【化学竞赛试题】模拟卷25

2008年全国高中化学竞赛模拟试题二十五第一题、回答下列问题1-1、指出下列物质在液氨中的酸碱行为：CH3OOH、CH3CH2OH、H2NCONH2、NaH1-2、写出下列各反应的方程式。（1）在液氨中，氨基钾与苯胺作用。（2）往浓H2SO4HNO3体系中通入HCl气体，生成NO2Cl1-3、低温下，Na溶于液态NH3的反应式为：Na(mn)NH3Na(NH3)me(NH3)n氨合钠离子Na(NH3)m为无色物，氨合电子e(NH3)n（一般浓度时）为深蓝色。取两根惰性电极分别作阴、阳电极，插入Na的液氨溶液中进行电解。请写出阴阳两极的电极反应方程式。第二题、2-1 吡啶2甲酰胺，简写为piaH，可有两种方式起双齿配体的作用：（型式A） （型式B）（1）如果按B种型式配位，画出Ni(H2O)2(piaH)22离子的可能存在几何异构体，并说明其旋光性。（2）以N、N方式配位（型式A）时，其可能的异构体型式如何？2-2 含有4个水分子的醋酸镍Ni(C2H3O2)24H2O是单聚体，它可以失去2个水分子形成另外一种单聚物，而且还可以失去另外2个水分子形成第三种单聚物，请写出这三种醋酸镍的的结构分别是：2-3 AgClO4在苯中的溶解性明显高于在烷烃中的溶解性，试解释该事实：2-4 液体氟化氢是酸性溶剂，具有相当强的的Lewis酸性和较高的相对介电常数。HF是离子型物质的优良溶剂，但其高活性和毒性给操作带来困难。（1）LiF溶于HF产生两种离子 ；从物质结构作用力考虑能够发生这个反应的原因是 。（2）醋酸在水中是个酸，在HF里却是碱，写出反应方程式。（3）高氯酸在HF中呈现两性，分别写出反应方程式。第三题、NO2是一奇电子分子，在413K以下能二聚成无色的抗磁性气体N2O4，超过423K时，NO2发生分解。N2O4被用作第一艘登月飞船的液体推进系统中的氧化剂，其主要燃料是肼。N2O4仅在固态时是纯净物质，其熔点为264K，沸点为294K。X射线衍射分析结果表明：N2O4分子是平面状结构，且所有的NO键长都相等。当N2O4为液态时，能够微弱地解离生成硝酸亚硝酰盐。3-1写出N2O4在登月飞船的液体推进系统中所发生主要反应的方程式；3-2说明N2O4分子中N原子的杂化方式和成键情况；3-3将铜溶于乙酸乙酯的N2O4溶液中可制得无水硝酸铜，写出这个制备反应的化学方程式。3-4将N2O4分别加热到420K和900K时，得到两种含氮物质A和B。将等物质的量的A和B的混合物溶解在冰水中，生成化合物C。用C的阴离子（Ca）处理Co2和NH3的混合溶液，在不同的反应条件下，能得到两种配离子D和E。元素分析结果表明：D和E具有相同组成，物质的量比为n(Co2):n(Ca):n(NH3)1:1:5。D是一种对酸稳定的棕黄色配离子，而E是一种易被酸分解的红色配离子第四题、4-1、离子型氧化物（用MxOy表示）可以从密堆积结构了解其特征，判断下列堆积类型的氧化物的化学式，金属原子仍用M表示（1）若氧离子做立方最密堆积，M离子填充在其四面体空隙中_（2）若氧离子做立方最密堆积，M离子填充在其八面体空隙中_（3）若M离子填充在氧离子的八面体空隙中，八面体共顶角按简单立方点阵形式连接成三维骨架_4-2、三氯化钨实际上是一种原子簇化合物W6Cl18，其中存在W6Cl18nn离子结构单元，该离子中含有W原子组成的八面体，且知每个Cl原子与两个W原子形成桥键，而每个W原子与四个Cl原子相连。试推断W6Cl18nn的n值_第五题、碳纳米管(CNTsCarbon Nanotubes)的发现是材料科学研究领域的一个新的突破，它又称巴基管(Buckytube)，属富勒(Fullerene)碳系，是伴随着C60的研究不断深入而出现的。碳纳米管是处于纳米级范围内，具有完整分子结构的新型材料。典型的碳纳米管直径小于100nm，长度为几m。(注：lnm10-9m，1m10-6m)CNTs的基本结构主要由六边形碳环组成，此外还有一些五边形碳环和七边形碳环，试5-1这些五、七边形碳环在碳纳米管的什么位置比较多?5-2你认为碳纳米管可能具有超导特性吗?为什么?第六题、将一定量的晶体物质A，放在真空的密闭容器中加热到200时，A全部分解为4种气体，而且它们的物质的量相等。若再冷却容器到一定温度时，又发现有晶体物质B生成，此时原4种气体中有一种没有参加反应，已知该种气体在相同条件下相对于氢气的密度为14，而且能够在空气中燃烧。6-1 A的化学式 ；B的化学式 。6-2 上述A分解所得的4种气体中有2种气体在一定条件下若以2:1 的物质的量进行反应可以生成常见的有机化肥C，则C的结构简式 。 第七题、CuSn合金为六方NiAs型结构，其六方晶胞参数为a = 419.8 pm，c = 509.6pm，晶胞中原子分数坐标为：Cu(0，0，0)，(0，0，1/2)；Sn(2/3，1/3，1/4)，(1/3，2/3，3/4)。请回答下列问题。7-1有人将各原子的分数坐标表示为：Sn (0，0，0)，(2/3，1/3，1/2)；Cu (1/3，2/3，3/4)，(1/3，2/3，1/4)。这种描述是否代表相同的结构型式？为什么？7-2 计算晶体的密度。7-3 计算CuCu间的最短距离。第八题、水是生命之源，地球上大约2/3的面积为水所覆盖，大约有0.005%的水是由2个原子与氧原子组成的。这个氧化物D2O通常被称为重水，在核工业和化学反应的研究上均有重要的用途。D2O和普通的H2O一样也有微弱的电离：2D2OD3O+OD 与水类似，我们可以定义重水中的离子积为KD，同时也用pD代替pH。8-1 已知某温度下纯净的D2O中KD=1.610-15，计算此条件下的pD8-2 某温度时，当D2O与H2O混合时，会发生H原子与D原子的交换反应，建立如下平衡：D2O(l)+H2O(l) 2HDO(l)；K=4.0若将20gD2O与18gH2O混合，则平衡时HDO的物质的量是多少？8-3 亚磷酸(H3PO3)能与D2O发生类似的氢交换反应，而亚磷酸氢钠(Na2HPO3)则不能发生此反应，试推测亚磷酸的结构，写出其结构式。第九题、铬是人和动物体内必须的微量元素，与无机盐相比铬的配合物形式存在时能更好的被人和动物吸收，配合物X是常用的补铬剂，可由A与CrCl3在无水乙醇中合成，X中铬元素含量为12.44%，配体A可由2-甲基吡啶用高锰酸钾氧化生成，X为单核六配位配合物。9-1、给出配体A的结构简式9-2、推测X的结构简式，并命名X9-3、为什么X能被人和动物更好的吸收？9-4、氧化2-甲基吡啶时，高锰酸钾过量过多将产生什么后果？9-5、给出X可能的结构式第十题、环丙胺是合成喹喏酮类抗菌药物环丙沙星的重要原料，文献报导的合成方法很多，最近有人提出了下述合成路线： （1）（2）（3）（5）（4） 试回答下列问题：10-1、原料（1）的名称是什么？10-2、是什么催化剂？10-3实验发现由（2）制备（3）时，如果ROH采用甲醇或乙醇，（3）的产率很低，你认为原因是什么？10-4由（4）制备（5）涉及一个重要的人名反应，这个人名反应叫什么？10-5写出（2）到（3）的反应机理。第十一题、氢氧化钙是重要的化工原料、建筑材料，因其在水中溶解度有限常被用来生产圬工灰浆、水泥等。11-1 甲同学测量Ca(OH)2溶度积利用了以下简便方法：将2.00gCa(OH)2加入200mL蒸馏水中，搅拌达饱和后，用已称重的滤纸(重量为1.000g)过滤，沉淀用少量丙酮洗涤，干燥后称得Ca(OH)2沉淀及滤纸共重2.778g。以丙酮冲洗沉淀的目的是_用这种方法可计算出氢氧化钙的Ksp值为_甲同学在该实验中还发现，温度越高，所得Ksp值越_(填“大”或“小”)。11-2 以上方法得到的结果误差较大。乙同学查阅文献发现，由于Ca(OH)2的溶解度相对较大，它的溶度积应是其饱和溶液中离子活度幂的乘积。可采用配位滴定法测定Ca2+浓度，酸碱滴定法测定OH浓度的方法来计算Ca(OH)2的溶度积。乙同学进行了如下实验：移取10.00 mL饱和Ca(OH)2澄清溶液放入锥形瓶中，加15mL去离子水和3滴钙指示剂，加2mL 10NaOH(减小EDTA的副反应，一定量情况下不影响Ksp值测定)，摇匀，立即用0.01mol/L EDTA标准溶液滴定(生成l：l的Ca2+EDTA配合物)，溶液变成纯蓝色时，记录所耗EDTA标准溶液体积。步骤消耗滴定剂体积（mL）步骤29.0329.0229.04步骤18.7218.7518.69移取25.00mLCa(OH)2溶液放入锥形瓶中，加3滴甲基橙，用0.05mol/L HCl标准溶液滴定，溶液变成橙色时记录所耗HCl标准溶液体积。实验数据见右表。 通过该实验计算氢氧化钙的Ksp值为多少? 2008年全国高中化学竞赛模拟试题二十五参考答案第一题1-1、根据溶剂体系理论，液氨作为一种碱性溶剂，碱性比水大，某些物质在氨中的酸碱行为也明显地不同于水。CH3COOH在水中是弱酸，在液氨中变为强酸：CH3COOHNH3NH4CH3COO，而CH3CH2OH、H2NCONH2这些在水中根本不显酸性的分子，也可以在液氮中表现为弱酸：CH3CH2OHNH3CH3CH2ONH4；H2NCONH2NH3H2NCONHNH4。大部分在水中被认为是碱的物种，在氨中或者不溶解，或者表现为弱碱，只有极强的碱才能表现为强碱：HNH3NH2H21-2、（1）KNH2C6H5NH2C6H5NHKNH3 （2）2H2SO4HNO32HSO4NO2H3O 2HClNO22HSO4H3ONO2Cl2H2SO4H3OCl1-3、阳极：e(NH3)nnNH3e，阴极：enNH3e(NH3)n第二题2-1 （1）有5种几何异构体，其中水分子在相邻位置的的有3种，这三种都有旋光异构（图略）（2）分子中的两个N原子的周围环境不同，所以A型式和B型式异构体完全一样。2-2 （1） （2）（3）2-3 苯的电子可以和Ag的空轨道形成配合物Ag-C6H62-4 （1）LiFHFLiFHF，HF与F之间形成氢键的能力比较强（2）CH3COOH2HFCH3COOH2FHF（3）HClO42HFH2ClO4FHFHClO4HFClO4H2F第三题N2O4自偶电离N2O4NONO3，Cu与N2O4反应失电子给NO，放生成NO和Cu(NO3)2。A、B分别为NO2和NO，C为HNO2。Co(NH3)62易被氧化为Co(NH3)63，D、F分别是含NO2和ONO配体的Co（）的配离子。 3-1 N2O42N2H43N24H2O 3-2 N2O4中N采取sp2杂化，5个键（一个NN键，4个N键），一个键。 3-3 Cu2N2O4Cu(NO3)22NO 3-4 D为Co(NO2)(NH3)52 一硝基五氨合钴（）配离子 E为Co(ONO)(NH3)52 一亚硝酸根五氨合钴（）配离子第四题4-1、（1）M2O（反萤石型结构）（2）MO （NaCl型）（3）MO3(M在八个顶点，O在棱心)4-2、每个W平均键合的Cl原子数41/2 = 2个，则18n = 62，得n = 6或每个W原子与四个C1原子相连；共64 = 24个Cl。而每个Cl与两个W相连。所以Cl原子一共有24/2 = 12个，因此n = 1812 = 6；或Cl原子只能在八面体的12条棱上。第五题、5-1 碳纳米管管身弯曲开叉部位，以及两端封闭部分 5-2 可能。由于这种碳纳米管可以看成石墨结构卷曲而成，所以在它的径向存在自由电子导电，所以可能具有超导性(其它答案只要合理均可给分)第六题A的化学式：NH4HC2O4；B的化学式：NH4HCO3；C的结构简式：CO(NH2)2第七题7-1 代表相同的结构构型式；利用坐标平移法可以证明这一点（用图示同样得分）。利用坐标平移法证明时，将每个原子移动 1/3,2/3,3/4。即有： Cu（0,0,0） Cu（1/3,2/3,3/4） Cu（0,0,1/2） Cu（1/3,2/3,1/4） Sn（2/3,1/3,1/4） Sn（0,0,0） Sn（1/3,2/3,3/4）Sn（2/3,1/3,1/2）图示证明如下（还可有其他图示方式，只要合理，同样得分） Cu * Sn Cu * Sn7-2 7-3 （也可用两点间距离公式等方法计算，只要合理，同样得分）第八题8-1 D2OD+OD- c(D+) c(OD-)=KD=1.610-15 c(D+)=4.010-8pD=7.48-2 因为在同一溶液中，故以物质的量代替物质的量浓度进行计算。设有xmolD2O发生质子交换反应。D2O(l) + H2O(l) 2HDO(l)； 始 1 1 0 转 x x 2x 平 1-x 1-x 2x解之得x=0.5，HDO的物质的量应为1mol。8-3PHOHOHO第九题9-1、C6H5NO29-2、Cr(C6H5NO2)3，三吡啶2甲酸合铬（）9-3、有更好的脂溶性9-4、吡啶环将会被氧化破坏9-5、 （配体只表示出配位原子）第十题10-1.-丁内脂 10-2.相转移催化剂10-3.当ROH为甲醇或乙醇时，中酯基的位阻小，易被OH-皂化（水解），皂化副反应加剧，因而关环产物（3）的收率降低。10-4.霍夫曼重排（霍夫曼降解）10-5. 第十一题11-1 因丙酮挥发性较强，可使沉淀干燥更快 1.35103 小 11-2 计算两步中消耗滴定剂体积数值的平均值V(EDTA)=29.03 mL V(HCl)=18.72 mL 根据(1)：c(Ca2+)10.00=c(EDTA)V(EDTA)根据(2)：c(OH)25.00=c(HCl)V(HCl)Ksp=c(Ca2+)c(OH)2=c(EDTA)V(EDTA)c2(HCl)V2(HCl)6250 解得Ksp=4.07105