胡波化学竞赛题库-物理化学

中学综合学科网第1页共21页中学化学竞赛试题资源库——物理化学A组1．核磁共振（NMR）技术已广泛应用于复杂分子结构的测定和医学诊断等高科技领域。已知只有质子数或中子数为奇数的原子核有NMR现象。试判断下列哪组原子均可产生NMR现象A18O31P119SnB27Al19F12CC元素周期表中ⅤA族所有元素的原子D元素周期表中第1周期所有元素的原子2．为了控制温室效应。各国科学家提出了不少方法和设想。有人根据液态CO2密度大于海水密度的事实，设想将CO2液化后，送入深海海底。以减小大气中CO2的浓度。为使CO2液化，可采用的措施是A减压、升温B增压、升温C减压、降温D增压、降温3．在一杯透明的液体中加入一小颗固体，整杯液体完全转变成固体，则原液体和析出的固体分别可能是A过饱和溶液，不带结晶水的晶体B饱和溶液，带结晶水的晶体C过饱和溶液，带结晶水的晶体D－10℃的过冷水，冰4．取少量固体NH4Cl放在石棉网上，把两条充分润湿的pH试纸粘贴在玻璃容器内表面，将容器罩盖在药品上，加热药品，则pH试纸颜色的变化是A变蓝绿色B变红色C蓝绿→黄色→红色D红色→黄色→蓝色5．使用微波可以使许多化学反应大为加速，以致出现了微波化学这一学科分支。微波加速反应的奥秘可能是它能使极性溶剂迅速升温，反应可选用的溶剂是A丁烷B甲醇C四氯化碳D水6．利用储能介质储存太阳能的原理是：白天在太阳照射下某种固定盐熔化（实为盐溶于自身的结晶水）吸收热量，晚间熔盐释放出相应能量，从而使室温得以调节。已知几种盐的熔点及熔化时能量改变值如下表。下列说法正确的是盐溶点（t）熔化吸热（kJ/mol）CaCl2·6H2O29.037.3Na2SO4·10H2O32.477.0Na2HPO4·12H2O36.1100.1Na2S2O3·5H2O48.549.7A不应选用CaCl2·6H2OB可选用Na2SO4·10H2O和Na2HPO4·12H2OC最好选用Na2SO4·10H2O，它更为经济D以上皆不宜选用7．一些分子很长的有机物晶体，分子在晶体中排列如图A所示，当温度升高时因热运动而失去周期性排列状态，如图B和C所示这时晶体已融成液体，但仍具有各向异性当温度继续升高，分子热运动更加剧烈，最终成为各向同性的液体，如图D。请指出下图中属于液晶的是中学综合学科网第2页共21页．海水淡化的方法之一是离子交换法：使海水先通过阳离子交换树脂（氢型），再通过阴离子交换树脂（羟型）得“纯水”。若使海水先通过阴离子率换树脂后再通过阳离子交换树脂，产生的问题是。9．下表列举常见的温室气体。温室气体现有浓度估计平均年增长率（%）二氧化碳（CO2）345g/t0.4甲烷（CH4）1.65g/t1～2一氧化二氮（N2O）0.3g/t0.2～0.3氟里昂（CFCl11、CFCl12）0.2mg/t、0.35mg/t5.0臭氧层臭氧（O3）0.1～10g/t（随高度变化）－0.5一氧化碳（CO）0.12g/t0.2由此可见，温室效应中起主要作用是10．下图所示在长方体密封箱内，正中的P为一个可以左右无摩擦滑动的半透膜，A室与B室空间相同，A室内充满2mol/L的蔗糖溶液，B室内充满1mol/L的蔗糖溶液。分析说明：（1）实验开始后，P向方向移动，原因是。（2）P移到箱外标记（等分数字）数字附近即可停止。（3）P停止后的A、B两室蔗糖溶液的浓度各是mol/L。11．在测定绿色植物光合作用的量子效率实验中发现，放出1分子O2需要8个量子的波长为685nm的红光。已知在光合作用中每释放1molO2平均能量储存为469kJ。求算此实验中能量转换效率为多少？12．染料叶院黄素水溶液的最大吸收波长为453nm，它的最大荧光发射波长为508nm。已知荧光光量子数平均为吸收的光量子数的53%。试利用最大吸收和发射波长数据，求算以荧光形式发射出的能量占吸收能量的百分数？13．被称为“魔棒”的荧光棒已成为节日之夜青少年的喜爱之物，其发光原理是利用过氧化氢氧化草酸酯产生能量，该能量被传递给荧光物质后便发出荧光。回答下列问题：（1）有人说，发光的魔棒不能凑近石油气之类的可燃性气体，否则会导致爆炸，是否正确？说明理由。（2）通过挤压，使过氧化氢与草酸酯混合反应，导致魔棒发光，一段时间后，光的亮度降低，此时，把魔棒往手心上敲打几下，亮度会重新增大，原因是什么？（提示：草酸酯是一种有较高粘度的有机化合物）（3）在设计魔棒时，其连续发光的能力在8～12h，如果在发光中途，把它放入冰箱的冷冻室中，发光便会停止或基本停止。把魔棒从冷冻室中取出静止一会儿，它又会连续中学综合学科网第3页共21页发光，原因是什么？B组14．右图为水－苯酚的T－x图，横坐标为苯酚的质量百分含量，纵坐标为温度，曲线ACB表示不同温度下水与苯酚恰好达到互溶时的组成。已知液态苯酚的密度为1.07g/cm3，熔点42℃，点a、b的横坐标分别为12、60。则在50℃时，将6g苯酚与14g水混合，系统分为两层后，上层溶液的质量A6gB7.5gC10gD12.5g15．某真空密闭容器中放两杯液体：A杯装有半杯纯水，B杯装有半杯糖水。在一定温度下放置相当长时间，请叙述容器中有何现象发生，并加以说明。16．右图所示是压力流假说模型。其中A、B均为半透膜性的，水能透过，糖分子不能透过的空心球，以U型玻璃管连通，A球内充以有色的浓庶糖溶液，B球和U型管中均充以清水。试分析U型管内液体流动原因。结合上述实验，分析植物韧皮部液流白天快、夜间慢的原因。17．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）。18．液态SO2蒸气压的经验式为：lgp＝－T7.1425＋10.4435固态SO2蒸气压（升华压）的经验式为：lgp＝－T2.1871＋12.7165（p的单位为Pa）。（1）计算SO2气、液、固共存时的压强和温度。（2）于1.013×105Pa时，液态SO2的沸点是多少？中学综合学科网第4页共21页（3）在常温、常压下，SO2以何种稳定状态存在（气、液、固）？19．位于美国北卡罗来纳州正东约600km海上的百慕大群岛，四周是辽阔的海洋，气候温和，四季如春，具有蓝天绿水，白鸥飞翔，花香四溢的秀丽风景然。而在神秘的“百慕大三角海区”，却有一连串飞机与轮船的离奇失踪案。已有数以百计的船只和飞机失事，数以千计的人丧生。最近英国地质学家、利兹大学的克雷纳尔教授提出了新观点，认为造成该海域沉船或坠机的元凶是海底存在的一种“甲烷水合物”。请回答：（1）甲烷水合物的通式。它的晶体属什么类型。原子间和分子间的作用力是什么？（2）下图是甲烷水合物的相平衡图，图中两条曲线X和Y分别代表相应水与冰的临界线和水合物与气体的临界线，Z为临界点。请回答A、B、C和D区域中的组分，A，B，C，D，Z点的组分。20．右图是四面体底面的一个横截面，三角形三个顶点分别代表M、A和B的纯组分每条边则表示两种组分的相互递变，但总浓度各点均相同为10。（1）第6点上组分的浓度［M］是______，［A］，第20点上的组分浓度是［M］＝，［A］，［B］。（2）利用这种三组分的图形我们可以进行某些实验研究，如分光光度法，在固定［M］＋［A］十［B］的恒定情况下，不断改变相应组分浓度，就可获得一系列相应的吸光度值，将这些吸光度值联结起来后的同心圆的圆心坐落在第6点上，表明此时形成配合物的组成为，若同心圆圆心落在第8点上，表明配合物的组成是，若同心圆的圆心落在第34，35和42点之间时，则配合物的组成是。21．在一定温度下，NaCl的饱和溶液中加入KCl后，NaCl的溶解度要降低。当KCl加到一定数量后，会得到NaCl和KCl同时饱和的溶液。在KCl的饱和溶液中，加入NaCl，KCl的溶解度也要降低，最后也得到同时为KCl和NaCl所饱和的溶液，这种溶解度变化的关系，可以从等边三角形坐标表示的图形中反映出来。等边三角形坐标（见图1）可以表示出三种物质的任何质量百分组成。三角形顶点A、B、C分别代表三种纯物质，三条边线表示任何两种物质混合物的百分组成，三角形内各点表示三种物质混合物的百分组成。例如图1中的P点表示A20％，B10％，C70％。中学综合学科网第5页共21页在一次实验中，分析五个饱和溶液的组成，得如下的结果（以质量百分率表示）：请在等边三角形坐标图（图2）上标出上表中各点的位置，再将各点连成曲线。连结AF和BF。回答下列问题（1）D、E两点分别表示什么？（2）F点表示什么？（3）DF和EF曲线分别表示什么？（4）如果NaCl、KCl、H2O三种物质混合物的百分组成在CDFE区域内，则该混合物处于什么状态？（5）如果混合物的百分组成在ADF区域内，则该混合物处于什么状态？（6）如果混合物的百分组成在BEF区域内，则该混合物处于什么状态？22．测定分子量的常用方法之一是凝固点下降法。例如水是常用的溶剂，当水中溶解了某种不挥发的溶质时，水的凝固点（即冰点）即会下降，海水在0℃时不会结冰就是这个原因。凝固点下降的程度与溶质的分子数有关，而与溶质是何种物质无关。当溶剂的量确定时，凝固点的降低值与溶质的分子数成正比。已知10.0g樟脑中溶解0.412g萘，凝固点下降了13℃。某种由C、H、O组成的有机物2.30g溶于15.6g樟脑中，凝固点下降了49.5℃。如果把3.667g该有机物完全燃烧，生成9.236gCO2和1.634gH2O，求该物质的分子式（已知萘的相对分子质量为：128）23．已知可以通过凝固点降低法来测定溶质的分子量。今有0.900g乙酸溶解在500g水中所得的溶液，其凝固点为－0.588℃，另有2.32g乙酸溶解在100g苯中，所得溶液的凝固点较纯苯降低了0.970℃（已知：Kg（水）＝1.86K·kg/mol，Kg（苯）＝5.12K·kg/mol）（1）分别计算乙酸在水中和苯中的摩尔质量。（2）比较计算结果，预测或假设两者不同的原因。24．室温离子液体是一类可广泛用于有机合成、无机及高分子合成的优质溶剂，其典型组成是含氮有机阳离子和无机阴离子。美国匹茨堡大学首次报道了室温离子用于酶催化反应。在离子液体中用一种叫做Thermolysin的蛋白水解酶催化两种氨基酸的衍生物合成了人造甜味素阿斯巴糖的前体（如图1所示）。离子液体还可用于电化学的潜在溶剂，如用作电池的电解质。RobertEngel研究小组新合成出一类水溶性非水离子液体LIPs（如图2）。LIPs可以在相对点号饱和溶液组成（%）A（NaCl）B（KCl）C（H2O）D40.0060.0G30.020.050.0F26.034.040.0H10.045.045.0E054.046.0中学综合学科网第6页共21页温和的条件下制备，相对无反应活性，高电导，安全易得，为绿色化学提供了一种值得尝试的介质。回答下列问题：（1）化合物在酸性条件下完全水解的最终产物是：（2）命名化合物Ⅱ____________________（3）写出化合物Ⅲ可能的结构简式：（4）在合成Ⅲ的过程中，Thermolysin的作用是_________，lonicliquid的化学式是，作用是。（5）图1中离子液体的阳离子的两个N原子杂化类型是否一样__（分别指出），阴离子的空间构型与Na3AlF6中阴离子构型是否相同，；理由是__________________。分别再确定它们中心原子的杂化类型