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2013年全国化学竞赛初赛模拟试卷二


2013 年全国化学竞赛初赛模拟试卷二
(时间:3 小时 满分:100 分)
题 号 满 分
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47 Cs 132.9 Fr [223]

命题:齐树文
7 8 9 10 11 12 13
He 4.003 Ne 20.18 Ar 3

9.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

1

2

3

4

5

6

相对原子质量
Be 9.012 Mg 24.31 Ca 40.08 Sr 87.62 Ba 137.3 Ra [226] B 10.81 Al 26.98 Ga 69.72 In 114.8 Tl 204.4 C 12.01 Si 28.09 Ge 72.61 Sn 118.7 Pb 207.2 N 14.01 P 30.97 As 74.92 Sb 121.8 Bi 209.0 O 16.00 S 32.07 Se 78.96 Te 127.6 Po [210] F 19.00 Cl 35.45 Br 79.90 I 126.9 At [210]

Sc Ti V Cr Mn Fe Co 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh 88.91 91.22 92.91 95.94 [98] 101.1 102.9 La- Hf Ta W Re Os Ir Lu 178.5 180.9 183.8 186.2 190.2 192.2 Ac- Rf Db Sg Bh Hs Mt La

Ni 58.69 Pd 106.4 Pt 195.1 Ds

Cu 63.55 Ag 107.9 Au 197.0

Zn 65.39 Cd 112.4 Hg 200.6

第一题(4 分) 1976 年 6 月里, 美国科学家们参加在加拿大魁北克召开的一次物理学会议上, 提出一份报 告,讲到发现一块含钍的独居石矿石,上面有一环状“大洞” ,直径 80~100 微米,显然是被 矿石内含有的超重元素放射性放出的射线破坏的,经 X 射线探测,证明 116 号、124 号和 126 号元素存在。 1.116、124、126 在元素周期表中位于哪族? 2.用氪-86 照射铅-208,可获得 293118,293118 发生α 衰变可得 116 元素,写出核反应 方程式。

第二题(4 分) EDTA 的二氢钙盐可以用做铅中毒的解药。试解释其原因,并说明为什么用其钙盐而不直 接用酸本身?

第三题(6 分) 下表给出了几种碱金属卤化物的金属离子与卤离子距离(单位:pm) + + + + Li Na K Rb - I 310 317 352 367 - Cl 249 279 314 329 请仔细观察表中数据,计算上述 6 个离子的离子半径(上述 8 个化合物晶体类型相同) 。

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第四题(6 分) 在-20℃时,将 SO3 加到无水乙醚中,再将与 SO3 等物质的量的 H2S 气体通入到上述体系 中,发现有无色晶体 A 出现。进一步测定发现,A 中含有 24.44%的硫元素。 1.写出 A 的化学式(结构简式) ; 2.写出生成 A 的化学方程式; 3.简述乙醚在制备 A 过程中的作用。

第五题(13 分) 苛性碱是重要的化工原料,在化学发展史上有多种制备方法: 1.苛性碱的制备最早记载在我国晋朝炼丹家葛洪编著的《肘后备急》中: “取白炭灰,荻 灰等分,煎令如膏。??”请写出化学反应方程式。 2. 1882 年德国化学家将干燥的碳酸钠和氧化铁混合后熔融, 所得产物溶于水可得苛性钠, 写出反应方程式。 3.用电解 NaCl 水溶液的方法制备苛性钠是无机工业中最重要的反应。19 世纪初末开始, 隔膜法得到广泛使用;到 20 世纪 60 年代被离子交换膜法所替代。离子交换膜和隔膜的最大区 别是什么?离子交换膜的最大优点是什么? 4.1892 年,一位居住在英国的美国化学技 术人员卡斯特勒提出,利用水银作为阴极,电解 食盐水以制取氢氧化钠,并取得专利。该方法是 继隔膜法之后实现工业化的第二种电解制备苛 性钠的方法。其电解原理如右图所示(在水银电 + + 极上钠离子 Na 比氢离子 H 容易放电) : (1)请写出电极反应、溶解室反应和总反 应方程式; (2)与隔膜法和离子交换膜法相比较,该 方法的最大优点和缺点是什么?

第六题(8 分) Ti 金属可形成面心立方晶胞晶体结构。通过使这些元素占据宿主晶体的空隙,在间隙中可 与 C 或 H 反应。H 占据四面体空隙,而 C 占据八面体空隙。 1.预测 Ti 与 C 形成的化合物以及 Ti 与 H 之间形成的化合物的实验式。已知 Ti 晶格可被 任何一个“外来”原子 C 或 H 侵占至饱和而形成 Ti 的碳化物或氢化物。 2.在四面体空隙中不至于使宿主晶格点相互挤压的“外来原子”与宿主原子的半径之比 最大能达到多少? 3.八面体空隙最大允许半径比是多少? 4.说明为什么 H 占据四面体空隙而 C 占据八面体空隙?

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第七题(4 分) 由键能(D)及熵值说明为什么 Cl2O 分子能够自动地分解为单质:Cl2O→Cl2+1/2O2 已知:D(Cl-O)=209kJ/mol;D(Cl-Cl)=243kJ/mol;D(O2)=499kJ/mol

第八题(7 分) 由研究有机体中物质的新陈代谢成果,得到如下结果: 1.糖和淀粉在人体中被分解成单糖,但它们无论那一种都不是在大肠里消化的。这与什 么有关? 2.水杨酸(2-羟基苯甲酸)是对胃肠病有效的药物。它与乙酸生成的酯用于医疗,称为 阿斯匹林,它的苯酯(水杨酸苯酯)称为萨罗尔。大肠疼痛时,萨罗尔比阿斯匹林更有效,为 什么?提出这两种水杨酸衍生物在机体内转变的方式,考虑到它们对医治大肠疼的有效性,推 测它们出现在胃肠道的哪个部位? 3.药剂“磷酸铝凝胶-6”是磷酸铝的细分散悬胶体,当大肠痛时用作保护剂。提出该药 在机体内作用之初的转变方式。

第九题(8 分) 1820 年由金鸡纳树皮中分离出了生物碱奎宁,它是一种 抗疟疾药物。后来证明,它有如右结构: 你想想,怎样的反应可用来证明奎宁分子中存在的官能 团及结构单元?提出分析方法。

第十题(10 分) 氨基酸可以通过多种方法测定: Van Slyke 法:测量氨基酸与等物质的量亚硝酸的反应中释放出的氮气的体积来确定; 高氯酸法:冰醋酸溶剂中,氨基酸与过量高氯酸反应,然后用醋酸钠滴定液滴定。 1.写出 Van Slyke 法的化学方程式和高氯酸法的离子方程式(以α -氨基丙酸为例) ; 2.为什么高氯酸法要在冰醋酸溶液中进行滴定,而不在水溶液中; 3.把 50.0mL 0.100mol/L 的高氯酸溶液加到在冰醋酸中的氨基乙酸样品中,发生反应后, 过量的高氨酸用 0.150mol/L 的醋酸钠滴定液滴定,结果消耗了醋酸钠滴定液 16.0mL。 假定用 Van Slyke 方法分析相同量的样品,试问在压力 102658Pa 和温度 20℃时,释放出 氮气的体积是多少?

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第十一题(9 分) 灼烧干燥的盐 A 0.500g,生成固体物质 B 0.194g,放出气体 V1mL。若以稀硫酸作用于所 得物质 B,则得到盐 C 和气体 V2mL。将由溶液中分离出的物质 C 全部灼烧,则形成固体物质 D, 所得气体经水吸收, 干燥后为 V3mL。 若将物质 A 0.500mL 与浓硫酸反应, 此时生成物质 E, 还有三种混合气体 V4mL(步包括水蒸气) 。D 与稀硫酸作用可以得到 E。在相同状态下:V1 ︰V2︰V3︰V4=4︰2︰1︰5。 1.请写出 A~E 各物质的化学式; 2.写出上述四步反应的化学方程式

第十二题(10 分) 阻燃剂 V6 的化学名称四(2-氯乙基)-2, 2-二(氯甲基)-1, 3-亚丙基二磷酸酯,由美国 Monsanto 公司首先开发成功, 属于卤代磷酸酯型阻燃剂, 分子中卤素和磷具有较好的协同作用, 可以分别在气相和凝固相起到阻燃作用,阻燃效率高。并且它热稳定性好,挥发性低,无色, 无臭,耐水解,作为添加型阻燃剂,使用方便,工艺简单。 阻燃剂 V6 的三步合成路线如下,其中后两步的原子利用率为 100%: A(醇) ?PCl3 ? B ?无机C ? D ?有机E ? V6(C13H24P2O8Cl6) ? ? ? ? ? ? 1.通过 V6 的化学式和名称,写出其结构简式; 2.写 A、B、D、E 的结构简式和 C 的化学式。 3.反应温度对中间产物 B 的质量和产率影响较大,为什么?

第十三题(11 分)
CHO

NH2

研究发现,锰盐与 A(R

、B( OH,R:-CH=CH2)

)在 NaCl
NH2

弱碱性介质中反应后可形成单核配合物 C,C 是电中性分子,用于电极的化学修饰。精确实验 测得 C 分子中 Mn 元素的质量分数为 11.87%,H 元素的质量分数是 5.23%。 1.写出 C 的结构简式,要给出推理过程; 2.指出中心原子的氧化态和外围电子堆的空间构型; 3.命名 A; 4.说明 C 的异构体情况(包括对映体) 。

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参考答案(0506)
第一题(4 分) 1.116 位于氧族;124、126 在新建的超锕系中。 分) (2 2.208Pb+86Kr→293118+ 0 n 第二题(4 分) EDTA 能与人体中的铅离子配合,生成无害的物质排出体外。 分) (2 用钙盐而不直接用酸本身是因为过量的 EDTA 会与人体中的钙离子发生配合。 分) (2 第三题(6 分) 假设上述 8 个化合物中阴阳离子互相接触: + + + + 碘化物中 Li 、Na 、K 、Rb 的相邻半径差是 7、35、15 + + + + 氯化物中 Li 、Na 、K 、Rb 的相邻半径差是 30、35、15 - - 4 组化合物中 I 、Cl 半径差是 61、38、38、38 - + - + 从上述数据中不难发现,在 LiI 中,由于 I 半径较大,而 Li 半径较小,I 与 Li 相互接触成为不可 - - 能,而只能是 I 和 I 互相接触。 分) (2 - r(I-)=310× 2 /2=219pm(1 分) ;r(Cl )=181pm(1 分) + + + + r(Li )=68pm; ;r(Na )=98pm;r(K )=133pm;r(Rb )=148pm; 分) (2 第四题(6 分) 1.H2S2O3·2(C2H5)2O(3 分) 2.SO3+H2S+(C2H5)2O→H2S2O3·2(C2H5)2O(1 分) 3.一种溶剂,降低反应物氧化性和还原性。 分) (2 第五题(13 分) 1.CaO+K2CO3+H2O=CaCO3↓+2KOH 或 CaO+NaCO3+H2O=CaCO3↓+2NaOH(2 分) 2.Na2CO3+Fe2O3=2NaFeO2+CO2(2 分) 2NaFeO2+H2O=2NaOH+Fe2O3(1 分) 3.隔膜中 Na+、Cl-均可透过,离子交换膜只有 Na+透过而无 Cl-透过 所得 NaOH 溶液纯度高,NaCl 含量低(各 1 分) - - + - 4. (1)阳极:2Cl =Cl2↑+2e ;阴极:2Na +Hg+2e =2Na(Hg) + - 溶解室:2Na(Hg)+2H2O=2Na +2OH +H2+Hg 总反应:2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑(各 1 分) (2)优点:NaOH 纯度非常高,不要求提纯; 缺点:在生产过程中有汞蒸气逸出,污染环境,危害操作人员。 (各 1 分) 第六题(8 分) 1.氢化物:TiH2;碳化物:TiC(2 分) 2.0.225(2 分) 3.0.414(2 分) 4.H 原子非常小,能填充四面体位,但 C 原子不能。 分) (2 第七题(4 分) Δ H=2D(Cl-O)-D(Cl-Cl)-1/2D(O2)=2(209kJ/mol)一(243kJ/mol)-1/2(499kJ/mol)=-75kJ/mol (2 分) 如果自由能变为负值则此分解反应能够自发地进行。已知焓变为负值,因为分解后气体的物质的量 增多则熵变为正值,由Δ G=Δ H-TΔ S 可知Δ G 必为负值,也即反应能够自发地进行。 分) (2 第八题(7 分) 1.多糖是在酸催化剂存在下分解的。 分) (2 2.萨罗尔比阿斯匹林具有更复杂的空间结构,所以它能几乎不分解地到达大肠(阿斯匹林在胃的酸 性介质中水解) 。在这里,萨罗尔在碱性介质中被水解,生成有附加药效的酚。 分) (3 3.在胃里:AlPO4+2H3O+=Al3++H2PO4-+2H2O(1 分) + - - 在大肠里:Al3 +H2PO4 +2OH =AlPO4↓+2H2O(1 分) 第九题(8 分) 江西鹰潭奥赛
1
293

118→289116+ 4 He(各 1 分) 2

①根据奎宁与碘化氢作用时分裂出碘甲烷,可以确定甲氧基的存在(2 分) 。 ②与羧酸(例如苯甲酸)的酰氯作用生成酯,表明有羟基存在(2 分,其它检验方法给 1 分) 。 ③奎宁的羟基氧化时生成酮,这表明羟基的位置是在一个仲碳原子上(1 分) 。 ④当奎宁用高锰酸钾氧化时生成比它少一个碳原子的羧酸,这表明分子中存在一个活泼(非芳香) 双键(2 分,其它只检验出双键给 1 分) 。 ⑤奎宁分子中叔氮原子的存在,由季铵盐的形成来确定(1 分) 。 ⑥稠环芳香体系的存在,可根据其环上容易进行亲电取代反应(溴化、硝化)来证实,但这只能在 将乙烯基还原之后进行(2 分) 。 (任答其中若干点,最高得分 8 分) 第十题(10 分) 1.CH3CHNH2COOH+HNO2=CH3CHOHCOOH+N2+H2O(1 分) CH3CHNH2COOH+H+=CH3CH+NH3COOH H++Ac-=HAc(1 分) 2.冰醋酸为溶剂时,冰醋酸呈中性,而高氯酸还是强酸,氨基呈强碱性,羧基呈中性,NaAc 是强 碱性,上述两个滴定反应都是强酸和强碱的滴定,反应完全(4 分) 3.nHClO4=0.005mol;nNaAc=0.0024mol(1 分) nN2=n 氨基酸=0.0026mol(1 分) VN2=nRT/p=61.7mL(2 分) 第十一题(9 分) 1.A:FeC2O4 B:Fe C:FeSO4 D:Fe2O3 E:Fe2(SO4)3(各 1 分) 2.FeC2O4=Fe+2CO2(1 分) Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2(0.5 分) 2FeC2O4+4H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+2CO+2CO2+SO2+4H2O(1.5 分) 2FeSO4=SO2+SO3+Fe2O3(1 分) 第十二题(10 分) 1.V6: (2 分)

2.A:

(1 分)

B:

(1.5 分)

C:Cl2(1 分)

D:

(1.5 分)

E:

(1 分)

3.这是由于季戊四醇和三氯化磷的反应活性都非常高,官能团也较多,易于发生一取代、二取代或 多取代产物,甚至发生交联形成树脂状大分子,可以生成多种副产物。 分) (2 第十三题(11 分) 1.C 的式量是 54.94/0.1187=462.85,其中氢原子数为 462.85×0.0523/1.008=24(1 分) 形成 C 的配体是由 2 分子 A 和 1 分子 B,并失去 2 分子水后形成的(酚羟基电离)(1 分) , 失水是 A 的醛基与 B 的氨基反应。 分) (1 假设化学式是 MnC24H24O2N2,式量是 427.39,则 C 中还应有 1 个 Cl 配位。 分) (1

因此 C 的结构简式是

(2 分,空间构型不要求)

2.+3(1 分) 四方锥(1 分) 3.4-乙烯基-2-羟基苯甲醛(1 分) 4.环己胺上有 2 个手性碳原子,配合物分子有 4 个应该体,其中 2 个是对映体(2 分) 江西鹰潭奥赛


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