2009年福建省高中学生化学竞赛预赛试题

2009年福建省高中学生化学竞赛预赛试题（2009年5月17日8:30——11:30共计3小时）第1题（10分）湿法炼锌是将锌焙砂或其他氧化锌物料和硫化锌精矿中的锌溶解在水溶液中，从中提取金属锌或锌化合物的过程，为现代炼锌的主要方法。由锌浸出、硫酸锌溶液净化、锌电解沉积三大环节组成。以硫酸锌为主要成分的浸出液中含有以下杂质：Fe3+、Fe2+、Sb3+、A13+、硅酸、Cu2+、Cd2+及Cl—，这些杂质对锌的电解工序有妨碍，试以反应方程式表示除去这些杂质的方法（并注明必要的条件和试剂，设Fe（OH）3在等电状态时沉淀的pH＝5.2)。第2题（9分）2-1海面空气潮湿，海战中使用烟幕弹能形成迷人的白烟掩蔽己方的需要，烟幕弹是液氨和四氯化硅或四氯化锡的混合物。在海面上喷放液氨和四氯化硅的混合物，可产生浓厚的烟幕。简析其原因，并写出相关的化学方程式。2-2把研细的石英粉和重得多的镁粉混合均匀后放在铁坩埚中，将擦净的镁条插入混合物中央，引燃镁条后激烈反应，冷却后用6mol·dm—3盐酸洗坩埚中物质时，有火光出现，试解释为什么？写出相应的反应方程式。第3题(9分）海水是镁的重要来源，从海水中提镁须经过以下流程：3-1分别写出A、B、C、D、E是什么物质。3-2回答为什么不选择电解MgO制备金属镁。3-3用电解法制备碱金属、碱土金属时，常常加入CaC12，为什么？第4题（10分）我国长征系列火箭一子级和二子级均采用偏二甲肼和四氧化二氮作为推进剂，偏二甲肼是联氨的衍生物，联氨是氨的衍生物。试回答下列问题：4-1四氧化二氮中N的杂化方式和大π键。4-2画出偏二甲肼的构型。4-3写出二元推进剂反应的化学方程式。4-4偏二甲肼可用二甲胺被亚硝酸氧化、再用锌还原来制备，写出各步反应方程式。4-5四氧化二氮存在自身电离平衡，可与氯化锌作用，写出其方应方程式。第5题（10分）某些晶体在一定温度（称为铁电的居里温度）之下，晶体中出现自发极化，并且自发极化可以随外电场反向而反向，晶体的这一性质的晶体叫铁电性。上世纪50～60年代以后铁电体得到了越来越广泛的应用。铁电陶瓷的高介电常数在电子技术中被用来制成小体积大容量的电容器。铁电体和反铁电体在外电场作用下出现的双折射现象称为电光效应，可用于光调制。一些铁电体还可用于光信息的存储和处理。近年来铁电半导体、铁电铁磁体、铁电超导体、铁电液晶和光铁电体等新型材料的发现，导致利用铁电体的电、磁、光、声、力和热等方面的效应而制成许多功能器件，在现代科学技术各个领域得到广泛的应用。四方晶系醋酸铅是一种典型的铁电体（它的晶胞参数a，b，c非常接近），它的晶体结构是可以描述为：铅(Pb)原子位于晶胞原点，氧(O)原子占据所有面心位置，锆（Zr)原子近似处于体心位置，但它（锆原子）稍偏离体心位置，向其中一个氧原子靠拢。5-1请画出醋酸铅晶胞的示意图。5-2写出醋酸铅的分子式。5-3分别写出与锆原子和铅原子的配位的氧原子数（即锆原子和铅原子的配位数）。第6题（12分）肌红蛋白（Mb）是一种大量存在于潜水动物肌肉中的蛋白质，作为氧的备用供给源，肌红蛋白在呼吸中起着特殊的作用。肌红蛋白吸收氧气的平衡反应是：6-1分别写出用氧气的平衡分压和平衡浓度表示的平衡常数表示式，指出联系两者的物理量。若定义氧的结合度S为：式中，，和分别是结合氧和未结合氧的肌红蛋白的浓度。6-2导出用平衡常数和氧的平衡分压表示的结合度公式。设，求当氧分压从6.00kPa降低到2.00kPa时，肌红蛋白脱氧的百分数。6-3在绝热条件下，用精密温度计测量Mb与氧结合过程的温度变化，发现结合后温度升高了。以上实验结果告诉我们，当动物体温升高，则氧的结合度：a.升高b降低c不变d条件不足，无法确定实验证明，以上结论也适用于血红蛋白与氧的结合。6-4在热带，人体内静脉血与动脉血的颜色差别比较大还是比较小，为什么？第7题（10分）有一个样品除含KC1O3外，没有其它氧化性物质存在。称取该样品0.1800克，加50.00mL0.1500mol/L的Fe(NH4)2(SO4)2溶液，反应完成后，过量的Fe2+用浓度C（1/6K2Cr2O7）=0.1000mol/L的K2Cr2O7溶液反滴定，设K2Cr2O7消耗8.35mL。请写出有关的离子反应式并求样品中KC1O3的质量分数。已知M（KC1O3）=122.55，M（K2Cr2O7）=294.18，M（Fe）=55.845Mb＋O2MO2第8题（5分）松油醇是一种天然有机化合物，存在于芳樟油、玉树油及橙花油等天然植物精油中，具有紫丁香香气，在香料工业中用途广泛，主要用于香皂及化妆品香料和调合香精。8-1请写出松油醇分别与下列试剂反应所得主要有机产物的结构式（不考虑立体异构体）：（1）Br2/CC14；（2）KMnO4（稀、冷溶液）；（3）(a)KMnO4/NaOH，(b)H3O+；（4）PBr3；（5）(a)Na，(b)CH3I；（6）CH3COC1/碱。8-2松油醇是否存在旋光异构体（对映异构体）？如有，请指出该分子所含手性碳原子的数目及可能存在的旋光异构体的数目。第9题（8分）天然植物精油马郁兰油中含有一种令人愉快的柠檬样气味的化合物A（C10H16)，该分子为环状化合物，A经臭氧解得到两种有机物，其中之一化合物B（C8H14O2）的结构经由下列方法合成证实：9-1请写出化合物A、B、D、E、F的结构式（不考虑立体异构体）。9-2用系统命名法命名化合物C和D。9-3A臭氧解所得到的另一种有机物是什么？第10题（17分）多非利特是一种抗心律失常药，属甲磺酰胺类化合物。甲磺酰苯胺可由硝基苯经下列方法合成：以乙烯和苯为原料合成多非利特的路线如下：10-1写出上述合成路线中化合物11、13、14、15、16、20、21的结构式。10-2写出上述合成路线中，反应A-J所需的试剂及必要的反应条件。2009年福建省高中学生化学竞赛预赛试题答案及评分标准第1题．（10分）(1)氧化水解：（1分）2Fe2++H2O2+4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+（或通入空气加热氧化，O2氧化）加ZnO（1分）中和调pH为5.2（1分）Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3H+（1分）Al3++3H2O=Al(OH)3↓+3H+（1分）2Sb3++-24SO+2H2O=(SbO)2SO4↓+4H+（1分）另外硅酸也一起沉淀（1分）(2)除Cu2+和Cd2+Cu2++Zn=Zn2++Cu（1分）Cd2++Zn=Zn2++Cd（1分）(3)除ClAg2SO4+2Cl=2AgCl↓+-24SO（1分）第2题．（9分）2-1四氯化硅、锡极易发生水解反应，生成盐酸酸雾，液氨喷放后极易气化，并与HCl化合生成NH4Cl浓烟，（1分）SiCl4＋2H2O＝SiO2＋4HCl↑；（1分）；写成SiCl4＋4H2O＝H4SiO4＋4HCl↑也可以。SnCl4＋3H2O＝H2SnO3+4HCl↑（1分）NH3＋HCl＝NH4Cl（1分）2-2发生SiH4的燃烧反应，所以有火光出现：（1分）SiO2+2Mg==2MgO+Si（1分）Si+2Mg=Mg2Si（1分）Mg2Si+4HCl=SiH4+2MgCl2（1分）SiH4+2O2====SiO2+2H2O（1分）所以有火光第3题．（9分）3-1A.Ca(OH)21分（写成CaO不给分）B.Mg(OH)21分C.MgCl21分D.HCl气流1分自燃E.无水MgCl21分（未写无水不给分）3-2.氧化镁离子电荷高、半径小，离子键强，熔点太高（2800℃），如采用氧化镁则能耗高，对材料的要求高，成本提高。2分3-3CaCl2在电解过程中起助溶剂作用，降低熔点，降低能耗。2分第4题．（10分）4-1四氧化二氮中N原子以sp2杂化1分2个π34键（或1个π68也可以）1分4-22分4-3C2H8N2+2N2O4＝2CO2+4H2O+3N22分4-4(CH3)2NH+HNO2=(CH3)2NNO+H2O1分(CH3)2NNO+Zn+HCl=(CH3)2NNH2+ZnCl2+H2O1分4-5ZnCl2+2N2O4=Zn(NO3)2+2NOCl2分第5题．（10分）5-1本小题3分（答案一）PbOZr理论上应把锆原子稍偏离体心位置，把锆原子画在体心位置给2分。（答案二）PbZrOPbZrO如果画出答案二晶胞给2分。5-2PbZrO3（3分）5-3锆原子配位数为6（2分）铅原子的配位数为12（2分）第6题（12分）6-122MbOpMbO=CpKCp或22MbOpMbO=CKCp（2分）22MbOcMbO=CCKCC或22MbOcMbO=CKCC（2分）22OcpOpKCCkKCpp，两者用亨利常数相联系。（1分）或22OOpccpKkKC6-22222MbOOpMbMbOOpMb=1+1+CpKCpSCpKCp(2分)或2O1=1+ppSKp当150pK，510ppa,将2O(1)6.00pkPa,2O(2)2.00pkPa代入得S1=90.91+9，S2=30.754（1分，每个0.5分）10.15100%16.7%0.9SS（1分）6-3b（因为反应放热，则温度升高平衡向左移，S下降；另一方面，温度升高，氧溶解度下降，也造成S下降。）（选对答案即给满分，不需要文字解释）（1分）6-4比较小。（1分）在热带，因为人体散热较少，氧的结合度下降，因此体内静脉血与动脉血的颜色差别小。（1分）第7题．（10分）ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O(2分)Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O(2分)1ClO3-~6Fe2+~6e(2分)%63.75%100100061800.055.122)35.81000.01500.000.50()3(KClOw(4分)註：列式2分，结果2分。结果正确，未写1ClO3-~6Fe2+~6e不扣分。有效数字错扣1分。第8题．(5分)8-1本小题3分，每个0.5分OHBrBrOHOHOHCO2HOHOBrOCH3OCCH3O(1)(2)(3)(4)(5)(6)8-2本小题2分存在旋光异构体（或答：存在对映异构体，或答：是）１分含１个手性碳原子0.5分；可能存在２个旋光异构体0.5分第9题．（8分）9-1本小题5分，每个１分重要更正：本题第2行，“该分子为链状化合物”应为“该分子为环状化合物”。OHDOEOOHOOFBA9-2本小题2分，每个１分C：3-甲基-1-溴-2-丁烯写成：1-溴-3-甲基-2-丁烯或其他答案不给分D：6-甲基-5-庚烯-2-醇写成：2-甲基-2-庚烯-6-醇或其他答案不给分9-3本小题１分乙二醛或用结构式OHCCHO表示第10题．（17分）10-1本小题7分，每个１分NO2O2N11OO2NOH151413NOCH3NO2O2N20NOCH3HNNHSSO2NBr16OOCH3OOCH32110-2本小题10分，A—J每个１分E:NaOH(s)或(固)　H:HCl/ZnCl2　或PCl3,或PCl5,或Cl2/P，或HCl(g)；只写HCl不给分I:HBr/过氧化物(或用过氧化物结构式表示,或光照，或hv)G:稀HNO3　写成HNO3/H2SO4不给分A:HBrB:HOCl,或Cl2/H2OC:H2SO4-SO3,或H2SO4/75°CD:NaOHF:H+或H3O+,或除硝酸以外的其他稀无机酸J:CH3NH2