全国化学竞赛初赛模拟试卷08.doc

2005年全国化学竞赛初赛模拟试卷（22）（时间：3小时 满分：100分）题 号1234567891011满 分6668159118101011H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3LaLuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po210At210Rn222Fr223Ra226AcLaRfDbSgBhHsMtDs第第题（6分）1(5Z,8E,11E,14E)二十碳四烯酸（2分）2（2分）33HOOCCH2COOHHOOCCH2CH2CH2COOHCH3CH2CH2CH2CH2COOH（2分）题（6分）已经证明前列腺素E2在生物体内是由20个碳原子的不饱和脂肪酸如花生四烯酸等经体内的环化氧化生成的，已知花生四烯酸和前列腺素E2的结构如下（要求立体化学）： 花生四烯酸 前列腺素E21给出花生四烯酸的系统命名2在图中标出前列腺素E2手性碳原子的R/S构型。3写出花生四烯酸经KMnO4氧化所得到的酸的结构简式及比例关系。第第题（6分）1M：Fe（3分，x1，2，3讨论）2平均氧化数为2.2（1分）33Na2O8FeOFe2O316SiO22H2O（2分）题（6分）右图是一种钠闪石，其化学式为Na3MXSi8O22(OH)2，颜色从深蓝到黑色不等，解理完全，断口参差状。已知由此化学式计算获知金属M的质量百分含量为29.12%。1通过计算确定金属M的元素符号；2指出金属M的氧化数；3请把此种钠闪石改写为氧化物的形式。第第题（5分）1C8H12（1分） （3分，不画出立体结构不得分，氢原子可以不标）2d1d3d2（1分）（）题（5分）近日德国报道了烃X的消息，利用特殊方法测定了其相对分子质量为108.2，含碳量为88.82%。分子光谱及电子能谱显示该分子中有三类CC单键的吸收并且未观测到碳碳重键的结构表征，1HNMR证实分子中氢的化学环境毫无差别。1写出X的化学式并画出X分子的立体结构图。2据你预测三种碳碳键长的长短顺序如何。第第题（9分）1X：Mg0.8Cu0.2B2（2分） Y：MgCu2（2分）2Y为立方晶系（答为立方或四方也得分）（1分）3（1/3，1/3，1/2）、（2/3，2/3，1/2）（1分）（2分，大白球是统计原子Mg0.8Cu0.2，黑球是B原子）4提高了超导体的Tc温度，有利于超导体的实际应用。（1分）题（9分）2001年日本秋兴纯研究小组发现金属间化合物硼化镁有超导性,超导转变温度为39K，使沉寂多年的简单化合物超导研究出现了新的转机。我国研究小组发现，使铜原子统计的置换出镁原子后（相当于硼化镁与晶体Y的混合物）测定了晶体（代号为X）中硼元素含量为40.2%，导致超导转变温度为49K，零电阻温度为45.6K。下图是晶体Y晶胞（左）和硼化镁晶体模型： 1写出X和Y的化学式2指出晶体Y为何晶系。3已知X晶胞中统计原子（Mg、Cu）的原子坐标是（0，0，0），请写出B的原子坐标，并画出X的晶胞图。4说明掺杂后的超导材料比金属间化合物MgB2有何优点或用处。第第题（15分）1（1）3SCl24NaFSF4S2Cl24NaCl（2分） S4CoF3SF44CoF2（1分）（2）两种SF键长，3种FSF键角度（各1分）（3）SF42H2OSO24HF 2SF4O22SOF4此反应至少为典型熵驱动反应（各1分）2（1）SF4CO(CH3)2CF2(CH3)2SOF23SF4PhAsO(OH)2PhAsF43SOF22HF（各1.5分）（2）和（1分）后者最可能。（1分）（因苯环的范氏半径较大，当位于砷原子上方时与3个F原子以近90相排斥，1个以180相排斥。后者与2个F原子以90相排斥，2个个F原子以120相排斥。由此可基本粗略说明后者可能是实际结构。）（3）2SF4ClF3SF6SClF5（2分）题（15分）1在343353K下，使SCl2和悬浮于乙氰中的氟化钠作用是制备SF4的一种方法，同时也得到两种氯化物；也可以于200K以下用CoF3对单质硫进行氟化得到。SF4是无色气体，毒性很强，右图是它的立体结构：（1）写出制备SF4的两个反应式。（2）指出SF4分子中有几种FSF键角及几种SF键长。（3）SF4性质活泼，遇水或潮湿空气则发生明显反应。请分别写出SF4与水、氧气作用的方程式，指出SF4容易水解的原因。2SF4能顺利的将有机物氟化。例如：SF4CH3COCH3XB SF4YBC （未配平）红外光谱表明有机产物X中没有羰基的吸收峰，用19FNMR对Y进行测试获知Y中有两种化学环境的氟原子。（1）完成上面两个反应式。（2）画出Y可能的立体结构，并指出实际构型最可能是哪一种。（3）SF4遇强氧化剂如三氟化氯时被氧化得到两个八面体分子，请完成此反应。第第题（9分）1Phytic： Phytin：C6H6P6O24Mg2.6Ca3.4（各1分，过程3分）2Phytic6H3PO4Phyticacid6H2O（1分）3（2分）4Phytic是多羟基环醇，分子间氢键数目和强度都比较大，导致熔点教高。（1分）题（9分）Phytic是广泛存在于动植物体内的有机化合物，例如在动物心脏，肌肉和成熟的碗豆中，是某些动物和微生物生长所必需的物质。纯的Phytic为白色结晶，熔点225，相对密度为1.752，能溶于水。Phytic与葡萄糖互为同分异构体，用13CNMR检测仅得到一种信号。Phytic可以和无机酸X形成酯类化合物Phyticacid。它常以钙镁（正）盐Phytin形式存在与植物界中。分析者测得了一种Phytin中的钙镁含量分别为16.08%，7.456%。1写出Phytic的结构简式及Phytin的平均分子式。（写出必要的文字说明及推理过程）2写出Phytic与无机酸X形成Phyticacid的方程式。（用英文代替结构简式书写）3画出Phyticacid的结构简式。4解释Phytic高熔点的原因。第第题（11分）1尿素与硝酸：尿素与草酸： （各1.5分）2NH3（1分）2Cu22H（2分）3（1）C(NH)(NH2)2H2OCO2C(NH2)3HCO3C(NH)(NH2) 2 HCO3C(NH2)3CO32（2分）阳离子的N-C-N键角大小为120，可以用共振理论解释（需要写四个共振式子，不能少）；也可以用等电子体理论解释，例如与CO32，BF3等物质等电子解释键角大小，若直接以碳为sp2杂化得到判断键角大小者不得分。因为必须指出阳离子中所有的CN键没有差别才能得到键角值。（2分）（2）一定能水解。C(NH)(NH2) 2H2OCO(NH)2NH3（1分）（历程与碳正离子与水作用类似）题（11分）尿素是白色晶体，熔点130C，易溶于水和乙醇，强热分解为氨和二氧化碳。尿素为碳酸的二酰胺，由于有两个氨基，所以显碱性，但碱性较弱，不能用石蕊检验。尿素能与硝酸，草酸分别形成不溶性盐，因此常用此性质由尿液中分离尿素。有人精确测定了它们的氮含量分别为34.15%，26.66%，并且光谱测试证实两种盐的晶体中不存在典型的NH3，但却有较明显的OH的吸收谱线。利用特殊方法得知两种盐的晶体中“尿素分子”上两个氮原子的电荷值竟十分接近。1请推测两种盐的晶体中尿素分别与硝酸，草酸的结合方式，并画图表示。2将尿素加热到150C至160C，得到与乙酰丙酮互为等电子体的X；X在碱性环境中能与极稀的硫酸铜溶液产生紫红色的配合物Y，Y是电中性分子。写出上述两步反应的化学方程式。3尿素分子中的氧原子被NH取代后的衍生物叫胍，分子碱性与苛性钠相近。它能吸收空气中的二氧化碳和水分。（1）请完成此反应方程式，并指出最终产物中阳离子的NCN键角大小，为什么?（2）据你预测衍生物胍能否水解。若能，请写出水解方程式及反应过程。若不能，请说明理由。第第题（8分）1A：H3NCH2CH2OSO3或H2NCH2CH2OSO3H或H3NCH2CH2OSO3HHSO4（1分）B：（1分） Ledertepa：（3分）2（1.5分，P4S10中的2键相近）3与NR3中的CN键长相比Ledertepa中的CN键长较短，因为CN键处于张力大的环内，导致键长缩短，与环丙烯的情况类似。（1.5分）题（8分）据称药物Ledertepa能与细胞中DNA上的核碱基如鸟嘌呤结合，从而使DNA变性，影响癌细胞的分裂，达到一定抗癌活性，工业制法如下：分析数据给出Ledertepa共含有五种元素，质量百分比分别为P：16.37%，N：22.21%，S：16.94%，红外光谱测知仅有一种PN键的吸收，但未观测到PC键的的存在。由键长数据对比得知PS键的键长接近于P4S10中的一种PS键长，却比P4S6中的PS键长短许多。已知此药物分子中同种元素的化学环境完全相同。1写出A，B及Ledertepa的结构式，并写出由B得到Ledertepa的反应方程式。2指出P4S10中哪种PS键长与此药物分子中的PS键长相近，并画图说明。3与NR3中的CN键长比较，此药物分子中的CN键长有何变化，请解释原因。第第题（10分）1（4分）2二聚合体：三聚合体：（各1.5分）3Ni(CO)42N2O4Ni(NO3)22NO4CO（3分）题（10分）1化学式为CuN4H4C4O6的化合物晶体中，铜的配位数为6，其中Cu与正三角型配体A形成层（4配位结构），配体B在层间连接成链。就此画出该晶体中Cu的配位方式。2分子束电偏转研究表明，氨分子能形成聚合体，通式为(NH3)n（n16），其中(NH3)2呈极性，n3时的聚合体为非极性。画出聚合体(NH3)2，(NH3)3的立体结构。35.677g金属M的羰基化合物M(CO)n与N2O4作用可得到硝酸盐和混合气体4.47L（标准状况），请由计算写出反应方程式。第第题（10分）1S83SbF5S822SbF6SbF3 2S8F2S2O6S1622FSO3（各1.5分）2得到的S82及S162离子均没有磁性，但由于离子的转化反应发生即S1622S8 S822S4而显示磁性。（1分）33S816BI38B2S3I216I2 S88R2BI4R2BSSBR24I2（各1.5分）4A： B： （各1.5分）题（10分）硫与发烟硫酸作用伴随SO2逸出同时又得到S82离子而使溶液变为蓝色，但不稳定稍微温热，溶液颜色又会改变。在液态HF中用SbF5或在HSO3H中用F2S2O6对单质硫S8进行选择性氧化可分别分离出S82及S162阳离子的盐类晶体。磁性实验证实两种产液均有弱磁性。若在亲电试剂的进攻下硫环可以打开形成硫链。例如过量S8与1.2568g BI3作用可以得到含硼量为5.82%的环状分子A 1.193g及单质C；用过量S8与1.3136g正二丁基碘化硼作用得非环状分子B 0.819g及单质C。利用红外光谱照射A、B所得到的谱图获知A，B中竟有一种化学键振动吸收谱线十分相近。1写出S8在液态HF中用SbF5或在HSO3H中用F2S2O6对单质硫S8处理的反应式。2解释得到的溶液均有磁性的原因。3写出生成A及B的反应式。4画出A及B的立体结构。（要求大概描绘出诸键角的大小）第第题（11分）1Zintl Salt：K4Si4（2分） M：LiCH3（1分）（1分，阴离子为正四面体结构，因为和P4等电子体）2SiCl4K4Si45Si4KCl或nSiCl4nK4Si45Sin4nKClRSiClCH3OHRSiOCH3HCl RSiClLiCH3RSiCH3LiCl（各1分）3可能原因：得到的硅非晶态，从而不能用X衍射分析；得到的硅粒子过小以至于不能被X衍射分析测定即X衍射分析有效性不能达到。（1分，答出1点即可）4均可以对Si表面进行终止反应，防止氧化，RSiOCH3有一定的亲水性，而RSiCH3则可以完全与水分离，易于和KCl的分离。（2分）5（1分，画出示意图即可。黑色球表示甲氧基）题（11分）最近有人以Zintl Salt为原料合成了纳米硅。晶体Zintl Salt是由共价键阴离子团上的K构成的，其中K把阴离子团互相隔开。计算得到K含量为58.2%。具体实验步骤如下：将Zintl Salt添加到干燥脱气的甘醇二甲醚中，所得溶液为淡绿色，再对其搅拌加热，液体呈深绿色，即使有很多未溶物也有此变化。然后将足量的SiCl4加入样品溶液，把所得混合液或悬浊液在常压氢量下回流996h，使其充分反应。如将溶剂及SiCl4除去，用X衍射对灰色样品进行分析，则表明只有KCl，而没有发现硅的结晶化物或化合物。微探针元素分析表明，在灰色样品中存在SiO为71的两种相。为了防止硅粒子表面被氧化，在除去溶剂及SiCl4后，需假如干燥脱气溶剂及甲醇，搅拌112h。表面硅以RSiCl表示。也可以用金属有机化物M处理样品进行终止表面，已知M含锂31.6%。1写出Zintl Salt及M的化学式，并画出Zintl Salt阴离子的立体结构。2写出、三个反应方程式。3指出X衍射未测得产物数据的原因。4指出利用甲醇处理及用M处理各自的优越性。5画出经甲醇处理后“硅分子”的示意图。命题：朱政 2004年11月于河南省实验中学中学综合学科网版权所有，任何网站不得转载参考答案（0522）中学综合学科网第 8 页（共8页）