2008年第22届全国高中学生化学竞赛(江苏赛区)夏令营暨选拔赛试题

2008年“南京工业大学”杯第22届全国高中学生化学竞赛(江苏赛区)夏令营暨选拔赛试题(2008年7月23日8：30-11：30共计3小时)题号1234567891011总分满分661010101210810810100得分评卷人●竞赛时间3小时。迟到超过30分钟者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。●所有解答必须写在指定位置，不得用铅笔填写。●姓名、准考证号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论。●允许使用非编程计算器以及直尺等文具。H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn63.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc[98]Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3La-LuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po[210]At[210]Rn[222]Fr[223]Ra[226]Ac-La第1题（6分）1-1臭氧是大气中一种微量成分，臭氧层主要分布在距地面15-35km处，它吸收了99%以上来自太阳的紫外线，保护了人类和生物免遭紫外辐射的伤害。臭氧分子是否有极性？___。请写出所有臭氧分子的lewis结构式：_______________________________________。1-2美国物理化学家LipscombW由于对硼烷和碳硼烷的研究成就卓著，而荣获1976年诺贝尔化学奖。硼的最简单氢化物是B2H6，而不是BH3，B2H6中B的杂化形成是______，但硼的卤化物却能以BX3形式存在，BF3、BCl3、BBr3的Lewis酸性由大到小的顺序是_____________。对此顺序的解释是：_______________________________________________。第2题（6分）在汶川的抗震救灾中，三氯异氰尿酸（TCCA）是应用最多的消毒剂之一。三氯异氰尿酸又称强氯精，化学式为C3Cl3N3O3，使用时需先将其溶解在水中，利用其水解产物的氧化性消毒灭菌。2-1三氯异氰尿酸水溶液消毒的有效成分是(填化学式)。2-2三氯异氰尿酸分子具有完全对称的结构，并含有一个六元球，则其结构式为：2-3有效氯含量是三氯异氰尿酸消毒剂的重要指标，现称取试样0.2200g，置于250mL碘量瓶中，加水100mL、KI3g，混合。再加入3mol/L硫酸溶液20mL，盖上瓶盖，在磁力搅拌器上避光搅拌约5分钟，用约5mL水冲洗瓶塞和瓶内壁，用0.1023mol/L的硫代硫酸钠标准溶液滴定至溶液呈微黄色时，加入2mL淀粉指示剂，继续滴定至溶液蓝色刚好消失为终点，消耗了24.44mL。计算以质量百分数表示的有效氯（以Cl计）含量。第3题（10分）汞是人们古代就已认知的元素之一，汞常见的氧化态有+2，+1，熔点-38.72℃，沸点357℃，是室温下呈液态的唯一金属单质。无机物A是一种较常见的热敏变色材料，合成路线如下：将一份40.12mg的液态汞样品完全溶解在0.10mol/L的稀硝酸中；再添加KI溶液立即产生橘红色沉淀B；继续添加KI溶液，沉淀溶解，得到C溶液；然后滴加硝酸银溶液，即生成黄色沉淀D，D的理论值是184.8mg；D中碘元素的质量分数达到54.94%。D经过滤、洗涤后，取出和木工用的白胶或透明胶水混合，即得到一种示温涂料。用毛笔蘸取该涂料在白纸上描成图画或写成文字，待它干燥。把这种描有图画或者文字的纸条贴在盛有热水的大烧杯外壁，原来黄色的图画不久便成橘红色，冷却后又变黄色，呈现可逆热致变色现象。该纸条可反复使用。3-1写出汞原子的核外电子排布式____________________________________3-2分别写出汞与稀硝酸反应以及产生橘红色沉淀B的化学方程式：_______________________________________________3-3C与D的阴离子构型均为正四面体，写出C与硝酸银溶液反应的化学方程式:_____________________________3-4D发生可逆热致变色过程中元素组成并未发生改变，但阴离子降低了一价。请写出橘红色物质的化学式______________________________________________________第4题（10分）金属M可以形成一种稳定的盐A。A中除了M以外还有11.98%的N，3.45%的H和41.03%的O。下图描述盐A的相关反应，箭头上方写的是反应条件（△代表加热），反应产物只写出了含有金属M的化合物（在溶液中为含有M的离子）。4-1已知化合物B是工业上一种重要的催化剂，结合A的元素组成可推知金属M是______，B的化学式是____________________4-2根据上图可知金属元素M在F和G中的化合价分别是__________和__________，选出上图中所有的氧化还原反应：__________________________（填编号）。4-3写出反应③的离子方程式：_________________________________第5题（10分）联吡啶(bipy)是一种常用的配位显色剂，它可以与多种离子作用形成具有特定的稳定配合物。5-1已知Fe3+离子的电子自旋配对能P=17600cm-1。在pH=3~9的条件下，联吡啶(bipy)与Fe2+作用生成的配合物在=552nm处有最大吸收，该波长对应颜色为绿色，其互补色为紫红色，若无其它显色因素存在，该配合物应呈现____________色。5-2摩尔比法(又称等摩尔连续变化法)是测定配合物组成的常用方法：固定中心离子(设其摩尔数为a)与配体(设其摩尔数为b)的摩尔数之和a+b=常数，改变a,b的数值测溶液的吸光度A，然后以A为纵坐标，以b/(a+b)为横坐标作A-b/(a+b)曲线。Fe2+~联吡啶(bipy)体系的A~b/(a+b)实验数据如图所示。求该配合物的配位数l是多少？5-3该配合物中心离的杂化轨道类型是________，该配合物的理论磁矩是________，该配合物的晶体场稳定化能是______________。5-4已知Fe3+可与某配体X生成蓝色配合物FeXa，对应的吸收光波长在590nm左右，若再向5-1溶液中投加足量X，溶液的颜色将会发生怎样的变化？为什么？5-5画出Fe2+与联吡啶形成的配合物的全部异构体。第6题（12分）金属钛密度小强度高，耐高温，耐腐蚀，在航空、航海、结构工程、化工设备、医疗（人工骨制造）等方面有重要的、不可替代的作用，被称为“第三金属”和“生物金属”。钛的主要矿物有钛铁矿（FeTiO3）和金红石（TiO2）等。从钛铁矿或金红石制取金属钛，采用氯化法，即：将矿粉与焦炭混合制成团块，在高温下通入氯气，制得中间产物四氯化钛，再将其蒸馏、提纯后，在氩气保护下，用熔融镁还原金属钛。6-1分别写出钛铁矿、金红石矿粉与焦炭的氯化过程的化学方程式：————6-2从氧化物制取四氯化钛的氯化过程为什么要加焦炭（a）？不加焦炭直接氯化是否可行（b）？请从热力学角度加以分析。已知：（a）反应：ΔrHm=-72kJ·mol-1ΔrSm=220J·K-1·mol-1（b）反应：ΔrHm=149kJ·mol-1ΔrSm=41J·K-1·mol-1（以上数据均对应1molTiO2的相应反应。）6-3二氯化钛是钛的重要化合物，钛白（纯净的二氧化钛）是一种折射率高，着色力和遮盖力强、化学性质稳定的白色颜料。从钛铁矿制取二氯化钛，常用硫酸法，其流程如下：（1）流程图中A、B、C、D的化学式分别是：A_________B________C_______D_______（2）第②步反应，向浸取液中加入铁屑的目的是：________________________（3）第③步反应的类型是_____________，为促进此反应进行可采取的措施有：第7题（10分）铁系金属常用来做CO加氢反应（Fischer--Tropsch反应）的催化剂，已知某种催化剂在1000K可用来催化反应：CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g)，在总压1atm，CO和H2投料比为1：3时，平衡时CO物质的量分数为19.3%7-1求该温度下的平衡常数及CO的转化率。7-2如果用纳米Co为催化剂，可以降低反应温度，在500K时，反应的平衡常数为1.98×1010。该反应为吸热反应还是放热反应？_____________7-3用纳米Co为催化剂，可能会发生副反应：Co(s)+H2O(g)=CoO(s)+H2(g)，500K时该反应的平衡常数为6.8×10-3，主反应达到平衡时，副反应是否一定会发生？________，理由是：7-4计算在总压和投料比不变的情况下，足量Co催化平衡时，CO的分压为多少。7-5当粒子半径很小时，往往有很强的表面能，因此纳米Co颗粒表面有更强的活性，实际使用时在纳米Co颗粒周围形成球形的CoO覆盖层，此纳米颗粒既包含反应物（Co），又包含生成物（CoO）。这样做的目的是什么？第8题（8分）3-氨基-2，5-二氯苯甲酸是一种可防除禾木科和阔叶杂草的除草剂，请以甲苯为原料，通过四步或五步反应合成该化合物。写出其合成路线。第9题（共10分）美国国家毒品滥用研究所研究发现“瘾君子”的大脑中的γ-氨基丁酸（GABA）比常人要少，而这种物质能对神经细胞产生抑制作用，可以命令身体不去执行某种行动。根据上述发现，科研人员发出可以刺激γ-氨基丁酸增长的药物—Vigabatrin。2007年12月，该药物通过了双盲测试，结果显示，在为期9个星期的实验中，30%的“瘾君子”摆脱了对毒品可卡因的依赖，这是目前针对可卡因临床治疗中的最好效果。Vigabatrin为一手性药物，其某一单一异构体的不对称合成路线如下：注：(CF3SO2)2O是一种酸酐，CF3SO2—是一个很好的离去基团。9-1写出A、C、D、E的结构简式（如有立体化学构型请标出）A._____________________________B._____________________________C._____________________________D._____________________________9-2用系统命名法命名B、E。B_____________________________E._____________________________第10题（8分）异黄酮类化合物广泛存在于自然界中，具有众多生物活性，是许多药用植物的有效成分之一，不仅在心血管系统方面有显著的心肌保护作用，切有弱的雌激素活性和对骨质疏松预防和治疗作用。近年来，发现异黄酮类化合物能降低脑内和外周血管阻力，降低血压，改善脑循环与冠状循环，促进缺血心肌的侧枝循环等，此外还可作为防止人体肿瘤细胞扩散的潜药。不仅在医药方面有着巨大作用，异黄酮类化合物在杀虫方面特别对钉螺有较好的杀灭作用，最近，我国科学家报道了一种异黄酮类化合物。其合成路线如下：B到C的转化过程中可能经过的中间体为OOHOOCOOC2H5，C、D都能使溴的四氯化碳溶液褪色。写出A、B、C、