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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 ? ? ?

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。
H 1.008 Li Na K Rb Cs Fr Be Mg Ca Sr Ba Ra Sc Y La- Lu Ac- Lr Ti Zr Hf V Nb Ta Cr Mo W Mn Tc Re Fe Ru Os Co Rh Ir Ni Pd Pt Cu Ag Au Zn Cd Hg 6.941 9.012 22.99 24.31

相对原子质量
B Al Ga In Tl C Si Ge Sn Pb N P As Sb Bi O S Se Te Po F Cl Br I At

He 4.003 Ne Ar Kr Xe Rn 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95

39.10 40.08 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.39 69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 83.80 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 [98] 101.1 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 131.3 132.9 137.3 [223] [226] 178.5 180.9 183.8 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210] [210] [222] Rf Db Sg Bh Hs Mt





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

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 双桥基(-X-)相连。请据图写出该结构单元

Nb I

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





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 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,现象是: 。

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。

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 │
H─C─H

+H2SO3F

+

H │
H─C

H H

+

—H2

│ H

│ H

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。





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。





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 成的另一固体化合物的名称为 得 分 评卷人 第Ⅶ题(8 分) 。 ,生

下面是以苯为原料的两条合成路线:

AlCl3 CH3COCl

CH3 A CH3MgBr H+, H2O


O CH3

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。





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?

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-1 的 HNO3 反应 的方程式。
60% 40% N2 20% H2 8 10 c/mol·L-1

NO NO2

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。

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 键的苯环存在。 (1 分) 7. 第 一 电 离 能 (2 分) 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) 2. (1)sp3 三中心二电子键(4 分) o (2)sp2 120 (4 分) H (3) CH3CH2 H
+

H (2 分) CH3 CH3

+

(2 分)

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) (2)反应①合适(2 分) 2. (1)顺铂(2 分)
H3N

Cl
Pt

(2)
H3N

+AgOH
Cl

H3N Pt H3N

OH
+H2C2O4
OH

H3N Pt H3N

O

O C C O

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,不可能跨过中心离子形成配键(4 分)
OH

2

3.[Pt(NH3)4][PtCl4] 四氯合铂(Ⅱ)酸银(各 2 分) 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- H: -CO -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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