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全国高中化学竞赛初赛模拟试题


2008 年全国高中化学竞赛模拟试题二十一
1.008

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 Ru Rh P d Ag Cd In Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc 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 [210] [222] -Lu 178.5180.9 183.9186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210][210] 132.9137.3La Fr Ra [223] [226]Ac-Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt H

相 对 原 子 质 量

第一题、下表是摘自当前高中化学教材附录中的相对原子质量(部分) H 1.00794 F He 4.002602 Ne Li 6.941 Na Be 9.012182 Mg B 10.811 Al C 12.0107 Si N 14.0067 P O 15.9994 S

18.9984032 20.1797

22.989770 24.3056

26.981538 28.0855

30.973761 32.062

上表元素 (及更多元素) 中, 有的元素的相对原子质量 (原子量) 的有效数字的位数多达 7~ 9 位,而有的元素的相对原子质量的有效数字位数少至 3~4 位,为什么?

第二题、回答下列问题 2-1 科学家 P.Tatapudi 等人首先在酸性条件下电解纯水的方法制得臭氧。 臭氧在_______极周 围的水中产生,其电极反应式为____________________,在_______极附近的氧气则生成过氧 化氢,其电极反应式为__________________.电解的化学方程式为_____________________ 2-2 美国和欧洲的科学家合作,在同温层发现破坏臭氧的 C12O2。在该化合物中,氯 的氧化数为_________:氧的氧化数为___________。Cl2O2 的 Lewis 结构式为__________, 该分子中所有原子____________(填:共或不共)平面 2-3 2004 年美国{科学}杂志报导了 700'C 时,在 Rh-CeO2 催化剂作用下;湿的乙醇 蒸气与足量空气反应制备氢气的方法。试以 1mol 乙醇作反应物,写出该反应的化学方程 式___________________________________· 第三题、晶体 M 可由如下方法合成:CH3CN 和乙醇在一定条件下加成得产物 A,A 在冰醋 酸介质中缩聚得到产物 B,B 为六元环状化合物,具有芳香性,B 与对甲基苯甲醛在 KOH 的 乙醇溶液中缩合可得 M 晶体。B 与 M 均具有芳香性,且分子内存在三重轴(旋转 360°/3 能与原分子重合) 。 3-1.写出 A、B、M 的结构简式

3-2. 为什么 M 晶体具有良好的光学性能____________________________________ 3-3.M 是正交晶系,晶胞参数:a=2.42nm ,b=0.62nm,c=0.81nm,密度为 1.17g/cm3。 计算该晶胞有多少个原子______________________

第四题、有一黑色化合物 A,它不溶于碱液,加热时可溶于浓盐酸而放出黄绿色气体 B。将 A 与 KOH 和 KClO3 共热,它就变成可溶于水的绿色化合物 C。若将 C 酸化,则得到紫红色 溶液 D 和黑色沉淀 A。用 Na2SO3 溶液处理 D 时,也可得到黑色沉淀 A。若用 H2SO4 酸化的 Na2SO3 溶液处理 D,则得到几乎无色的溶液 E,而得不到沉淀 A。问 A、B、C、D、E 各为 何物?写出有关化学反应式。 A B C D E

第五题、向 100mL 浓度为 0.200 mol/L 的 AgNO3 溶液中加入 2.00mol/L 的氨水 20.0mL,最 初析出的沉淀恰好溶解,将此溶液稀释至 200mL 称为 A 溶液。 5-1.求 A 溶液中[Ag+],[NH3]和[Ag(NH3) 2+]各为多少? 5-2.向 A 溶液中加入 0.100molNaBr 固体后,要阻止 AgBr 沉淀生成,需加入 Na2S2O3· 5H2O 多少克? 已知: K 稳Ag ( NH
? 3 )2

? 1.10 ? 10 7

K 稳Ag ( S O )3? ? 2.90 ?1013
2 3 2

Ksp AgBr =7.70× 10-13

第六题、在 20 cm3 3 mol·dm-3 的氨水中溶解 1.0 g [Co(NH3)5Cl]Cl2,然后用 4 mol·dm-3 HCl 酸化到 pH 为 3 ~ 4,加入 1.5 g NaNO2,待其溶解后,慢慢加入 15 cm3 浓盐酸,冰水冷却, 析出棕黄色沉淀 A,滤出,洗涤,风干。A 的 IR 谱项中在 1428 cm-1 左右出现一个 N—O 特 征吸收峰,如在上述制备过程中,将 pH 调到 4 ~ 5,其它过程同制备 A 相似,则可得一橙 红色固体 B。B 的 IR 谱在 1468 cm-1 和 1065 cm-1 附近出现两个 N—O 特征吸收峰,试对 A、
? B 化合物 N—O 特征吸收峰的不同作出解释(提示:A 和 B 均为一个 NO ? 。 2 取代一个 Cl )

第七题、Ar、Xe、CH4、Cl2 等分子能和水形成气体水合物晶体。在这种晶体中,水分子形 成三维氢键骨架体系。在骨架中有空穴,它可以容纳这些气体小分子形成笼型结构。 7-1 甲烷的气体水合物晶体成为可燃冰。 已知每 1m3 这种晶体能释放出 164m3 的甲烷气体。 试估算晶体中水与甲烷的分子比。 (不足的数据由自己假定,只要假设合理均按正确论)

7-2 X-射线衍射分析表明,该晶体属于立方晶系 a=1200pm。晶胞中 46 个水分子围成两 个五角十二面体和六个稍大的十四面体(2 个六角形面,12 个五角形面) ,八个 CH4 分子可 以进入这些多面体笼中。计算甲烷和水的分子数之比和该晶体的密度。

7-3 已知 Cl2 的气体水合物晶体中, Cl2 和 H2O 的分子数之体为 1︰8, 在其晶体中水分子所 围成的笼型结构与可燃冰相同。推测它的结构。

第八题、四氧化三铅俗名“铅丹”或“红丹” ,化学式可以写为 2PbO·PO2,铅丹用于制造 铅玻璃,由于它有氧化性,涂在钢材上有利于钢铁表面的钝化,其防锈效果好,所以被大量 地用于油漆船舶和桥梁钢架。 今欲测定某样品四氧化三铅含量,称取 Pb3O40.1000g,加酸溶解,得到含 Pb2+的溶液, 加热下用过量 K2Cr2O7 将 Pb2+沉淀为 PbCrO4,反应为 2Pb2++Cr2O72-+H2O=2PbCrO4↓+2H+, 冷却后过滤洗涤,将 PbCrO4 沉淀用 HCl 溶液溶解,加入过量 KI,用 0.1000mol·L-1Na2S2O3 溶液滴定,终点时用去 12.00mL。 8-⒈写出 PbCrO4 沉淀溶解和滴定过程的化学方程式

8-⒉计算试样中 Pb3O4 的质量分数; (Pb3O4 的相对分子质量为 685.6)

8-⒊用标准溶液滴定时应用指示剂? ____________ 8-⒋加入过量 KI 后,反应需在暗处放置 5-10 分钟,为了防止生成的 I2 挥发,可选用何种仪 器? ___________ 第九题、乙烯是重要的化工原料,以下是由乙烯为起始物的一系列反应:

9-1、推测 A,B,C,D,E,F,G,X 的结构 9-2、写出由 G 生成 X 的两步反应方程式 9-3、X 经水解,加热可得到 Y 和 Z(C5H10O),写出 Y,Z 的结构

第十题、英国有机化学家 W·H·Perkin 于 1877 年创立的由苯甲醛、乙酐、乙酸钠(为催 化剂)反应合成肉桂酸的方法至今仍用于工业生产,其合成反应的化学方程式为: 经典的操作方法是将三种原料在烧瓶中混合,于 150~200℃下加热回流反应数小时;向反 应混合物中加入稀碱, 加热煮沸几分钟后用水蒸气蒸馏法蒸去未反应的苯甲醛; 向剩余液中 加入适量活性炭,煮沸几分钟,趁热过滤,在搅拌下用盐酸酸化滤液至强酸性,使肉桂酸析 出;过滤,洗涤,干燥便得较纯净的产品。 10-1 写出合成反应方程式 10-2 某同学在合成时用了苯甲醛 5.0g,乙酐 8.0g,无水乙酸钠 3.0g,最后制得肉桂酸 4.5g。 通过计算说明合成中的限制试剂是哪一种?合成的理论产量是多少?百分含量是多少? 10-3 已知在 1.013×105 Pa 下, 苯甲醛、 乙酐、 乙酸、 肉桂酸的沸点依次为: 179.1℃、 139.55℃、 117.9℃和 300℃。为了提高肉桂酸的产率,请根据合成反应的化学方程式和上述沸点数据, 对经典操作方法提出一种改进方案。

第十一题、有机物 A 的分子式 C3H7NO2S,无色晶体,溶于水,不溶于苯、二硫化碳等,可 由毛发等蛋白质水解提纯制备。A 有两性,等量的 A 消耗 H+、OH-的物质的量比为 1:2。A 在中性或微碱性溶液中被空气氧化生成有机物 B。 B 的分子式 C6H12N2O4S2, 白色片状晶体, 易与酸、碱反应。结构测定:A 中不同环境的 H 的 5 种,而B中只有4种。试回答: 11-1 A、B的结构简式:A B 11-2 A在中性或微碱性溶液中被空气氧化成B的化学方程式 11-3 A 与强碱反应的离子方程式 11-4 A 燃烧的化学方程式___________________________________________

2008 年全国高中化学竞赛模拟试题二十一参考答案 第一题 有一些元素在自然界中分布较易准确测得, 有的只有一种稳定核素, 所以相对原子质量有效 数字多;有的元素在自然界中的平均丰度难以准确测得,有效数字较少 第二题 2-1 阳,3H2O – 6e O3 + 6H+ 3O2 + 6H+ + 6e 3H2O2 或 O2 + 2H+ + 2e H2O2 3H2O + 3O2 O3 + 3H2O2 2-2 +1 —1 Cl—O—O—Cl 不共 2-3 C2H5OH + 3/2 O2 3H2 + 3CO2 (乙醇系数应为 1!) 第三题

3-1.A: 3-2.存在π
30 30

B: 大π 键

M:

3-3.M:Mr=429 V=abc=1.22nm3,Z=DVNA/Mr=2,原子数 180 个 第四题 A.MnO2 B.O2 C.K2MnO4 D.KMnO4 E.MnSO4 MnO2+4HCl(浓)
?

MnCl2

+Cl2↑+2H2O 3 MnO2+6KOH+KClO3
?

3K2MnO4+KCl+3H2O

3K2MnO4+2H2SO4=2KMnO4+MnO2+2K2SO4+2H2O 或 2KMnO4+3Na2SO3+H2O=2 MnO2+3Na2SO4+2KOH 或
2? 2? ? 2MnO? 4 ? 3SO3 ? H2O ? 2MnO2 ? 3SO4 ? 2OH

2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4=2 MnSO4+5Na2SO4+K2SO4+3H2O 或
2? ? 2? ? 2MnO? ? 5SO2 4 ? 5SO3 ? 6H ? 2Mn 4 ? 3H2O

第五题 5-1.起始[Ag+]=0.200×100/200=0.100mol/L [NH3]=2.00×20.0/200=0.200mol/L 设达到平衡时[Ag+]为 x,则: Ag+ + 2NH3 Ag(NH3) 2+ 起始 0.100 0.200 平衡 x 2x 0.100-x=0.100

K 稳Ag ( NH

? 3 )2

?

[ Ag ( NH 3 ) ? 2] [ Ag ? ][ NH 3 ]2

?

0.100 x?( 2 x ) 2

? 1.10 ? 107

所以:[Ag+]= x = 3

0.100 4?1.10?10 7

=mol/L

[NH3]= 2x =2.62×10-3mol/L [Ag(NH3) 2+]=0.100- x =0.0987 mol/L
.100 5-2.[Br-]= 0 =0.500 mol/L [Ag+][Br-]=1.31× 10× 0.500> Ksp AgBr 0.200

故有 AgBr 沉淀生成,加入 Na2S2O3 使 AgBr 沉淀溶解。 AgBr + 2S2O32[Ag(S2O3) 2] 3- + Br平衡时 y 0.100 0.500
2O3 ) 2 ][ Br ] K ? [ Ag ( S ? K sp AgBr ? K 稳Ag ( S O )3? ? 7.70 ? 10?13 ? 2.90 ? 1013 ? 22.3 [ S O 2 ? ]2 2 3 2 3 2 3? ?

又 K?

0.500?0.100 y2

所以 y=

0.500?0.100 22.3

? 4.74 ? 10 ?2 mol/L

[S2O32-]总=4.74×10-2+2×0.100=0.247 mol/L
2? 200 mNa 2S2O3 ?5H2O ? [S2O3 ]总 ? M Na 2S2O3 ?5H2O ? 1000 ? 0.247? 248? 0.200 ? 12.3(g)

第六题、 A、B 两化合物互为键合异构体。 A:[Co(NH3)5NO2]Cl2,棕黄色,N 配位两个 N—O 键等长,

? N-O 为 1428 cm-1
B:[Co(NH3)5ONO]Cl2,橙红色,O 配位 两个 N—O 键不等长, 故 ? N-O 为 1065 cm-1,1468 cm-1。

第七题 7-1 假设甲烷气体体积果折合成标准状况下的数据,为 7.32 kmol。设甲烷水合物晶体的密 度与冰密度是相同的,为 1g/cm3,则其中的水有:55.56 kmol,因此:CH4︰H2O=1︰7.6。 说明:甲烷水合物的组成可能是 6CH4· 46H2O。以上是最简单的参考答案,只要答案为 CH·7~9H2O,均可按满分计。 7-2 n(CH4)︰n(H2O)=8︰46=4︰23(1 分) ;ρ =0.92g/cm3。 7-3 由于 n(Cl2) :n(H2O)=1︰8=6︰48。因此,十四面体笼填入 6 个 Cl2,2H2O 进入 十二面体笼。 第八题 8-1、解:(1)2PbCrO4+2H+=2Pb2++Cr2O72-+H2O (2)Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O (3)I2+2S2O32-=2I-+S4O628-2、解:Pb3O4→3Pb2+→3/2Cr2O72-→3×3/2I2→3×3/2×2S2O32Pb3O4%=91.41% 8-3、淀粉 8-4、碘量瓶

第九题 9-1、

9-2、

9-3、

第十题 10-1 C6H5CHO + (CH3CO)2O 10-2 MC6H5CHO ? 106

C6H5CH=CHCOOH + CH3COOH

M( C H ? 1 0 2 MC6H5CH?C H C O O? H1 4 8 3C O2)O

从反应的化学方程式看出:乙酸钠为催化剂。5.0g 苯甲醛为 0.047mol,8.0 乙酐为 0.047mol, 所以限制试剂为苯甲醛。 C6H5CHO + (CH3CO)2O C6H5CH=CHCOOH + CH3COOH 106 148 5.0 x 理论产量: x ?
5.0?148 106

? 7.0g

4.5 百分产率: 7 .0 ? 100 ? 64

10-3 合成反应为可逆反应, 从沸点数据可以看出, 生成物乙酸的沸点在反应混合物中最低。 若在合成过程中将回流装置改为分馏装置, 将沸点低的生成物乙酸分馏出去, 则可使平衡向 右移动,提高肉桂酸的产率。

第十一题 11-1 结构简式 A:

HS CH 2CHCOOH NH2

(半胱氨酸)

B: 11-2

HOOC CH CH 2S SCH 2 CH COOH NH2 NH2
+

4 HS CH 2CHCOOH NH2
11-3

O2

2 HOOC CH CH 2S SCH 2 CH COOH NH2 NH2
+ 2OH -

+

2H2O

HS CH 2CHCOOH NH2
4 HS CH 2CHCOOH NH 2

S CH 2CHCOO - + 2H O 2 NH2
12CO 2 + 14H 2O + 4SO 2 + 2N 2

11-4

+

19 O2


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