全国化学竞赛初赛模拟卷及答案

全国化学竞赛初赛模拟试卷第一题（4分）1．丁达尔效应的实质及产生条件各是什么？2．胶体系统能在一定程度上稳定存在的2个最主要原因是什么？第二题（5分）1．同一温度和压力条件下液态氖与液态氟化氢样品哪个熵更高些？为什么？2．氯化钠溶于水的反应NaCl(s)＋nH2O(l)＝Na＋(aq)＋Cl－(aq)。25℃的标准焓变为3.81kJ/mol，这暗示该过程可能不自发。我们知道NaCl事实上易溶于水，否则海水中就不会有那么高的盐分了。那么反应的驱动力是什么？具体说明。第三题（7分）人造血液是一种乳白色的完全人工合成的血液代用品。它可以代替人血中的血红蛋白从肺脏向人体其他部分输送氧气。目前对人造血液成分的研究主要集中在全氟代有机物上，A是其中有代表性的一种，输氧能力是血红蛋白的20倍，二氧化碳的溶解度也比血液高。A由3种原子组成，质量分数为2.69%、20.75%、76.57%，其结构中F有3种不同的空间环境。1．为什么人体血液是红色的，是否所以生物的血液都是红色的，为什么？2．写出A的结构简式；3．与健康人献血相比，人造血液具有3大优点，除输氧（CO2）量大外，还有2个优点是什么？4．人造血的发明，是人类输血史上的一项重大成果，但目前的人造血只是被用来急救，还不能完全替代人血。其最主要原因是什么？第四题（5分）已知MgS、MnS、CaS、CaO、MgO中阴、阳离子都作立方密堆积，晶胞参数分别为520pm、520pm、567pm、480pm、420pm。尽可能多的出求这些体系中的离子半径。第五题（6分）木犀草素属于黄酮类化合物，结构简式如右图，具有止咳、怯痰和消炎等多种生理作用，金属配合物可增强原配体的生物活性。等物质的量的醋酸盐MAc2与木犀草素在非水溶剂中完全反应得到一种配合物X，已知M(Ⅱ)的配位数为4。1．X中木犀草素是几齿配体，说明理由；2．X是配合物分子还是存在配合物阳离子、阴离子？说明理由；3．画出配合物X的可能结构简式。第六题（4分）称取适量的MnCl2·4H2O和KMnO4置于研钵中，研磨40min，在80℃水浴中恒温数小时，产物用去离子水、无水乙醇各洗涤3次，105℃下干燥数小时，即得黑色纳米MnO2。1．写出合成反应方程式；2．该合成方法与其它合成方式的最显著不同是什么？3．MnO2的主要用途是什么？第七题（6分）化合物X是一种食品添加剂，在面粉中添加X是面粉增白的一种简单、方便、快捷的方法。但近几年来，由于某些面粉生产厂家不能正确地使用面粉增白剂，盲目地依靠加大添加量的方法来提高面粉白度，给国内的面粉市场造成了混乱，也给广大人民群众的身体健康带来了危害。已知X的实验式为C7H5O2，具有强氧化性，其结构有一定的对称性。1．写出X的结构简式；2．写出以烃为原料，通过3步反应制备X的方程式（已知每步反应中都得到相同的副产物）；3．你认为面粉添加X后对营养成分有什么影响，为什么？第八题（5分）有一个实验是这样的，取一块体积略大一些的金属钠，用滤纸拭干表面煤油，放在表面皿上，用滴管吸取CuSO4溶液，小心滴1至2滴在金属钠上，观察到金属钠表面有红色固体物出现。对此某学生的解释是这样的：实验中发生了如下反应：2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2；2NaOH＋CuSO4＝Cu(OH)2＋Na2SO4。由于溶液量少，反应热的积聚，使Cu(OH)2分解，所得的CuO被H2还原：Cu(OH)2＝CuO＋H2O；CuO＋H2＝H2O＋Cu。1．请指出上述解释的最大不足之处，说明理由；2．请你提出一种与上述解释不同的解释，写出反应方程式，并辅以文字说明。第九题（5分）C8H18经高温均裂为自由基，通过一系列复杂的自由基反应最后完全转化成C4H8、C3H6、C2H4、C2H6、CH45种气体的混合物。通过计算确定该混合物平均相对分子质量的范围。第十题（8分）以纯铁为电极材料，将无水乙醇、环戊二烯和溴化钠按一定的比例注入特制的电解槽内，在N2保护下，通电进行电合成，可得到一种式量为186的橘红色产品。1．写出电化学合成中的4个主要反应（含电极反应）2．从产物中分离出橘红色产品的实验方法是什么（只要求操作名称）3．NaBr在合成中的作用是什么，其用量大小对产率有什么影响？4．随着反应的进行，在阴极表面附近逐渐产生粘油状物质，电流密度逐渐降低，导致反应难以进行。请提出1个解决该问题的最简洁方案。第十一题（9分）H2O2俗名双氧水，是一种具有强氧化性、腐蚀性的无色重液体，被广泛应用于医药、国防、工业、农业、化工等领域中。H2O2不稳定，易分解挥发，其试样中常加入一定量的丙乙酰胺、尿素、乙酰苯胺等有机物作为稳定剂。H2O2常见的分析方法有KMnO4法、碘量法等。其中KMnO4法虽测定手续简单，且不需要另加指示剂，但其准确度不高，测定误差较大。某科研工作者采用硫酸铈法测定H2O2的含量：该法是在稀H2SO4等强酸性条件下，以Fe2＋－1,10菲罗啉（Fe(phen)32＋）为混合指示剂，用Ce(SO4)2标准溶液滴定H2O2。1．写出①KMnO4法、②碘量法、③硫酸铈法的反应方程式；2．某科研工作者对大量KMnO4法的分析结果进行分析，发现94%测定结果超过实际含量。请解释原因。3．为什么硫酸铈法需要在强酸性条件下进行滴定；4．指出硫酸铈法中指示剂的工作原理；5．用1mL吸量管准确吸取H2O2试样溶液1.00mL，置于250mL容量瓶中，用去离子水定容，摇匀。用移液管移取上述稀释过的H2O2溶液25.00mL于锥形瓶中，加入10mL1∶5的H2SO4溶液，20mLH2O，2～3DFe2＋－1，10菲罗啉混合指示剂，摇匀后，用0.08mol/LCe(SO4)2标准溶液滴至终点，消耗22.08mL。计算该H2O2试样的质量浓度ρH2O2（g·L－1）。第十二题（9分）有机物A能与KOH以物质的量1︰3反应成盐；核磁共振显示A分子中有2类氢原子，其个数比是1︰2；A与V2O5、KOH、H2O2发生非氧化还原反应，得到配合物B，元素分析为：V13.95%、C19.73、H1.66%、O39.42%，B在极性溶剂中能导电，B中的V原子周围有7个配位原子提供孤对电子与V原子形成配位键。1．写出B的化学式2．写出A的结构简式；3．画出B可能结构简式；4．预期B最特征的化学性质；5．写出A→B的反应方程式。第十三题（7分）N－甲基－4－氨基苯甲基磺酰胺（F）是一种重要的医药中间体，主要用于合成药物舒马普坦（Sumatriptan）。合成路线如下：AHClCuClNaHSO//3B2SOClC（C7H6NSO4Cl）3/CHClDEOHHN242F1．写出A～F各物质的结构简式；2．写出A的名称；第十四题（10分）化合物X由短周期4种元素组成，是一种具有极强吸水性的液体，熔点18.5℃，沸点189℃，与空气接触易发生氧化反应。取X3.9g，在足量O2中燃烧，所得2种气体产物用Ba(OH)2吸收，可得沉淀30.6g；另取X3.9g，在足量O2中燃烧，所得气体产物用1.00mol/LKI3溶液60.0mL吸收，所得溶液可被0.80mol/L的Na2S2O3溶液25.0mL滴定。1．通过计算确定X的化学式2．写出X的名称；3．分别写出X在空气中氧化和燃烧的反应方程式；4．用X精制催化裂化柴油，是提高柴油氧化安定性的一项新技术。精制后柴油中携带X的多少，是生产过程控制产品质量的关键。（1）X在生产中的主要用途是什么？（2）为分析柴油中混有X的含量，先需用某物质从众将X萃取出来，该萃取剂是什么，说明理由。第十五题（10分）称取CoCl2·6H2O晶体312mg（1.3mmol）溶于少量水中，加入稍过量的NaOH（1mol/L）溶液，将产生的蓝紫色沉淀过滤并洗涤多次后与适量配体“1－羟基－2－萘甲酸”的乙醇溶液50mL混合，恒沸条件下加热搅拌5h，冷却后过滤，得到配合物X。X是配合物分子，无极性，分子内有4条较强的氢键，中心Co（Ⅱ）原子处于六配位略有畸变的八面体配位环境中，并检测到其6条Co－O键中有3种键长。TG－DTG热重分析结果表明：从50℃开始到293℃，化合物出现第一个失重峰，总失重率为14.3%；从293℃开始到650℃，化合物出现第二个失重峰，总失重率为74.1%（相对于原质量）。1．写出X的化学式；2．热重分析最后得到的固体是什么？3．Co（Ⅱ）与6个O配位，检测到3种键长而不是2种的原因是什么？4．画出X的结构式（标出氢键，注意立体结构）。5．X结构单元分子以规则的互相交错的层状堆积构成了二维超分子化合物，相邻配合物分子间的萘环平面相互平行。指出X间存在的种作用力。参考答案第一题（4分）1．丁达尔效应的实质是分散粒子对光的散射作用。（1分）只有当入射光波长大于分散粒子尺寸时才会产生丁达尔效应。（1分）2．①溶胶的动力稳定性。胶粒因布朗运动而克服重力的作用，从而保持溶胶的稳定。②胶粒带电的稳定作用。静电斥力的存在使得胶粒难以相互靠近，增加了溶胶的稳定性。（各1分，答出要点）第二题（5分）1．液态氖（1分）HF中的有氢键（1分）2．熵变（1分）从纯液体和高度有序的晶体形成钠离子和氯离子能在其中自由运动的溶液，其混乱度增加，ΔS＞0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，可能ΔG＜0。（2分）第三题（7分）1．哺乳动物的血都是红色，里面含有血红素，其中有铁元素。（1分）蜗牛等软体动物及螃蟹等的血，是蓝色的，内含血青素。（1分）2．N(CH2CH2CH3)3（2分）3．它没有血型之分，无论任何人均可输注，十分安全和方便。（1分）它的化学性质稳定，无需低温贮藏，而且保存时间可长达数年。（1分）4．人血的成分复杂，人造血只具备输氧功能（1分）第四题（5分）①由MgS和MnS的晶胞参数具有相同的数值，所以是负负离子接触，而正负离子不接触。晶胞参数可求得r(S2－)，因负负离子接触，即面对角钱为4r(S2－)，所以r(S2－)＝184pm②从CaS晶体中求出Ca2＋的半径，因正、负离子接触，所以r(Ca2＋)＝99.5pm③从CaO晶体求出r(O2－)＝140.5pm④从MgO晶体求出r(Mg2＋)＝69.5pm（r(Mn2＋)无法求得）第五题（6分）1．四齿配体，M(Ⅱ)的配位数为4，且中心体与配体等量；（1.5分）2．配合物阳离子，非水溶剂中配体不电离为阴离子；（2分）3．（2.5分）第六题（4分）1．3MnCl2＋2KMnO4＋2H2O＝5MnO2＋2KCl＋4HCl（2分）2．固相合成（1分）3．电极材料（1分）第七题（6分）1．－COO－OOC－（2分）2．－CH3＋Cl2→－CCl3；－CCl3＋H2O→－COCl＋2HCl；2－COCl＋H2O2→－COO－OOC－＋2HCl（各1分）3．加过氧化苯甲酰的强氧化性会破坏面粉营养成分。（1分）第八题（5分）1．反应CuO＋H2＝H2O＋Cu很难发生（1分）；过程中产生的氢，因其还原性比金属钠弱，且反应时氢分压很小，只能是逸出于大气了（1分）2．几滴CuSO4溶液在金属钠上，一方面因反应热使CuSO4溶液蒸干，另一方面，几滴CuSO4溶液所含的H2O量很少，很快就与钠反应完，只剩下无水CuSO4，便会与金属钠发生固相的置换反应，生成Cu。CuSO4(s)＋2Na(s)＝Na2SO4(s)＋Cu(s)（3分）第九题（5分）因先生成小的自由基，由C8H18生成这5种烃只要满足质量守恒定律即可。2C8H182CH4＋7C2H4M＝25.32C8H182C2H6＋3C4H8M＝45.625.3＜M＜45.6第十题（8分）1．阳极反应：Fe－2e－→Fe2＋阴极反应：C2H5OH＋Na＋＋e－→C2H5ONa＋1/2H2＋C2H5ONa→Na＋C2H5OH2Na＋Fe2＋→Fe＋2Na＋（各1分）2．蒸馏（1分）3．由于实验中采用非水电解体系，其导电能力较弱，所以在溶液中加入NaBr作为导电盐，起到增加溶液的导电能力和促进产物生成的作用。若NaBr的加入量太少，溶液的导电能力