全国化学竞赛初赛模拟试卷(24)

全国化学竞赛初赛模拟试卷（24）（时间：3小时满分：100分）题号123456789101112满分434511814911101110H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc[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－LaRfDbSgBhHsMtDsLa系La138.9Ce140.1Pr140.9Nd144.2Pm144.9Sm150.4Eu152.0Gd157.3Tb158.9Dy162.5Ho164.9Er167.3Tm168.9Tb173.0Lu175.0第一题（4分）从空气中分离稀有气体时，将液态空气分馏出氧、氮之后，制纯稀有气体，可使气体通过除去CO2，通过除去微量氧，再通过除去氮气，剩下的气体是以为主的稀有气体。第二题（3分）理论化学耗氧量是指有机化合物完全氧化所需氧的量。根据该定义计算：若配制理论化学耗氧量值为500mg/L的邻苯二甲酸氢钾溶液1.000L，需称取邻苯二钾酸氢钾g。第三题（4分）固体原料混合物以固态形式直接反应是制备固体粉末最为广泛应用的方法。由于固体中原子或离子扩散较慢，固态反应常在高温下才能发生。如图（a）所示，MgO和Al2O3两种晶体开始反应时相互紧密接触，共享—个公用面，加热后在接触面上局部反应生成一层MgAl2O4，如图（b）所示。在极高温度时，离子具有足够的热能，能从正常格位上跳出并通过晶体扩散。为使反应进一步进行和产物MgAl2O4层的厚度增加，Mg2＋和Al3＋离子必须通过已存在的MgAl2O4产物层发生相互扩散到达新的反应界面。在此阶段有MgO和MgAl2O4之间以及MgAl2O4和A12O3之间两个反应界面。1．分别写出界面MgO／MgAl2O4和界面MgAl2O4/Al2O3上发生反应的反应方程式；2．左右界面的生长或移动速度之比为。第四题（5分）磁流体是电子材料的新秀；它既具有固体的磁性，又具有液体的流动性，它在化工、机械、环保、医疗等领域具有广泛的应用。制备磁流体的方法是：将FeSO4与Fe2(SO4)3按物质的量之比为1︰l混合，再加入稍过量NaOH溶液，最后加入油酸钠溶液，即可生成黑色的磁性物质。最后调节溶液的pH值，过滤、水洗、干燥可得磁流体。1．请写出制备磁流体的离子方程式。2．如何检验磁流体已经很纯净?3．油酸钠在这个反应中起着什么作用?第五题（11分）2001年，专家从德国一家化肥厂生产出的硫酸铵中检出一种组成为XY2的物质A。经测定，该物质易溶于水，在水溶液中都以空间构型为正四面体的离子存在。阳离子易被植物根系易吸收，但它遇到碱时会生成一种单质分子B。1．写出A、B的化学式；2．B的同素异形体是，与B具有相似结构的物质是；3．请画出A的阳离子的结构；4．A能不能与草木及混合使用？为什么？5．科学界已成功地在液氨中加入强碱（CsOH）和特殊的吸水剂，使液氨中的A合成了B分子。请写出该反应的离子方程式。第六题（8分）准确称取含有PbO和PbO2混合物样品1.503g。用酸溶解后，加入0.3000mo1/LH2C2O4溶液25.00mL，使PbO2还原为Pb2＋，所得到溶液用氨水中和，使所有Pb2＋均沉淀为PbC2O4，过滤、滤液酸化后用0.04000mol/LKMnO4标准溶液满定，用去20.00mL，然后将前面所得PbC2O4沉淀溶解于酸，用0.04000mol/LKMnO4标准溶液滴定，用去40.00mL。计算样品中PbO和PbO2的百分含量。第七题（14分）人体中的血红蛋白（简写为Hb）可以携带氧气变为氧合血红蛋白（简写为HbO2）。其化学平衡方程式可写为：Hb＋O2HbO2。在海拔比较高的地方，氧气的分压比较低，平衡将向左移动，人体会感到比较累并易有眩晕感，严重时还会导致疾病。CO可与HbO2反应生成HbCO，并且HbCO比HbO2要稳定得多，其化学平衡方程式可写为：HbO2＋COHbCO＋O2Kc＝[O2][Hb·CO]/[CO][Hb·O2]＝2.1×102（37℃）实验表明，Hb·CO的浓度即使只有Hb·O2浓度的2%，也足以使人智力受损。当空气中的CO浓度较大时，人体就感到缺氧，胸闷，此时血液中羰基血红蛋白达到10%，通常人肺的血液中O2的溶解浓度达1.6×10－6mol/L，而其中血红蛋白的浓度稳定在8×10－6mol/L。而当过多的血红蛋白与一氧化碳结合时，就会因窒息而引起死亡。1．血红蛋白的生理学功能为；2．Hb与CO通过什么化学键结合成HbCO分子的？，并判断Hb·CO分子与Hb·O2分子的稳定性强弱；3．抽烟后，吸入肺部的空气测得CO和O2的浓度分别为10－6mol/L和10－2mol/L。这时Hb·CO的浓度是Hb·O2浓度的多少倍？这时候是否达到损伤人的智力的程度？请通过计算回答。4．设血红蛋白与O2反应的速率常数k=2.1×106L/mols（37℃），求氧血红蛋白（Hb·O2）的生成速率。5．在一氧化碳中毒的情况下，需要将Hb·O2的生成速率提高到1.1×10－4L/mols。（1）假设血液中的血红蛋白浓度是恒定的，计算所需的氧的浓度。（2）假设血液中的氧浓度与进入肺的氧分压成正比。试问用怎样的方法来治疗一氧化碳中毒的患者是合乎逻辑的？（3）试从化学平衡的角度分析这样做的意义。6．除了CO和O2，HbO2还可以吸附CO2和氢离子，且反应几乎是完全的。方程式如下：HbO2＋H＋＋CO2Hb(H＋)CO2＋O2人体在肌肉剧烈运动时会产生乳酸（CH3CH(OH)COOH），乳酸在血液中会和氧合血红蛋白发生怎样的反应？7．肌肉剧烈运动时放出大量的热量，氧合血红蛋白会放出更多氧气，你认为乳酸和氧合血红蛋白的反应是吸热反应还是放热反应？简述理由。第八题（9分）心舒宁是一种治疗心脏病的特效药。其合成过程如下（其中cat表示催化剂）：ABC中间体（I）DD·（心舒宁）。其中，A分子是反应物脱去了2分子HCl后的产物。1．确定A、B、C、D和中间体（I）的结构简式。2．指出（d）的反应类型。该反应与我们常见的哪一种物质制备相似?3．能够进行反应（c）的原因是什么?4．你认为心舒宁的药效部位是哪一部分?第九题（11分）西替利嗪（F）是新近开发的一类抗过敏药物，它可由中间体（B）及（E）反应制得。1．中间体（B）可由哌嗪（）与等摩尔环氧乙烷反应生成（A），继而与氯乙酸反应制得。（A）可与金属纳反应放出氢气，（B）可溶于10%NaOH水溶液中，与10%NaHCO3水溶液反应可放也CO2，试写出（A）及（B）的化学结构；2．中间体（E）可由对氯苯甲酸氯与苯在AlCl3存在下进行Friedel－Crafts反应，首先生成（C），继而催化还原成（D），再与氢溴酸反应制得。（C）能与2，4－二硝基苯肼试剂反应生成黄色沉淀，（D）可与金属钠反应放出氢气，（E）能与2%AgNO3酒精溶液反应生成淡黄色沉淀，试写出（C）（D）（E）的化学结构及（D）的化学名称。3．西替利嗪（F）可由中间体（B）和（E）在碱性条件下反应制得，（F）可溶于10%NaOH水溶液中，与10%NaHCO3水溶液反应可放出CO2，试写出西替利嗪（F）的化学结构。4．用“*”表示出西替利嗪分子中的手性碳原子，并写出它们的立体异构体，进一步用R，S表示手性碳的构型。第十题（10分）将B和CO2混合，在催化剂催化作用下，只生成一种无色针状晶体A，A的熔点为36.4℃，沸点248℃，可溶于水、乙醇，且在常温下稳定，酸对其水解无促进作用，碱却能加速其水解，生成C和CO2。已知C能与水互溶，通常可在柴油中添加C作为抗冻剂，C在P2O5作用下失水可以得到B。在200℃下，A分解，生成CO2和B。A与甲醇作用又能得到C和碳酸二甲酯。1．写出A、B、C的结构简式；2．请写出制备A的化学反应方程式。3．写出A水解的化学反应方程式。4．写出A与甲醇反应的化学方程式。5．羧酸、酚、胺均能与A反应，请写出A与醋酸反应的化学方程式。第十一题（11分）在N，N—二甲基甲酰胺溶液中，将NaN3与S8作用，其中会生成一种盐A，经研究发现，盐A的阴离子与S8是等电子体，红外光谱和拉曼光谱显示，盐A的阴离子有一种S8所没有的化学键，将A在酸性条件下小心水解，可得B，B与A的阴离子仍为等电子体。1．写出制备A、B的化学反应方程式。2．你预计B是一类什么物质?3．B能与许多物质发生化学反应，请写出下列化学反应方程式。B＋SO3→B＋HCHO→B＋BCl3→B＋(C6H5)3CNa→4．将S2Cl2与NH3作用，可生成类似B的物质C，C与B仍为等电子体，且存在的化学键与B是同种类型的。C且有三种同分异构体。请确定C，并写出其同分异构体。5．在温和情况下，以溶于乙醇中的SnCl2还原溶于苯中的S4N4，可制得D，D与B或C均为等电子体，分子中只存在二种化学键。请确定D的结构。第十二题（10分）在离于晶体中，正、负离子间力求尽可能多的接触，以降低体系的能量，使晶体稳定存在。因为负离子都比正离子的半径大，所以构成离子晶体时，正离子必按此要求嵌在负离子所堆积的空隙中。在离子晶体中每个正（或负）离子所接触的负（或正）离子总数，称为正（或负）离子的配位数。当正、负离子的电荷数相等时，这种配位数的多少，显然只与正、负离子的半径比r＋／r－的大小直接相关。为了研究这种关系，可用小黑点和小圆圈代表正离子和负离子（相当于把离子抽象为几何学中的点），在想像的空间格子中标出它们的所在位置，从而画出某种型式的晶体结构中最基本的重复单位（称为“晶胞”），如图1（CsCl型晶胞）和图3（NaCl型晶胞）所示；再从晶胞中切割出一些平面（切面），形象地画出正、负离子的接触切面图，如图2（与图1对应）和图4（与图3对应）所示。图1图2图3图4研究时需注意：由于正离子嵌入负离子所堆积的空隙中时，有可他将负离子间的接触撑开，所以图1或图2中相等的AB和CD的最小极限值为2r－；即AB＝CD≥2r－；图4中ac的最小极限值为4r－，即ac≥4r－。1．试分别计算NaCl型和CsCl型离子晶体中的离子半径比r＋／r－的最小极限值。2．观察等断CsCl型和NaCl型离子晶体中异号离子间的配位数。简要说明CsCl晶体和NaCl晶体两者配位数差异的根本原因。3．已知rK＋＝1.33×10－10m，rBr－＝1.95×10－10m。通过计算分析，判断KBr晶体的结构型式，以及该晶体中每个K＋被等于配位数的Br－接触包围所形成的构型属于何种几何体。4．若ACl和BCl（A、B均表示＋1价金属离子）的晶体结构与NaCl相同，且rA＋＞rNa＋、rB＋＜rNa＋，试比较ACl和BCl两种离子晶体稳定性强弱，并说明原因。5．已知NaCl的摩尔质量为58.5g/mol，密度为2.2g/cm3，阿伏伽德罗常数为6.02×1023mol－1，则可算出NaCl晶体中两个距离最近的Na＋离子的核间距约为多少厘米？命题：胡波2004年6月于浙江慈溪中学审稿：于浙江慈