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2006年洛阳市高二化学竞赛试卷


2006年洛阳市高二化学竞赛试卷
(2006 年 5 月 21 日 9︰00-11︰00 共计 2 小时)

题号 满分 得分 评卷人 ? ? ?
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47 Cs 132.9 Fr [223]

Ⅰ 6

Ⅱ 12


Ⅲ 8

Ⅳ 14

Ⅴ 11

Ⅵ 14

Ⅶ 8

Ⅷ 14

Ⅸ 13

总计 100

竞赛时间 2 小时。迟到超过 30 分钟者不能进考场。开始考试后 1 小时内不得离场。 时间到,把试卷放在桌面上,立即起立撤离考场。 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。 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。

相对原子质量
Be 9.012 Mg 24.31 Ca 40.08 Sr 87.62 Ba 137.3 Ra [226] B 10.81 Al 26.98 Ga 69.72 In 114.8 Tl 204.4 C 12.01 Si 28.09 Ge 72.61 Sn 118.7 Pb 207.2 N 14.01 P 30.97 As 74.92 Sb 121.8 Bi 209.0 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]

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 Ta W Re Os Ir La- Hf Lu 178.5 180.9 183.8 186.2 190.2 192.2 Ac- Rf Db Sg Bh Hs Mt Lr

Ni 58.69 Pd 106.4 Pt 195.1

Cu 63.55 Ag 107.9 Au 197.0

Zn 65.39 Cd 112.4 Hg 200.6

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





评卷人 第Ⅰ题(6分)

1.根据电子效应的知识判断下列物质的酸性强弱。 FCH2COOH BrCH2COOH CH3CH2COOH

高二化学竞赛试卷 第1页 (共 8 页)

2.锝(97Tc)在自然界不存在,是用人工方法制备的第一个元素。锝的希腊文的原 意是“人工制造”的意思。1937年美国加利福尼亚洲立大学的意大利教授 B.Segere和C. Perrier,用能量约500万电子伏特的氘核轰击质量数为96的Mo而制得。请写出核反应方程 式。

3.金属铌能与卤素形成簇状化合物,右图 所示为某种NbaXb的结构单元。它的特点是六 个Nb原子形成八面体骨架,卤原子通过三桥基 ( X )与Nb原子相连,结构单元之间通过 Nb I

双桥基(-X-)相连。请据图写出该结构单元 的化学式: 得 分 评卷人 第Ⅱ题 (12分) 。

目前, 我们研究的周期系是在三维空间世界里建立的, 如果我们搬到一个想像的 “平 面世界”去,那是一个二维世界。不过,我们在普通三维世界中的基本原理和方法对二 维“平面世界”是适用的,下面几个问题都与这个“平面世界”有关。 1. “平面世界”中 s、p、d、f 亚层各有几个轨道? 2.写出 11、18 号元素的价电子构型: 3.59 号元素在第几周期? 4.写出电负性最强的元素的原子序数: 5.画出第二周期中可能的杂化轨道。 6. 在 “平面世界” 中的有机化学是以哪一种元素为基础的 (用原子序数作元素符号) ? 在“平面世界”中是否存在芳香化合物,为什么?

7.画图说明第二周期的几个“平面世界”元素的第一电离能变化趋势。

第 一 电 离 能

高二化学竞赛试卷 第2页 (共 8 页)





评卷人 第Ⅲ题(8 分)

有一种模拟电化学方法处理废水的微型实验,其基本原理是在电解过程中使低价金 属离子 Mn+(例如 Co2+)氧化为高价态的金属离子, 然后以此高价态的金属离子作氧化剂把 废水中的有机物氧化分解成 CO2 而净化,该电化学净化法又称间接电化学氧化。其阳极 反应式为:Mn+-e =M(n+1)+。若现按右下图所示进行实验,试回答下列问题:


医用滴管

井穴板 Pt 吸收液 模拟有机废水的组成为: 2 滴甲醇 1.0 mol·L-1 硫酸 1 mL,0.1 mol·L-1 硫酸钴(Ⅱ) 4 mL 1.井穴板穴孔内应盛放 是: 。 2.写出电解过程中的电极反应式: 阳极: 阴极: 溶液以便检验电解时产生的 CO2 气体,现象

3.写出 M(n+1)+氧化有机物(以甲醇为代表)的离子方程式: 。 得 分 评卷人

第Ⅳ 题(14 分)

20 世纪 60 年代,化学家发现了一类比 100%的硫酸还要强的酸,称为超酸。超酸大 多有强路易斯酸和强质子酸混合而成。 1.氟磺酸(HSO3F)是一种重要的强酸性溶剂。用 SbF5 与氟磺酸反应后,可得到一 种超酸 H[SbF5(OSO2F)]。写出该超酸在氟磺酸中电离的方程式。

高二化学竞赛试卷 第3页 (共 8 页)

2.超酸的重要用途是向链烷烃供给质子,使其质子化产生碳正离子。例如:

H─C─H

H │ │ H

+H2SO3F+

H─C

H │ │ H

H H

+

—H2

H—C+

H │ │ H

+ (1)写出 CH5 的中心原子杂化类型,并指明该结构式中 C

H 键的名称。 H

+ (2)写出 CH3 的中心原子杂化类型,并指明该结构中 C-H 共价键的夹角。

+ (3)写出乙烷与超酸反应生成的 C2H7 离子可能的结构式。

得 分

评卷人 第Ⅴ题(11 分)

已知金属铝的密度为 2.699 g/cm ,原子半径为 143 pm,离子半径 51 pm。 1.计算金属铝的堆积系数(空间利用率)和堆积类型。

3

2.金属铝晶体中最大空隙类型是什么?最大空隙半径有多大?

3.纯铝片加入到 1 mol/L 盐酸中,刚开始几乎不反应,稍微加热,片刻反应即发生, 且程度剧烈,有大量气泡生成,同时混有大量灰色物质产生,此时溶液浑浊。当盐酸过 量,反应完毕后溶液变澄清。试推断大量难溶性灰色物质是什么?如何进一步通过实验 确认灰色物质的成分。铝的晶体结构对产生灰色物质有什么影响。

高二化学竞赛试卷 第4页 (共 8 页)





评卷人 第Ⅵ题(14 分)

在配合物中,配体有使其反位的配体不稳定的效应,这就是配位化学中重要的反位 效应。 不同的配体, 它们的反位强度不同。 对于 Pt(II)配合物的配体的反位效应强度如下: CN >CO>NO2 >SC(NH2)2>I >Cl >NH3>H2O 试回答: 1.有下列两个反应: ①[PtCl4]2
- - - - -

+2NH3 → [Pt(NH3)2Cl2] + 2Cl



+ ②[Pt(NH3)4]2++2HCl → [Pt(NH3)2Cl2] + 2NH4

(1)Pt(II)的杂化轨道类型是

,Pt(NH3)2Cl2 空间构型为



(2)若要制取顺铂,用哪一个反应较合适? 2.化学式为 Pt(NH3)2Cl2 的化合物有顺、反两种结构,顺铂有抗癌效果,而反铂则无 此功效。 鉴别顺铂和反铂的方法有两种: 其一是利用其水溶性, 其二是向其中加入 AgOH, 反应生成 Pt(NH3)2(OH)2,按照物质的量之比 1∶1 加入草酸看是否继续反应来鉴别。 (1)顺铂和反铂哪一个易溶于水? (2)请简述用 AgOH 和草酸鉴别顺铂和反铂的原理。

3.化学式为 Pt(NH3)2Cl2 的化合物除了顺、反两种结构外,还有第三种结构,该物质 为一不溶性固体,能和硝酸银溶液研磨生成[Pt(NH3)4](NO3)2 的溶液,以及另外一种固体 化合物。请写出第三种结构的结构简式 物的名称为 得 分 评卷人 第Ⅶ题(8 分) 。 ,生成的另一固体化合

下面是以苯为原料的两条合成路线:

高二化学竞赛试卷 第5页 (共 8 页)

AlCl3 CH3COCl

CH3 A


O CH3

CH3MgBr H+, H2O

CH3COOH B 浓 H2SO4

C O C CH3
CH3 O CH3 C O C CH3

OH CH3CHO C -H2O C CH3 CHCHO HBr

D

写出 A、B、C、D 的结构简式。





评卷人 第Ⅷ题(14 分)

某烃 A 的化学式为 C7H8,通过一系列步骤能合成聚酰氨类物质 E,E 的化学式为 [(C7H5NO)n];A 在 NaClO 作用下能生成化合物 F,F 具有顺反异构体;F 在催化剂作用 下与 HCl 生成 G,G 具有对映异构体;F 也能发生臭氧化反应,还原条件下水解得到 H, H 的化学式为 C7H6O。 (已知硝基化合物能被铁还原为胺基化合物) A +a B +b C +c D
聚合

E

1.写出合成 E 过程中所加物质 a、 b 的化学式; a: b:

2.写出 A、C、E、H 各有机物的结构简式;

A:

C:

E:

H:

3.画出 F 的顺反异构体,并分别指出顺式和反式;

4.写出 A→F 反应的配平方程式;

5.写出 G 的结构简式,并标出手性碳原子。

高二化学竞赛试卷 第6页 (共 8 页)

得 分

评卷人 第Ⅸ题(13 分)

1.某化学研究性学习小组在研究氨氧化制硝酸的过程中,查到如下资料: ①氨气催化氧化为 NO 的温度在 600℃左右。 ②NO 在常压下,温度低于 150℃时,几乎 100%氧化成 NO2。高于 800℃时,则大部 分分解为 N2。 ③NO2 在低温时,容易聚合成 N2O4,2NO2 N2O4,此反应且能很快建立平衡,

在 21.3℃时, 混合气体中 N2O4 占 84.1%, 在 150℃左右, 气体完全由 NO2 组成。 高于 500℃ 时,则分解为 NO。 ④NO 与 NO2 可发生下列可逆反应:NO+NO2 N2O3,N2O3 很不稳定,在液体

和蒸气中大部分离解为 NO 和 NO2,所以在 NO 氧化为 NO2 过程中,含 N2O3 只有很少一 部分。 ⑤亚硝酸只有在温度低于 3℃和浓度很小时才稳定。 试问: (1)在 NO 氧化为 NO2 的过程中,还可能有哪些气体产生?

(2)在工业制硝酸的第一步反应中,氨的催化氧化需要过量的氧气,但产物为什么 主要是 NO,而不是 NO2?

(3)为什么在处理尾气时,选用氢氧化钠溶液吸收,而不用水吸收?

高二化学竞赛试卷 第7页 (共 8 页)

2.不同浓度的硝酸与同一金属反应可生成不同的还原产物。 例如:镁与硝酸反应实验中,测得其气相产物有 H2、N2、NO、NO2,液相产物有 Mg(NO3)2、 NH4NO3 和 H2O。生成这些产物的硝酸浓度 范围为:H2:c<6.6 mol?L-1;N2 和 NH4+: c<10 mol?L-1;NO:0.1 mol?L-1<c<10 mol?L-1; NO2:c>0.1 mol?L-1。各气相产物成分及含 量随硝酸浓度变化曲线如图所示。 (1)写出 Mg 与 11 mol?L 的 HNO3 反应 的方程式。
-1

60% 40%

NO NO2 N2

20%

H2 8 10 c/mol·L-1

0

2

4

6

(2)960 mg Mg 能在 1 L 4 mol?L-1 的 HNO3 中完全溶解,并可收集到 224 mL(STP) 气体,试通过计算写出反应方程式。

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2006 年洛阳市高二化学竞赛参考答案
第Ⅰ 题(共6分,每小题2分) 1.FCH2COOH>BrCH2COOH >CH3CH2COOH 96 97 2. 42 Mo+2 H→43 Tc+1 n 1 0 3.Nb6I11 第Ⅱ 题 (12分) 1.s、p、d、f 亚层各有 1、2、2、2 个轨道(2 分) 2 2 2.3s23p1(1 分) 、3d 4s (1 分) 3.第七周期(1 分) 4.7(1 分) 5. sp1 sp2 (2 分) 6.元素 5(1 分) ;不可能有芳香族化合物,因为没有 pz 轨道组成具有共轭π 键的苯 1 环存在。 ( 分) 7. 第 一 电 离 (2 分) 能 3 4 5 6 7 8

第Ⅲ 题(8 分) 1.Ca(OH)2 (1 分) 生成白色沉淀(1 分) 2. 阳极:Co2+-e-=Co3+(2 分) 阴极:2H++2e-=H2↑(2 分) 3.6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+(2 分) 第Ⅳ 题(14 分) - 1.H[SbF5(OSO2F)]+HSO3F = H2SO3F++ [SbF5(OSO2F)] (2 分) 3 2. (1)sp 三中心二电子键(4 分) o (2)sp2 120 (4 分) + H H + (3) CH3CH2 (2 分) CH3 (2 分) CH 3 H 第Ⅴ 题(11 分) 1.[(4/3)×π ×(143×10-10)3]/[26.98/(NA×ρ)]=0.738(2 分) (立方或六方)最密堆积(0.7405) (1 分) 2.八面体空隙; (1 分) 0.414 r =0.414×143 =59 pm(2 分) 3.铝粉(1 分) ;分离得到灰色物质,分别加入酸或碱中,都能溶解并产生大量气体, 所得溶液中可以用铝试剂检验到铝离子的存在。 (2 分)铝晶体结构中空隙半径大于铝离 子半径,铝离子能掉到空隙中,晶体塌陷。又铝粉密度小,铝化学性质比较活泼,当反 应速率较快时,随氢气带出的纯铝粉来不及反应而在溶液中析出。 (2 分) 第Ⅵ 题(14 分) 1. (1)dsp2 平面四边形(各 1 分)
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(2)反应①合适(2 分) 2. (1)顺铂(2 分)
H3N

Cl
Pt

(2)
H3N

+AgOH

H3N Pt H3N

OH

+H2C2O4

H3N Pt H3N

O

O C C O

Cl

OH

O

HO

NH3
Pt

但是反式生成
H3N

, 由于双齿配体 C2O4 -的 C-C 键长有限, 不可能跨
OH

2

过中心离子形成配键(4 分) 3.[Pt(NH3)4][PtCl4] )酸银(各 2 分) 四氯合铂(Ⅱ 第Ⅶ 题(8 分,每个 2 分) O A: B: OH C: D: OH Br ‖ │ ─C─CH3 ─C─CH3 C CH2CHO C CH2CHO │ CH3 CH3 CH3 第Ⅷ 题(14 分) 1.a:HNO3-H2SO4;b:KMnO4(H+) ; (各 1 分) 2.A: C: O2N- -CH3; -COOH; E: HN- CO H CHO - : - (各 1 分) 3. (顺式) ; (反式)

(画出顺反异构体 2 分,写对顺反式 2 分) 4.2 -CH3+2NaClO→ -CH=CH- +2NaCl+2H2O(2 分) 5. -CH2-C*HCl- (结构式对 1 分,标对*1 分) 第Ⅸ 题(13 分) 1. (1)N2O3、N2O4(2 分) (2)高于 500℃时,NO2 分解为 NO。 (2 分) (3)若用水吸收,生成的亚硝酸在常温下不稳定。 (2 分) 2. (1)Mg+4HNO3=Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2O(2 分) (2)960÷24=40 mmol 224÷22.4=10 mmol 由图可知:n(NO)∶n(H2)∶n(NO2)∶n(N2) =5∶1∶1∶3 40×2=5×3+1×2+1×1+3×10+n(NH4NO3)×8 n(NH4NO3) =4 (3 分) 40Mg+100HNO3=5NO↑+H2↑+NO2↑+3N2↑+4NH4NO3+40Mg(NO3)2+41H2O (2 分)

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