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要钱的模拟卷4


2008 年全国高中化学竞赛模拟试题四
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 T

i 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、氮元素能形成多种化合物,回答下列问题 1-1、试解释:NO2 容易形成二聚物,NO 则不能形成二聚物 1-2、试解释:NF3 比较稳定,约在 250℃时才能发生化学反应,而 NCl3 却是极其危险的易 爆炸的油状物 1-3、25℃时水溶液中肼与强酸反应结合一个质子的平衡常数为 3.0×108,求 N2H4 的碱式电 离常数 Kb 及其共轭酸的酸式电离常数 Ka。

第二题、在研究 C4H4 的同分异构时发现一个有趣的分子 X。红外光谱和核磁共振谱表明该 分子的只含有一种氢原子。 进一步研究发现分子中的碳原子均为 sp3 杂化, 且 X 的一氯代物, 二氯代物,三氯代物均只有一种同分异构体。则: 2-1.X 的结构是 2-2.X 是一种不够稳定的物质,受热很容易分解。试解释造成 X 不稳定的原因 2-3、四硝基取代物会是种烈性的炸药,写出其爆炸的方程式

第三题、稀土是我国的丰产元素,17 种稀土元素的性质十分相近。用有机萃取剂来分离稀 土元素是一种重要的技术。他合物 A 是其中一种有机车取剂,A 的结构式如下所示: 3-1 A 所属的化合物类型叫什么? 3-2 通过什么类型的化学反应可以合成化合物 A?写出反应物(其中的 有机物用结构式表示) 。

第四题、 纳米材料由于具有独特的物理和化学性质, 是研究的热点之一。 电化学合成作为 “绿 色”的合成技术也受到人们的关注,两个不同领域的研究交叉是科学新发现的重要来源。 某研究小组用电化学方法,以金属钛作为阳极,惰性电极为阴极,无水乙醇,离子液体 Bu4NBF4 组成的电解质溶液, 合成了纳米 TiO2 的前驱体A,A中含钛量为 21.0%,A 经过直接 水解法可在钛表面得到纳迷 TiO2 膜,钛基 TiO2 膜电极(有效电极反应电对为 TiO2/Ti(OH)3) 对有机电合成有很好的催化活性,催化硝基苯合成对氨基苯酚产率高达 90%以上,催化草 酸合成乙醛酸产率高达 95%以上。若电催化合成机理可表示为:

4-1、给出 A 的结构简式 4-2、写出 TiO2/Ti(OH)3 氧化还原电对的电极反应方程式 4-3、写出 TiO2/Ti(OH)3 电极上催化合成题中对氨基苯酚,乙醛酸的反应方程式

第五题、将硼酸,发烟硫酸,萤石粉共热得到无色气体 A,A 为平面构型分子,密度约为空 气的 2.3 倍,A 用乙醚吸收后得到液态物质 B。乙酸中存在微弱的自偶电离,离子电导率为 139μ S/cm,将 B 加入乙酸中形成均一透明的无色溶液,发现乙酸的离子电导率显著增强, 达到 1300-5800μ S/cm,B 与乙酸的混合溶液是具有良好应用前景的非水型电解质,与传统 的水溶液电解质体系相比有独特的优势,扩大了电化学反应研究的物质范围和电位研究区 间。试回答下列问题: 5-1 给出 A,B 的结构简式 5-2 写出生成 A 的化学反应方程式 5-3 用方程式表示乙酸的自偶电离过程,并分析乙酸中加入 B 后,电导率显著提高的原因 5-4 红外光谱显示,纯乙酸中存在两种羧羟基吸收峰,分析这两种峰产生的原因 5-5 为什么说非水型电解质可以扩大电化学反应研究的物质范围和电位区间?

第六题、将一定量的纯粹的 NiO 晶体在氧气中加热,部分 Ni2+被氧化为 Ni3+,得到氧化物 NixO,测得该氧化物的密度为 6.47g?cm–3,已知 Ni 的相对原子质量为 58.70,纯粹的 NiO 晶 体具有 NaCl 型结构,核间 Ni—O 的距离为 207.85pm,O2–的离子半径为 140pm 6-1 画出纯粹的 NiO 立方晶胞 6-2 计算 NixO 的晶胞参数 6-3 计算 x 值,并写出该氧化物的化学式(要求标明 Ni 元素的价态) 6-4 在 NixO 的晶体中,O2–采取何种堆积方式?Ni 在此堆积中占据哪种 空隙?占据的百分比是多少? 6-5 在 NixO 的晶体中,Ni—Ni 间的最短距离是多少? 6-6 将 NixO 的晶与 NiO 晶体比较,Ni 和 O2–的配位数有何变化(指平均情况)

第七题、7-1 ⑴ BrCl3 具有很强的氧化性,指出它的分子构型。将 BrCl3 溶于水,再通入二 氧化硫写出该反应的化学方程式。 ⑵ 若将 4.66gBrCln 溶于水, 通入二氧化硫, 反应后, 将溶液调节为中性, 并加入过量 Ba(NO3)2 溶液,除去沉淀后,所得溶液再用过量的 AgNO3 溶液处理,得到 15.46g 沉淀,试确定 BrCln 中 n 的值。

7-2 硫酸可以生成由氮原子直接相连于硫原子的一系列衍生物, 试写出由硫酸经取代、 消去、 加成等反应合成三硫酰亚胺(如右下图所示)的反应方程式。

第八题、十九世纪末,化学家发现了镍(Ni)细粉与一氧化碳反应,生成 Ni(CO)4。Ni 原子的 价电子与 CO 配体提供的电子数等于 18——EAN 规则(或 18 电子规则),请回答下列问 题: 8-1 用 EAN 规则预言 Fe(0)和 Cr(0)的二元羰基化合物的分子式? 8-2 用 EAN 规则预言最简单的二元铬(o)—亚硝基化合物应具有什么组成? 8-3 解释为什么 Mn(0)和 Co(0)不生成所谓单核中性羰基化合物,而生成有金属—金属键的化 合物? 8-4 V(CO)6 以及(1)、(2)问中提出的化合物是顺磁性还是反磁性? 8-5 18 电子规则对铬和苯合成的化合物也适用,写出此配合物的结构式。

第九题、写出字母代表的化合物的结构:
O O CHO COOEt CH3NO2 H2

A
Base

?

B

Ni , ?

C(C15H17O3N)

第十题、从茴香籽中按下列程序分离纯化,得到未知物 X:
茴香籽 粉碎 茴香籽粉 乙醇浸泡萃取 乙醇萃取液 常压蒸馏 脱去溶剂 加入乙醇 蒸馏残液 乙醇溶液 白色固体 熔点120-121 C

减压蒸馏

粘稠馏出液(沸点118-121 C/1600Pa) 白色沉淀 乙醚萃取 过滤 淡黄色固体

C6H5NHNH2 H2O/H+

以乙醇/水重结晶

水解液

乙醚萃取液

无水MgSO4干燥后 蒸馏脱尽乙醚

X

测定表明:X 只含 C、H、O 三种元素,相对分子量为 150,含碳量为 72.00%,含 H 量 为 6.67%。X 为无色油状液体,不溶于水、稀碱和稀酸,但微溶于浓硫酸,易溶于乙醇、乙 醚、丙酮等有机溶剂。化学实验显示:X 可被浓氢碘酸分解,分解产物 Y 可溶于稀碱;X 和 Y 都可能羟胺反应生成白色沉淀,但不能发生银镜反应。 10-1 请把未知物 X 的可能的结构和系统名称填入下表:

可能性1 X的结构式 X的系统名称

可能性2

可能性3

10-2

选择 X 的一种可能的结构,写出其题目中“化学实验”涉及的所有反应式。

第十一题、维生素 C 又称抗坏血酸,广泛存在于水果、蔬菜中,属于外源性维生素, 人体不能自身合成,必须从食物中摄取。其化学式为 C6H8O6,相对分子量为 176.1,由于分 子中的烯二醇基具有还原性,能被 I2 定量地氧化成二酮基,半反应为: C6H8O6 = C6H6O6 + 2H+ + 2e

? ? = 0.18 V

因此,可以采用碘量法测定维生素 C 药片中抗坏血酸的含量。具体实验步骤及结果如 下: (1)准确移取 0.01667 mol/L 的 K2Cr2O7 标准溶液 10.00 mL 于碘量瓶中,加 3 mol/L H2SO4 溶液 10 mL,10% KI 溶液 10 mL,塞上瓶塞,暗处放置反应 5 min,加入 100 mL 水 稀释,用 Na2S2O3 标准溶液滴定至淡黄色时,加入 2 mL 淀粉溶液,继续滴定至溶液由蓝色 变为亮绿色。平行三次实验,消耗 Na2S2O3 标准溶液平均体积为 19.76 mL。 (2) 准确移取上述 Na2S2O3 标准溶液 10.00 mL 于锥瓶中, 加水 50 mL, 淀粉溶液 2 mL, 用 I2 标准溶液滴定至蓝色且 30 s 不褪。 平行三次实验, 消耗 I2 标准溶液平均体积为 10.15 mL。 (3)准确称取 0.2205 g 的维生素 C 粉末(维生素 C 药片研细所得)于锥瓶中,加新煮 沸过并冷却的蒸馏水 100 mL,2 mol/L HAc 溶液 10 mL,淀粉溶液 2 mL,立即用 I2 标准溶 液滴定至蓝色且 30 s 不褪,消耗 12.50 mL。 (4)重复操作步骤(3) ,称取维生素 C 粉末 0.2176 g,消耗 I2 标准溶液为 12.36 mL; 称取维生素 C 粉末 0.2332 g,消耗 I2 标准溶液为 13.21 mL。 根据以上实验结果计算出该维生素 C 药片中所含抗坏血酸的质量分数。

2008 年全国高中化学竞赛模拟试题四参考答案
第一题 1-1、 NO2 分子上的单电子在 σ 轨道上, 是 σ 性质的, ∴两个 NO2 分子可以“头碰头”双聚, 而 NO.ClO2 上的单电子是在 π 轨道上, 是 π 性质的, π 电子只能“肩并肩”重叠, 由于 NO,ClO2 中配位 O 原子的排斥作用,而使 NO,ClO2 不能双聚。 1-2、 NF3 中 化 学 键 的 极 性 与 原 子 的 极 性 方 向 相 反 , 所 以 分 子 的 极 性 很 小

u u v uu v ( ? ? ?1 ? ? 2 →0),即 NF3 稳定;而 NCl3 中化学键的极性与原子的极性
uu v uuv 方向一致( ? ? ? ?1? ? ? 2? ),∴NCl3 的极性很大,不稳定,易爆炸。

N F F F N Cl Cl Cl

?? ?? ??' ??'

1-3、Kb=K?Kw=3.0× 10 6,Ka=1/K=3.33× 10 第二题


-9

第三题 3-1 酯或无机酸酯或磷酸酯 3-2 酯化,C(CH2OH)4(季戊四醇)和 H3PO4(或加 H2SO4 为催化剂)或和 POCl3 反应。 第四题 4-1、Ti(OC2H5)4 4-2、TiO2 + H2O + H+ + e == Ti(OH)3 4-3、4Ti(OH)3 + C6H5NO2 == 4TiO2 + H2N-C6H4-OH + 5H2O 2Ti(OH)3 + HOOC-COOH == CHO-COOH + 2TiO2 + 3H2O 第五题 5-1 BF3, (CH3CH2)2O. BF3 5-2 3H2SO4 + 2H3BO3 + 3CaF2 === 2BF3 + 3CaSO4 + 6H2O 5-3 2CH3COOH == CH3COOH2+ + CH3COO-,加入(CH3CH2)2O.BF3 后,(CH3CH2)2O.BF3 是强路易斯酸,形成了 CH3COOBF3-离子,促进了乙酸的自偶电离 2CH3COOH + BF3 == CH3COOBF3- + CH3COOH2+ 5-4 乙酸中存在单分子和缔合分子两种状态 5-5 水溶液中难溶或不溶的物质在非水电解质中可以研究,故扩大了研究的物质范围;在水 溶液中,电解电位受到析氢电位和析氧电位的区间限制,而非水电解质中扩大了研究的 电位区间限制。 (意思对即可) 第六题 6-1 NiO 晶胞如右图。

6-2 6-3

a=2dNi—O = 2×207.85 pm=415.70pm

??

4 x?M Ni ? 4?M O ? 6.47 No a3 4 x ? 58.70 ? 4 ? 16 ? 6.47 6.022 ? 1023 ? (415.70)3 ? 10?30

解得 x=0.92 令 0.92 中 Ni3+为 y,∴3 y +2(0.92–y)=2,解得 y=0.16,∴有缺陷 NiO 的分 (II) (III) 子式为 Ni 0.76Ni 0.16O。 6-4 在 NixO 晶体中,O2–采取面心立方堆积,Ni 在此堆积中占据正八面体空隙,空隙占 有率为 92%。 6-5 dNi—Ni = 2a 2 = 0.707×415.70 = 293.90 (pm) 6-6 在 NixO 中,Ni 的配位数与 NiO 中一致,都是六配位,而 O2–的配位数降低,其平 均配位数可看作“6×0.92=5.52” 。 第七题 7-1 ⑴T 型,BrCl3 + 4H2O + 2SO2 ==== 2H2SO4 + 3HCl + HBr ⑵ n=3 7-2 HO—SO2—OH+2HN3→H2N—SO2—NH2+2H2O H2N—SO2—NH2 P2O5 HN=SO2+NH3

?? ??

3HN=SO2→

第八题 8-1 Fe(CO)5、Cr(CO)6 8-2Cr(NO)4 8-3 由于 Mn(0)和 Co(0)的价电子为奇数,所以不能形成单核 中性羰基化合物,只能形成有金属键的双核中性羰基化 合物:Mn2(CO)10,Co2(CO)8。 8-4 V(CO)6 是顺磁性。∵它属于 17 电子构型,而(1)、(2)问 中提出的化合物都是反磁性的,∵它们都属于 18 电子构型。 8-5

(Cr)

第九题
O O NO2 O O NO2 COOEt

B
O O

C

A

NH O

第十题 10-1
可能性1 X的结构式 CH3O-COCH3 CH3O COCH3 可能性2 可能性3 OCH3 COCH3

X的系统名称 或

对甲氧基苯乙酮 间甲氧基苯乙酮 邻甲氧基苯乙酮 或 或 4-甲氧基苯乙酮 3-甲氧基苯乙酮 2-甲氧基苯乙酮

10-2

CH3OX

-COCH3 NH2OH

HI

HOY

-COCH3 NH2OH

NaOH

NaO-

-COCH3

CH3O-

-C-CH3 NOH

HO-

-C-CH3 NOH

第十一题、计算过程:先计算出 Na2S2O3 标准溶液的浓度;然后用 Na2S2O3 标准溶液标 定 I2 标准溶液的浓度;再根据 I2 标准溶液的浓度计算抗坏血酸的质量分数。 计算结果:Na2S2O3 标准溶液的浓度为 0.05062 mol/L; I2 标准溶液的浓度为 0.02494 mol/L; 抗坏血酸的质量分数平均值为 0.2491


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