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2010年全国高中学生化学竞赛模拟试题


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科技点亮生活知识竞赛
(8:30 - 11:30 共计 3 小时) 题 号 满 分 得 分 评卷 人 命题者:杜雅鹏

1

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3

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8

r />9 10



12 4 15 6 12 16 10 10 11 4

100

姓 名

1.008
学 校

He 4.003 O Ne B C N F Li Be 6.9419.012 10.8112.0114.01 16.0019.00 20.18 Al Si P S Cl Ar Na Mg 26.9828.09 30.97 32.0735.45 39.95 22.99 24.31 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 39.1040.08 44.96 47.8850.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.39 69.72 72.61 74.92 78.96 79.9083.80 Sn Sb Te I Xe Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh P d Ag Cd In 85.4787.62 88.9191.22 92.91 95.94 98.91101.1 102.9106.4 107.9 112.4 114.8118.7 121.8127.6 126.9 131.3 Hf Ta W Re Os Ir P t Au Hg Tl P b Bi P o At Rn Cs Ba La Lu [210] [222] 178.5 180.9 183.9 200.6 204.4 207.2 209.0 [210][210] 132.9137.3 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 Fr Ra [223] [226]Ac-Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt H

相对原子质量

赛 场

第 1 题(12 分) 正高碘酸的制备是先在碱性的碘酸盐溶液中通入 Cl2,得到 Na2H3IO6 白色沉淀;将生成 的悬浮液与 AgNO3 作用,得到 Ag5IO6 沉淀,再通入适量 Cl2,得到 H5IO6。 1.写出各步反应方程式:

报名号

赛 区

省 市

2.Ag5IO6 沉淀的颜色为 - - 3.正高碘酸在真空中加热可逐步失水,转化为 HIO4,则 IO65 和 IO4 的空间构型和中心 原子的杂化类型分别为 在 HNO3 酸化 MnSO4 溶液中加入 HIO4 溶液,溶液立即呈现出紫色,写出反应方程式

自治 区

第 2 题 ( 4 分) 放射性元素 M 的原子是去 1 个或者 2 个电子后的离子在角量子数为 2 的轨道中电子都 恰好半充满,则元素 M 的符号为 ;M 的价电子结构式为 。 第 3 题(15 分) 白色固体 A 加入水中生成白色沉淀 B, 取上层澄清溶液加入 AgNO3 有白色沉淀 C 生成。 C 不溶于硝酸、 烧碱, 而易溶于氨水。 B 不溶于烧碱但溶于强酸。 A 溶于盐酸溶液后加入 NaOH 溶液生成白色沉淀 D,再加入 NaClO 溶液有土黄色沉淀 E 生成。酸性条件下将 E 与 MnSO4 混合,溶液变成紫红色。A 的盐酸溶液与 H2S 溶液反应生成黑色沉淀 F。向 SnCl2 溶于 NaOH 的溶液中投入少量 A, 生成黑色沉淀 G。 试确定 A~G 所代表的化学式并写出有关反应方程式。

第 4 题(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: 负极反应: ;正极反应: ; 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。 负极反应: ;正极反应: ; 电池总反应式: 。 第 5 题(12 分) 5-1(4 分) 1 摩尔高锰酸钾在 240-300oC 加热释放出 19.2 g 氧气,写出反应方程式。 (已知 K2MnO4 640oC 分解,K3MnO4 800oC 分解。 )

5-2(3 分) 咖啡因对中枢神经有兴奋作用,其结构式如下。常温下,咖啡因在水中的溶 解度为 2 g/100g H2O,加适量水杨酸钠[C6H4(OH)(COONa)],由于形成氢键而增大咖啡因的溶 解度。请在附图上添加水杨酸钠与咖啡因形成的氢键。

5-3(2 分) 阿司匹林结构式如下,难溶于水。若和适量柠檬酸三钠混合,即可增大溶解 度。解释原因。
COOH OCCH3 O

5-4(3 分) 氯仿在苯中的溶解度明显比 1,1,1-三氯乙烷的大,请给出一种可能的原因(含 图示) 。

第 6 题(16 分) (1)Apollo 号宇宙飞船在执行空间任务时,火箭中的液体 N2O4 贮存于含铁的容器中, 结果腐蚀物中含有 Fe(NO3)3·N2O4,该物质实际上是 NO[Fe(NO3)4],经 X 射线晶体结构表示 实际为[N4O6][Fe(NO3)4]2。请回答: 1.写出合成 NO[Fe(NO3)4]的反应方程式; 2.如果[N4O6]2+是平面型的离子,存在 3 重对称轴(旋转 120°重合),但不存在对称 面。试画出其可能离子结构示意图。 3.如果[N4O6]2+是非平面型的离子,不存在 3 重和 2 重对称轴,但存在对称面。试画出 其可能离子结构示意图。

(2)将 V2O5 溶于草酸,再滴入 H2O2-KOH 混合溶液,得到一种带有 2 份结晶水的钾盐沉 淀 X。已知 X 中含 13.68%的 V 和 47.27%的 O。 1.通过计算确定 X 的化学式; 2.写出 X 的合理结构简式 3.画出 X 的结构式。

第 7 题(10 分) + - NH4Cl 为 CsCl 型结构,晶胞中包含 1 个 NH4 和 1 个 Cl ,晶胞参数 a=387 pm。把等物 质的量的 NH4Cl 和 HgCl2 在密封管中一起加热时,生成 NH4HgCl3 晶体, 晶胞参数 a=b=419 pm、c=794 pm(结构如下图)。 - + 1.已知 Cl 半径为 181 pm,求 NH4 (视为球形离子)的半径。 2.计算 NH4HgCl3 晶体的密度; 2+ + - 3.指出 Hg 和 NH4 的 Cl 具体配位形式; - - 4.通过具体计算,指出晶体中 Cl 与 Cl 之间的最短距离是多少?

第 8 题(10 分) 盐酸卡布特罗是 1980 年 Smith Kline & French(英国)开发的一种用于治疗支气管的药 物。其合成路线如下:
CH 2 Cl HNO 3 HO HO NO 2 COC H 3 , NaOH

COC H3

NaI,C2 H 5OH COC H 3 CH 2 O N C O

A

H2 ,PtO 2

0 .1MPa

B

COC l2 ,C 6 H 5 C H3

CH 2 NH C(C H3 ) 3 NH3 (g),C 6 H6 C Br2 ,CHCl 3 OH CHC H2 N CH 2 C(C H 3 ) 3 H2 ,10 %Pd C CH 2 O NHC ON H2 HC l F D CH 3 CN

CH 3 OH , 0. 4MPa

(1)请写出合成路线中 A、B、C、D、E、F 的结构式。

(2)在合成化合物 A 的实验步骤中,请说明 NaI 的主要作用是什么?

第 9 题(11 分) 推测下列物质的结构,并写出反应过程中涉及的有机化学反应方程式。 (20%) (1)化合物 A(C7H15N)和碘甲烷反应得 B(C8H18NI),B 和 AgOH 水悬浮液加热得 C (C8H17N),C 再和碘甲烷和 AgOH 水悬浮液加热得 D(C6H10)和三甲胺,D 能吸收二摩尔 H2 而得 E(C6H14),E 的核磁共振氢谱只显示一个七重峰和一个双峰,它们的相对峰面积比是 1:6,试推断 A、B、C、D、E 的结构。

(2) 有一旋光性化合物 A(C6H10), 能与硝酸银的氨溶液作用生成白色沉淀 B(C6H9Ag)。 将 A 催化加氢生成 C(C6H14),C 没有旋光性。试写出 B,C 的构造式和 A 的对映异构体的 费歇尔投影式,并用 R-S 命名法命名。

第 10 题(4 分) .以下列化合物为原料合成指定的化合物 (五步之内)

C HO

答案
第1题(12 分) NaIO3+Cl2+3NaOH=Na2H3IO6+2NaCl(1 分) Na2H3IO6+5AgNO3+3NaOH=Ag5IO6+5NaNO3+3H2O(2 分) 4Ag5IO6+10Cl2+10H2O=4H5IO6+20AgCl+5O2(1 分) 5 3 2 黑色 (1 分) IO6 - 正八面体(1 分) sp d (1 分) IO4- 正四面体(1 分) sp3(1 分) 2Mn2++5IO65-+3H2O=2MnO4-+5IO3-+6H+(3 分,其它价态还原的产物不给分) 会根据信息书写合理的化学反应方程式, 掌握杂化理论和价层电子互斥理论并对分子或离子 的空间构型进行预测 第 2 题 (4 分) Tc 3d5 4s2.(l=2 时为 d 轨道,失去 1 个或者 2 个电子后 d 轨道都半充满,则 M 的价 电子构型为(n-1)d5 ns2,M 应为 VII 族元素(Mn Tc Re) ,根据 M 为放射性元素,则 M 为 Tc,价电子构型为 3d5 4s2 第 3 题 P376 (15 分)

A:BiCl3; B:BiOCl; BiCl3+H2O=BiOCl+2HCl BiOCl+2HCl=BiCl3+H2O

C: AgCl ;

D: Bi(OH)3 ;

E:NaBiO3 ;

F: Bi2S3 ; G:Bi

Ag+ +Cl- =AgCl Bi3+ +3OH- =Bi(OH)3

Bi(OH)3+Cl2+3NaOH=NaBiO3+2NaCl+3H2O 2Mn2+ +5NaBiO3+14H+=2MnO4- +5Bi3+ +7H2O 2Bi3+ +3H2O=Bi2S3+6H+ Bi(OH)3+Sn(OH)42- =2Bi+3Sn(OH)62第 4 题(6 分) 2 负极反应:CH4+10OH--8e-=CO3 -+7H2O;正极反应:O2+2H2O+4e-=4OH-; 2 电池总反应式:CH4+2O2+2OH-=CO3 -+3H2O。 2- 2 - 负极反应:CO+CO3 -2e =2CO2;正极反应:O2+2CO2+4e-=2CO3 -; 电池总反应式:2CO+O2=2CO2。 (各 1 分) 第 5 题(12 分) 5-1 5-2 5KMnO4 = K2MnO4 + K3MnO4 + 3MnO2 + 3O2 (4 分)

O H3C O N N CH3

CH3 N N HO
(3 分) (不要求氢键的键角和方向, 但要求画在有孤对电子的氮原子上。)

COONa

5-3 阿司匹林中的羧酸和柠檬酸根反应形成阿司匹林的钠盐。 (2 分) (若写方程式表达得分相同,但必须配 平。 ) 5-4

Cl

Cl C H

Cl
(2 分) CHCl3 的氢原子与苯环的共軛电子形成氢键。(1 分)

(若只写“氢键”给 1 分。 )

第 6 题(16 分)
(!)1.Fe+4N2O4=NO[Fe(NO3)4]+3NO↑(2 分)

2.

(3 分)3.

(3 分)

(2)1.V︰O=1︰11,式量:372.3,扣除 V、O 及 4 个 H 剩余 141.3,应为 3 个 K,2 个 C; 化学式为:K3VC2H4O11(2 分) 2.K3[VO(O2)2(C2O4)]· 2H2O(2 分)

3. 第 7 题(10 分)
1.154 pm(1.5 分)

(4 分)

2.ρ =1×325.0/[6.022×1023×(4.19×10 8)2×(7.94×10 8)]=3.87 g/cm3。(1.5 分)
- -

3.Hg2 :压扁的正八面体 NH4 :压扁的正四棱柱(各 1.5 分,无压扁各 1 分)
+ +

4.Cl 的空间环境不同,可分为两类:体内的两个 Cl ①为一类;棱边中点的 4 个 Cl ②为另一 类。前者距 NH4 较近(335 pm),距 Hg2 也较近(241 pm);后者距离 NH4
+ + + - - - - +







397 pm,距 Hg2


296 cm。Cl ①与邻近晶胞的 Cl 的距离最短为 3.13 pm,Cl ①与 Cl ②的距离为 382 pm;Cl


②与 Cl ②的距离为 419 pm。(4 分)

第 8 题(10 分)

COC H3 CH2 O NO 2 COC H2Br CH2 O NHCONH2 OH

COC H3

COC H3 CH2 O NHCONH2

A

B

CH2 O NH2
O

C
CC H2 N CH2 C(C H3 ) 3

D

E

CH 2 O NHC ON H2

H CHC H2 N CH2 C(C H3 ) 3

F

CH 2 O NHC ON H2

+ Cl

(2)催化作用.

第 9 题(10 分)
(1) (ⅰ)A,C7H15N,不饱和度为 1,可能有双键或环;A 彻底甲基化只能与 1 分子 碘甲烷反应生成 B,则 A 必为叔胺类化合物。 1 (ⅱ)由 E 的 H NMR 知,E 的结构为:(CH3)2CH-CH(CH3)2。 (ⅲ)D 加二分子的 H2,那么 D 的结构必为: (ⅳ)根据 Hofmann 消去反应的特征反应,综合上述推断,可以给出 A、B、C 的结构 如下:
CH2 A: B: N CH3 N CH3 CH3 I C: CH3 NMe2

有关的反应为:
MeI

AgOH I N CH3 CH3

CH2 CH3

(1).MeI NMe2 (2).AgOH,

N CH3

2 H2 cat.

(CH3)2CHCH(CH3)2
C CH CH3 CH2CH3 H3C C CH H CH2CH3 ( II ) ( S )-2- 甲基-1- 戊炔 A为( I ) 或 ( II )

(2)
H

( I ) ( R )-2- 甲基-1- 戊炔

CH3CH2CHC CH3 B

CAg

CH3CH2CHCH2CH3 CH3 C

第 10 题(4 分)
O
(1) O3 (2) Zn , H2O

C

OH H CHO ? ? OH CH2
-

CHO

CH2 CHO

,- H2O


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