全国高中化学竞赛(预赛)模拟试卷(八).doc

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全国化学竞赛预赛模拟试卷8时间:3小时 满分:100分一(4分)锡石的化学式是SnO2,地质工作者为了确定某矿石是锡石常用的一种方法是:用小刀或小锤取出一小粒矿石,放在锌片上,再往放矿石位置的锌片上滴一两滴稀盐酸,锌片会马上起泡。待锌片起泡完了以后,仔细观察矿石的表面。此时如果发现矿石的表面生有一层很薄的银白色金属膜的话,就可以完全肯定它是锡石。但是如果被检验的矿石颗粒不纯,带有硫化物,如黄铁矿、闪锌矿、方铝矿之类的矿物等,则反应进行得比较缓慢。1写出检验锡石的化学反应方程式。2为何带硫化物时反应较慢,写出反应方程式(以黄铁矿为例)二(4分)如右图所示实验中,把四根洁净的金属条A、B、C、D轮流放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧。在每次轮流实验时,记录了电压表指针的移动方向和电压表的读数(如下表)。金属电子流动方向电压AACu0.78BCuB2.15CCCu1.35D0.301金属D与Cu之间电子流动方向为 ;2 金属可能是最强的还原剂;3 金属不能从硫酸铜溶液中置换铜。三(6分)单质碘与红磷在常温下混合不反应,但滴入几滴水后能剧烈反应,生成HI和H3PO3。但实验室制取氢碘酸的方法是把H2S通入I2水中,过滤生成的硫,可得质量分数为50%的氢碘酸。1写出实验室制取氢碘酸的化学方程式;2氢碘酸在空气中放置易易氧化变质,写出可能发生反应的化学方程式;3为防止氢碘酸在空气中氧化变质,可在氢碘酸中加入少量 ,写出有关反应的化学方程式。四(8分)2000年诺贝尔化学奖授予在导电高分子领域作出突出贡献的三位科学家。在一定的掺杂条件下,高分子材料(俗称塑料)完全可以具有金属的性能,从而变成导体。1下列塑料,你认为可作为导体的是 A 聚氯乙烯 B 聚乙炔 C 聚苯乙烯 D 聚异戊二烯 E 聚乳酸2简述该塑料(第一题答案)的分子结构特点。3你认为导电高分子材料在结构上应具备何种特性。五(11分)下图所示是大气中红外光透射率的光谱特性(横坐标是波长,纵坐标是能穿透大气的程度)。1试说明大气中的CO2吸收红外线的能力与频率的关系?2大气对红外线的吸收会产生什么效果?什么因素加剧形成这一效果?加剧的后果是什么?3除CO2气体外,CH4、N2O、氟里昂也是温室气体,请再举两例温室气体。说明温室气体分子有何特点。4利用实验室常用药品和仪器,设计一个实验装置,证明较高浓度的CO2对阳光中的红外线有高吸收率(画出图示,简述实验原理和方法)。六(10分)苯与苄氯()能发生经典的付氏反应,生成二苯基甲烷(),但同时还存在副产物A()。1计算A的极限碳含量;2写出生成A的两步化学反应方程式(注明具体催化剂);3计算光照下A一氯取代物的种数(包括光学异构体)4计算光照下A二氯取代物的种数(不包括光学异构体)七(18分)将一种盐溶于水中时,会使水的冰点降低,究竟冰点降低多少,与盐在溶液中的浓度有关。如果将此溶液降温,则在零度以下某个温度,将析出纯冰。但当盐在水中的浓度比较大时,在将溶液冷却的过程中析出的固体不是冰而是盐,这时该溶液称为盐的饱和溶液,盐在水中的浓度称为“溶解度”,溶解度的大小与温度有关。右图所示为不同浓度的CaCl2溶液冷却析出晶体时所对应温度的曲线图。1指出区域、内各物质组成(说明是何种固体或溶液是否饱和);2指出曲线AB、BC分别具体表示的含义;3点B在坐标如何,有何意义;4273K时,60g浓度为10%的CaCl2溶液持续降温,何时析出晶体,计算最多可析出单一晶体的质量。(只需保留整数)5根据右上图分析,如何提纯粗盐CaCl2,得到CaCl26H2O晶体。6CaCl2溶液可用作冷冻剂,当CaCl26H2O晶体与冰以何比例(质量比)混合时,冷却效果最好。7在大雪纷飞的北方国家,对CaCl2有很大的需求量,你认为CaCl2在这些国家有何用途?八(19分)某同学在学习等径球最密堆积(立方最密堆积A1和六方最密堆积A3)后,提出了另一种最密堆积形式Ax。如右图所示为Ax堆积的片层形式,然后第二层就堆积在第一层的空隙上。请根据Ax的堆积形式回答:1计算在片层结构中(如右图所示)球数、空隙数和切点数之比 2在Ax堆积中将会形成正八面体空隙和正四面体空隙。请在片层图中画出正八面体空隙(用表示)和正四面体空隙(用表示)的投影,并确定球数、正八面体空隙数和正四面体空隙数之比 3指出Ax堆积中小球的配位数 4计算Ax堆积的原子空间利用率。5计算正八面体和正四面体空隙半径(可填充小球的最大半径,设等径小球的半径为r)。6已知金属Ni晶体结构为Ax堆积形式,Ni原子半径为124.6pm,计算金属Ni的密度。(Ni的相对原子质量为58.70)7如果CuH晶体中Cu的堆积形式为Ax型,H填充在空隙中,且配位数是4。则H填充的是哪一类空隙,占有率是多少?8当该同学将这种Ax堆积形式告诉老师时,老师说Ax就是A1或A3的某一种。你认为是哪一种,为什么?九(20分)L甲状腺素是一种重要的激素,用来治疗呆小病、粘液瘤、肥胖病等人类疾病。早期人类都是用动物的甲状腺组织来提取甲状腺素。甲状腺素的光学活性在20世纪30年代首先由Harington和Salter发现,他们从动物甲状腺体的蛋白质用发酵水解方法提取了L甲状腺素,从而避免了碱性水解的消旋现象,同样的结果也由Foster和Palmer等人在甲状腺体初步发酵后再酸性水解的方法而获得。但是从动物甲状腺体组织提取的L甲状腺素纯度低、光学纯度比较差,而且数量亦受到限制。40年代起,人们开始用合成方法来生产L甲状腺素。化学合成法是以L酪氨酸为起始原料合成L甲状腺素有多种路线,最有代表性的为Chalmers开发的经典路线:(C9H11NO3)A(C9H9N3O7)B(C11H11N3O8)C(C13H15N3O8) D(C20H21N3O9)E(C20H25N3O5)F(C20H21NO5I2) G(C16H13NO4I2)(L甲状腺素,C16H11NO4I4)此合成工艺需要八步反应,虽可保留其光学活性,但操作步骤非常复杂,产率低,成本较高。通过化学工程师们的不懈努力,上海精细化工研究所的研究人员采用3,5二碘L酪氨酸为原料,经孵化反应(消化偶合反应)合成了高纯度、高生物活性的L甲状腺素,缩短了工艺路线,降低了生产成本,是较理想的合成路线。合成原理如下:L酪氨酸HJLML甲状腺素1为何L甲状腺素有光学活性,以上反应是否会影响其光学活性?2写出AM各物质的结构简式。参考答案一Zn2HCl=ZnZl2H2 2H2SnO2=Sn2H2O(或2ZnSnO24HCl=Sn2ZnCl22H2O)(2分)2锌皮与盐酸反应所产生的氢气,首先不是和锡石中的氧反应,而是和硫化物中的硫反应,生成硫化氢(或盐酸先和硫化物反应):FeS22HCl=FeCl2SH2S(2分)二1DCu(1分)2C(2分)3B(1分)三1I2H2S=2HIS(2分)24HIO2=I22H2O(2分)3红磷 3I22P3H2O=6HI2H3PO3(2分)四1B(2分)2聚乙炔的结构单元是CH,每个碳原子轨道都是sp2杂化,形成了三个共平面的,夹角约120的杂化轨道,这些轨道与相邻的碳氢原子轨道键合构成了平面型的结构框架。其余未成键的PZ轨道与这一分子平面垂直,它们互相重叠,形成长程的电子共轭体。(4分)3这种材料是一种简单分子形成的长链聚合物,由重复的单元链段组成,每个单元链段由碳碳单键和不饱和共价键(双键或叁键)交替组成。(2分)五11.11014Hz,7.11013Hz,1.91013Hz左右时对红外线的吸收能力最强。(2分)2会使大气温度升高;CO2过多排放会加剧这一效果;加剧的后果是使地球平均气温上升,地球两极冰雪融化,海平面上升,以及一系列生态环境问题。(3分)3H2O、O3(看图)多原子分子,每个分子至少有3个原子(2分)理想气体的摩尔热容量与分子中原子数有关,原子数多,摩尔热容量大(单原子约1.5R,双原子约2.5R,三原子约3.5R)4如右图所示,取两个完全相同的广口瓶,瓶口加塞子,塞子打孔,恰能插入一玻璃管。以CaCO3和HCl反应制取CO2,收集在瓶内,另一个瓶则为空气。玻璃管口滴入数滴石蕊(有颜色易观察),形成一段液柱,并倾斜玻璃管使其进入中部,然后将玻璃管分别插入两瓶内,如右图所示。同时放在阳光中照射,一段时间后,石蕊液柱向盛空气处移动,表明盛CO2瓶温度升高快(气体受热膨胀)。证明CO2对红外线有高吸收率。(4分)六192.3%(2分)即重复单位C7H7中的碳含量(12/13)2HCl(n1) (n1)HCl (2分)3n种(3分)n为奇数、偶数时都一样4n为奇数,(n1)2/2种;n为偶数,n(n2)/2种(3分)七1:饱和CaCl2溶液和冰;:不饱和CaCl2溶液;:饱和CaCl2溶液和CaCl26H2O;:冰和CaCl26H2O(4分)2AB:水的冰点(凝固点)线BC:CaCl2在水中的溶解度曲线(2分)3坐标(30,218)E点能同时存在冰、固体CaCl26H2O和饱和CaCl2溶液;CaCl2溶液所能存在的最低温度(冰和CaCl26H2O升温时共同熔化的温度,即“最低共熔点”)(3分)4256K 40g(3分)5将粗盐溶于水,加热蒸发浓缩,冷却析出晶体,母液中再加粗盐,重复操作。(2分)61:0.69(或1.45:1)(2分)7将CaCl2撒在冰雪覆盖的道路上,促其融化(降低冰点)。(2分)八11:1:2(2分) 一个球参与四个空隙,一个空隙由四个球围成;一个球参与四个切点,一个切点由二个球共用。2图略,正八面体中心投影为平面空隙中心,正四面体中心投影为平面切点1:1:2(2分)一个球参与六个正八面体空隙,一个正八面体空隙由四个球围成;一个球参与八个正四面体空隙,一个正四面体空隙由四个球围成。3小球的配位数为12(1分)平面已配位4个,中心球周围的四个空隙上下各堆积4个,共12个。474.05%(3分)以4个相邻小球中心构成底面,空隙上小球的中心为上底面的中心构成正四棱柱,设小球半径为r,则正四棱柱边长为2r,高为r,共包括1个小球(4个1/4,1个1/2),空间利用率为5正八面体空隙为0.414r,正四面体空隙为0.225r。(4分)68.91g/cm3(3分)根据第4题,正四棱柱质量为58.70/NAg,体积为1.0941023cm3。7H填充在正四面体空隙,占有率为50%(2分)正四面体为4配位,正八面体为6配位,且正四面体空隙数为小球数的2倍。8Ax就是A1,取一个中心小球周围的4个小球的中心为顶点构成正方形,然后上面再取两层,就是顶点面心的堆积形式。底面一层和第三层中心小球是面心,周围四小球是顶点,第二层四小球(四个空隙上)是侧面心。(2分)也可以以相邻四小球为正方形边的中点(顶点为正八面体空隙),再取两层,构成与上面同样大小的正方体,小球位于体心和棱心,实际上与顶点面心差1/2单位。九L酪氨酸中有一不对称碳原子(手性碳原子),因此有旋光性;反应中该碳原子始终没参与,故不会改变光学活性。(2分)2A:;(2分)B:;(1分)C:;(1分)D:;(2分)E:;(2分)F:;(1分)G:(1分)H:;(2分)I: (CH3CO)2O;(1分)J:(1分);K:CH3CH2OH(1分);L:(1分);M:(2分)本题给出了两条合成L甲状腺素的途径,第一条途径条件较多,根据反应前后化学式的变化和参与反应的试剂,并不难推出产物;第二条途径是对第一条的改进,可借助第一条的信息帮助解答。
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