2005年全国化学竞赛初赛模拟试卷(02)

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2005年全国化学竞赛初赛模拟试卷(02)(时间:3小时 满分:100分)题 号1234567891011满 分597871010881315H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3LaLuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po210At210Rn222Fr223Ra226AcLaRfDbSgBhHsMtDs第第题(5分)1铁、铜、镍、铅等金属元素(1分)2煤和其它物质的燃烧(1分)31.8109mol(1分)4降低水的凝固点,防止水在较冷温度下结冰(1分)升高水的沸点,减少水的蒸发(稀溶液的依数性)(1分)题(5分)1锰结核是太平洋深处的一种海洋矿物,除含有锰元素外还含有 (至少填出二种元素)等多种金属元素。2飘尘是污染大气的有害物质之一,如果飘尘和空气中的SO2接触,使部分SO2氧化成SO3,危害就更严重了。地球上每年排入大气中的飘尘约1亿吨,引起飘尘污染的主要原因是 。325时,1mol纯水中含氢离子 mol。4汽车散热器的冷却水中常加人一些非电解质(如乙二醇),其作用是 和 。第第题(9分)1大 大(各1分)2苯胺氮原子上的未共用电子对与苯环形成p共轭体系,而使氮原子上电子密度降低,所以碱性比氨弱,不能用石蕊试纸检验其碱性。(1分)3由NO2的吸电子使ClC的C上更正,易亲核,水解是亲核取代(1分,空间位阻效应解释也可)4NO2拉电子使CH3上氢的酸性增强:CH3NO2HCH2NO2(1分)5对于酚类化合物,后者因NO2两侧邻近甲基的排斥力,迫使NO2偏转平面,从而使其拉电子共轭效应大幅度减弱,而甲基的推电子作用影响相对较小;(2分)在取代苯胺中,由于前者N(CH3)2中两个邻位的硝基在甲基空间效应的作用下,无法很好地与苯环共平面,使其拉电子共轭效应大大降低,而后者则无此空间效应的影响。(2分)题(9分)已知苯环上如带有甲基会使环上的亲电取代反应容易进行,称作甲基的推电子效应。有了硝基会使环上的亲电取代反应难以进行,称为NO2的拉电子效应。试预期或解释下列问题:1CH3NH2的碱性应比NH3 ;HONO2的酸性比OH的酸性 。2苯胺不能用石蕊试纸检验其碱性,为什么?3由氯苯制苯酚需要很苛刻的条件,但2,4,6一三硝基氯苯0水解成苦味酸,试予以理论上的说明。4CH3NO2为什么能溶于KOH溶液?5解释下面两组物质的酸碱性强弱关系:酸性: 碱性:第第题(7分)1阳极:PbPb22e(1分) Pb22CH3SO3Pb(CH3SO3)2阴极:2H2eH2(1分)总反应:Pb2CH3SO3HPb(CH3SO3)2H2(1分)2阻止Pb2向阴极移动。(1分)如没有隔膜,Pb2将向阴极移动,发生阴极析铅的副反应:Pb22ePb(1分)3不需要。为甲磺酸为强电解质,其水溶液具有很强的导电性,故没必要再加入支持电解质。(1分)4实现氧化还原反应靠的是清洁而干净的电子,无三废排放,符合环境保护的要求。(1分)题(7分)甲磺酸铅通常为50%58%的水溶液,在电镀及电子工业中有广泛地应用。电化学合成法制备甲磺酸铅的要点:以甲磺酸为电解液,金属铅做为阳电极,石墨做阴极,聚乙烯磺酸型阳离子交换膜为阴阳极室隔膜。1写出电极反应方程式和总反应方程式。2使用隔膜的目的是什么?不使用会有什么后果。3是否需要加入支持电解质?为什么?4电化学合成法比一般的化学合成法有什么优点?第第题(分)1n(Fe)9.30mmol n(KNO3)2.50mol n(K2Cr2O7)0.30mol(1分)6Fe2Cr2O7214H6Fe32Cr37H2O(1分)n(Fe2)n(NO3)7.502.5031(1分)即:NO33Fe24H3Fe3NO2H2O(1分)2氧气将部分Fe2氧化为Fe3,加入的KNO3不变,则滴定中消耗K2Cr2O7偏小(18.00mL),使n(Fe2)n(NO3)31,反应中KNO3将得到价态更低的还原产物。(2分)32Fe3Sn22Fe2Sn4 2Hg2Sn22ClHg2Cl2Sn4(各1分)题(8分)纯铁丝521 mg,在惰性气氛下溶于过量的盐酸中,往上述热溶液中加253g KNO3,反应后以0.0167 mol/L的K2Cr2O7溶液滴定剩余的Fe2离子,消耗VrnL达到终点。1V18.00,通过计算写出Fe2离子和NO3离子在酸性条件下反应的化学方程式。2若纯铁丝在大气中溶于盐酸,其他步骤同上。根据这个实验结果写出Fe2离子和NO3离子在酸性条件下反应的化学方程式时,与惰性气氛下计算得到的方程式有何不同?3一旦部分Fe2被氧化后,可以在溶解后,经SnCl2、HgCl2处理后,再在热溶液中加入KNO3处理。写出处理中的反应方程式。第第题(7分)14.1CH3COOLi0.1Fe(NO3)30.9Si(OC2H5)44H2OLi4.1Fe0.1Si0.9O44.1CH3COOH0.3HNO33.6 C2H5OH(2分)2但固相法不易保证成分的准确性、均匀性且合成温度较高。溶胶凝胶此法合成离子导体具有纯度高,均匀性好,颗粒小,反应过程易于控制等优点。(2分,答出要点即可)3脱去吸附水(1分)及NO3氧化分解 有机物成分烧失(1分) (约)603(1分)题(7分)Li4SiO4具有有利于离子传导的结构,为锂离子导体理想的基质材料。实验发现用三价离子M3如B,Al,Ga,Cr,Fe,In能取代Li或Si(Li4xMxSi1xO4,Li43yMySiO4)可大大提高它的离子电导性。Li4.1Fe0.1Si0.9O4是其中重要的一种,可用溶胶凝胶法合成:称取一定量的CH3COOLi,Fe(NO3)3合成,用稀硝酸溶解,按化学计量摩尔比加入Si(OC2H5)4,并加入适量的无水乙醇,使Si(OC2H5)4C2H5OH14做共溶剂,再加入金属离子摩尔总和1.5倍的柠檬酸,用NH3H2O调整pH23。样品在80回流使其水解缩聚,然后在70缓慢蒸发,实现溶液溶胶凝胶的转化。在120干燥得到干凝胶。干凝胶在高温下进行一定时间热处理,于750得到超细粉。1写出制备Li4.1Fe0.1Si0.9O4的化学方程式。2溶胶凝胶法是近几年发展起来的湿化学合成方法,比以前较多使用的固相法有何优点?3右图为Li4.1Fe0.1Si0.9O4干凝胶的TGDTA曲线。从图中可以发现在248处都有一吸热峰,那是干凝胶表面 的吸热峰;在417左右的峰为 放热峰;而 的放热峰则为Li4.1Fe0.1Si0.9O4形成峰。第第题(10分)1DNA(1分)2A: CO(NH2)2(或NCNH2);B: HNCO(各1分)3配位键、冠醚和穴状配体、疏水作用(1分,答出1种即可)4C: D:E:间苯二甲酸 F:1,3,5苯三甲酸(各1分)题(10分)超分子自组装是指一种或多种分子依靠分子间相互作用,自发地结合起来,形成分立的或伸展的超分子。氢键是超分子自组装中最重要的一种分子间相互作用。1列举在自然界中普遍存在,最重要的通过氢键自组装的超分子。2右图A和B在分子的3个方向上形成分子间通过氢键组装成大片薄饼状的超分子。写出A、B的结构简式和合成A、B的简单物质。3除氢键外,哪些作用也可形成超分子4C、D、E、F是简单的芳香酸,他们通过氢键作用:C形成二聚分子;D形成直线状超分子;E形成锯齿状超分子;F形成蜂窝状平面超分子(类似右图)。画出C、D形成的分子的结构图;写出E、F的名称。第第题(10分)1A:COS B:CO2 C:SO2 D:H2S E:S F:HCOOH G:CO(各1分)2S8(3分)题(10分)在金星大气中存在可观数量的化合物A,A在地球上是一种只有微生物生命活动才能形成的物质。化合物A的分子呈直线型,有弱极性。A在空气中极易着火生成等物质的量的B气体和C气体;A不溶于水,但加热条件下与水蒸气作用,生成B气体和D气体;气体C和D在有水存在的条件下迅速反应,生成固体E;如果在催化剂作用下A水解可以得到固体E和F的溶液。在交流放电的情况下,A分解生成E固体、G气体两种物质。1写出AG各物质的化学式;2用X射线衍射法测得由A电解得到的E的晶体为正交晶系,晶胞参数a1048pm,b1292pm,c2455pm。已知该物质的密度为2.07gcm3,每个晶胞中有16个E分子。确定E分子中原子的组成。第第题(8分)1KBrO35KBr6HCl3Br26KCl3H2O(1分)5Br2HOOCNH2CHCH2SSCH2CHNH2COOH6H2O2HO3SCH2CHNH2COOH10HBr(1分)Br23II32Br I32S2O323IS4O62(1分)2氧化胱氨酸的反应是很快的,而KBrO3氧化KBr才是决定反应速率的一步。当碘量瓶中刚刚开始出现黄色时,Br2与胱氨酸已完全反应,(但Br2的浓度仍然很小,并且没有来得及扩散到空气中。此时加入KI,就不会再有Br2生成。因为I2在I过量的水溶液中生成I3离子,挥发性比Br2弱得多,可以避免Br2挥发所带来的误差。)(2分)迅速加KI的目的是尽可能减少溴的挥发(1分)3(2分)题(8分)测定胱氨酸试剂的纯度是定量分析化学设计实验中的一个课题。胱氨酸的结构简式是:HOOCNH2CHCH2SSCH2CHNH2COOH;在氧化剂Br2的作用下,SS断裂生成SO3H,该反应非常容易进行。测定过程如下:移取25.00mL 胱氨酸溶液(含胱氨酸样品mg)、25.00mL KBrO3溶液(c1mol/L)于碘量瓶中,加1g KBr 、2mL HCl进行反应,在刚开始出现黄色时立即开盖加入1g KI,迅速加盖、旋摇溶解。加100mL H2O稀释,立即用Na2S2O3标准溶液(c2mol/L)滴定至浅黄色,加入2mL淀粉溶液,继续滴至蓝色消失为终点。平行滴定3次(平均消耗VmL)。1写出滴定反应中发生的化学方程式2为什么刚出现黄色时就可加KI(如果充分反应10分钟会呈现深黄褐色)?加入KI的过程中要求开盖和加盖间的时间极短,目的是什么?3列出计算胱氨酸纯度的式子.第第题(8分)1A:B B:Al C:H(各1分)2Al(BH4)3(AlB3H12)(2分)3(2分)4Al(BH4)312H2OAl(OH)33B(OH)312H2(1分)题(8分)短周期的元素A、B、C可形成化合物X。A、B是同主族元素,A的常见配位数是4,B的常见配位数是4或6。X是共价型的分子,分子中A、B原子位于同一平面上;C元素的核磁共振表明X分子中有2种类型的C原子,个数比是11。A与热水缓慢反应,1.000g A与水反应后可得到3.76L(标准状况)的单质气体。1写出A、B、C的元素符号;2写出X的化学式;3画出X的结构式。第第题(13分)1N苯甲酰N苯基羟胺根离子(以下用X表示)的相对分子质量为212,氧的质量分数为15.1%。当只有此配体与钒配位,氧的质量分数必小于15.09%,而实际为15.2%,所以一定有配位氧原子(1分)。设钒与1个氧、3个X络合(钒最高5),氧的质量分数为15.9%,需要增加X数目和减少配位O数目,这都是不可能的;因此配合物中可能存在第3种配体,从条件来看反应是在盐酸介质中进行的,可能存在Cl做配体(1分)。设钒与1个配位氧、x个X、y个Cl配位(xy3),当x1,y1时,氧的质量分数为15.3%;当x1,y2时,氧的质量分数为13.8%;当x2,y1时,氧的质量分数为15.2%;符合题设(1分)。(其他合理推论也可)即该配合物的化学式为VO(C13H10NO2)2Cl(2分)2该配合物的结构如下: (各1分)3第一种最稳定(1分),分子的对称性最好,极性最弱(1分)题(13分)钒与N苯甲酰N苯基羟胺根离子在4mol/L盐酸介质中形成紫红色的单核配合物,该配合物溶液可进行比色测定,用以定量测定钢中钒的含量。该配合物是电中性分子,实验测得其氧的质量分数为15.2%。1通过计算确定该配合物的化学式;2画出它的全部可能立体结构(不要求光学异构体)。3指出其中最稳定的是哪一种。与其它几种相比,它在分子结构上有什么特点?第第题(15分)1(3分,其中反应物、介质各1分,反应条件不要求)2(1)CH3CH2CH2CHO2HCHOOHCH3CH2C(CH2OH)2CHO(2分)OHCH3CH2C(CH2OH)2CHOHCHOCO23H2OCH3CH2C(CH2OH)3HCOOHCO3(2分)(2)HCOO后处理:2HCOOO2HCO3(1分)2HCOCO32CO2H2O(1分)3(1)A:CH2CHCOOCH3 B:CH2BrCHBrCOOCH3 C:H2NCH2CH2NH2 D:CH3SO2HNCH2CH2NHSO2CH3(各1分)(2)2,3二溴丙酸甲酯 对甲苯磺酰氯(各1分)题(15分)1苄基2萘基醚是芳香族的混醚,其传统合成方法采用威廉森法。主要用于合成苄氧萘青霉素等医药工业,且广泛地作为合成香料,用于皂用香精、化妆品香精、草霉香精及调合香精等香料工业。写出合成苄基2萘基醚的化学方程式。2三羟甲基丙烷(简称TMP)是重要的化学中间体和精细化工产品,广泛应用于生产高级醇酸树脂和聚氨脂、聚脂、合成干性油、高级润滑油、印刷油墨、增塑剂、玻璃钢、纺织助剂等,在许多方面其性能优于甘油、新戊二醇和季戊四醇。工业上可以用正丁醛和甲醛(实际消耗量为13)为原料,用碳酸氢钠和碳酸钠混合碱溶液作为缩合催化剂,再加入少量的助催化剂三乙胺,在2585常压条件下合成。(1)写出分步反应方程式。(2)如果该合成是绿色工艺,如何处理副产物。3N,N双(对甲苯磺酰基)2哌嗪羧酸甲酯是合成抗结核病及抗类风湿病药物2哌嗪羧酸的中间体。其合成路线如下:ABr2B CCH3SO2ClD BD(1)写出A、B、C、D的结构简式;(2)命名B和CH3SO2Cl。参考答案(0502)
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