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2004年化学复赛竞赛试题


2004 年福建省高中学生化学竞赛(复赛)试题

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2004 年福建省高中学生化学竞赛(复赛)试题 004 年福建省高中学生化学竞赛(复赛)
题号 满分 得分 (2004 年 07 月 13 日 8:00-11:00 共计 3 小时) 一 二 三 四 五 六 七 八 九 6 10 14 10 10 10 10 10 10 十

10 总分 100

原子量 H:1.0; Ca:40; O:16

Fe:55.8
2+

Cr:52

S:32;

k sp ( Zn (OH ) 2 ) = 1.2 × 10 17

ε ο Zn

/Zn=-0.76v

ε ο Ag 2O/Ag=0.35v

一, 分)6 月 15 日福建物质结构研究所下属一公司突发剧毒化学气体(光气) (6 泄漏事故,导致一人死亡,400 余人先后出现不同程度的身体不适症状.光气品 名碳酰氯或氧氯化碳,为窒息性毒气,毒性比氯气大 10 倍.它遇水缓慢分解, 和 .加热分解,产生有毒和腐蚀性气体.万一有光 生成 气漏逸,微量时可用水蒸汽冲散;较大量时,可用液氨喷雾解毒,其反应式为: .它可作为试 剂,用它作配位体,是 Lewis 碱,可与 AlCl3,SnCl2,SbCl5 等金属氯化物 MCln ,它还是有用的氯化试剂,可将 形成加合物的形式为 金属氧化物转化为 . 二, (10 分)氯胺是合成某种重要化工产品的中间产物,由于它的杀菌作用,又 用于饮用水的消毒,氯胺的生成反应是:

已知氯胺和过量的 A 为 的稀水溶液作用,则可形成一种高度吸湿性 ,此物具有二元弱碱性质,同 AgNO3 作用能析出 液体 B 为 黑色沉淀 C 为 并有无色气体 D 为 产生, 是实验室常用的惰 D 性气体,高温下该气体同电石反应,生成一种含钙化合物 E 为 , E 的阴离子和 CO2 为等电子体,具有线型结构,缓慢水解.在 Pt-Rh 催化剂作用 下,气相 A 能被空气氧化得到气体 F 为 ,它的一价离子和 CO 为等电子 体 , 实 验 室 中 为 了 除 去 气 体 可 使 该 气 体 通 入 FeSO4 水 溶 液 生 成 了 G 为 . 三, (14 分) 锌与银的化合物组成一种高比能量, 高比功率的电池, 以锌为负极, KOH 为电解液,正极为银的化合物,正极有很多种制造方法: 方法一:向 25%的硝酸银溶液中缓慢滴入含有 0.2%KCl 的 NaOH 溶液,生成沉 淀,经过滤,洗涤,干燥而得; 方法二:在含有过二硫酸钾的氢氧化钠溶液中,缓慢加入硝酸银溶液,得到银的 一种氧化物在 900C 搅拌下反应,将沉淀过滤,干燥而得; 1. 方法一制备的正极物质 A 为 ,在制备时加入 0.2% KCl 的主要 目 的 是 . 2. 方法二制备的正极物质 B 为 ,写出制备的离子反应方程式:

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3.写出以 A 物质为正极,电解液被锌酸盐饱和的电池充,放电反应式:

并计算 KOH 浓度为 30%时电池电动势.

4.以方法一制备的正极活性物质会溶于电解液形成 C 氧化隔膜,使隔膜受到破 坏,为了减弱这种作用,电解液中需加入一些添加剂,如铬酸钾,铬酸钾在电池 充电时,先与负极作用,然后产物迁移到正极区与 C 作用,从而减少 C 对隔膜 的氧化破坏写出上述两个反应的离子方程式:

四, (10 分)试以定量化学分析计算,解释下列实验现象:0.010 m mol AgCl 溶 于 1.0 ml 1.25mol/L 的(NH4)2CO3 溶液. 已知: k sp ( AgCl ) = 10
9.75

Ag-NH3 络合物的β1=103.24 β2 =107.05
PKa2=

H2CO3 的 PKa1= 6.38

10.25

NH3 的 PKb= 4.74

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五, (12 分)讨论铅,汞中毒机理和 CO,CN 的中毒机理: 1.据报导,小孩多动症可能是铅中毒引起的,可用注射一定浓度的 Na2 [Ca(edta)] 的葡萄糖溶液来治疗.试问:可否用 Na2H2edta 代替 Na2 [Ca(edta)]?为什么?

2.内服 0.2~0.4g HgCl2 即可致死,但用[Ca(edta)]2 治疗汞中毒是无效的,其原因 何在?



3.CO,CN 都是有毒的π酸配体,两者都能与铁卟啉分子形成络合物,但中毒 结合,引起 的机理是不同的.CO 与血红蛋白中的 — 而中毒;CN 则与细胞色素 C 中的 结合,而阻塞 转移,毒性更大. 六, (10 分)在 CaTiO3 晶体结构中, Ca2+ 离子半径较大,可认为是(O2-+ Ca2+)离 子作密堆积,Ti4+离子是占据的 1/4 的八面体空穴中.而立方晶系的氯化钠结构 类型的晶体,其晶胞含 4 个 NaCl 分子,它的离子分布的层次图如下:



Z=0 Z= 1/2 1. 请画出立方 ZnS 和 CaTiO3 晶胞的离子分布的层次图. 2. 指出 CaTiO3 中各离子的配位情况.

七, 分) (10 将含有 5g 未被氧化的血红蛋白 Hb (M=64,000g -1) mol 溶液 100cm3 放入一绝热量热仪中.当充入足够的氧后血红蛋白变成饱和的氧络血红蛋白 HbO2,并测得体系温度升高 0.031℃.已知每摩尔血红蛋白络合 4mol 氧,溶液 的热容为 4.18Jk-1cm-3. 1.每摩尔氧的络合焓变为多少?反应的吉布斯自由能变是减少或增加? 2.大量事实表明,空气中有 1/800 体积的 CO 能使人在 0.5h 内死亡.请从 CO

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与 O2 对血红蛋白的竞争络合加以说明. 3.在肺部的呼吸作用中,生成氧络血红蛋白反应时,对 Hb 及 O2 均为一级.为 保护肺脏血液中血红蛋白的正常浓度为 8.0×10-6mol -3, dm 则肺脏血液中氧的 浓度必须保持为 1.6×10-6moldm-3.已知上述反应在体温下的速率常数 k=2.1 × 106dm3 mol-1s-1,试计算在肺脏的血液中,正常情况下氧络血红蛋白的 生成速率及氧的消耗速率各为多大?

八, (10 分)消炎药扁桃酸又名苦杏仁酸,工业上以苯乙酮为原料按下列方法合 成:
O CCH3 + 2 Cl2 H+ O NaOH CCHCl2 H+ OH CHCO2H 扁桃酸

A

在第一步氯化反应中, 如果条件控制不当, 反应产物中将含有部分过度氯化产物 化合物 B,B 在第二步与 NaOH 反应后酸化得到另一酸性化合物 C,从而影响扁 桃酸产品的质量.
O CCCl3

B
(1) 第一步氯化反应能否在 NaOH 溶液中进行?请说明理由.

(2) 写出化合物 C 的结构式. (3) 扁桃酸是否存在旋光异构体?如有, 请分别用 Fischer 投影式表示各旋光
异构体的结构并用系统命名法命名.

(4) 扁桃酸在少量酸催化下加热得到一个非酸性化合物 D,请写出 D 的结构
式.

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(5) 扁桃酸还可以用苯甲醛为原料合成,请设计一条合理的合成路线.

九, (10 分)胡椒粉的主要辛辣成份辣椒素(化合物 G)的合成方法如下:
PBr3 OH A(C8H15Br)

CH2(CO2C2H5)2

C2H5ONa

A(C8H15Br) B(C7H11O4Na)
CH3O

C(C15H26O4)

(1) KOH, H2O (2) H3O+

D(C11H18O4)

160 ~ 180 ℃

E(C10H18O2)

SOCl2

HO

CH2NH2

F(C10H17ClO) (H)

G(C18H27NO3)
辣椒素

(1) 写出上述合成路线中化合物 A~G 的结构式.

(2) 最后一步反应所用的试剂化合物 H 可由香兰素(4-羟基-3-甲氧基苯甲
醛)转化而得,请用反应式表示转化过程.

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十, (10 分)脱落酸是一类能引起芽休眠,叶子脱落和抑制生长等生理作用的植 物生长调节剂, 天然脱落酸的构型是(S,2Z,4E), 其对映体具有相同的生理活性. 脱落酸的类似物有植物生长延缓剂 A1 和 A5,它们均可用α-紫罗兰酮为起始原 料合成.
CH3 CH CH C CHCO2H OH O 脱落酸 延缓剂 A1 延缓剂 A5 N(CH3)3I N(CH3)3I

α-紫罗兰酮可由柠檬醛经由下列反应制得:
O CHO + 化合物 A NaOH/H2O 85% H3PO4 O

柠檬醛

化合物 B

α紫罗兰酮

(1) 请用立体结构式表示天然脱落酸及其对映体的结构. (2) 写出α-紫罗兰酮制备反应式中化合物 A 的结构并用系统命名法命名化合 物 B. (3) 以α-紫罗兰酮及其它必要的试剂为原料分别合成延缓剂 A1 和 A5.

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