【化学竞赛试题】10

中国化学会 第 27 届 全国高中学生化学竞赛 省级赛区 模拟试题 共 10 页 1 中国化学会 第 27届 全国高中学生化学竞赛 省级赛区 模拟试题 华南师范大学附属中学 胡一征 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 总分 满分 13 19 20 5 12 5 28 19 5 23 15 150 得分 评卷人 签名 竞赛 时间 3 小吋 迟到超过半小 时 者不能进考场 开始考试后 1 小 时 内不得离场 时 间到 将 试卷背面 朝上放于桌面 立即起立离开考场 姓名 报名号和所属学校等必须写于首页左侧指定位置 写于其他位置者按废卷论处 所有解答必须写于卷面指定位置 写于其他位置者无效 凡要求计算的 须给出计算过程 无计算过程即使结果正确也不得分 用铅笔解答的部分 包括作图 无效 禁用涂改液和修正带 否则 整个答卷无效 试卷已装订成册 不得拆散 附草稿纸一张 不得 将 任何纸张带入考场 允许使用非编程计 算 器以及直尺等文具 写有与试题内容无关的任何文字的答卷无效 第 1 题 13 分 化合物 A 是分子量最小的稳定电中性非苯芳烃 1 1 写出 A 的结构式并解释其具有芳香性的原因 中国化学会 第 27 届 全国高中学生化学竞赛 省级赛区 模拟试题 共 10 页 2 A 的一种同分异构体 B 每 mol B 和足量 H2 加成可消耗 4 mol H2 1 2 写出 B 的结构 B 是否稳定 解释原因 1 3 如何用化学方法从 B 和苯的混合物中分理出纯苯 A 的另一种含芳环同分异构体 C C 用臭氧氧化后用锌粉水解 得两种产物 D 和 E 纯 E 不能发生银镜反 应 但 E 和足量氨水混合后可以发生银镜反应 1 4 写出 C D E 的结构 1 5 设计一个实验测定 C D 混合溶液中各自的浓度 第 2 题 19 分 用含镁 14 36 的烃基溴化镁和一种含卤素 65 57 的卤化物反应来制取萘的一种同分异构体 A 但实际获得 的是一种含碳 64 56 的橙色晶体 B 2 1 写出 A B 的结构以及相应的反应方程式 2 2 解释 B 的成键 将之前的格氏试剂和 2 4 6 环庚三烯基溴化镁混合后与上述卤化物反应 结果生成含碳 93 463 的具有特殊 气味的物质 C 2 3 写出 C 的结构 2 4 解释上下两个反应的差别 中国化学会 第 27 届 全国高中学生化学竞赛 省级赛区 模拟试题 共 10 页 3 将 B 和 CH3COCl AlCl3 混合加热 经历两步中间体后生成含碳 63 19 的晶体 D D 在 H2O2 OH 条件下得 到电中性化合物 E 2 5 写出 D E 的结构 2 6 写出 B D 的历程 第 3 题 20 分 根据热力学第二定律有 dS QR T R 指可逆过程 3 1 推导出 等压 可逆过程不做非体积功时 有 dU TdS pdV 3 2 恒压时 由第一问的结论可推出 1 画出一个常规体系的 S U 示意图 近日的研究发现 对于某些特殊体系 它的 S U 图像上存在最高点 当 U 超过最高点对应的 U 值时 神 奇的事出现了 温度 T 变成了负值 3 3 T 变为负值是否与热力学第三定律矛盾 为什么 3 4 此时当温度取两个极限 T 0 和 T 0 时这个体系的热力学性质是否相同 3 5 能否只通过热交换使这个体系由正温度转化为负温度 为什么 中国化学会 第 27 届 全国高中学生化学竞赛 省级赛区 模拟试题 共 10 页 4 运用统计热力学分析上述理论 假设组成这个体系的物质只有两种状态 低能态和高能态 对这个体系加 热 低能态不断转化为高能态 U 增加 S 增加 如 T 0 T 500 K T 1000 K T 3 6 画出 T 0 T 500 K T 1000 K T 四种状态的能量分布图并以此解释 S 随 U 的变化规律 3 7 什么样的体系可以达到负温度 能否使一定量的理想气体达到负温度 3 8 根据本题所有信息 说明 热量总是自发地从高温物体流向低温物体 这一定律该如何修正 第 4 题 12 5 分 在 Co NO3 2 6H2O 1 mmol 的催化下 将磷钨酸 0 3 mmol 苯胺 2 mmol 和 15 mL 蒸馏水装入 25 mL 内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜内在 100 下反应 3d 冷却至室温过滤得到 0 7738 g 红色针状晶体 A 产 率 72 00 以 W 计算 用一台误差在 5 以内的元素分析仪分析产物 A 得 w C 12 39 w H 1 64 w N 2 29 经热重 分析 A 在 30 455 失重约 18 455 642 稳定 642 以上继续分解 热重分析的误差一般在 2 以内 4 1 求出 A 的最简比化学式 不同基团分开来写 中国化学会 第 27 届 全国高中学生化学竞赛 省级赛区 模拟试题 共 10 页 5 A 为六方晶系 a 1393 0 pm c 1025 7 pm A 的密度小于 6 g cm3 4 2 计算 A 的密度 4 3 A 是什么点阵结构 晶体的结构基元是什么 4 4 A 晶体中有哪几种化学键 第 5 题 28 分 KAc 是一种很弱的碱 其 pKb 9 24 现需测量一含有 KAc 固体式样中 KAc 的含量 5 1 可否在水溶液中用 HCl 直接滴定 通过计算终点以及过量或不足半滴 0 01 mL 造成的 pH 变化来说 明你的结论 不足的数据自行假设 设固体试样中所含有的杂质均是可溶的惰性杂质 采用冰醋酸作溶剂 用 HClO4 HAc 溶液滴定 第一步 配置 HClO4 溶液 往 700 mL 冰醋酸中缓慢加入 10 mL 高氯酸 摇匀后再缓慢滴加乙酸酐 30 mL 再次摇匀后放置 24 h 5 2 为何要加乙酸酐 为何不直接往高氯酸中加乙酸酐 为何要放置 24 h 第二步 HClO4 溶液的标定 准确称取邻苯二甲酸氢 0 5000g 于锥形瓶中 加入 50 mL 冰醋酸使其溶解 加 入合适的指示剂 用待测溶液滴定至终点 消耗 13 12mL 5 3 邻苯二甲酸氢钾一般用于标定 碱 溶液 那么在此实验中为何可用邻苯二甲酸氢钾做标定试剂 请解释原 因并写出标定反应方程式 5 4 在滴定后期锥形瓶中产生白色混浊物 解释其原因 产生白色浑浊会使标定结果 填 偏大 偏小 不变 一般此时不用 Na2CO3 做标定试剂 试推测其原因 中国化学会 第 27 届 全国高中学生化学竞赛 省级赛区 模拟试题 共 10 页 6 5 5 计算 HClO4 的物质的量浓度 第三步 测定 KAc 含量 将锥形瓶洗净 准确称取 0 3000 g 样品与锥形瓶中 加入 50 mL 冰醋酸充分溶解 用已标定的 HClO4 HAc 滴定至终点 消耗 14 45mL 5 6 指出并改正上述实验的错误 5 7 计算样品中 KAc 的质量分数 现已知固体试样中可能含有 NaCl NaAc NH4Cl SnCl2 ZnCl2 这几种杂质 那么上述方案就不再适用 改用以下方案重新测定样品中 KAc 含量 第一步 试样配置 准确称取 0 5000 g 样品于烧杯中 加入 30 mL 稀盐酸充分溶解后彻底转移至 100 mL 容 量瓶中用蒸馏水定容 5 8 为什么用稀盐酸溶解 除盐酸外还可以用什么试剂代替 如果实验室的液体只有蒸馏水那么如何配置 试样 第二步 测定 KAc 含量 准确移取 20 00 mL 第一步配制的试样于烧杯中 加入 5 mL 甲醛溶液和 10 mL EDTA 二钠盐溶液 充分反应后用 NaOH 调至弱碱性 加热 至 40 逐滴加入四苯硼酸钠溶液至过量并不 停搅拌 静置 30 min 后过滤 用四苯硼酸钾饱和溶液洗涤沉淀 2 3 次 再用蒸馏水洗涤 3 4 次 抽滤 将 所得固体烘干至恒重 得 0 3421g 沉淀 5 9 写出主反应方程式 为何要在弱碱性环境下加四苯硼酸钠 甲醛溶液和 EDTA 二钠盐溶液分别有什么作 用 如果不加会使测定结果如何变化 为什么要用四苯硼酸钾饱和溶液洗涤沉淀 5 10 计算样品中 KAc 的质量分数 第 6 题 19 5 分 三元化合物 A 含金属 M 它是由 F2 和两种金属一氯化物的摩尔比 3 1 的混合物反应制得的 每制取 1 mol A 消耗 5 mol F2 同时生成 4 mol 黄绿色气体化合物 A 中氟含量为 38 66 6 1 写出 A 的化学式和生成 A 的反应方程式 中国化学会 第 27 届 全国高中学生化学竞赛 省级赛区 模拟试题 共 10 页 7 化合物 B 也含金属 M 它的元素组成为 M C H O 1 4 8 5 只有这些元素 B 中 1 mol M 对应 1 mol 结晶 水 1 mol B 在空气中加强热得到约 150g 固体 已知 B 在低温时为抗磁性而高温下则为顺磁性 这种现象 和 NO2 较为类似 6 2 写出 B 的化学式并画出其结构 6 3 B 在空气中加强热得到的固体是什么 6 4 解释 B 在低温时为抗磁性而高温下则为顺磁性的原因 周期表中 N 与 M 相邻且位于同一周期 N 的阳离子可与乙酰丙酮负离子形成 1 2 的电中性配合物 C 每 mol C 中含有 3 mol N C 为抗磁性 每个 N 周围都是八面体六配位 C 具有三重旋转轴 N 还可以形成类似 A 的化合物 D 把 A 中 M 换成 N D 为面心立方晶格 6 5 写出 C 的化学式并画出其结构 6 6 画出或描述 D 的晶体结构 往 N2 SO42 中加入 NaCN 至过量 先生成绿色沉淀随后沉淀溶解的黄色溶液随后变成红色 红色物质是含金 属元素 49 53 的物质 E 6 7 写出 E 的化学式以及各步反应方程式 中国化学会 第 27 届 全国高中学生化学竞赛 省级赛区 模拟试题 共 10 页 8 第 7 题 23 分 由金刚烷酮为原料经历如下反应 已知 B D 中碳骨架均为双环 3 3 1 B 的不饱和度为 4 含有一个羧基和一个碳碳双键 D 比 A 少一个碳 不饱和度也少 1 但没有任何双键 7 1 写出 B D 的结构 7 2 B 到 C 的过程中发生了那 几步 反应 以 D 为原料 两个碳或以下的有机原料和任意无机原料经以下步骤合成化合物 L 流程图中部分字母代表多种异构体的混合物 不考虑立体异构 7 3 写出各字母所代表物质的结构 混合物写一种组分即可 但前后要对应 E F G H I J K L 7 4 指出那些字母代表混合物以及它们分别为几种异构体的混合物 中国化学会 第 27 届 全国高中学生化学竞赛 省级赛区 模拟试题 共 10 页 9 7 5 写出反应条件 a 至 d a b c d 第 8 题 15 分 已知如下反应 已知 A B 发生了两步反应 加成 消除算一步 生成物 B 含有氮杂六元环 B C 是一个重排 反应 产物中含有配位键 8 1 写出 B C 的结构和前两步反应机理 1 C D 反应经历以下历程 中国化学会 第 27 届 全国高中学生化学竞赛 省级赛区 模拟试题 共 10 页 10 已知 M2 含有氮杂三元环 M4 带一个单位正电荷且电荷在 N 上 M3 无形式电荷 8 2 写出每一个中间体的结构 M1 M2 M3 M4 M5