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2017年中国化学奥林匹克竞赛浙江省预赛


2017 年中国化学奥林匹克竞赛浙江省预赛
一、选择题 (本题包括 12 小题,每小题 4 分,共 48 分。每小题只有一个选项符合题意)
1.2016 年诺贝尔化学奖在瑞典皇家科学院揭晓,让·皮埃尔·索维奇,J·弗雷泽·斯托达 特爵士和伯纳德·L·费林加三位科学家分享该奖,以表彰他们在“合成分子机器”方面的研 究。下列关于分子机器说法不正确 的是 ...

A. “分子机器”尺寸小,可以依靠各种化学能、电能、光能等进行驱动,在纳米层次上 控制单分子和多分子的运动 B. “分子机器”是通过分子和分子之间的共价键作用形成的结构固定的超分子组装体, 再通过酸碱、离子、光、电等外界刺激,使分子之间发生相互运动,最终实现做功 C. “分子机器”可以通过它的分子钳子与特定的病毒相结合,向肿瘤部位集中运输药物 D.只要材料和环境条件具备, “分子机器”就能自动组装 2.化学与生活、社会发展息息相关,下列有关说法不正确 的是 ... A. “青蒿一握,以水二升渍,绞取汁” ;屠呦呦改进提取青蒿素的方法,提取过程中发生 了化学变化 B. “时气错逆,霾雾蔽日” ,雾所形成的气溶胶能产生丁达尔效应 C. 《中国诗词大会》不仅弘扬了中国传统文化,还蕴含着许多化学知识。例如刘禹锡诗 句“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金”可以看出金性质稳定,可通过物理方法得到 D. “外观如雪,强烧之,紫青烟起” 。南北朝陶弘景对硝酸钾的鉴定过程中利用了焰色反 应 3.离子液体(或称离子性液体)是指全部由离子组成的液体,如熔融 NaCl、KOH 等。室温 附近呈液态的离子液体称为室温离子液体,其常见的阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪 唑盐离子、吡咯盐离子等,常见的阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子等。 离子液体具有许多传统溶剂无法比拟的独特性能,被广泛应用于化学研究的各个领域。下列 说法不正确 的是 ... A.离子液体在反应过程中可作为溶剂和催化剂,从而提高化学反应的速率 B.在使用含有重金属元素的离子液体时,要严格遵守安全守则,严禁用手直接触碰,同 时佩戴防毒面具,防止离子液体易挥发而导致中毒 C.离子液体具有电导率高的特点,可作为电解质溶液应用于电化学研究 D.通过对离子液体的进一步研究,发现选择不同的阴阳离子可调节其对许多无机物、有 机物的溶解度,在分离提纯物质方面具有良好的应用前景 4.下列说法正确的是 A.大分子化合物油脂在人体内水解为氨基酸和甘油等小分子才能被吸收 B.2017 年 2 月,朝鲜第三代领导核心金正恩兄长金正男系神经毒剂“VX”中毒身亡, VX 的键线式为: O = ,分子式为 C10H26PSNO2,无手性 N S P O
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F3C C.有机物 X(结构如右图)是一种治疗艾滋病的新药,酸性水解 F 得到的产物均为极性分子;有机物 X 也可发生加成反应,1molX 最多 — O — — N O 消耗 5molH2 H D.以下示意了一种新型的合成方法,使得生产兼具良好延展性与硬度的玻璃成为了可能

5.下列有关物质结构的说法不正确 的是 ... A.研究人员经过不懈努力,通过 NaNO3 和 Na2O 在 573K 反应制得了 Na3NO4,并且发 现 NaNO4 也是存在的,后者与水反应的化学方程式:NaNO4+H2O=NaNO3+H2O2 B.随着计算化学的发展,研究人员通过“晶体结构预测”模型进行演算发现,一定条件 下能够得到氦钠化合物,并进一步合成得到 Na2He。此外“一定条件”不可能指常温常压 C.三苯锗丙酸(Ph3GeCH2CH2COOH)可用于合成有机锗化合物(一类具有高效低毒的 搞癌药物) 。三苯锗丙酸可与 H2 最多按 1∶9 反应,也能通过缩聚反应制备有机高分子药物 D.分子式为 C8H11N 的有机物,分子内含有苯环和氨基(-NH2)的同分异构体共有 14 种 6.下列各反应方程式不正确 的是 ... A.Cl2 与 H2O 反应:Cl2+H2O Cl-+H++HClO B.向含氰化氢的废水中加入铁粉和碳酸钾制备黄血盐: 12HCN+2Fe+3K2CO3=2K3Fe(CN)6+H2↑+3CO2↑+5H2O C.碱性条件下,甲醛与 Zn(CN)42-反应: Zn(CN)42-+4HCHO+4H2O→4HOCH2CN+Zn(OH)42D.在水溶液中,硫酸银与单质硫作用,沉淀变为硫化银,分离,所得溶液中加碘水不褪 色:3Ag2SO4+4S+4H2O=3Ag2S+4H2SO4 7.下列选择或操作均正确的是

A.装置甲可用于吸收有刺激性气味的 SO2 气体 B.装置乙可用于分离碘单质和氯化铵的固体混合物 C.装置丙可作为分解草酸晶体(H2C2O4·H2O)的装置,已知草酸晶体 100℃开始失水, 101.5℃熔化,150℃左右开始分解成气体 D.装置丁的实验现象,说明该装置不漏气 8.A、B、C、D、E 五种元素的原子序数依次增大。已知 A、B、C、D 是短周期元素中的四
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种非金属元素,A 元素的原子形成的离子就是一个质子,C、D 在元素同期表中处于相邻的位 置,它们的单质在常温下均为无色气体,B 的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代, E 是地壳中含量最高的金属元素。下列说法正确的是 A.B 为碳元素,其同素异形体 C60 构成分子晶体故能溶于有机溶剂,而石墨则往往可以 出现在死火山口,因为那里曾经历过高温高压 B.化合物 BD2 是直线型分子,若遇 E 同周期的金属单质着火均可用 BD2 灭火 C.用 E 单质作阳极,石墨电极作阴极电解 NaHCO3 溶液,电解一开始就会在阴极区出现 白色沉淀 D.A、C 两元素可能形成原子个数比(A∶C)为 3∶1、2∶1 以及 1∶1 的化合物 9.下列说法正确的是 A.实验室制备硫酸亚铁晶体时,对硫酸亚铁溶液进行蒸发浓缩操作应选用水蒸气浴加热 B.取 1mL 淀粉溶液于试管中,滴加 3~4 滴硫酸溶液,在沸水浴中加热 5min,冷却后选 加入 NaOH 溶液至碱性,再滴加碘水,即可验证淀粉是否发生水解 C.抽滤操作中,洗涤沉淀时要关小或者关闭抽气泵 D.实验室中的乙醇往往都含有一定量的水,可通过蒸馏方法得到无水乙醇 10.含有 4n+2(n=0,1,2??)π 电子的单环封闭平面共轭多烯化合物具有芳香性,这就是 Hü ckel 规则。根据 Hü ckel 规则,下列具有芳香性的是

11.利用传感技术可以探究压强对 2NO2 N2O4 化学 平衡移动的影响。在室温、100KPa 条件下,往针筒中 充入一定体积的 NO2 气体后密封并保持活塞位置不变。 分别在 t1、t2 时刻迅速移动活塞并保持活塞位置不变, 测定针筒内气体压强变化如右图所示。下列说法正确 的是 A.B 点 NO2 的转化率为 6% B.B 点到 D 点的过程中,NO2 的物质的量先减少后增大 C.B、E 两点对应的正反应速率大小为 vB<vE D.E、H 两点气体的平均相对分子质量大小为 ME>MH 12.氢氧燃料电池作为极具发展前途的新动力电源,广泛应用于大型电站发电、便携移动电 源、飞机、汽车、军舰等。用酸性 氢氧燃料电池为电源进行电解的实 验装置(一定条件下可实现有机物 的电化学储氢)如右图所示。甲池 中 A 为含苯的物质的量分数为 0.10 的混合气体,B 为 10mol 混合气体, 其中苯的物质的量分数为 0.24 ,C 为标准状况下 2.8mol 气体(忽略水 蒸气) ,下列说法正确的是 A.乙池中溶液的 pH 变小 B.D 处通入 H2,C 处有 O2 放出 C.该储氢装置的电流效率:η=
生成目标产物消耗的电子数 转移的电子总数

×100%=75%

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D.甲池中阴极区,苯被还原的同时,还有其他物质也被还原

二、选择题 (本题包括 6 小题,每小题 4 分,共 24 分。每小题可能有 1 或 2 个选项符合题
意,若有 2 个正确选项,只选 1 个且正确的给 2 分,多选、错选都给 0 分) 13.Crabtree 等报道了 26 种分子间双氢键 B-H?H-A(即 H 与 H 之间形成类氢键) 。日本 Doi 和 Miyake 新近对双氢键作了理论计算,得出像 LiH?HCN 的分子之间存在双氢键。以下哪些 分子之间不可能 含双氢键 ... A.两分子的 H3N—BH3 B.C2H4 和 C2H2 C.苯和三氯甲烷 D.LiH 和 C2H2 14. 某磁性材料黑色物质 (丙) 是由氧化物 (甲) 与气态氢化物 (乙) (标况下的密度为 1.518g· L-1) 按物质的量之比 1∶4 反应生成的。为探究物质丙的组成和性质,设计并完成如下实验:

下列说法不正确 的是 ... A.氧化物甲中阳离子的核外电子排布式:[Ar]3d5 B.将气体乙在过量的空气中充分燃烧后的混合气体通入 BaCl2 溶液,出现白色沉淀 C.物质丙的化学式为 Fe2S3,将上述滤液暴露在空气中发生如下反应: 4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O D.将盛有等浓度、等体积盐酸的两个反应容器(锥形瓶)置于不同温度的水浴中,加入 等量的丙,观察黑色物质消失的快慢,可以验证不同温度对丙与盐酸反应速率的影响 15.H2C2O4 为二元弱酸,其水溶液中存在形式的分布与 pH 关系如图所示,下列说法不正确 ... 的是 A.由图可知:草酸的 Ka2=6.3×10-5 B.浓度均为 0.01mol/L 的草酸与 NaOH 溶液 等体积混合并充分反应得到的溶液中:c(Na+)> c(HC2O4-)>c(H+)>c(OH-)>c(C2O42-) C.向 pH=3 的草酸溶液滴加氨水升至 6 的过 程中反应的离子方程式: HC2O4-+NH3·H2O=NH4++C2O42-+H2O D.向草酸溶液滴加 NaOH 溶液至中性: c(H+)+ c(Na+)=c(HC2O4-)+c(C2O42-) 16.梯形聚合物是由两个以上的单链相连而成一条梯状大分子链的聚合物。由于大分子链上 没有单链,其僵硬性增大,具有更高的热稳定性。某梯状聚合物 BBL 的结构简式为

两种物质缩聚而成。下列说法正确的是 A.A 分子中所有原子共平面,1molA 水解后最多可与 2molNaOH 反应 B.B 属于芳香族化合物,可溶于水,其水溶液显碱性 C.BBL 是平面型聚合物分子,平均每个链节中有 7 个环,其链节有顺反异构现象 D.由 A、B 生成 BBL 的反应中,还会生成 H2O 和 HCl,且物质的量相等
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17.已知:顺、反丁烯二酸的四个酸解离常数为 1.17×10-2,9.3×10-4,2.9×10-5 和 2.60×10-7。 其中顺丁烯二酸,又称马来酸,如果将其添加到淀粉中,可快速地使食品吸水从而增加“QQ” 的口感。顺、反丁烯二酸的结构如下:

近来,又有理论计算表明,甲酸也存在 Z-和 E-型两种异构体,且两者存在一定的能量差 别:

根据以上给出的信息,结合所学知识,下列说法正确的是 A.熔点:反丁烯二酸>顺丁烯二酸;水中的溶解度:反丁烯二酸>顺丁烯二酸 B.相同温度下,将两片相同的镁带投入相同物质的量浓度的顺反丁烯二酸溶液中,产生 气泡的初始速率相同 C.酸常数 2.60×10-7 对应于顺丁烯二酸的第二级电离 D.甲酸 E-型异构体的 pKa<3.77 18.无摩擦、无质量的活塞 1、2、3 和 4 将反应器隔成甲、乙、丙和丁 4 部分(如下图所示) 。 分别进行反应:A(g)+B(g) C(g) ,起始时物质的量已标在图中。某温度和 100kPa 下 实现平衡时,各部分的体积分别为 V 甲、V 乙、V 丙和 V 丁。这时若去掉活塞 1 或 3,均不会引起 其他活塞移动。下列叙述正确的是

A.若向甲容器中充入一定量的 B,则 B 的转化率变大 B.b<3a [C] C.y=(b-8a)/7 c D.若假定该反应的 K = =1( c =1mol/L) ,则去掉活塞 2 后再次达到 [A] [B] c × c 平衡时,活塞 3 向右移动

三、本题包括 2 个小题,共 23 分
19. (10 分)金属单质 A 与气体单质 B 加热反应生成 C,C 具有硬度高、耐高温等特点,易与 常见液体 D 反应,生成刺激性气味气体 E(能使湿润的红色石蕊试纸变蓝) 。A 与 E 在加热条 件下反应得到 C。盐 F 受热分解得到 B 与 D,两者的物质的量之比为 1∶2。请回答: (1)C 的化学式 ,写出 A 与 E 反应的化学方程式 。 (2)气体 E 中心原子的杂化方式是 。 (3) 液态 E 中存在自耦电离, 类似水的电离, 写出 E 的自耦电离方程式 。 (4)下列物质中,在液态 E 溶解度最大的是 。 A.CCl4 B.CH3OCH3 C. D.PCl5 。

(5)写出 F 受热分解的化学方程式
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20. (13 分)当今世界,食品生产几乎都离不开食品添加剂。部分欧盟许可的食品添加剂信息 如下表。已知 X、Y 为不同的金属元素。

下图画出了 E171(晶胞参数 a=b=4.59?,c=2.96?,α=β=γ=90°,ρ=4.25g/cm3)的晶胞。

(1)利用给出的晶胞参数,列式计算 E171 中最小重复单元的化学式的摩尔质量。 (2)确定 B、D 的化学式,以及 E500(II) 、E171 和 N 的化学式。注:标准状况下 D 是 一种液体。 (3)写出 NaH2PO4 170℃ E450(I)转化的反应方程式。

(4)E450(I) 、E500(II)和面粉的混合物就是发酵粉,广泛用于糕点生产中的无酵母 面坯。请写出上述混合物能够使面坯疏松的反应方程式。

四、本题包括 1 个小题,共 14 分
21. (14 分)环己酮是重要化工原料,是制造尼龙、己内酰胺和己二酸的主要中间体。常温下, 环己酮为无色透明液体,带有泥土气息,微溶于水,易溶于乙醚、乙醇等有机溶剂,性质较 为稳定,但在一定条件下也会被强氧化剂氧化。实验室通过以下步骤制备环己酮。 步骤 1:取 5.25g 重铬酸钠溶于 30mL 水中,缓慢滴加 4.5mL 浓硫酸,并不断搅拌得到橙 红色的重铬酸钠溶液,溶液冷却至 30℃,备用。 步骤 2:向 100mL 圆底烧瓶内,加入 5.25mL 环己醇,然后加入上述重铬酸钠溶液,振摇 使充分混合。 步骤 3:放入温度计,测量初始反应温度,并观察温度变化情况。当温度上升至 55℃时,
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立即用水浴冷却,保持反应温度在 55~60℃。约 0.5h 后,温度开始出现下降趋势,移去水浴 再放置 0.5h 以上,溶液呈墨绿色。 步骤 4:向墨绿色溶液中加入 30mL 水和几粒沸石,改成蒸馏装置,95℃时环己酮与水一 起蒸馏出来,直至馏出液不再浑浊时,再多蒸 7.5~10mL,约蒸出 50mL 馏出液。 步骤 5:向馏出液加入约 6g 精盐后,转入分液漏斗,静置,分液,得到有机层,并用无 水硫酸钾干燥,蒸馏得到环己酮。 请回答: (1)写出制备环己酮的化学方程式 。 (2)步骤 3 反应温度控制在 55~60℃的目的是 。由此 可知,步骤 2 应注意 。 (3)馏出液加入精盐的目的 。 (4)同学甲认为由于步骤 5 方案不够严密导致产品产率偏低,请加以改进。 。 (5)步骤 5 方案被改进后,同学乙认为还可对步骤 4 进行改进从而进一步提高产品的产率, 改进方案为 。

五、本题包括 2 个小题,共 23 分
22. (13 分)局部麻醉剂普鲁卡因(代号 B)的结构式如下所示:

已知普鲁卡因盐的阳离子(代号:BH+)的电离常数 Ka=1× 10-9。 (1)普鲁卡因作为局部麻醉剂的麻醉作用是由于它的分子能够透过神经鞘的膜,但它的阳离 [B] 子 BH+基本上不能透过神经鞘膜。 盐酸普鲁卡因溶液里的 =1/1000, 此时溶液的 pH 为 [BH+] 。

(2)若把上述 B 分子中的二乙基胺基改成乙基氨基(-NHC2H5)或氨基(-NH2) ,分别对应 化合物 C 和 D,B、C、D 的碱性顺序是 C>B>D,则它们通过神经鞘膜的趋势是 < < , 其理由为 。 (3)作为局部麻醉剂,普鲁卡因在传导麻醉、浸润麻醉及封闭疗法中均有良好药效。它的合 成路线如下,请写出以下路线中用字母 a、b、c 表示的试剂、A~E 表示的中间产物的结构简 式。

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23. (10 分)有机物分子 G 和 J,均高度对称,体现了一定的美感与艺术性。 其中 G 是一种结构对称的烯烃,含有三重旋转轴(沿此轴旋转 360° /3 觉察不出整个分子 的变化) ,可由以下路线合成:

已知: ①Diels-Alder 反应:共轭双烯与烯烃或炔烃共热生成环己烯的衍生物,例如:

[2+2]环加成反应:在光照下两分子烯烃可双聚成环丁烷衍生物,举例如下;若分子内适当位 置有 2 个 C=C 键,也有可能发生分子内的[2+2]环加成反应:

② (1)画出 A、C 的结构简式。 (不考虑立体化学) (2)目标产物 J(分子式 C11H12O2)为一笼状化合物,可通过如下合成路线合成:

已知反应 III 是酮还原偶联反应,在二碘化钐等还原剂作用下两分子酮被还原并偶联生成 相邻的二醇,例如:

画出 H、I、J 的结构式,请尽可能清楚地表达出它们的立体结构。

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六、本题包括 2 个小题,共 18 分
24. (8 分)纯净物 X 由 5 种常见元素组成,其中 3 种为短周期元素 A、B、C。A 元素的最高 正价与最低负价之和为 0,B 元素与 C 元素组合得到两种常见的极性物质,其中 C 元素原子 皆以 sp3 杂化,其中一种物质的键角为 104.5℃。另外两种元素 D、E 为长周期元素,D 元素通 过蓝色钴玻璃焰色为紫色,金属元素 E 原子最外层电子数比次外层电子数少 12 个。5 种元素 在 X 中的质量分数依次为 A:14.67%;B:1.23%;C:48.85%;D:23.88%。请写出 A、B、 C、D、E 的元素符号及 X 的化学式。

25. (10 分)金属 B 能够与气体 X 形成多种金属羰基化合物,1908 年,人们制得橙色双核结 构化合物 C,它可以用作有机合成中的催化剂。1923 年,人们加热 C 得到了黑色晶体,它是 两种同分异构体 D 和 E 的混合物,定性组成与 C 相同。直至 1959 年,人们才得到了 D 和 E 的确切结构, 由此开启了金属簇状化合物的大门。 化合物 D 分子结构中有四条三重旋转轴 (类 似于白磷-P4) ,化合物 E 分子结构中有一条三重旋转轴。再进一步研究这类物质,还可以制得 由两种不同金属组成的骨架,例如化合物 H(分子结构中有一条三重旋转轴) 。 已知: ①A 是一种氧化物; ②忽略金属的差异,D、E、H 的金属骨架类型相同; ③簇状化合物中金属原子一般满足最外层 18 电子(即中心体的价电子数+配体提供的电 子数=18)结构。

其中,A~H 各物质中金属 B 的质量分数如下表所示: 物质符号 金属 B 质量分数(%) A A 73.42 B 100.0 C 34.47 D和E 41.22 F 30.38 G 24.49 H 27.72

(1)写出物质 A、C、G 的化学式。 C G (2)写出图中 C→F 过程对应的反应方程式。 (3)画出 D、E、H 的空间结构,已知物质 X 只在其中一种分子中形成桥式连接。

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参考答案

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