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高中化学奥林匹克竞赛辅导全真模拟试题(2)


高中化学奥林匹克竞赛全真模拟试题(二)
题号

1 3

2 12

3 8

4 12

5

6

7

8

9 10

总分

满分


6 20 12

7 14 6

100

得分

评卷人 ? ? ? ? 竞赛时间 3 小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后 1 小时内不得离场。时间到,把试卷(背面 朝上)放在桌面上,立即起立撤离考场。 试卷装订成册,不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内,不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。不 得持有任何其他纸张。 姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置,写在其他地方者按废卷论处。 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
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] 132.9137.3La Lu 178.5 180.9 183.9186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210][210] [222] Fr Ra [223] [226]Ac-Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt H

相 原 质 对 子 量

第 1 题(3 分)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 18.9984032 He 4.002602 Ne 20.1797 Li 6.941 Na 22.989770 Be 9.012182 Mg 24.3056 B 10.811 Al 26.981538 C 12.0107 Si 28.0855 N 14.0067 P 30.973761 O 15.9994 S 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 2 题(12 分)将 H2O2 慢慢加入到 SbF5 的 HF 溶液中得一白色固体 A,A 是一种盐类,其阴离子呈八面 体结构。 2-1 A 的结构简式 ,生成 A 的化学方程式
-1-



2-2 2-3 式 2-4

A 不稳定,能定量分解,B 是产物之一,其中亦含有八面体结构,B 的结构简式为 。生成 C 的化学反应方程式是 。 。 。



若将 H2S 气体通入 SbF5 的 HF 溶液中,则得晶体 C,C 中仍含有八面体结构,写出 C 的结构简 将 H2O2 滴入液氨中得白色固体 D,D 是一种盐,含有正四面体结构,写出 D 的结构式 和生

成反应方程式 比较 H2O2 和 H2S 的性质异同

第 3 题(8 分)有机物 X 具有旋光活性,其分子由 C、H、O、N 4 种元素组成,其中 C、H、O 的原子个 X 数比是 3︰5︰2;工业上可以用 A 和 B 以物质的量 1︰4 通过取代反应制备 X; 能与 4 倍其物质的量的 NaOH 反应,并能与 Ca +等与大部分金属离子 1︰1 络合,所得螯合物结构中存在 5 个五原子环。 3-1 3-2 写出 X 的化学式 和 B 的结构简式 。 写出满足条件的全部 X 的结构简式,分别命名和计算光学异构体的个数。
2

第 4 题(12 分)据《中国制药》报道,化合物 F 是用于制备抗“非典”药品(盐酸祛炎痛)的中间产物, 其合成路线为:
(A)
CH3 Cl2 hv


D


浓硫酸+浓硝酸 水浴/加热 ②

B



C



(E)

NH2 COOH

F

4-1

请写出有机物字母代码的结构简式。

4-2

第③、④步反应的顺序能否填倒,说明理由。

4-3

写出 D+E→F 的化学方程式,并用系统命名法命名 F。

4-4 4-5

第④步反应的反应类型是



E 在一定条件下可聚合成热固性很好的功能高分子,写出合成此高聚物的化学方程式。

第 5 题(6 分)现在,我们来研究 AgNO3 溶液和(NH4)2S 溶液之间的反应。 ①将 AgNO3 溶液和(NH4)2S 溶液混合,会发生反应。 ②若在 31℃时,将 5mL 2mol/L AgNO3 溶液和 5mL 接近饱和的(NH4)2S 溶液分别放在 2 个青霉素瓶中,用 一段 60cm 长充满饱和 KNO3 溶液的一次性医用输液管作盐桥,如图所示:
-2-

经观察,电解一段时间后,二个青霉素瓶中都有新物质生成。 5-1 插入 AgNO3(aq)的碳棒上有 色,是因为有 ,是因为有 生成;插入(NH4)2S 溶液的碳棒 生成;上述电解的离子反应方程式 。 5-2 在盛 AgNO3 溶液和(NH4)2S 溶液液面上分别用 1cm 厚的石蜡油封闭液面的原因是

附近的液体显 为

第 6 题(20 分)A 物质是实验室一种无色有毒的挥发性液体,由 X、Y 两种短周期元素组成。A 在空气中 极易着火生成 B 气体和 C 气体;A 不溶于水,但加热到 423K 可以和水反应,生成 B 气体和 D 气体,D 只含两 种元素,其中一种是 Y。在交流放电的情况下,分解生成 E 气体、F 固体两种物质,E 物质和 B 化学式量几乎 相等,含 Y 元素约 72.7%;F 是环状单质分子,具有冠状结构,易溶于 A,F 的式量约是 C 的 4 倍。E 可在液 氮条件下与 HBr 于 77K 生成含双键结构的物质 G,冷却至室温可得 G 的环状三聚体 H。 6-1 写出 A、B、C、D、E、F、G、H 的结构简式。

6-2

用 X 射线衍射法测得 F 的晶体为正交晶系,晶胞参数 a=1048pm,b=1292pm,c=2455pm。已知该


物质的密度为 2.07g·cm 3。计算每个晶胞中 F 分子的数目。

6-3

自发现富勒烯以来,其神奇的结构和性能引起了人们对碳原子团簇广泛和深入的研究。除了碳原子团

簇之外,其它元素的原子团簇是否也具有类似碳原子团簇的奇异的特性,这是个十分有趣的研究课题。F 物质 有很多同分异构体,在实验手段受到各种条件的限制时,理论研究是一种重要的补充。厦门大学化学系对 F 物 质的原子团簇进行了理论计算,发现除了冠状结构外还有多种结构。其中一种 X 具有 2 次对称轴,以及两个包 含对称轴的对称面,一配位和三配位原子数目相等;另外一种 Y 是一种椅式结构原子团簇增加 2 个原子形成, 也具有二次对称轴,对称面和对称轴垂直。请画出这两种结构的原子团簇。

6-4

五氟化砷 AsF5(2.93g)和上述物质 F(0.37g)用四氮化四硫 S4N4(0.53g)在液态 SO2 溶剂中发生完

全的反应, 溶剂和挥发性产物被泵抽出后得黄色固体残留物 L (3.08g) 分析 J 知其含有: 28.04%, 42.70%, , As F
-3-

N 5.25%,经分析 L 是离子化合物,阴离子为正八面体结构,阳离子为两种元素组成,结构是直线形。固体 L (0.48g)溶于液态二氧化硫,和叠氮化铯 Cs N3 (0.31g)完全反应,收集应释放出得氮气于 66.5kPa、298K 为 67.1cm3。反应混合物过滤得难溶蓝黑色纤维状固体 J(0.16g) 。分析 J 知其含有 2 种元素,其中含 N 30.3%。 红外光谱、X 射线粉末衍射结果表明抽出 SO2 后残留物是六氟砷(V)酸铯。 (1)L 的实验式是什么? (2)提出 L 的结构式; (3)写出配平的生成 L 的方程式; (4)1mol L 发生转化时生成氮气的物质的量; (5)J 的化学式; (6)写出 n mol L 生成 J 的普遍离子方程式。
+ -

? 第 7 题(12 分)已知 298.2K 时, ? C H m (C2H5OH,液)= -1366.8 kJ·mol-1,水和乙醇的摩尔蒸发焓

? ? ? vap H m /( kJ·mol-1) 分别为 44.01 和 42.6,C2H4(g), H2O(g)和 CO2(g)的 ? f H m /( kJ·mol-1) 分别为 52.26、

-241.8 及-393.5,求 7-1 7-2 7-3 7-4
? ? 同温度下,分子式为 CnH2n 的物质的 ? f H m 与 ? C H m 之间的关系式;

? 求 298.2K 时 C2H4(g) ? C H m ? 298.2K 时 C2H5OH(气)的 ? f H m 和 ? C H m

?

? 298.2K 时 C2H4(g) + H2O(g) → C2H5OH(g)的 ? r H m

-

-

-4-

第 8 题(7 分)苯巴比妥是 1903 年就开始使用的安眠药,其合成路线表示如下。请在相应的方格中写出 A —F 和苯巴比妥的结构:
CH3 NBS CCl4 A (C7H7Br) i.Mg, Et2O ii.CO2, iii.H+ B (C8H8O2) SOCl2

C (C8H7ClO)

CH3CH2OH

D (C10H12O2)

CO(OCH2CH3)2 E (C13H16O4) CH3CH2ONa

KOC(CH3)3 CO(NH2)2 Phenobarbital (C12H12N2O3) F (C15H20O4) CH3CH2Br CH3CH2ONa 苯巴比妥

A

B

C

D

E

F

苯 巴 比 妥

第 9 题(14 分)锂电池由于其安全可靠的性能,体积小、质量轻、高效能及可逆等卓越品质被广泛应用于 移动电话、 笔记本电脑、 数码相机等便携式电子器材中。 下图为锂电池工作原理图, 阴极材料由 LiMO2 (M=Co, Ni, V, Mn)构成,阳极材料由石墨构成,阴、阳两极之间用半透膜隔开,充电时锂离子由阴极向阳极迁移,放 电时则相反,电池可表示为: (-) Cn / LiClO4 / LiMO2 (+)

-

-

-5-

9-1

写出锂电池充放电时的可逆电极反应。

9-2

根据上图所示的 LiMO2 的尖晶石结构,写出氧的堆积方式,并指出 Li 和 M 占据何种空隙,画出以氧

为顶点的一个晶胞。

9-3

锂离子在阳极与石墨形成固体混合物,试推测并画出锂离子嵌入石墨的可能结构。

9-4

早期的阳极材料用的是锂金属, 试指出锂金属作阳极材料的不足, 并说明还可以用什么物质替代石墨

作阳极材料?

-

-

-6-

第 10 题 分) (6 称取含有 KBrO3、 KBr 及惰性物质试样 1.000g, 溶解定容于 100mL 容量瓶中。 移取 25.00mL 试液, H2SO4 介质中以 Na2SO3 还原 BrO3 至 Br , 在 调至中性, 0.1010mol/LAgNO3 滴定至终点, 用 用去 10.51mL, 另取 25.00mL 试液,用硫酸酸化后,加热赶去 Br2,再调至中性,滴定剩余的 Br ,用去上述的 AgNO3 标准溶 液 3.25mL。 计算试样中 KBrO3、 KBr 的质量分数。 (已知 KBrO3、 KBr 的摩尔质量分别为 167.0g/mol, 119.0g/mol)
- - -

参考答案: 1 2-1 2-2 2-3 2-4 3-1 有一些元素在自然界中分布较易准确测得(1 分) ,有的只有一种稳定核素,所以相对原子质量有效数 [H3O2]+[SbF6][H3O] [SbF6] [SH3] [SbF6]
+ + + -

字多(1 分) ;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(1 分) 。 (2 分) ; H2O2+HF+SbF5=[H3O2]+[SbF6](2 分) (2 分) ; H2S+HF+SbF5=[SH3]+[SbF6](2 分) ; H2O2+NH3=[NH4] [HOO] (1 分)
+ -

(1 分) (1 分) (1 分)

[NH4] [HOO]

H2O2 既是酸又是碱,H2S 是一种碱

C12H20N2O8(2 分) ClCH2COOH(1 分)

X1:

X2:

(2 分)

3-2

命名:2,3-丁二胺四乙酸 异构体 3种
-

1,2-丁二胺四乙酸(1 分) 2 种(2 分)
-7-

4-1

B:

NO2 CH3 ;C:

NO2 ;D: COOH

CH2Cl;F:

NH CH2 COOH

(各 1 分) 4-2 4-3 不能,因为先生成
CH2Cl+
NH2 (2 CH3 ,再与 KMnO4 氧化时—NH2 也会被氧化。 分)

NH2 COOH

cat

NH CH2 COOH

+HCl(2 分)

F:N-苄基-邻-氨基苯甲酸(1 分) 4-4 还原反应(1 分)
O

NH2

NH C

n

4-5 5-1 5-2 6-1

n

COOH

cat


+nH2O(2 分)
2

银白色固体;银;黄;硫;2Ag +S -=2Ag+S(各 1 分) 避免空气中氧气的干扰(1 分) A:CS2 B:CO2 C:SO2 D:H2S E:CS F:S8

G:

H:

(各 1 分)

6-2

Z=16(3 分)

6-3

X:

Y:

(写出 1 个即可) (各 1.5 分)

6-4

(1)AsF6NS2(1 分)
+ -

(2)[NS2]+[AsF6]-(1 分) (3)12AsF5+S8+2S4N4=8[NS2] [AsF6] +4AsF3(1 分) (4)1mol(1 分) (5)SN(1 分) (6)n[NS2] [AsF6] +nCs N3 =2(SN)n+nN2+nCs [AsF6] (1 分) 7-1 CnH2n 生成反应与燃烧反应化学计量方程式的关系如下: nC(石墨)+n H2(g)+
(1)
+ - + - + -

3 ( 3) ?? nCO2(g)+nH2O(l) n O2(g) ? 2
(2)

反应(1)为 CnH2n

3 n O2(g) 2 ? ?H 1 = ? f H m (CnH2n) 的生成反应,故
CnH2n+
? ?H 2 = ? C H m (CnH2n)

反应(2)为 CnH2n 的燃烧反应,故

反应(3)为 nCO2(g) 和 nH2O(l)生成反应,故
? ? ?H 3 = n ? f H m (CO2,g) + n ? f H m (H2O,l)



?H 3 = ?H 1 + ?H 2
-8-

所以

? ? ? ? ? f H m (CnH2n) + ? C H m (CnH2n) = n ? f H m (CO2,g) + n ? f H m (H2O,l) (4 分)

? ? ? ? 7-2 C2H4(g) ? C H m = 2 ? f H m (CO2,g) + 2 ? f H m (H2O,l) - ? f H m (C2H4, g)

= 2×(-393.5)+ 2×(-241.8-44.01)-52.26 = -1411(kJ.mol-1) 7-3 先求 C2H5OH(l)的 ? f H
? m

(2 分)

,由 C2H5OH(l) 的燃烧反应

C2H5OH(l) + 3O2(g)→ 2CO2(g)+3H2O(l) 因为
? ? ? r H m = ? C H m (C2H5OH,l )

? ? ? = 2 ? f H m (CO2,g) + 3 ? f H m (H2O,l) - ? f H m ( C2H5OH,l)

所以

? ? f H m ( C2H5OH,l) ? ? ? = 2 ? f H m (CO2,g) + 3 ? f H m (H2O,l) - ? C H m (C2H5OH,l)

= 2 × (-393.5)+ 3 ×(-241.8-44.01) +1366.8 = -277.6 kJ.mol-1
? ? ? ? f H m (C2H5OH,g) = ? f H m (C2H5OH,l) + ? vap H m (C2H5OH)

= -277.6 + 42.6 = -235.0 kJ.mol-1
? ? ? ? C H m (C2H5OH,g) = ? C H m (C2H5OH,l )- ? vap H m (C2H5OH)

= -1366.8-42.6 = -1409.4 kJ.mol-1 7-4

(4 分)
? m

?r H

? m =

? f H (C2H5OH,g) - ? f H (H2O,g)- ? f H ( C2H4,g)
? m ? m

= -235.0 +241.8-52.26 = -45.46 kJ.mol-1 8
A CH2Br B CH2COOH C

(2 分)
CH2COCl

D

CH2COOCH2CH3 CH2CH3 C COOCH2CH3 COOCH2CH3

E

CHCOOCH2CH3 COOCH2CH3 C6H5 O HN O


F

苯巴比妥

CH2CH3 O NH

(各 1 分)

9-1

Cathode: LiMO2 = Li1-xMO2 + x Li + x e Anode: n C + x Li+ + xe


+

= Li xCn (4 分) (2 分)

正反应为充电、逆反应为放电反应。 9-2 以氧为顶点的一个晶胞表示如下:

O:立方面心密堆积; Li 和 M 占据八面体空隙;

-

-

-9-

(2 分) 9-3

(4 分) 9-4 锂活泼,易与电解质反应,形成锂的枝状晶体,导致电池被侵蚀或爆炸。 分) (1 还可用低熔点的金属如 Si, Bi, Pb, Sn, Cd 等与锂掺杂形成金属合金, 或用电解质如液体电解质 LiPF6, LiBF6, LiAsF6 及 LiOSO2CF3(用有机溶剂不能含水) ,以及固体电解质等。 分) (1 10 设 KBrO3 为 x mmol BrO3 +3SO32 =Br +3SO42 1mol BrO3 ~1molBr
- - + - - - - - -

(1 分)

KBr 的量为(0.101×10.51-x)mmol BrO3 +5Br +6H =3Br2+3H2O 1 x


(1 分)

5 5x (1 分) (1 分)

剩余 Br 为[(0.101×10.51-x)-5x]mmol 则(0.101×10.51-x)-5x=0.101×3.25 x=0.1222 KBr 的量为:0.9393mmol 0.1222× 0.167 KBrO3 的质量分数为错误!未指定书签。 ×100=8.163 1 × 1 4 0.9393× 0.119 KBr 的质量分数为 ×100=44.71 1 × 1 4 (1 分) (1 分)

-

-

- 10 -


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