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2006高中化学竞赛初赛模拟-2


2006 年全国化学竞赛初赛模拟试卷
(时间:3 小时
题 号 满 分
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47 Cs 132.9 Fr [223]

满分:100 分)
6 8 7 9 8 7 9 7
B 10.81 Al 26.98 Ga 69.72 In 114

.8 Tl 204.4

1 11

2 11

3 9

4 10

5 10

10 7
C 12.01 Si 28.09 Ge 72.61 Sn 118.7 Pb 207.2

11 6
N 14.01 P 30.97 As 74.92 Sb 121.8 Bi 209.0

12 5
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] He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

相对原子质量
Be 9.012 Mg 24.31 Ca 40.08 Sr 87.62 Ba 137.3 Ra [226] La 系

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

La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Tb Lu 138.9 140.1 140.9 144.2 144.9 150.4 152.0 157.3 158.9 162.5 164.9 167.3 168.9 173.0 175.0

第一题(11 分) 化合物 A 含硫(每个分子只含 1 个硫原子)、氧以及一种或几种卤素;少量 A 与水反 应可完全水解而不被氧化或还原,所有反应产物均可溶于水;将 A 配成水溶液稀释后分成 几份,分别加入一系列 0.1 mol/L 的试剂,现象如下: ①加入硝酸和硝酸银,产生微黄色沉淀。 ②加入硝酸钡,无沉淀产生。 ③用氨水将溶液调至 pH=7,然后加入硝酸钙,无现象发生。 ④溶液经酸化后加入高锰酸钾,紫色褪去,再加入硝酸钡,产生白色沉淀。 ⑤加入硝酸铜,无沉淀。 1.①、②、③的目的是为了检出什么离子?试分别写出欲检出离子的化学式。 2.写出④发生的反应的离子方程式。 3.⑤的欲测物质是什么?写出欲测物质与加入试剂的离子方程式。 4.以上测试结果表明 A 可能是什么物质?写出 A 的化学式。 3 3 5. 称取 7.190g A 溶于水稀释至 250.0cm 。 取 25.00cm 溶液加入 HNO3 和足量的 AgNO3, 使沉淀完全,沉淀经洗涤、干燥后称重,为 1.452g。写出 A 的化学式。 6. 写出 A 与水的反应的方程式。 若你未在回答以上问题时得到 A 的化学式, 请用 SO2ClF 代替 A。

第二题(11 分) 1998 年,中国科大的化学家把 CCl4(l)和 Na 混合放入真空容器中,再置于高压容器中 逐渐加热,可得一些固体颗粒。经 X-射线研究发现:该固体颗粒实际由 A 和 B 两种物质 组成,其中 A 含量较少,B 含量较多。试回答下列问题: 1.CCl4 和 Na 为何要放在真空容器中?随后为何要置于高压容器中? 2.指出 CCl4 分子的结构特点和碳原子的杂化态。

3.上述实验的理论依据是什么?请从化学反应的角度加以说明。 4.试确定 A、B 各为何物?A、B 之间有何关系? 5.写出上述反应方程式,并从热力学的角度说明 A 为何含量较少,B 为何含量较多? 6.请你从纯理论的角度说明:采取什么措施后,A 的含量将大幅度增多? 7.请评述一下上述实验有何应用前景?

第三题(9 分) 某一简易保健用品,由一个产气瓶、A 剂、B 剂组成,使用时,将 A 剂放入产气瓶中, 加入水,无明显现象发生,再加入 B 剂,则产生大量的气体供保健之用。经分析,A 剂为 略带淡黄色的白色颗粒,可溶于水,取少量 A 溶液,加入 H2SO4、戊醇、K2Cr2O7 溶液,戊 醇层中呈现蓝色,水层中则不断有气体放出,呈现蓝绿色。B 剂为棕黑色粉末,不溶于水, 可与 KOH 和 KClO3 共溶, 得深绿色近黑色晶体, 该晶体溶在水中又得到固体 B 与紫红色溶 液。回答下列问题: 1.填表: 主要成分 A剂 B剂 2.写出各过程的方程式。 3.在 A 剂、B 剂的量足够时,要想在常温下使产气速率较均匀,你认为关键是控制什 么? 在保健用品中的作用

第四题(10 分) 配位化学是化学的一个重要分支。在十九世纪,维尔纳的老师认为:六配位化合物是一 种链式结构,如:M—A—B—C—D—E—F 或 M—B—A—C—D—E····;而维尔纳认 为:六配位化合物是一种八面体。 1.请你设想一下:维尔纳是如何否定老师的论断得出他的正确结论的? 在配合物中,乙酰丙酮(CH3COCH2COCH3)是常见的一种配体。试回答:
O O C CH2 CH3

2.乙酰丙酮(

C

)可作双齿配体。请从有机化学的角度加以解释。

H3C

3.某同学用乙酰丙酮与 CoCl2、H2O2 在一定条件下反应得到一晶体 A。为测定晶体组 成,该同学设计以下实验:准确称取 A 晶体 0.4343g,煮沸溶解后,用氢离子交换树脂(即 HR 型)充分交换至看不出有 Co2+的红色,过滤;用 0.1013mol/L 的 NaOH 标准溶液滴定, 用去 24.07mL。(原子量请用:Co:58.93、H:1.01、C:12.01、O16.00、CI:35.45)求: (1)A 中 Co 的质量分数。 (2)预测 A 的化学式,画出 A 的结构并写出 Co 的杂化形态。 (3)写出制备 A 的化学反应方程式。 (4)在铁粉的催化下,A 能与液溴发生取代反应。试写出其化学反应方程式。阐述其 原因。

第五题(10 分) 车祸严重危害了司乘人员的生命安全, 为了降低车祸给司乘人员所带来的损害, 有人利 用化学反应在小汽车前排设计了一气袋。气袋由固体化合物 A+B+C 组成,在汽车受到撞 击的一刹那,由于剧烈碰撞,导致气袋里发生化学反应,气袋迅速膨胀,随及弹出,从而保 护司乘人员的头颈不致于撞到钢架、挡风玻璃,该气袋已挽救了成千上万人的生命。 化合物 A 为白色固体,通常情况下相对稳定,碰撞时剧烈分解,产生熔融状态的 D 与 气体 E。D 常温下为固体,性质十分活跃,直接与 O2 作用生成 F,F 为黄色粉末,可用做高 空飞行或潜水时的供氧剂。气体 E 十分稳定,但可与金属锂作用生成白色固体 G,G 强烈 水解,生成易溶于水的化合物 H 与气体 I,H 与气体 I 的水溶液均为碱性。 化合物 B 为钾盐,无色晶体,易溶于水,其溶解度随温度升高急剧增大。B 加热时易 分解,生成固体 J 与气体 K,气体 K 可使带有余烬的火柴复燃。 化合物 C 为氧化物,无色、坚硬、不溶于水,在自然界中以原子型晶体存在,能与 HF 气体作用生成 L 与气体氟化物 M。 1.判断 A、B、C 为何种化合物? 2.分析 A、B 两种盐阴离子杂化方式及成键情况,并画出示意图。 3.写出剧烈碰撞后,气袋中所发生的化学反应。 4.固体 C 在气袋里起到什么作用?

第六题(8 分) 把铜粉放入装有浓氨水的试管中,塞紧试管塞,振荡后发现试管塞越来越紧,且溶液逐 渐变为浅黄色(近乎无色)溶液 A,打开试管塞后,溶液迅速变为蓝色溶液 B。试回答下列 问题: 1.写出上述变化的化学方程式。 2.试从结构上解释:A 为何为无色,B 为何为蓝色? 3.上述反应有何用途? 4.若将铜粉换成氧化亚铜,重复上述实验,现象是否一样?

第七题(9 分) 据报道, 近来已制得了化合物 A (白色晶体) , 它是用 NaNO3 和 Na2O 在银皿中于 573K - 条件下反应 7 天后制得的。经分析,A 中的阴离子与 SO42 是等电子体,电导实验表明:A 的电导与 Na3PO4 相同。 1.写出 A 的化学式并命名;写出 A 的阴离子的立体结构图并说明成键情况。 2.预测 A 的化学性质是否活泼?为什么? 3.实验表明:A 对潮湿的 CO2 特别敏感,反应相当剧烈,试写出该反应化学方程式。

4.近年来,化学家已经制备了物质 B。其中,组成 A 和 B 的元素完全相同,B 的阴离 子与 A 的阴离子表观形式相同(元素和原子个数均相同),但电导实验表明,其电导能力 与 NaCl 相同。试写出 B 阴离子的结构式,并写出其与水反应的离子方程式。

第八题(7 分) 将 NH4Cl 溶液用盐酸调制成 pH=4 的溶液,然后进行电解,发现制成了一种常见的二 元化合物 A,用空气把气体产物带出电解槽即得到较为纯净的 A。A 是一种挥发性的易爆炸 0 的浓稠液体,沸点只有 70 C,其结构与 NH3 相似。 1.试确定 A,写出生成 A 的离子方程式。 2.比较 A 和 NH3 的极性大小。 3. 将 A 与 NaClO2 按物质的量之比 1∶6 混合, 可得到一种绿色环保的消毒剂 B 以及能 使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 C。A 的消毒效果是同质量的 Cl2 的 2.63 倍。试写出其反 应的离子方程式。 4. 已知 A 中两元素的电负性相同。 试设计一个试验确定 A 中哪一种元素带部分正电荷, 哪一种元素带部分负电荷?简述其实验步骤。

第九题(7 分) MgF2 能够溶于水,试回答下列问题: 1.已知 MgF+离子的形成常数为 63;氟化镁在水中的溶解度等于 0.13g·dm-3。试求 氟化镁的饱和溶液里镁离子、氟镁络离子和氟离子的浓度。若加入氟离子使它的浓度达 0.1mol/L,求溶解度。 2.从上述计算看出:电解质在水中的电离有什么特点?

第十题(7 分) 避蚊胺(F,分子式 C12H17NO)是一种驱虫药,对蚊虫有很强的驱避作用。据报道,避 蚊胺的驱避效能是产生了其对蚊虫感觉器的阻塞作用,对人畜无毒,使用安全。F 可由下述 方法合成:
CO, HCl AlCl3 , CuCl
H2O

CHO

Br 2
FeBr 3

Hg A Zn HCl

B

C

CO2

D

SOCl2

E

(CH 3CH2)2NH

F(C12H17NO)(避蚊胺)

1.请你根据上述合成路线写出化合物 A~F 的结构式。 2.请给出避蚊胺的学名(系统命名法)

第十一题(7 分) 羰基化合物有一个重要反应,就是在稀碱的作用下,具有 ? -活性氢的醛(酮)
O R CH C H H

?-

生成 ? -羟基醛(酮)。该反应是可逆反应,称为醇(羟)醛缩合。其反应历
H

O

程为(

表示一对电子转移):R CH C H
H
O O R CH2

OH

-

+H2O R CH C H
O C CH CHO H R

O

R CH C H + R CH2 C H

R CH2

O C CH CHO + H OH H R

-

R CH2

OH C CH CHO + H R

HO

-

(β -羟基醛) 问:由下面化合物进行如下反应,应得到何种产物,并写出相应的反应历程。
O

OH - H2O
OH

-

第十二题(5 分) 在强酸性的非水溶液,如 SbF5 的 HF 溶液中通入 H2S 气体,结果只得到一种晶体 A。 经分析,A 的阴离子具有八面体结构,阳离子与 PH3 是等电子体。 1.确定 A 的结构简式,写出生成 A 的化学反应方程式。 2.在上述反应中,H2S 起着什么作用? 3.A 物质能对石英有腐蚀作用,问 A 的哪一种离子对石英具有腐蚀作用? 4.如何贮存 A?

参考答案 No.1 1.A:SOmXn,X=F、Cl、Br、I 之一或几种,∴A 为卤氧化硫,∴A 与水的反应可能 2- - - - 是:SOX2+H2O→HSO3 +X 或 SO2X2+H2O→SO4 +X (不可能是氧化还原反应),由 - ①、②、③、④、⑤知:A 可能是 SOCl2、SOClBr 或 SOBr2。由⑤的反应现象无 I3 色出现 2 2 并不能判断无 I-,因为有:I2+SO3 -→I-+SO4 -。(3 分) 2.若 A 为 SOX2,则水解产生 SO2:SOX2+H2O→SO2+2HX; 5SO2+2MnO4-+2H2O→5SO42-+2Mn2++4H+ 2- - 若为 SO2X2,则水解:SO2X2+H2O→SO4 +X (2 分) 3.初步判断有无 I3-离子,其离子方程式为:2Cu2++4I-→2CuI↓+I2。需要指出的是: 2 2 由⑤的反应现象无 I3-色出现并不能判断无 I-,因为有:I2+SO3 -→I-+SO4 -。(2 分) 4.A 可能是 SOCl2、SOClBr 或 SOBr2。(1 分) 5.最后经计算 A 为 SOClBr。若 A 为 SOBr2,经计算可得沉淀 1.29g;而 A 为 SOClBr, 可得沉淀 1.45g。(2 分) 6.SOClBr+H2O=SO2+HCl+HBr(1 分)

No.2 1.放在真空容器中是为了防止 Na 被空气中的氧气氧化;随后放在高压容器中是为了 生成金刚石,因为生成金刚石需要高温高压。(2 分) 2.正四面体;碳原子的杂化形态为 sp3;(1 分) 3.上述实验是武慈反应,即卤代烃与钠的反应,生成碳原子数更大的烃。因为 CCl4 3 3 中碳原子为 sp 杂化,反应后,许许多多的碳原子通过 sp 杂化学形式成键,即组成网状的 金刚石。(2 分) 4.A 为金刚石;B 为石墨,它们互为同素异形体。(2 分) 5.化学反应为:CCl4+4Na→C+4NaCl 金刚石和石墨的稳定形态相比,金刚石的内能 大,不稳定,易转化为内能较低的石墨。(2 分) 6.从纯理论的角度看,采取高温高压,将使一部分石墨转化成金刚石,使金刚石的含 量大幅增多。(1 分) 7.上述实验开辟了人造金刚石的另一途径。(1 分)

No.3 1.A 剂:Na2O2,供氧剂;B 剂:MnO2,催化剂;(4 分) 2.Na2O2+2H2O→2NaOH+H2O2;2H2O2
MnO 2

2H2O+O2↑;

4H2O2+H2SO4+K2Cr2O7→K2SO4+2CrO5+5H2O; 4CrO5+12H+→4Cr3++6H2O+7O2↑; 3MnO2+6KOH+KClO3 3K2MnO4+KCl+3H2O 3K2MnO4+2H2O→2KMnO4+MnO2+4KOH(4 分) 3.关键是控制加水的量和加水的速度,可用分液漏斗来控制。(1 分)

No.4 1.链式结构无旋光异构体,而八面体具有旋光异构关系。若发现某配合物用旋光仪测 得有旋光性,且配位数为 6,则该配合物一定是八面体结构。(2 分) 2. 乙酰丙酮之所以可作为双齿配体, 是因为该物质始终存在烯醇式和酮式的互变异构:
O CH3 C O CH2 C CH3
OH CH3 C O CH C

CH3

(1 分)

3.(1)n(Co)=

1 1 C ? ? VOH ? 0.1013 ? 24.07 n(H+)= × OH = =0.001219mol; 2 2 2000 1000

MA=

58.93 m 0.4343 ? 100% ? 16.54% (2 分) ? ? 356.3g / m L,Co%= MA n(Co) 0.001219
CH

3 2 (2)由 MA 推出应为 Co(C5H7O2)3;注意不能写为 Co(C5H8O2)3。Co:sp d 。

H3C H3C C CH

C O O O C CH3

C O

CH3 CH3 O C CH

Co O C

(2 分)

CH3

(3)CH3COCH2COCH3+CoCl2+2H2O2→Co(CH3COCHCOCH3)3+H2O+2HCl+1/2O2 (1 分)
CH H3C C O O O C CH3 C O O Co O C CH3 C CH
Br

CH3 CH3
H3C C

Br C C O O H3C C C C O O CH3

CH3 CH3 O C C Br

(4)

H3C C CH

+3Br2

Fe

Co O C

+3HBr。螯环的

CH3

中央氢原子在两端羰基的作用下,呈现出部分酸性,可以在明显亲电条件下被 Br+取代。 (2 分)

No.5 1.A:NaN3;B:KNO3;C:SiO2(3 分) 2.N3-,结构式为: N
N N
4 3

N:sp 杂化,两个σ 键,两个π

O

O N O

NO3 :





N:sp2 杂化;三个 N-O σ 键,一个π 3.2NaN3

6 4

(3 分)

2Na(l)+3N2;10Na+2KNO3→K2O+5Na2O+N2;

K2O+Na2O+2SiO2→Na2SiO3+K2SiO3(2 分) 4.固体 C 与反应生成的 K2O、Na2O 结合生成硅酸盐,可减少气袋使用后,废弃物的 腐蚀性,降低环境污染。(2 分)

No.6 1.振荡后试管越来越紧,属于减压状态,说明试管中的 O2 参与了反应。化学反应为: 4Cu+8NH3+O2+2H2O→4[Cu(NH3)2]OH;[Cu(NH3)2]OH
O2

[Cu(NH3)4](OH)2(3 分)

2.A 中[Cu(NH3)2]+中 Cu+为 d10 结构,d 亚层已排满,不能进行 d—d 跃迁,所以 A 无 2+ 9 + 色;而在 B 中,[Cu(NH3)4] 中 Cu 为 d 结构,d 亚层未排满,可进行 d—d 跃迁,所以 B 为蓝色。(2 分) 3.上述反应可以定量测定 O2 的含量。(1 分) 4.若换成 Cu2O 上述反应更易进行,此时不需要空气中的 O2 参与。 Cu2O+4NH3+H2O→2[Cu(NH3)2]OH(2 分)

No.7
O

1.A:Na3NO4;原硝酸钠或正硝酸钠;

N O O O

3 ;N:sp 杂化;正四面体。(4 分)

2.活泼;因为 Na3NO4 中中心氮原子半径小,按正常的配位应该是 3,即 NaNO3 较为 稳定。因此,当在“挤”入一个氧原子后,排斥能力增强,因此阴离子体系能能增大,不稳 定,化学性质变得活泼。(2 分) 3.Na3NO4+H2O+CO2→NaNO3+NaOH+NaHCO3(1 分)
O

4.
O

N O O

;NO4-+H2O→NO3-+H2O2(2 分)

No.8 1.A:NCl3;NH4++3Cl-+2H+→NCl3+3H2↑(2 分) 2.NCl3 的极性小于 NH3 的极性。(1 分) 3.NCl3+3H2O+6ClO2-→6ClO2+3Cl-+3OH-+NH3↑(2 分) 4.将 NCl3 水解。看看水解产物。若产物是 HNO2 和 HCl,即 N 显正性,Cl 显负性; 若产物是 NH3 和 HOCl,那么 N 和 Cl 的正、负性恰好相反。实验事实是:NCl3 的水解产物

是 N2 和 HCl,可以想象 N2 只能是 HOCl 氧化 NH3 的产物,HNO2 和 HCl 间不可能产生 N2, 所以是 N-Cl3-。(2 分)

No.9 1.[Mg2+]+[MgF+]=1.29×1010-3mol/L ① HF+OH- K=2.83×10-11 ∵F-+H2O ∴[HF]很小,∴[F-]≈2s-[MgF+],∴
[MgF ? ] ? 63 [ Mg ](1.29 ? 10?3 ? 2 ? [MgF ? ])
2?



[MgF+]=1.73×10-4mol/L≈1.7×10-4mol/L, [Mg2+]=1.12×10-3mol/L; 联立①、 ②得: [F-]=2.41×10-3mol/L,[HF]=2.61×10-7mol/L。(未考虑水的离解)∴Ksp=[Mg2+][F-]2 -9 =6.51×10 (5 分) 2.电解质在水中的电离并不是完全的,无论是强电解质,还是弱电解质,主要原因是 电解质电离出的阴阳离子能相互牵制, 即牵涉到有关离子强度的问题, 由此引出活度的概念。 (2 分)

No.10
CHO CH3 CH3 CH3 CH3

1. A:
Br CH3

B: ;
Br

C: ;
MgBr

D: ;

E: ; COOH

; COCl

F:

(6 分) CON(CH CH ) 2 3 2 2.(间)—3-甲基-N,N-二乙基苯甲酰胺(1 分)

No.11
O OH - H2O HO O
-

O

O
H

O


O

H2O
O

+OH-

No.12 1.A:[SH3]+[SbF6]-;SbF5+HF+H2S→[SH3]+[SbF6]-;(2 分) 2.H2S 起着碱的作用(质子接受者)。(1 分) 3.SH3+;(1 分) 4.聚四氟乙烯的塑料瓶中(1 分)


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