH3→E（APM）＋NH4Cl （以上反应都已配平）
请分别画出A、B、C、D、E、F的结构简式

第6题（10分）黄酮醋酸类化合物具有黄酮类化合物抗菌、消炎、降血压、保肝等多种生理活性和药理作用，尤其是近年来报道此类化合物具有独特抗癌活性。下面的方法采用对甲酚作为起始原料，通过一系列反应合成化合物黄酮E（化学式为C18H12O2NBr，为黄酮醋酸的前体化合物)。其进一步水解即得黄酮醋酸。合成路线如下：
（重排反应）
A
对于E，FeCl3实验呈负性反应，分子中存在3个六元环；D物质叫查尔酮，FeCl3实验呈正性反应。D和E在化学式上相差2个H原子。
请画出A、B、C、D、E的结构简式：
BCDE

第7题（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：
7-1 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。
7-2 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
7-3 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。
7-4 画出SF5－CF3的结构式，并写出SF6与 CF2－CF2 反应的方程式。

7-5 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

7-6 将右图的标题译成中文（化合物用化学式代替）。

第8题（6分）氰氨化钙（CaCN2）是一种多用途的有机肥料，它很容易用廉价的普通化学品如CaCO3来生产，CaCO3热分解产生白色固体XA和无色气体XB，后者不支持燃烧。用碳还原XA生产灰色固体XC和气体XD，XC和XD能进一步氧化，XC与氮反应，最终生成CaCN2。
8-1 如何合成氰氨化钙，完成下列反应：
（1）CaCO3 XA＋XB
（2）XA＋3C XC＋XD
（3）XC＋N2CaCN2＋C
8-2 CaCN2水解产生什么气体，写出水解反应方程式
8-3 在固体化学中，CN22－离子呈现异构化，两种异构离子的酸都是已知的（至少在气态），画出这两种异构化酸的结构式，指出异构化平衡更倾向哪一侧。

第9题（7分）配合物A是临床批准使用的抗癌配合物之一，它有某些不同于顺铂和碳铂的特性，它是由四氯合铂酸钾与B的光学异构体作用，然后与草酸铵反应制得，B在其同分异构体中是最稳定得环状化合物，它的两个官能团处于相邻的位置；A的元素分析实测值为：C：24.64，H：3.51，N：7.05，Pt：49.30，（原子量：C 12.00 H 1.01 N 14.01 O 16.00 Pt 195.08）
9-1 写出Pt（II）离子的电子结构，说明配合物A有无磁性。
9-2 写出B的平面结构式并命名
9-3 写出配合物A的分子式及结构式

第10题（18分）下列八个步骤是用来分析一种含铅锡的合金中铅和锡的个别含量
（1）称量0.4062g的合金，放在烧杯中，用11mol·L－1的HCl和16mol·L－1的HNO3溶液溶解样品。在此过程中铅和锡分别被氧化成Pb(II)、Sn(VI)。
（2）再加热5分钟，以赶走氮和氯的氧化物后，使溶液冷却；此时会有一些锡化合物和一种铅化合物沉淀出。
（3）加入25.00mL 0.2000mol·L－1的Na2H2EDTA（可用H2Y2－表示）溶液后，沉淀会溶解成一透明无色的溶液。
（4）上述溶液全部移入250.0mL的量瓶中，并用蒸馏水稀释到量瓶的刻度上。
（5）拿出25.00mL，加入30%的Hexamine（如下图）溶液15mL、H2O及两滴的类苯酚橙（以XO代表）（如下图）当指示剂，此溶液的pH值为6。
（6）再用标准0.009970mol·L－1的硝酸铅Pb(NO3)2 溶液滴定从第(5)步骤中的黄色透明的溶液，直至颜色刚好由黄色变到红色，此实验值为24.05mL。
（7）取2.0g的固体NaF加入滴定瓶中，此时溶液会变回黄色。
（8）再用0.009970mol·L－1的硝酸铅滴定到颜色变红，此实验值为15.00mL。
Hexamine和类苯酚橙（XO）的结构式如下：

Hexamine 类苯酚橙（XO）
Hexamine的pKb ＝9.5。类苯酚橙（XO）在pH小于4时是红色，pH大于5时是黄色
回答下列问题
10-1 在步骤(2)中铅的沉淀物是什么？写出其化学式。
10-2 写出步骤(3)中沉淀消失的离子反应方程式（必须平衡）？记得此溶液的pH值为6。
10-3 步骤(5)中为何加入Hexamine？
10-4 加入类苯酚橙（XO）的目的为何？
10-5 写出步骤(6)中，（i）在滴定过程中，以及（ii）滴定终点造成颜色变化时的平衡离子反应方程式。
10-6 步骤（7）中，加入NaF的目的为何？
10-7 写出步骤(7)中的平衡离子方程式。
10-8 用平衡的离子方程式来说明为什么步骤(7)中的颜色会由红变为黄？用XO代表类苯酚橙。
10-9 计算此合金中Pb的重量百分比，再另外计算此合金中Sn的重量百分比。

参考答案：
1-1     酸性溶液中：2Fe(CN)64－＋H2O2＋2H＋＝2Fe(CN)63－＋2H2O
碱性溶液中：2Fe(CN)63－＋H2O2＋2OH－＝2Fe(CN)64－＋2H2O＋O2↑（2分）
1-2     实验室：BaO2＋2CO2＋2H2O＝Ba(HCO3)2＋H2O2（2分）
老工业：2NH4HSO4(NH4)2S2O8＋H2↑
(NH4)2S2O8＋H2O＝2NH4HSO4＋H2O2 （2分）
新工业：
（2分）
1-3     ①用标准KMnO4溶液滴定H2O2水溶液：
2MnO4－＋5H2O2＋6H＋＝2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O（2分）
②H2O2水溶液中加入过量KI溶液，再用标准Na2S2O3溶液进行滴定：
H2O2＋2I－＋2H＋＝I2＋2H2O I2＋2S2O32－＝2I－＋S2O42－（2分）
1-4     向褪色后的溶液中加入少量氢氧化钠溶液使溶液显碱性，如果溶液变红，说明甲学生的解释正确；反之，说明乙学生的解释正确。（2分）
2-1 A：Na3NO4；原硝酸钠或正硝酸钠；；N：sp3杂化；正四面体。（4分）
2-2 活泼；因为Na3NO4中中心氮原子半径小，按正常的配位应该是3，即NaNO3较为稳定。因此，当在“挤”入一个氧原子后，排斥能力增强，因此阴离子体系能能增大，不稳定，化学性质变得活泼。（2分）
2-3 Na3NO4＋H2O＋CO2→NaNO3＋NaOH＋NaHCO3（2分）
2-4 ；NO4－＋H2O→NO3－＋H2O2（2分）
3 无穷多个 6 6 9（各1分）
4-1 （2分）
4-2 2.3 8.2（各1分）
4-3 （1）95％乙醇（1分） 出现微红色，30秒钟不变色（1分）
（2）[0.1802 c(NaOH)V(NaOH) / 0.25]×100%（1分）
4-4 （1）准确称取乙酰水杨酸0.25g，加入c(NaOH)mol/L V(NaOH)mL（过量）的NaOH标准溶液，于水浴上加热使乙酰基水解完全后，再用c(HCl)mol/L HCl标准溶液回滴，以酚酞为指示剂，至酚酞红色腿去，耗去HCl溶液V(HCl)mL。（2分）
（2）＋3OH－→＋CH3COOH＋2H2O（1分）
＋H＋→（1分） OH－＋H＋= H2O （1分）
（3）﹛0.1802 [c(NaOH)V(NaOH)－c(HCl)V(HCl)] / (2×0.25)﹜×100%（2分）
5 A： B：
C： D：
E： F：HCOOCH3（各1分）
6 A：（2分） B：（2分）
C：（2分） D：（2分）
E：（2分）（B～E中苯环上取代基位置错误扣一半分）
7-1 10 6（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）
7-2 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）
7-3 聚四氟乙烯（1分）；CF2＝CF2（1分）
7-4 （1分）；2nSF6＋CF2－CF2→2nSF5－CF3（1分）
7-5 CF3COOH，CH3COOH，H2CO3，C6H5OH（2分）
7-6 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）
8-1 （1）CaCO3CaO＋CO2↑
（2）CaO＋3C＝CaC2＋CO↑
（3）CaC2＋N2＝CaCN2＋C （共3分，每式1分）
8-2 CaCN2＋3H2O＝CaCO3＋2NH3 （1分）
8-3 （2分）
9-1 5d 8 无磁性 （各1分）
9-2
顺-1,2-二氨基环己烷 反-1,2-二氨基环己烷 （各1分）
9-3 Pt(C6H14N2)(COO)2 或PtC8H14N2O4 （1分）
（2分）
10-1 PbCl2或任何含（OH）的物种等等…（1分）
10-2 PbCl2(s)＋H2Y2－→PbY2－＋2H＋＋2Cl－（2分）
10-3 作为pH缓冲剂（1分）
10-4 金属络合指示剂（1分）
10-5 由步骤（5），标准Pb溶液是用来络合过量EDTA，部份EDTA已成为稳定SnY和PbY2－配合物；在pH＝6，EDTA主要以H2Y2－存在，因此：Pb2＋＋H2Y2－→PbY2－＋2H＋或类此反应式到达终点，一小量多出的Pb2＋就会和XO指示剂形成一红色配合物：Pb2＋＋XO(黄)→PbXO2＋(红) 或类此反应式。滴定可以用以计算过量的EDTA，因此Sn＋Pb之总含量可以决定。（4分）
10-6 和Sn络合（1分）
10-7 SnY＋nF－＋2H＋→SnFn(n－4)＋H2Y2－（1分）
10-8 所释出EDTA毁掉小量红色PbXO络合物，产生游离（黄色）XO（忽略XO上的电荷）H2Y2－＋PbXO2＋→PbY2－＋XO(黄色)＋2H＋或类似方程式（2分）
10-9 Sn：100×(0.176/0.4062)＝43.72%
Pb：100×(0.2292/0.4062)＝56.42 %（5分）

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