我爱奥赛网2007年第三届我爱奥赛杯高中化学网络联赛试题及答案.doc

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我爱奥赛网2007年第三届“我爱奥赛杯”高中化学竞赛试题
（2007年5月4日 9：00 - 12：00共计3小时）
第1题（5分）：全国科学技术名词审定委员会2007年3月21日公布：111号元素(英文名称为roentgenium，符号为Rg)的中文名称为 (读音同伦)。德国重离子研究所的科学家西古德·霍夫曼与同事在1994年利用64Ni和208Bi进行对撞实验，发现了第111号元素的存在，同时有一个中子释放。此后，科学家又重复实验证实了第111号元素的存在。第111号元素的英文名称roentgenium是为纪念科学家伦琴（Wilhelm Conrad Roentgen）而命名的，第111号元素的中文名称也是依据他的名字命名的。
（1）指出伦琴的在科学上的主要贡献

（2）指出在元素周期表中的位置

（3）写出发现（Rg）的核反应方程式

第2题（6分）：含氮的高能物质（High Nitrogen Content ,High Energy Materials）是很有潜力的一类含能材料，其中一类属于含氮量较高，属于苯的含氮等电子体类化合物，如吡啶。
（1）理论上可以存在的所有苯的含氮等电子体化合物有多少种？并画出其结构

（2）从热力学上解释为什么含氮量较高的苯的等电子体是很有潜力的含能材料？

第3题（9分）：1905年美国化学家富兰克林提出了酸碱的溶剂理论，人们发现许多溶剂都能发生自电离过程，生成特征阳离子和特征阴离子，如 2H2O === H3O+ + OH-, 2NH3 == NH4+ + NH2-，溶剂理论认为凡在溶剂中能产生（包括化学反应生成）特征阳离子的物质为溶剂酸，反之为溶剂碱。
（1）试定义溶剂理论中的中和反应

（2）NH4Cl和NaH在液氨体系中是酸还是碱，并用方程式来表示

（3）SbF5 在 BrF3 溶液中为酸，写出其电离方程式，画出电离所得阴、阳离子的结构

（4）尿素在液氨中为弱酸，试写出电离方程式。液氨中尿素与氨基钠反应得到尿素盐，试写出方程式。该反应能不能在水中进行？为什么？

第4题（6分）：照相工业用的KBr通常用如下方法制备：将苛性钾溶于水，50-60℃下加入尿素，溶解后加入溴单质，恒温80℃至pH=6-7，经脱色过滤，蒸发结晶精制得到产品
（1）写出反应的方程式

（2）单质溴与苛性钾反应也可以得到KBr，为什么还要加入尿素？

（3）KBr晶体结构为NaCl型，密度为2.75g/cm-3,计算距离最近的K+与Br-间的距离

第5题（10分）：A、B为同主族短周期元素，A最高价含氧酸根为平面构型，B最高价含氧酸根为正四面体构型。将A的最高价含氧酸冷冻后与B的最高价氧化物混合，升温融化，维持温度40℃，剧烈反应生成气体C，氟化硼可与C以摩尔比1:1反应，生成D，将D溶于硝基甲烷中，通入干燥的氟化氢气体可得到沉淀E，E的阳离子与CO2 为等电子体，阴离子为四面体构型。将E与氟化钠在240℃反应得到产物F，F与固态C中的阴离子为等电子体。
（1）写出A、B反应生成C的方程式

（2）推测D、E、F的结构

（3）F可与苯剧烈反应，写出反应的方程式

第6题（6分）：回答下列问题
（1）比较下列化合物与乙醇形成氢键的能力：(H3Si)2O和(H3CH2C)2O

(2)写出 BBr3与过量NH(CH3)2在烃类溶剂中的反应。

（3）AgClO4在苯中的溶解性明显高于在烷烃中的溶解性，用Lewis酸碱性对此事实作出的解释是 。
第7题（10分）：苯氧布洛芬钙是良好的解热镇痛消炎药，其消炎作用比阿司匹林强50 倍，是治疗慢性关节炎的首选药物。苯氧布洛芬钙(F)有多种合成方法，以下是其中一种：

（1）写出A、B、C、D、E、F的结构简式

（2）指出A、B、C、D、E中哪些具有旋光异构体

（3）给出A的系统命名

（4）反应工艺最后一步脱色所用的物质为

第8题（9分）：高性能材料纳米纤维PSB具有优良的热学、力学、光学、磁学性能而广受关注。研究者将A与对苯二甲醛溶于甲苯溶液中，N2 保护下加热回流，在沸腾的甲苯中反应5h,冷却，抽滤，干燥得到粉末状的聚合物PSB纤维。
A的结构为：

(1)试命名A__________________________ ，A中存在的离域Π键可记作
（2）写出A与对苯二甲醛发生聚合反应的方程式，并说明沸腾的甲苯对反应有何帮助？

(3)PSB具有酸致变色功能，如在HCl蒸气下，聚合物变为蓝紫色，通入NH3 聚合物又变回原来的颜色，试分析变色的机理

（4）PSB材料不但有酸致变色功能，还有光致变色功能，且变色范围十分宽广，预测其在电子工业上可能的用途___________________________________

第9题（10分）：向一定量的CoCO3 中加入浓氢溴酸使之溶解，再加入浓氨水和NH4Br，搅拌下加入30%的H2O2 ，向溶液中通空气除去过量的氨气，再加浓氢溴酸到溶液为中性时开始出现红色沉淀A，A中含五种元素，其中Co为14.67%，N为17.43%，2.0gA与0.920mol/L的AgNO3溶液反应消耗16.30mLAgNO3溶液。将A过滤洗涤干燥，在110℃时加热1-2小时得到蓝紫色晶体B，失重率为4.48%，在B的冷浓溶液中加稀盐酸可以得到暗紫色晶体C，C中含Co为20.0%，含N为23.74%，A、B、C式量均不超过500，且其中N-H键键长与氨分子键长接近。
（1）通过计算，推测A、B、C的化学式

（2）写出制备A的方程式，并命名A

（3）如果事先不知道A、B、C本身的颜色，如何鉴别A、B、C三种物质？

第10题（10分）：富勒烯（Fullerene）全碳分子（Cn）（n＝60，70，76，84……）近年来一直是人们研究的热点。作为新发现的碳的第三种结构形式，富勒烯结构奇特新颖，具有许多激动人心的物理特性：超导、特殊的磁学性质、光电导性质以及非线性光学性质。富勒烯材料应用前景非常广泛：包括新型材料、超导、激光、红外、电化学、新型能源、天体物理、地质，甚至医学（艾滋病的防治），以C60为例，它是一个很好的超导体，M3C60（M＝K、Rb、Cs）均为超导体，具有很好的电化学性质（用于制作高容量的锂电池），尤其具备奇特的光学性质。
由于生成条件不同，C60分子可堆积成不同的晶体结构，如立方最密堆积和六方最密堆积结构，前者的晶胞参数a=1420pm，后者的晶胞参数a=b=1002pm，c=1639pm。

(1) 画出C60的立方最密堆积结构沿四重轴方向的投影图，用分数坐标表示出分子间多面体空隙的中心位置(每种多面体空隙只写一种即可)

（2）C60 在立方最密堆积中，离其最近的C60 分子数为多少？画出其配位多面体。

(3)C60与K+可形成组成为K3C60的超导材料，C60为立方最密堆积，K+占据什么多面体空隙？占据空隙的百分数是多少？

（4）同一温度下，C60的晶体密度为多少？若 K3C60晶胞参数a＝1424pm，求 K3C60的晶体密度比C60的晶体密度增大的百分数。

第11题（10分）：制金属的方法之一是电解含该金属的化合物，制备铝单质就是在加入冰晶石的条件下，高温电解Al2O3，电解化合物的前提是该化合是离子化合物，如Al2O3在高温下电解为Al3+及O2-，过去认为不可能用电解AlCl3来制铝的，但近年来，这种说法被打破，比如电解NaCl-AlCl3熔盐体系制金属铝，并取得初步研究成果。
1． 写出AlCl3在下列溶剂或熔液中的存在形式。
（1）在苯中 （2）在NaCl熔液中 （3）在NaF溶液中

2．工业电解NaCl-AlCl3体系铝工艺如下：用氧化铝或铝硅酸盐为原料，制得AlCl3，再以无水AlCl3为原料，制备AlCl3离子型液体（AlCl3－MCl，M为碱金属或有机阳离子），以此AlCl3离子型液体进行电解。
（1）实验证明，在阳极发生的电解反应是AlCl4-失去电子生成离子Q ,该离子中Al有一种环境，Cl有二种环境，经质谱检验，其质荷比M/Z＝302.5，试画出该离子Q的结构式，并写出生成Q的电极方程式。

（2）生成的Q离子移动到阴极，并在阴极得电子生成Al单质。试写出电极方程式。

（3）据有关资料显示，当Cl-含量较少时，AlCl3－MCl中可能存在链状离子[AlnCl3n+1]-,试画出其结构。

第12题（9分）：DMC[CO(OCH3)2]是一种重要的化工原料，广泛用于有机合成中，研究者研究了以CO2 和 CH3OH 为原料的直接合成法。由于该反应在热力学上难以进行，研究者在反应体系中加入A（298K时，1atm时，其蒸气密度为1.88g/L ）后有效的提高了反应的产率。试回答下列问题：
（1）给出DMC的系统命名

（2）写出直接合成法合成DMC的方程式

（3）写出A的结构简式

（4）从化学平衡的角度分析A为什么可以提高DMC的产量？（写出两个理由）

(5)最早生产DMC的方法为光气甲醇法，但现在已经是淘汰工艺。已知光气甲醇法分两步进行，试写出两步反应方程式。

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我爱奥赛网2007年第三届“我爱奥赛杯”高中化学竞赛试题
参考答案

第1题：（共5分）
（1）发现X射线（伦琴射线）（1分）
（2）第七周期第 IB族（2分）
(3 ) 2864Ni + 83208Bi ==== 111271Rg + 01n （2分）

第2题：6分
（1）12种 （1分）
结构略， 含一个氮时（吡啶）1种，二个氮时3种，三个氮时3种，四个氮时3种，五个氮时1种，六个氮时1种 （每个0.25分，共3分）
（2）分解产物N2 ，放出大量的热，，产生大量气体，熵增大，反应自由能大，自发程度高。（2分）

第3题：（共9分）
（1）特征阴阳离子生成溶剂分子的反应 （1分）
（2）酸 NH4Cl === NH4+ + Cl- （1分）
碱 NaH + NH3 === H2 + NH2- + Na+ （1分）
(3) SbF5 +BrF3 = BrF2+ +SbF6- （1分）
BrF2+ V型Br
F
F
+
（1分）
SbF6-正八面体型F
F
F
F
F
F
Sb
-
（1分）
(4) CO(NH2)2 + NH3 === NH4+ + NH2CONH- （1分）
NaNH2 + NH2CONH2 == NH2CONHNa + NH3 ，（1分） 不能，遇水分解 （1分）

第4题：（共6分）
(1)3Br2 + 6KOH + CO(NH2)2 == 6KBr + 5H2O + N2 + CO2 （2分）
（写成K2CO3和KHCO3得1分）
(2)提高产率，避免生成KBrO3 杂质，尿素产物无污染 （2分）
（3）理论值 a=660pm ，d=a/2=330pm （2分）

第5题：（共10分）
（1）2HNO3 + P2O5 （或1/2 P4O10 ）=== N2O5 + 2HPO3 (2分，写H3PO4 得1分)
（2）D：（NO2）2O→BF3 , E： NO2[BF4], F：NO2F （6分，各2分）
(3) C6H6 + NO2F === C6H5NO2 + HF （2分）

第6题：（共6分）
（1）对同一种H给体（如乙醇）而言，Lewis碱性越强形成的氢键也越强。因为O上的电子可扩充到Si的空d轨道上，因此与Si结合的O较与C结合的O的Lewis碱性低，因而可以预期乙醚形成的氢键更强些。（2分）
（2）NH(CH3)2发生质子转移形成B—N键：
BBr3(g) + 3NH(CH3)2 = B(N(CH3)2)3 + 3HBr(g) ,
HBr+ NH(CH3)2 == NH2(CH3)2+ Br- （2分）
(3)苯（软碱）的p 电子可以与Ag+离子(软酸)的空轨道形成配合物[Ag-C6H6]+离子。（2分）

第7题：（共10分）
1、（1）（6分，每个1分）

（2）、B,C,D,E具有手性碳，有旋光异构体（2分）
（3）、间苯氧基苯乙酮（3-苯氧基苯乙酮）（1分）
(4)、活性碳(1分)

第8题：（共9分）
（1）4，4’-二氨基三苯胺（2分） Π2124 （1分）
（2）反应方程式如下（2分）：

作为溶剂，沸腾的甲苯将生成的水不断带出，有利于反应正方向进行（1分）
（3）（2分）通HCl，H+与N的孤对电子结合，破坏其共扼体系，颜色发生变化，通入氨气，使质子脱离体系，恢复共扼体系
（4）（1分）显示器

第9题：（共10分)
（1） A:[Co(NH3)5H2O]Br3,B:[CoBr(NH3)5]Br2,C:[CoBr(NH3)5]Cl2 （3分），
推断过程 （2分）
A中只含Co,N,H,O,Br五种元素，计算得Co:N=1:5,且式量不超过500,则式量为401.7（含一个钴），扣除一钴，五氨还余257.77，钴应被双氧水氧化为+3价，扣除3个Br,恰好余18.07为1个水。
（2）CoCO3 + 2HBr === CoBr2 + CO2 + H2O （1分）
2CoBr2 + 2NH4Br + 8NH3 + H2O2 === 2[Co(NH3)5H2O]Br3 （1分）
三溴化五氨一水合钴（III） （1分）
(3)将A、B、C溶于水，先加AgNO3 ,白色沉淀者为C；A、B可以通过电导率测出。 （2分）

第10题：（共10分）
（1） （1分） 四面体空隙（1/4，1/4，1/4）八面体空隙：（1/2，1/2，1/2）， 其他位置均可 （ 2分）
（2）为12（1分）， 配位多面体为棱心的十二个原子形成的十四面体（6个正方形面，8个三角形面） （图略）（1分）
(3) C60 面心晶胞中有12个多面体空隙，4个八面体空隙，8个四面体空隙，C60 的个数是4个，故K+ 占据所有四面体空隙和八面体空隙。 （2分）
（4）C60：d＝1.672g/cm3  （1分）
K3C60：d＝1.928g/cm3  （1分）
K3C60的晶体密度比C60增大了0.256g/cm3 增大了15.3% （1分）

第11题：（共10分）

1、（1）
Cl
Cl Al
Cl

（2）AlCl4及Al2Cl7- (3)AlF63- （3分，各1分）
2、
(1)Q的结构： Cl Cl
Cl Al Al Cl
Cl Cl
Cl
（2分）
电极反应：2AlCl4-— e- =Al2Cl7-+1/2Cl2 （1分）=
(2) 电极反应：4Al2Cl7- +3e- = 7AlCl4-+Al （2分）
—
Cl Cl Cl
Cl Al Al Al Cl
Cl Cl Cl
Cl
Cl
n-2
(3)

（2分）

第12题：（共9分）
（1）碳酸二甲酯 （1分）
（2）2CH3OH + CO2 ==== CO(OCH3)2 + H2O （2分）
(3 ) CH3OCH3 （2分）
(4) CH3OCH3 + H2O === 2 CH3OH,增加了甲醇的量，减少了水的量，有利于平衡向正反应方向移动 （2分）
（5） COCl2十CH3OH→ClCOOCH3十HCl
ClCOOCH3十CH3OH→(CH3O)2CO十HCl（2分，每个1分）
总反应：COCl2十2CH3OH→(CH3O)2CO十2HCl （只写总反应的得1分）

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