全国高中生化学竞赛经典套题(3)

2010年全国化学竞赛初赛模拟试卷（3）（时间：3小时满分：100分）题号1234567891011满分95712817969105H1.008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－LaRfDbSgBhHsMtDs第1题（9分）试运用所学知识，回答下列问题：1、NO、NO2同为奇数电子，但NO难二聚，NO2易二聚，请画出NO、NO2的成键情况并解释二聚难易不同的原因；2、纯硫酸的粘度非常大，为什么纯硫酸中H3SO4+和HSO4-离子的迁移速度可以与水中的H3O+和OH-相提并论；3、为什么CH4和CCl4不水解而SiH4和SiCl4却发生强烈的水解？试从多角度解释之。第2题（5分）2006年初，我国发生了齐齐哈尔第二制药有限公司生产的“亮菌甲素”假药事件。在该药中，辅料丙二醇用价格便宜的二甘醇代替，从而造成多起致死事件。二甘醇在一定条件下脱水可生成冠醚18-冠-6，18-冠-6是很好的配体，能与K+等多种离子生成配合物。1、请画出二甘醇的结构式；2、你认为18-冠-6与K+生成配合物，是在水中容易，还是在非极性溶剂中容易？为什么？3、18-冠-6与K+生成配合物的稳定性，能否用晶体场理论解释，说明理由。第3题（7分）I.D.Brown等提出的价键理论是了解键的强弱的一种重要方法：根据化学键的键长是键的强弱的一种度量的观点，认为有特定原子组成的化学键，键长值小，键强度高、键价数值大；反之亦然。Brown等根据实验测定所积累的键长数据，归纳出键长与键价的关系，主要内容有两点：a）可以通过i、j两原子间的键长rij计算这两原子的键价Sij；Sij=e[(R0-rij)/B]或`Sij=(rij/R0)-N。式中R0和B(或R0和N,由于表达公式不同,两式的R0不同)是和原子种类及价态有关的经验常数,它们可根据i,j两原子氧化态及键长实验值拟合得到.b)键价和规则:每个原子所连诸键的键价之和等于该原子的原子价(数值等于化合价的绝对值)。请根据Brown等提出的键价理论，回答下列问题：1、MgO晶体具有NaCl型的结构，请估算Mg—O之间的距离和Mg2+的离子半径。（按照O2-的离子半径为140pm，Mg2+和O2-的离子半径之和为Mg—O之间的距离计算）。已知:B=37pm,Mg（2）R0=169.3pm；2、在冰中每个水分子都按四面体方式形成2个O-H…O及2个O…H-O氢键，氢键的键长可以通过实验测定。还可以通过键价公式进行求解，已知，对H(1)-O(2)或H(1)…O(2)，R0=87pm,N=2.2,H-O键长为96pm,请根据Brown等提出的键价理论，以及晶体结构所学知识，计算冰的密度。(假设四面体为正四面体)。第4题（12分）氧在一定条件下可以与金属元素反应生成氧化物、过氧化物、超氧化物和臭氧化物。类似于臭氧化物的其它元素化合物，如Ba(N3)2、AgN3。现有短周期元素A和B，都是构成蛋白质不可缺少的元素，A与B在一定条件下可形成A2B2、A4B4、(AB)n等系列化合物。A、B在自然界中既有游离态，又有化合态，且游离态少于化合态，A与As在自然界中的矿床有多种，有一种矿物纯化后，在古代作用相当与今天的修正液，用于涂抹写错的字，并形成一个成语“信口雌黄”，即掩盖事实真相乱说一气。请回答下列问题：1、写出A、B的元素符号；2、解释为什么(AB)n可作为一维分子导线；3、(AB)n导线能由A、B两种元素直接化合吗？4、完成B2FAsF6+HB3→[X]+HF的反应方程式。写出化合物X中含B元素的阳离子的共振结构式。5、B3-能与金属、非金属元素形成配合物，如[Pb2(N3)6]2-、[As(N3)6]-。请画出配合物[Pb2(N3)6]2-2个可能的立体结构，并比较稳定性。第5题（8分）将石墨和硫酸、硝酸混合物共热，形成一种“石墨的酸式硫酸盐”，石墨平面层被部分氧化，平均每24个碳带一个正电荷，酸式硫酸根则嵌在石墨平面层之间。请回答：1、写出该石墨酸式硫酸盐的化学式；2、石墨酸式硫酸盐的导电能力比石墨是增强了还是削弱了？为什么？3、若在石墨层间充入碱金属单质，其导电能力变化如何？为什么？第6题（17分）固体电解质是具有与强电解质水溶液的导电性相当的一类无机固体。这类固体通过其中的离子迁移进行电荷传递，因此又称为固体离子导体。固体电解质取代液体电解质，可以做成全固态电池及其它传感器、探测器等，在电化学、分析化学等领域的应用日益广泛。银有α、β、和γ等多种晶型。在水溶液中Ag+与I-沉淀形成的是γ-AgI和β-AgI的混合物，升温至136℃全变为β-AgI，至146℃全变为α-AgI。α-AgI是一种固体电解质，导电率为1.31Ω-1・cm-1（注强电解质水溶液的导电率为10-3～1Ω-1・cm-1）。1、γ-AgI和β-AgI晶体的导电性极差。其中γ-AgI晶体属立方晶系，其晶胞截面图如图所示。图中实心球和空心球分别表示Ag+和I-，a为晶胞边长。试指出γ-AgI晶体的点阵型式和Ag+、I-各自的配位数（已知通常I-的半径为220pm，Ag+的半径为100--150pm）。2、α-AgI晶体中，I-离子取体心立方堆积，Ag+填充在其空隙中。试指出α-AgI晶体的晶胞中，八面体空隙、四面体空隙各有多少？3、为何通常Ag+离子半径有一个变化范围？4、实验发现，α-AgI晶体中能够迁移的全是Ag+，试分析Ag+能够发生迁移的可能原因。5、用一价正离子(M)部分取代α-AgI晶体中的Ag+离子，得通式为MAgxI1-x的化合物。如RbAg4I5晶体，室温导电率达0.27Ω-1・cm-1。其中迁移的物种仍全是Ag+。利用RbAg4I5晶体可以制成电化学气敏传感器，下图是一种测定O2含量的气体传感器示意图。被分析的O2可以通过聚四氟乙烯薄膜，由电池电动势变化可以得知O2的含量。1）写出写出传感器中发生的化学反应和电极反应。2）为什么由电池电动势的化可以得知O2的含量。第7题（9分）用容量法测定磷肥含磷量的主要步骤如下：准确称取磷肥0.385g，用硫酸和高氯酸在高温下使之分解，磷转化为磷酸。过滤，洗涤，弃去残渣。以硫酸－硝酸为介质，加入过量钼酸铵溶液生成铝磷酸铵沉淀(NH4)3H4PMo12O42•H2O。过滤，洗涤，沉淀溶于40．00cm31、026mol·dm-3NaOH标准溶液中，以酚酞为指示剂，用0．1022mol·dM-3盐酸标准溶液滴定至终点（MoO42-），耗去15．20cm3。计算磷肥中磷的百分含量（以P2O5计）。2、测定土壤中SO42-含量的主要步骤如下：称取50g风干土样，用水浸取，过滤，滤液移入250cm3容量瓶中，定容。用移液管移取25．00cm3浸取液，加入1：4盐酸8滴，加热至沸，用吸量管缓慢地加入过量钡镁混合液（浓度各为0．0200mol•dm-3）V1（cm3）。继续微沸5分钟，冷却后，加入氨缓冲溶液（pH＝10）2cm3，以铬黑T为指示剂，用0．0200mol·dm-3EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变蓝色即为终点，消耗V2（cm3）。另取25．00cm3蒸馏水，加入1：4盐酸8滴，加热至佛，用吸量管缓慢地加入钡镁混合液V1（cm3），同前述步骤处理，滴定消耗EDTAV3（cm3）。另取25．00cm3浸出液，加入1：4盐酸8滴，加热至沸，冷却后，加入氨缓冲溶液（pH=10）2cm3；同前述步骤处理，滴定消耗EDTAV4（cm3）。计算每100克干土中SO42-的克数。第8题（6分）生化需氧量（BiochemistryOxygenDemand）指在好气微生物作用下，微生物分解有机物所消耗水中溶解氧的量。目前国内外普遍规定于20℃±1℃，培养微生物5天，分别测定样品培养前后的溶解氧（DO），二者的差值称为五日生化需氧量BOD5，以氧的含量（mg/L）表示。（不经稀释的水样按下述公式（1）求，经稀释的水样按下述公式（2）求。）（1）BOD5=DO1-DO2（2）(DO1-DO2)-(B1-B2)f1BOD5=f2式中f1稀释水在水样中所占的比例f2水样在培养水样中所占的比例B1培养前空白溶液的DOB25天培养后空白溶液的DO根据下表数据计算表中废水样品测定的BOD5废水稀释倍数测定所需试液体积(ml)Na2S2O3浓度（mol/L）用去Na2S2O3的体积当天五天后水样10100.00.012509.825.75水样250100.00.012509.164.13空白100.00.012509.258.86第9题（9分）右图所示有机物A在碱作用下得到环状化合物B，B无光学活性；B经碱处理后与苄氯反应得C;C经NaBH4还原得D(分子量206.3)。1、命名A；2、写出生成B、C的化学方程式；3、画出D的结构（注意立体化学）。第10题（10分）烃的衍生物X的式量为124（取整数），不含O元素，但可以与NaHCO3反应放出气体；X经过多步反应可以氧化得到Y，Y可以与PCl3反应得到A,A与B（式量为45）的NaOH溶OCH3OOCH3液作用有固体C析出。Y与水共热可以得到D（式量为92）。核磁共振显示X、C、D分子结构中都各含有四种不同的氢原子。1、写出X、Y、A、B、C、D的结构简式。XYABCD2、写出X与NaHCO3反应的方程式。第11题（5分）已知氮化物离子N3－是极好的配体，特别是对第二和第三过渡系的金属，人们认为N3－是已知的最强的π给予体。化学家合成了一种氮化物离子，化学式为[NIr3(SO4)6(H2O)3]4－，测定结构后发现，其中的N原子配位方式为平面三角形μ3桥联，Ir的配位方式为八面体配位，整个离子结构高度对称。1．Ir的氧化数为多少？2．试画出该离子的空间结构。各原子用不同的小球表示。参考答案(1003)第1题（9分）1、N-OOON(各1.5分)NO中单电子全部参与成π键，因而不易双聚；而NO2中N的一个单电子位于其σ轨道上，易双聚成σ键以降低能量。（1分）2、纯硫酸中粒子之间通过氢键形成巨大的网，H3SO4+和HSO4-离子可在网上迁移（相对纯硫酸此特点，一般溶液或纯液体中总处于无序混乱状态，因而离子迁移速度相对较慢）（2分）3、1）Si有空的d轨道，从而O原子有足够的空间进攻Si原子取代H或Cl；(2分)；2）Si-H键和Si-Cl键键能相对C-H键和C-Cl较小，更易断裂。（1分）第2题（5分）1、OOHOH（1分）2、在水中，由于18-冠-6中的O与水形成氢键及亚甲基的疏水亲脂相互作用，从而以右图形式存在于水中。这时的构象使其不易与钾离子等形成配合物；而在非极性溶剂中O原子向内翻折，易与钾离子等形成配合物。（2分）3、不能；晶体场理论解释配合物的稳定性是用稳定化能，而稳定化能是通过d轨道的分裂计算；而在该配合物中，不存在分裂的价层d轨道，因此无法用晶体场理论解释。（2分）第3题（7分）1、210pm,70p