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2006年全国高中学生化学竞赛四川预赛试题


2006 年全国高中学生化学竞赛预赛试题(四川赛区) 1.(16 分)硝酸工业在国民经济、国防工业和航天事业中占有重要地位。随着化学纤维、
近代有机合成、火箭、导弹等工业的迅速发展,需要使用大量的硝酸。工业生产中用铂系金 属作为催化剂用氧将氨氧化制取硝酸。 1-1 用化学反应式表示出在铂铑合金催化下由氨氧化制备硝酸的化学过程。 计算出理论产率。 (4 分)
<

br />1-2 含量为 95%—100%的硝酸不能直接由稀硝酸蒸馏而获得。制取 95%—100%的硝酸,工 业制备方法之一是在 68%的硝酸中加入某种脱水剂,然后通过精馏或蒸馏来获得。 (1)不能直接由稀硝酸蒸馏而获得 95%—100%硝酸的原因是 。 (2 分) (2)工业上常用的脱水剂是硝酸镁。将 80%硝酸镁溶液加入稀硝酸中后形成 Mg(NO3)2— H2O—HNO3 的三元混合物体系。再通过蒸馏可得到 95%—100%的浓硝酸。其原因是 。 分) (2 1-3. Raman 光谱证实纯硝酸中存在水分子, 凝固点降低法的测定结果也表明水分子处于非离 解状态。写出纯硝酸中产生水的反应方程式。 分) (2 1-4. 浓硝酸和浓硫酸的混合酸是有机合成中常用的硝化剂。写出浓硝酸和浓硫酸混合后的 反应方程式。 分) (2 1-5.工业上用稀硝酸和氨气为原料,经过中和反应、溶液蒸发、结晶或造粒等步骤制备出硝 酸铵。硝酸铵在常温下是稳定的,受热后开始分解,温度不同,分解所得主产物不同。 (1) 写出制备过程中发生中和反应时涉及到的共轭酸碱对。 分) (2 (2) 写出 473K 和 573K 时硝酸铵的热分解反应方程式。 分) (2

2.(14 分)由重铬酸钠(晶体或浓溶液)同浓硫酸(或发烟硫酸)反应能得到一种暗红色
针状晶体 A,如果重铬酸钠中含有 NaCl,随温度升高水分减少还能生成一种红色气体 B。 将 A 熔融并加热到 523K 以上得到 C。灼烧后的 C 不溶于酸,但可以用熔融法将其转化,例 如 C 与 KHSO4 共融能得可溶性的 D。 D 的溶液中加入适量的 NaOH 溶液则沉淀出灰蓝色 向 的胶状物质。该物质具有两性。电解 A 的硫酸溶液,可得到 E。E 在空气存在下溶于稀盐酸 生成 F,在 F 的酸溶液中加入乙酸和锌粉,沉淀出一种溶解度较小的 G。表征证明 G 具有 含结晶水的二聚结构, 。 2-1 写出 A、B、C、D、E、F、G 的分子式。 (7 分) 2-2 写出生成 A、B 和 D 的反应方程式。 (3 分)

2-3 写出灰蓝色胶状物质与稀盐酸和氢氧化钠的反应方程式。2 分 2-4 写出 F 的结构式。 (2 分)

3.(12 分)国家环保护总局 2000 年颁布了分析标准《HJ/T 60-2000 水质硫化物的测定(碘

量法)》,下面是该标准的主要内容:原理:在酸性条件下,水样中的硫化物与过量的碘作 用生成单质硫,剩余的碘用硫代硫酸钠滴定。由硫代硫酸钠溶液所消耗的量,间接求出硫化 物的含量。测定过程:采样时,先在采样瓶中加入一定量的乙酸锌溶液,再加水样,然后滴 加适量的氢氧化钠溶液, 使含硫化物的水样呈碱性并生成硫化锌沉淀。 通常情况下, 100ml 每 水样加 O.3m1 1mol/L 的乙酸锌溶液和 0.6ml 1 mol/L 的氢氧化钠溶液,使水样的 pH 值在 10~12 之间。水样充满后立即密塞保存,注意不留气泡,然后倒转,充分混匀,固定硫化 物。样品采集后应立即分析。试样和空白溶液 (指纯水代替水样在同样条件下得到的溶液) 各加入 0.01mol/L 碘溶液 10.00ml,再加 5ml 盐酸溶液,密塞混匀。在暗处放置 10min,用 0.01mol/L 硫代硫酸钠标准溶液滴定至溶液呈淡黄色时,加入 1ml 淀粉指示液,继续滴定 至蓝色刚好消失为止。 今用 HJ/T 60-2000 法进行样品分析:测定某水样的硫化物时,按照标准方法,取某水 样 100ml,用乙酸锌和氢氧化钠溶液处理后,回到实验室,立即加入 0.01mol/L 碘溶液 10.00ml,再加 5ml 盐酸溶液,密塞混匀。在暗处放置 10min,滴定水样时消耗 Na2S2O3 溶液量 7.49ml,空白消耗 Na2S2O3 溶液量 9.11ml,Na2S2O3 标准溶液浓度 0.0100mol/L,硫 的原子量 32.06。 3-1 请依次写出测定过程的全部化学反应方程式。

3-2 计算所测样品的硫化物(S2 )浓度为多少 mg/L? 3-3 如样品非常混浊,上述方法滴定时无法观察指示剂颜色的变化,请你设计一种合理的方 案完成硫化物的测定。 3-4 标准中所用的碘溶液需要标定吗?为什么?



4.(10 分)金刚石晶胞如下图:在立方体的 8

个顶角处,6 个面心处各有 1 个碳原子; 另

外将大立方体分为 8 个小立方体,在相间的小立方体的体心处各有 1 个 C 原子。若将金刚石晶胞中的 C 原子全部换为 Si 原子,同时 在每个 C-C 键中点处添一个 O 原子,则构成了白硅石 SiO2 的晶胞。 4-1 写出硅、氧原子(基态)的核外电子排布式;

4-2 在 SiO2 晶体中有多少个 Si 原子,多少个 O 原子?

4-3 该晶体属什么晶系?什么晶格型式?结构基元是什么?

4-4 Si 原子的配位数是多少?O 原子的配位数是多少?

4-5 假设 Si 、O 原子间的最近距离为 1.537*10-8 cm ,试求 SiO2 晶体的密度(g/cm3). (相对原子质量:O 16 ,Si 28 )

5.(18

分)根据相关理论(杂化轨道理论、离域 键理论、价层电子对互斥理论)讨论以

下问题: 5-1 O3 分子的构型为何? 分子中有无大π 键? O3 在水中的溶解性为什么比 O2 大?

5-2 H2O 分子中有无大π 键?为什么 O-H 键间夹角既不是 90 °,又不是 109°28′?

5-3 为什么苯酚显酸性,而苯胺显碱性?

6.(16 分)化学电源是实用的原电池,其品种繁多,按其使用的特点大体可以分为:蓄电
Mg >C=O ∣ 水解 R—C—OMgX ∣ ∣ R—C—OH ∣

R—X

RMgX

池(二次电池) ,一次电池、燃料电池(连续电池) 。 6-1 Ag- Zn 蓄电池的电容量最大,故常被称为高能电池。正极为 Ag2O2 ,负极为 Zn,电解液 为 40% 的 KOH 溶液 , 试写出电池放电时的电极反应式以及电池充放电时的电化学反应式。

6-2 阿波罗宇宙飞船上用的是多组碱式氢氧燃料电池,能提供的电压范围为 27~31 V ,功率 为 563~1420 W。试写出该电池的电极反应式和电池反应式。

6-3 氢氧燃料电池是优良的环保电池,且热功率可达 83% 左右。水的标准生成热Δ fHm 氢气的标准燃烧热均为-285.8KJ/mol 。 当电池内消耗 1 Kg H2 时,可获得多少电功? 7.(本题 9 分)某烃 x,1 体积气态 x 完全燃烧,需耗氧气 7.5 体积 7-1 求相对分子质量最小的烃 x 的分子式(写出求算过程)

Θ



7-2 若 x 能使高锰酸钾溶液褪色,则 x 的异构体(包括立体异构体)数目为 个。 7-3 A 是 x 中的一个异构体,室温下 A 与氢溴酸反应,生成三个互为异构体的产物 B,C 和 D,其产率的比为 1:1:2,写出 A,B,C,D 的结构,如有立体异构体,用构型式表示其 结构,并标明构型(用 Z,E 或 R,S) 8.(本题 10 分)一种强度大,硬度高,有韧性的高分子材料的结构如下:
CH3COO CH2O CH2O n COCH3

8-1 写出该材料单体的结构式

8-2 高分子链的两端用含有 4 个碳的有机物 反应,其目的是 .

(填名称) ,进行

(填反应类型)

o
8-3 为提高材料的性能,聚合时,加入少量二氧五环 ( 与的高分子链的链节式。

o

) 共聚,写出有共聚物参

8-4 二氧五环的合成方法是:一种含氧衍生物在酸性条件下与水作用,其生成产物与另一种 含氧衍生物在酸性条件下脱水,即得二氧五环。写出相关得化学方程式

9.(本题 11 分)磺酸 R-SO3H 与羧酸 R-COOH 相类似,能生成相应的衍生物。 9-1 完成反应式,写出产物的结构式并给出化学名称。

CH3
Cl2

P

CH OH 3

SO3H

9-2 糖精 A,是人工合成甜味剂,它的甜度是蔗糖的 500 倍。生产合成方法如下:

CH3
1 2

分离

Cl2 P

NaOH 2HCl A H2O

纯化 蒸发结晶

CO A1 SO2 NNa 2H2O

9-3 完成上面的反应,写出括号内有机物结构式,或无机试剂的化学式。

9-4 A1 是 A 的商品形式,简要说明 A 具酸性的原因,将 A 转变为 A1 的目的是什么?


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