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全国化学竞赛初赛模拟试卷3


全国化学竞赛初赛模拟试卷 3
第i题(3 分) 题
储存浓 H2SO4 的铁罐外口出现严重的腐蚀现象 1.这体现了浓硫酸的什么性质; 2.写出可能发生反应的化学方程式。

第ii题(5 分) 题
某新型二次锂离子电池结构如右图,电池内部是固体电解 外电路 + 质,充电、放电时允许 Li 在其间通过。已知放电时 LiCoO2 电 电极 极、C 电极分别转化为 Li1-xCoO2 和 LixC6。 (LiCoO2) 1.写出充电、放电时总反应表示式; 固体电解质 ↓↓ 2.写出放电时负极电极反应和充电时阳极电极反应式; ↓ 3.外电路上的“→” ,表示放电还是充电时的电流方向; 电极(C) - + 发生迁移的 Li 的质量是多少。 4. 外电路有 0.1mol e 通过, +

-Li

[来源:学科网]

第iii题(11 分) 题
右图所示为冰晶石(化学式为 Na3AlF6)的晶胞。图中●位于大立方体 顶点和面心,○位于大立方体的 12 条棱的中点和 8 个小立方体的体心。 1.写出冰晶石的化学名称和在化工生产中的用途; 2.指出图中●、○分别指代哪种粒子; 3.大立方体的体心处▽所代表的是上述哪种粒子; 4.已知冰晶石的晶胞参数 a=780pm,计算其密度; 5.另有一种晶体,与冰晶石具有相同的阳离子,阴离子也是等电子体,且阴离子组成相似 的密堆 积形式。 (1)指出阴离子的空间构型和在晶体中的堆积形 式; (2)请写出两种满足条件的化学式,要求具有与冰晶石在内互不相同的组成式。

第iv题(10 分) 题

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用α粒子轰击金属铋所产生的极微量的砹, 可加热使之从铋内挥发出来而溶于硝酸溶液。 用 不同试剂处理该溶液,然后根据砹的放射性加以检验,从而测定了它的若干反应。以下是几个典 型的实验结果。 1.加硝酸溶液,无砹挥发出来。写出反应方程式。 2.若先以 Fe2+处理上述硝酸溶液,然后再加热,砹即挥发出来。写出反应方程式。 3.若 Fe2+处理硝酸溶液后,用 CCl4 提取,砹进入 CCl4 层;若 Fe2+处理硝酸溶液后,再用 NaOH 溶液处理,砹不 再进入 CCl4。写出反应方程式并解释。 4.若用金属锌处理上述硝酸溶液,过滤,加 KI 和 AgNO3 于滤液内,砹被 AgI 沉淀带出。 写出反应方程式并解释。 5.在砹的硝酸溶液中,先加 AgNO3,然后加过量的 KIO3,所得的 AgIO3 沉淀几乎不带砹 的放射性;若先加 KIO3,后加过量的 AgNO3,AgIO3 沉淀即带有不少砹。试解释实验结果。
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第v题(8 分) 题
11mmol 钒的化合物具有类胰岛素样活性, 是新一代潜在的抗糖尿病药物。 5mmol 乙二胺、 取 CH3COONa·3H2O 和 10mmol 水杨醛的热乙醇溶液,滴加 5mmol VOSO4·4H2O,得到绿色配合 物 X,X 中含 V:15.3%。X 是单斜晶体,晶胞体积 1.42nm3,Z=4。

1.写出 X 的化学式; 2.画出 X 的结构式; 3.计算 X 晶体的密度。

第vi题(10 分) 题 某研究性学习小组为探究铜、锌与浓盐酸 反应,设计实验探究方案如下: Ⅰ、实验用品:纯锌片、铜片,37%的浓盐酸、蒸馏水、氯化铜溶液 Ⅱ、实验记录:
交流卡片: NO: 2006-SY-518 主题:Zn、Cu 与浓盐酸 A、将锌放入浓盐酸中,反应较快 B、将锌片与铜片贴在一起,一同投入浓盐酸中,反应快速放出气体! C、当 B 中锌片完全溶解后,将溶液加热,又产生气体(值得进一步研究) ,得到无色溶液 D、将上述反应后的溶液,隔绝空气,加入适量水,出现白色沉淀

Ⅲ、请你参与以下探究: 1.交流卡片中,实验 A 反应速率明显比 B 小,原因是什么? 2.根据铜位于金属活动顺序表氢之后,与稀盐酸不反应,依据交流卡片 C 又产生气体的事 实,作出如下推断: ①有同学认为是溶解在溶液中的 H2 逸出,你认为是否有道理,为什么? ②某同学作了如下猜想“认为铜片中可能含有锌等杂质” ,为判断是否成立,请你设计实验 方案加以验证。请写出验证方法并预测现象及结论。 3.你猜想白色沉淀是什么?请设计验证方案。若有多个只设计两个方案,写出预设验证方 法并猜想现象与结论 4.写出铜与足量浓盐酸在加热条件下生成无色溶液及气体的化学方程式;实际上生成沉淀 是一个平衡问题,请写出这一平衡关系式(用离子方程式表示) 5.就铜与浓盐酸反应若还需进一步探讨,你认为还可探究的内容有什 么(只提供一个实验 课题即可) 。

第vii题(7 分) 题
某元素的氧化物 X 能被酸性重铬酸钾溶液氧化成其最高价的含氧酸根离子。 现有 0.1995g X, - 以适量的 NaOH 溶液溶解后再用酸中和,直至溶液呈酸性,加入 10.00mL 0.05000mol·L 1 的重 -1 铬酸钾溶液,然后再加入 10.00mL 0.05000mol·L 的硫酸亚铁溶液,可恰好使重铬酸钾溶液完 + 全被还原成 Cr3 离子。试通过计算说明 B 为何种元素。

第viii题(10 分) 题
钇、钪和镧系一起称为稀土元素(Raree arth Elements 缩写符号 RE) ,由稀土化合物制取稀 土金属采用熔盐电解法和金属热还原法。在生产上,首先要将稀土氯化物晶体 RECl3·6H2O 脱 水制取 RECl3,脱水温度为 200~300℃。脱水时会有部分稀土氧氯化物 REOCl(红色)生成, 这种难熔的物质会使电解时的熔体粘度增大, 导电性降低, 并使析出的金属液滴不易从盐相中聚 这些悬浮的 REOCl 在电解时大部分会沉积于电解槽的底部, 将阴极金属覆盖住, 集和离析 出来。

使电解难以继续进行,故称红色的 REOCl 为“红泥”“红泥”不被电解。 ,

镧系元素的原子半径与原子序数的关系 镧系金属的熔点与原子序数的关系 1.请据图分析: (1)镧系元素总体半径减小,为什么? (2)解释 63、70 号元素在半径和熔点上出现偏差的 原因。 2.熔盐电解法和金属热还原法制取稀土金属一般采用稀土氯化物而不是氧化物,为什么? 3.脱水时产生的 REOCl 是哪类化合物? 4.为防止 REOCl 的生成,脱水可在 NH4C1 存在下进行。试用化学反应方程式予以解释。 5.电解所取的原料虽然是无水 RECl3,但在电解时熔融电解质中仍有“红泥”产生。为什
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么? 6.生产上电解槽是以石墨坩埚充当的,它兼作阳极,阴极是钼棒。石墨坩埚的形状做得有 利于熔融电解质的对流。 实践证明, 在该条件下电解正常进行时, 即使是使用含水的稀土氯化物, 槽内也并无红泥的蓄积, 但发现作为阳极的石墨坩埚底部周壁发生严重的腐蚀现象。 试推测发生 的反应。 (电解温度:850~900℃, “红泥”被 消除时有气体产生)

第ix题(11 分) 题
某磷酸钠盐 X 可作为聚丙烯用成核剂,可以 A 为原料,通过四步反应进行合成。元素分析 X 得到 Na:4.5%、P:6.1%、O:12.6%。核磁共振显示 X 中有 5 种 类型的氢原子,其个数比是 9︰9︰1︰1︰1;而 A 中有 6 种类型的氢原子,其个数比是 9︰9︰1︰1︰1︰1,且 A 易与含等 物质的量 Br2 的溴水反应; 1.写出 X 的化学式; 2.写出 A、X 的结构简式; 3.系统命名法命名 A; 4.以 A 为主要原料,并选择 POCl 3 等其它合适原料,分步写出合成 X 的反应式。

第x题(7 分) 题
1992 年,人们用甲醇作溶剂,用对苯二甲酸盐、2,2’一联吡啶和 Co(ClO4)2·6H2O 在 60℃ 下反应两小时,得到双核钴的配合物。该配合物中含 C:51.3%;H:3.38%;N:9.98%;Co: 10.5%(计算值)。用 X-衍射法测定其单晶,表明羧基氧均已配位,ClO4-处于配合物的外界。 1.试推断出该双核配合物的分子式(要有推断过程)。 2.画出该配合物离子可能的结构式。

第xi题(8 分) 题
讨论 HOOC(CHOH)nCOOH 的光学异构体 1.n=2、3、4、5 时光学异构体 Z 的数目; 2.写出 Z 与 n 的关系式。
[来源:学+科+网]

第xii题 (10 分) 题
花椒毒素是一个具有多种药理作用的呋喃香豆素类天然化合物,又名 8-甲氧基补骨脂素, 最早从大阿美果实中分离获得, 现发现主要存在于伞形科和芸香科等植物中。 花椒毒素具有很强 的光敏性,国外临床上主要用于 PUVA 疗法治疗白癜风、牛皮癣等皮肤顽疾。近些年来发现花 椒毒素对血液中多种 DNA 病毒和 RNA病毒等有很好的灭活作用,另外,还可以诱导肿瘤细胞 凋亡。我国学者设计了如 下的合成路线: A B C(C11H12O4Cl2) D(C13H14O6)

E

F(C11H10O4)

G

H

1.写出 A~H 各物质的结构简式; 2.系统命名法命名 C、F。

参考答案
第i题(3 分) 题
1.吸水性 酸性(各 1 分) 2.Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑(1 分)

第ii题(5 分) 题
1.LiCoO2+6C


Li1-xCoO2+LixC6(1 分)


2.LiCoO2-xe =Li1-xCoO2+xLi 3.充电(1 分) 4.0.7g(1 分)

LixC6-xe =6C+xLi (各 1 分)





第iii题(11 分) 题
1.六氟合铝(Ⅲ)酸钠 电解炼铝的助熔剂(各 1 分) - + 2.●:AlF6 ○:Na (各 1 分) - 3.AlF6 (1 分) 4.晶胞内含 4 个[Na3AlF6]单元 Na3AIF6 摩尔质量为 210g/mol。 ρ= 6.02 × 10 23 ×
210 × 4

(780 × 10 )

1

?12 3

=2.95g/cm3(2 分)

5. (1)正八面体 立方最密堆积(各 1 分) (2)Na2SiF6 NaPF6(各 1 分)

第iv题(10 分) 题
1.3At2+10HNO3=6HAtO3+10NO↑+2H2O(1.5 分) 2.10Fe2++2AtO3-+12H+=10Fe3++At2+6H2O(1.5 分) 3.Fe2+处理后,At2 易溶于 CCl4。若用 NaOH 处理,At2 转化为 AtO3-和 At-,它们都不溶 - - - 于 CCl4(1 分) 3At2+6OH =5At +AtO3 +3H2O(1 分) 4.AtO3-+3Zn+6H+=At-+3Zn2++3H2O(1.5 分) AgAt 和 AgI 共沉淀下来(1 分) - + 5. AgNO3 时, AtO3-量极少, 加 因 达不到 AgAtO3 溶度积。 随后加入的 IO3 与 Ag 形成 AgIO3 - - 沉淀,因 IO3 过量,沉淀主要吸附 IO3 ,故沉淀几乎无砹。若先加 KIO3 后加过量的 AgNO3,则 + + AgIO3 沉淀主要吸附 Ag ,而 Ag 再吸附 AtO3-,故 AgAtO3 与 AgIO3 形成共沉淀。 (2.5 分)

第v题(8 分) 题
1.C16H14N2O3V(2 分)

2.

(4 分)

3.1.56g/cm3(2 分)

第vi题(10 分) 题
1.铜-锌及浓盐酸一起组成了原电池,加快了反应速率(1 分) 2.①没有道理,因为氢气本身难溶于水(0.5 分) ②将铜片加入稀硫酸中,并微热;若无气体放出,则不含锌等活泼金属杂质;若有气体则有 锌等杂质(1.5 分) 3.CuCl(1 分) ;溶液变蓝色,说明是一价 ①白色沉淀加入稀盐酸中,通入氯气(或稀 HNO3 等强氧化剂) 铜(1.5 分) ②向氯化亚铜悬浊液中加入氯化钾浓溶液; 如白色沉淀消失且得无色溶液, 则原溶液为氯化 亚铜。 (1.5 分) 4.2Cu+8HCl=2H3[CuCl4]+H2(1 分) = = (或 Cu+4HCl 2H[CuCl4]+H2;2Cu+6HCl 2H2[CuCl3]+H2) [CuCl4]3-(aq) CuCl(s)+3Cl-(1 分) - CuCl(s)+Cl-;[CuCl3]2-(aq) CuCl(s)+2Cl-) (或[CuCl2] (aq) 5.用变量控制法探讨铜与盐酸反应生成氢气和白色沉淀,盐酸的适宜浓度(1 分)

第vii题(7 分) 题
6X∽nCr2O72 6Fe2 ∽Cr2O72 (各 1 分) 设 0.1995g 的 X 的 mmol 数为 x,则 nx+0.05000×10.00=6×0.05000×10.00(1 分) x=2.500/nmmol(1 分) - 该元素原子量 M=0.1995n/2.500×10 3-8.00m=79.8n-8m(1 分) m=n=2 时(1 分) ,存在合理的 M=127.6(1 分) 是 Te(1 分)
- + -

第viii题(10 分) 题
1. (1)镧系元素中,原子核每增加一个质子,相应的一个电子进入 4f 层,而 4f 电子对核 的屏蔽不如内层电子,因而随原子序数增加,有效核电荷增加,核对最外层电子的吸引增强,使 原子半径半径逐渐减小(镧系收缩) (1.5 分) (2)Eu 和 Yb 的原子半径比相邻元素的原子半径大得多。这是因为在 Eu 和 Yb 的电子构 型中分别有半充满的 4f7 和全充满的 4f14 的缘故。 这种具备半充满和全充满的 4f 层是比效稳定的。 对原子核有较大的屏蔽作用。 在金属晶体中它们可能仅仅给出 2 个电子形成金属键。 原子之间的

结合力不象其它镧系元素那样强。所以金属铕和镱的密度较低,熔点也较低。 (2.5 分) 2.由于稀土一氧键比稀土一氯键牢固(1 分) 3.碱式盐(1 分) 4.ROCl+2NH4Cl=RCl3+H2O↑+2NH3↑(1 分) 5.无水 RECl3 容易吸收空气中的水蒸气;而熔融温度较高,电解质表面也会接触空气,所 以电解过程中会有 REOCl 生成。 (1.5 分) 6.ROCl+C+Cl2=RCl3+CO;2ROCl+C+2Cl2=2RCl3+CO2(1.5 分,写出 1 个)

第ix题(11 分) 题
1.C29H42O4PNa(3 分)

2.X:

A:

(各 2 分)

3.2,4-二叔丁基苯酚(1 分)

(X:2,2’-亚甲基双-4,6-二叔丁基苯酚磷酸钠)

4.2

+HCHO ?H 2 SO4 → ??

+H2O(1 分)

+POCl3 ?NaOH → ? ?

+2HCl(1 分)

+H2O ?HAc ?→ ?

+HCl(0.5 分)

+NaOH ? ?→

+H2O(0.5 分)

第x题(7 分) 题
1.Co 原子数为 2,M=1122;C 原子数:48;H 原子数:38;N 原子数:8。8 个 N 必含 4 个联吡啶,其中含 40 个 C,还剩 8 个 C,必是一个对苯二甲酸根,带两个单位负电荷。据电中 - 性原理,外界必有 2 个 ClO4 ,4 个联吡啶,1 个对苯二甲酸根,必含 36 个 H。还有 2 个 H,可 能带一分子水,故分子式为 C48H38N8Co2Cl2O13,分子量与此式相符,故可推定。 (过程 3 分,结 论 2 分) 2.[ ]2-(2 分)

第xi题(分) 题
1.n=2,Z=3;n=3,Z=4;n=4,Z=10;n=5,Z=16(各 1 分)

2.n 为偶数时:Z=2n-1+2n/2-1 n 为奇数(n≠1)时:Z=2n-1(各 2 分)

第xii题(10 分) 题
1.A: B: C:

D:

E:

F:

G:

H:

(各 1 分,其它合理答案都可)

2.C:2-氯-2’-羟基-3’,4’-二甲氧基-5’-氯甲基苯乙酮 F:6,7-二甲氧基-5-甲酰基苯并呋喃(各 1 分)


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