2009年化学奥赛模拟题(十一)

12009年化学奥赛模拟题（十一）第1题（8分）1、第八周期将包括______种元素；原子核外出现第一个5g电子的元素的原子序数是______。第116号元素可能与______元素的化学性质最相似。元素电负性差值为0的键称为_________。2、HgCl2虽然是以共价键为主的化合物，但熔融HgCl2却具有一定的导电性。2-1．用反应式解释原因。2-2．写出Hg(ClO4)2和KCl在HgCl2熔体中的反应式；2-3．上述反应相当于___________反应。第2题（10分）将NaHCO3固体放入真空容器中发生下列反应2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)已知298K时有下列数据：物质NaHCO3(s)Na2CO3(s)H2O(g)CO2(g)1.molkJHmf-947.7-1130.9-241.8-393.511../molKJSm102.1136.6188.7213.63-1求298K时平衡体系的总压力；3-2体系的温度为多高时，平衡压力为101.3kPa；3-3298K的大气中，H2O(g)与CO2(g)的分压分别为3167Pa与30.4Pa，将纯NaHCO3固体放入大气中让其发生上述分解反应。（1）问此时该分解反应的mS比0mS大还是小？为什么？（2）用QP与PK比较说明NaHCO3固体迅速分解还是稳定存在？（3）用吉布斯自由能判据说明NaHCO3固体迅速分解还是稳定存在？[视H2O(g)与CO2(g)为理想气体]第3题（12）、长期以来人们一直认为金刚石是最硬的物质，但这种神话现在正在被打破。1990年美国伯克利大学的A．Y．Liu和M．L．Cohen在国际著名期刊上发表论文，在理论上预言了一种自然界并不存2在的物质β－C3N4，理论计算表明，这种C3N4物质比金刚石的硬度还大，不仅如此，这种物质还可用作蓝紫激光材料，并有可能是一种性能优异的非线性光学材料。这篇论文发表以后，在世界科学领域引起了很大的轰动，并引发了材料界争相合成β－C3N4的热潮，虽然大块的β－C3N4晶体至今尚未合成出来，但含有β－C3N4晶粒的薄膜材料已经制备成功并验证了理论预测的正确性，这比材料本身更具重大意义。其晶体结构见图1和图2。(1)请分析β－C3N4晶体中，C原子和N原子的杂化类型以及它们在晶体中的成键情况：；(2)请在图1中画出β－C3N4的一个结构基元，该结构基元包括个碳原子和个氮原子；(3)实验测试表明，β－C3N4晶体属于六方晶系，晶胞结构见图2(图示原子都包含在晶胞内)，晶胞参数a=0.64nm，c=0.24nm，请列式计算其晶体密度。ρ=；(4)试简要分析β－C3N4比金刚石硬度大的原因(已知金刚石的密度为3.51g·cm－3)。第4题(8分)、交警为确定驾驶员是否酒醉后驾车，常采用呼吸测醉分析法。在310K时取50.0cm3被检测人的呼吸样品鼓泡通过酸性重铬酸盐溶液。由于乙醇的还原作用产生了3.30×10－5molCr(Ⅲ)，重铬酸盐的消耗可用分光光度法测定。法律上规定血液中的乙醇含量超过0.05％(质量百分数)便算酒醉。请回答以下问题：(1)写出以上检测反应的离子方程式：(2)请通过计算确定此人是否为法定的酒醉。计算中假定：310K时，含有0.45％乙醇的血液上面乙醇的分压为1.00×104Pa。3第5题（16）、某元素X在自然界储量较低，其存在形式有元素态和化合态（主要为X2O3和X2S3）。X是较弱的导体，其电导随温度的升高而降低，但熔触后迅速增加。X的熔点是545K，熔融后体积缩小。X的沸点为1883K（p=1.014×105Pa），该温度下的蒸气密度为3.011g/L，而在2280K和2770K时蒸气密度则分别是1.122g/L和0.919g/L。X不与无氧化性的稀酸反应，但可被浓H2SO4或王水氧化为硫酸盐或氯化物（X的氧化态为Ⅲ）。X(Ⅲ)的盐可与碱金属卤化物或硫酸盐作用形成络合物（如XCl4－、XCl52－、XCl63－和X(SO4)2－等）。X也形成XN和XH3等化合物，在这些化合物中，X的氧化态为—Ⅲ，X还可生成X2O4，其中X的氧化态为Ⅳ。X（Ⅲ）的卤化物也可由X和卤素直接反应生成。X（Ⅲ）的许多盐可溶解在乙醇和丙酮中。这些盐在强酸性介质中是稳定的，在中性介质中则生成含氧酸盐（羟基盐）沉淀，并渐渐转化成如XONO3的型体。X（Ⅲ）的盐在碱性溶液中可被强氧化剂氧化成X（V）的化合物，在酸性介质中X（Ⅴ）的化合物能将Mn2＋氧化为MnO4－。X的化合物有毒。在治消化道溃疡药及杀菌药中含少量X的化合物。在碱性介质中，用亚锡酸盐可将X的化合物还原为游离态的X，这可用于X的定性分析。请回答下列问题：1．写出X的名称、元素符号及原子的电子构型；2．在沸点或沸点以上，气态X分子的型体是什么？写出它们互变过程的平衡常数表达式；3．写出X与浓H2SO4、稀HNO3反应的方程式；4．写出X3＋与卤化物、碱金属硫酸盐络合反应的方程式，画出XCl63－的几何构型，说明X用什么轨道成键；5．写出X（Ⅲ）盐水解反应的方程式；6．写出在酸性介质中五价X化合物与Mn2＋反应的离子方程式；7．写出X（Ⅲ）化合物与亚锡酸盐发生还原反应的方程式，为什么该反应必须在较低温度下进行？8．确定下列原电池的正负极：Pt，H2∣HCl∣XC13，X4第6题（10分）石墨晶体有六方石墨和三方石墨两种结构。六方石墨晶体中堆积的次序为ABAB……，三方石墨晶体为ABCABC……（如右图所示）。三方石墨的晶胞参数a＝b＝245.6pm，c＝1004.4pm。1．画出三方石墨的正当晶胞示意图；2．画出三方石墨正当晶胞沿着（较长）体对角线方向的投影（用圆圈表示C原子的投影，原子若重合请用不同大小的圆圈表示）。3．根据石墨晶体估算碳原子的共价半径和范德华半径。4．计算三方石墨的密度。第7题（12分）三(五氟苯基)硼烷是一种强Lewis酸，其酸性比BF3强而比BCl3弱。三(五氟苯基)硼烷是粉末状固体，即使在270℃的高温下也能稳定存在且对水、氧稳定。三(五氟苯基)硼烷与水能形成稳定的配合物而不发生分解。在19FNMR和1HNMR的实时监控下用水滴定三(五氟苯基)硼烷的甲苯溶液，结果表明一水合物、二水合物和三水合物。1．判断三(五氟苯基)硼烷是不是平面分子，说明理由；2．画出三(五氟苯基)硼烷的一水合物、二水合物和三水合物的立体结构；3．写出三(五氟苯基)硼烷与乙醚反应的方程式，其产物的酸性比三(五氟苯基)硼烷强还是弱，说明理由。4．与BF3、BCl3相比，三(五氟苯基)硼烷在使用中的优点是什么？5．写出由五氟代溴苯与其它物质反应制备三(五氟苯基)硼烷的反应方程式。5第8题（11分）一种昆虫的性荷尔蒙的化学结构式如右：其合成路线如下所示：CH3CHCHCH2CH3HBrNa2O2AMg(CH3CH2)2OBOH2OCPBr3DCH3CH(CH2)4CCHCH3NaNH2/NH3(l)ECH3CH(CH2)4CCH3C(CH2)9CH3H2Pd/CaCO3FG昆虫性荷尔蒙1．该荷尔蒙含几个手性碳原子？有多少种立体异构体？2．写出该荷尔蒙及中间体F的系统名称。3．写出该合成路线中所需试剂及中间体的结构简式。第9题（8分）有人发现乙炔可与金属羰基化合物发生反应，结果生成环状化合物：Fe(CO)5＋CH≡CH→＋CO现做如下实验，将Fe(CO)5与C2(CH3)2一起在光照下反应，完毕后分离出产物A，元素分析得出如下结果：Fe18.4％；C51.3％；H3.9％。1．推断A的化学式。2．画出A的结构式。3．写出生成A的化学反应方程式。OHH6参考答案第题（6分）1、50121Po非极性共价键（各1分）2-1．2HgCl2HgCl＋＋HgCl3－（1.5分）2-2．Hg(ClO4)2＋2KCl＝HgCl2＋2KClO4（1.5分）2-3．中和反应（1分）第2题、第3题、(1)C原子采取sp3杂化，N原子采取sp2杂化；1个C原子与4个处于四面体顶点的N原子形成共价键，1个N原子与3个C原子在一个近似的平面上以共价键连接（4分）(2)6，8（2分）(3)3727236.3]1024.060sin)1064.0[(1002.6814612cmg（3分）(4)①C原子和N原子间形成很强的共价键；②形成网状结构；③β－C3N4的密度大于金刚石，晶体中原子采取更紧密的堆积方式，说明原子间共价键很短而有很强的键合力。（3分）第4题(共6分)解1：(1)检测的化学反应式为：2Cr2O72－+3C2H5OH+16H+4Cr3++3CH3COOH+11H2O(2分)(2)50.0cm3此人的呼吸样品中应含有n(乙醇)＝3×3.30×10－5/4＝2.475×10－5mol人呼吸的温度约为310K，因此血液上面乙醇的分压是：nRT/V＝0.75×3.30×10－5×8.314×310/(50.0×10－6)＝1276Pa(2分)假设亨利定律适用于血液中的乙醇溶液，则亨利常数k＝104/(4.5×10－3)所以，此人的血液中乙醇的含量为：1276×(4.5×10－3/104)×100％＝0.057％0.050％(1分)因此此人是法定的酒醉。(1分)另法：法定允许的乙醇分压为x＝0.050×1.00×104/0.45＝1.1×103Pa小于1276Pa，因此此人是法定酒醉。第5题、根据元素X的氧化态变化情况可推断其为ⅤA族元素，再由X（V）的强氧化性，知X为铋。1．X为铋，Bi其电子构型为：[Xe]4f145d106s26p32．根据理想气体状态方程式得：T==1883K时，M=464.9g/molBi的原子量为208.98。在沸点1883K时以Bi2（g）型体存在；7T==2280K时，M=209.75g/mol，T==2770K时，M=208.7g/mol，故在沸点以上时以Bi（g）状态存在。（略）3．2Bi＋6H2SO4===Bi2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O、Bi＋4HNO3===Bi(NO3)3＋NO↑＋2H2O4．BiC13＋KCl===KBiCl4、BiC13＋KCl===KBiCl4、Bi2(SO4)3＋K2SO4===2Kbi(SO4)2正八面体Bi以sp3d2杂化轨道成键5．Bi(NO3)3＋H2O==BiONO3↓＋2HNO3、BiCl3＋H2O===BiOCl↓＋2HCl6．5NaBiO3＋2Mn2＋＋14H＋===2MnO4－＋5Bi3＋＋5Na＋＋7H2O7．2Bi3＋＋3HSnO2－＋6OH－===2Bi＋3HSnO3－＋3H2O温度高时，HSnO2－发生自氧化还原，析出黑色Sn。8．（－）Pt，H2∣HCl∣BiCl3，Bi（＋）第6题1、（2.5）2、（2）3．共价半径：r1＝3a/6＝71pm范德华半径：r2＝c/6＝167pm（各1分）4．ρ＝ZM/NAV＝6×12.01/(6.02×1023×2.45×2.45×10.04×10－24×3/2)＝2.29g/cm3（2.5）第7题（9分）1．平面（0.5分）B为sp2杂化，其p空轨道与苯环的大π键形成π1819键（1分）2．（各1分）3．(F5C6)3B＋C2H5OC2H5→(F5C6)3BO(C2H5)2（0.5分）弱（0.5分）乙醚是Lewis碱，产物是酸碱中和产物（1分，或空轨道与O配位后Lewis酸性减弱）4．而BF3、BCl3均为气体，给使用带来了很大的不便，而三(五氟苯基)硼烷是固体（1分）。5．3F5C6Br＋BCl3＋3Mg→(F5C6)3B＋3MgClBr（1.5分，或MgCl2＋MgBr2其它产物也可）第8题（11分）1．2个手性碳原子（0.5分）4种立体异构体（1分）2．F：Z-2-甲基-7-十八烯（1分）；荷尔蒙：(7S,8R)-2-甲基-7,8-环氧十八烷（1.5分）83．A：CH3CH(CH3)CH2CH2Br；B：CH3CH(CH3)CH2CH2MgBr；C：CH3CH(CH