2008年全国高中化学竞赛内蒙古赛区初试试题

2008年全国高中化学竞赛内蒙古赛区初试试题第1题选择题（共10分，每小题只有一个正确选项）1、我国稀土资源十分丰富，内蒙古包头市以“稀土之都”而闻名于世。稀土元素是指包括钪、钇和镧系元素共17种元素，下面关于镧系元素性质的叙述不正确的是（）。A.镧系元素从镧到镥增加的电子主要排布在4f轨道上；B.镧系元素的+3价离子半径，从镧到镥随原子序数的增加而增加；C.镧系元素的标准电极电位值比较负，因此都是活泼金属，是比较强的还原剂；D.镧系元素在固态、水溶液和其它溶剂中一般都形成+3氧化态。2、核化学家在回旋加速器上用高能86Kr离子轰击208Pb靶，氪核与铅核融合，放出1个中子，生成X原子，在120微秒后，该核分裂出1个α粒子(即氦核)，衰变成另一个新核Y；下列说法正确的是（）。A.Y元素属于第八周期元素B.X的原子序数是116C.Y原子的中子数为289D.X原子的中子数是1753、现有反应A(g)+B(g)C(g)+Q(+Q代表放热反应)，右图表示从反应开始到t1秒时达到平衡，在t2秒时由于条件变化使平衡破坏，到t3秒时又达平衡。则在图中t2秒时改变的条件可能是（）。A.增大压强B.使用了催化剂C.升高温度D.减小了A生成B的浓度4、目前，人们在研究开发一种高能电池—钠-硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极，以Na+导电的β—Al2O3陶瓷作固体电解质，反应为：2Na+xSNa2Sx。以下说法正确的是（）。A.放电时，钠作正极，硫作负极B.放电时，钠极发生还原反应C.充电时钠极与外电源的正极相连，硫极与外电源负极相连D.充电时，阳极发生的反应为：e2xSS2x5、电解羧酸钾的水溶液的反应如下：2CH3COOK+2H2O→C2H6+2CO2↑+H2↑+2KOH生成的四种产物，属阴极产物的是（）A.C2H6B.C2H6+CO2C.CO2+H2D.H2+KOH第2题（12分）随着人们生活水平的提高，小轿车越来越多的进入了家庭，汽车安全气囊成为人们最关注的轿车安全设施之一。安全气囊在汽车发生碰撞后的0.01秒内开始工作，0.10秒内气囊完全被气体胀大，防止脆弱的乘客肉体与车身产生直接碰撞，大大减少受伤的可能性。汽车安全气囊中的化学成分主要有四种，分别是气体发生剂A，氧化剂B和C，粘合剂D,A、B、C和D都是由常用元素组成简单化合物。气体发生剂A由两种元素组成，两元素的原子个数比为1:3；A为六方白色晶体，易放电充电溶于水，通常情况下相对稳定，碰撞时剧烈分解，产生熔融状态的单质E与气体F。E常温下为固体，是热和电的良导体，性质十分活跃，可与水反应，也可直接与O2作用生成G，G可用作高空飞行或潜水时呼吸面具中的供氧剂。气体F十分稳定，但可与金属镁作用生成白色固体H，H强烈水解，生成不溶于水的白色沉淀I与气体J。氧化剂B为金属氧化物，能溶于酸，溶于酸的溶液用碱处理则产生红棕色凝胶状水合氧化物沉淀，加热该沉淀到473K，则又生成红棕色的B，它具有刚玉型结构，广泛用做红色颜料。氧化剂C为钾盐，无色晶体，易溶于水，其溶解度随温度升高急剧增大；C加热时易分解，生成固体K与气体L，气体L可使带有余烬的火柴复燃。粘合剂D也为氧化剂，在自然界中有晶体和无定形两种形态，性质十分稳定，在无机酸中只能与HF作用；与气态HF作用生成气态物质M，与液态HF作用生成酸性物质N。请回答下列问题：⑴写出汽车撞击后气体发生剂A分解产生大量气体的方程式并配平。⑵写出气体发生剂A中阴离子可能的结构式。A：⑶写出氧化剂B和C的分子式。B：C：⑷写出H水解的方程式。⑸写出G用作高空飞行或潜水时呼吸面具的供氧剂的方程式。⑹写出粘合剂D与气态和液态HF反应的主产物M和N的分子式。⑺从安全角度讲，使用化合物A作为气体发生剂有什么不妥之处？⑻粘合剂D在汽车安全气囊里除起粘合作用外还起了什么作用？第3题（8分）符合分子式C4H4的同分异构体从理论上讲有多种，但是有些结构的化合物至今没有合成出。1965年，彼提特(Pettit)及其同事合成了环丁二烯——三羰基铁络合物，并发现该络合物在适当条件下可以释放出母体环丁二烯，这是环丁二烯(符合分子式C4H4)合成的一个重大突破，但游离的环丁二烯十分活泼，一旦产生立即发生二聚反应。⑴写出符合分子式C4H4的所有同分异构体(除环丁二烯外)。⑵写出环丁二烯二聚反应的方程式。⑶若环丁二烯——三羰基铁络合物分解释放出环丁二烯时，有乙炔存在，则可产生双烯和炔烃的反应，产生杜瓦苯(C6H6)，写出反应方程式。第4题（15分）乙硼烷是指硼和氢的化合物，是假想的甲硼烷(BH3)的二聚体，单分子的BH3至今未发现，但在一种用作硼氢化反应的溶剂——四氢呋喃中，这个试剂的存在已被证实，只是它和溶剂形成了酸——碱络合物。硼烷都是缺电子化合物，所以能和烯烃发生加成反应，称为硼氢化反应，生成烷基硼烷(R3B)，烷基硼烷经氧化后生成醇，此反应是从烯烃制备一些特殊醇的有用方法。根据以上信息回答下列问题。⑴写出乙硼烷的结构式，它含有多少个价电子。⑴⑵写出甲硼烷与四氢呋喃形成的酸——碱⑵络合物的结构式。何者为酸，何者为碱？⑶利用硼氢化反应制备醇和利用烯烃在酸化下加成制备醇的不同在于羟基的位置不同，写出1-甲基环己烯利用以上两种方法制备醇的方程式。⑷乙硼烷虽然是B和H的化合物，但不能直接由B和H化合制备，目前常用的制备方法有两种①由BCl3和氢化铝锂(LiAlH4)在乙醚中反应制备。②由BF3和硼氢化钠(NaBH4)反应制备。写出上述两个制备方程式。⑸某化合物A是一个平面型分子，其中心原子为硼原子，A的水解产物为一强酸和一极弱酸；纯净的A是无色的，但其会因光照而变为红棕色，写出A水解的方程式。⑹A可与过量的H2S反应生成B和C，B是一种强酸，C具有六元环的高度对称结构，且1molC分子含6molS原子。写出B、C的结构式。⑺硼在化合物中一般显三价，但有时也特殊。乙硼烷与氨合成的环硼氮烷就是一例，单晶X射线衍射证明乙硼烷与氨合成的环硼氮烷的结构中存在共轭π键，与苯相似，12个原子在同一平面上，写出该环硼氮烷的结构式。第5题（7分）异戊二烯单元是自然界中常见的结构单元之一，自然界中所有的异戊二烯结构似乎都起源于同一物质——焦磷酸“异戊烯”酯(C5H12O7P2),[H2C=C(CH3)(CH2)2OPP]。焦磷酸为两分子磷酸的脱水产物。⑴天然橡胶的臭氧分解还原主要产生如下结构化合物：写出天然橡胶的结构式，用三个异戊二烯单元表示。结构式：⑵写出焦磷酸异戊烯酯的结构式.结构式：⑶1910年，以金属钠为引发剂，使1,3-丁二烯聚合，制备了人工合成橡胶，该聚合反应属于1,4-加成聚合，生成顺型1,4-聚合物，称顺丁橡胶，写出其聚合方程式。⑷1933年有研究成功了另一种合成橡胶——丁苯橡胶，它是1,3-丁二烯与苯乙烯的共聚物，它是合成橡胶中最大的一个品种，约占合成橡胶产量的50%，它有较好的综合性能。写出其共聚反应方程式。第6题（10分）目前，在大中城市的燃气产业形成了“三气并存”的格局，这“三气”是指液化石油气、煤气和天然气。请回答下列问题：⑴煤气的主要成分除CO外还有什么？答：⑵液化石油气的主要成分是烃类化合物的混合物，下表列出的是一个大气压下部分烃类化合物的沸点。从表1分析，在钢瓶中盛装的液化石油气的成分最好是哪些？(列出4种)表1：大气压下部分烃类化合物的沸点名称甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷乙烯丙烯正丁烯正戊烯沸点[℃]-164-88.6-42.1-0.536.1-103.7-47.4-6.330答：⑶液化石油气主要是通过加压储存于钢瓶内使用，其使用的安全性主要是保证在室温下液化压强不至于过大，超过家用钢瓶的承受能力，所以液化石油气公司需根据天气的情况调节液化石油气的组成。请你利用表1判断在炎热的夏季和寒冷的冬季，液化石油气的CH3HO=C-CH2-CH2-CO各成分比例应作如何调整？答：⑷试从表1判断目前市场上的打火机主要应充何种烃类化合物？答：⑸爆炸极限是指可燃气体和空气混合物遇火源能发生爆炸的可燃气体浓度范围(体积比)。表2是一些可燃气体的爆炸极限，请根据表2的数据判断，煤气和天然气相比，从爆炸安全角度讲，哪个更安全一些？表2：一些可燃气体的爆炸极限名称H2COCH4C2H6C2H4C2H2爆炸极限（体积比）%4.0-7512.5-74.25.3-143.0-12.53.1-12.53.0-70答：⑹2007年6月17日，我国在南海北部成功钻获的天然气水合物实物样品“可燃冰”，“可燃冰”的主要成分是甲烷，计算1m3CH4完全燃烧(生成物均为气态)，共放出能量多少kJ?(设为理想状态)。(已知每摩尔各键键能为：C-H415kJ,O=O498kJ,C=O708kJ,O-H465kJ)第7题（10分）化合物C4H9N的异构体之一A，经O3氧化并水解主要得两种产物，其中之一为甲醛。A催化加H2得B。B也可由戊酰胺与Br2、NaOH溶液反应制得。A与过量碘甲烷反应生成C(C7H16N+I-)。C与潮湿的氧化银反应(加热)生成D(C4H6)；D与丁炔二酸甲酯反应生成E(C10H12O4)，E在钯催化下脱H2，生成邻苯二甲酸二甲酯。根据以上信息，推断A、B、C、D、E的结构式，写出AO3氧化并水解、戊酰胺与Br2、NaOH溶液反应制备B、A→C、C→D、D→E的方程式。第8题（8分）过渡金属和烯烃可通过烯烃的π键形成一类含有π键的金属有机物，成为π配合物。在PtCl2的盐酸溶液中通入乙烯，则得到二聚体化合物[PtCl2(C2H4)]2，然后再加入KCl，则得到著名的蔡斯盐。结构测试发现，蔡斯盐结构中含水4.65%，含钾10.11%，它们都处于π配合物的外界，其余处于π配合物的内界，中心原子铂含量为50.46%；X射线衍射和中子衍射测定表明，如果把乙烯分子看成一个基团，则蔡斯盐的内界阴离子具有平面正方形的几何形状。⑴写出二聚体化合物[PtCl2(C2H4)]2的结构式⑵写出有二聚体化合物[PtCl2(C2H4)]2加入KCl得到蔡斯盐的反应方程式。⑶画出蔡斯盐的内界阴离子的几何构型。⑷如果不把乙烯分子看成一个集团，仍然看成具有C=C双键的分子，试判断蔡斯盐的内界阴离子的平面正方形与C=C双键的空间关系。⑸判断在蔡斯盐中C2H4分子是否仍能保持平面型？第9题（11分）下图是铁和氧形成的氧化物的一个晶胞，其中大球代表氧原子，小球代表铁原子，粗线代表氧原子与铁原子之间形成的化学键。⑴确定该氧化物的化学式。⑵该氧化物中铁原子有几种填充方式，分别填充在氧原子的什么空隙？为什么铁原子的填充方式不同？⑶判断晶体中氧原子的堆积方式.⑷假如忽略铁原子的存在，根据氧原子的堆积方式，画出氧原子的一个晶胞。⑸给出铁原子和氧原子的配位数。第10题（9分）砷是环境重点监测的污染元素之一，它主要来自采矿、冶金、化工、制药、玻璃等工业废水。某工业废水中砷主要以H3AsO3(亚砷酸)和H3AsO4(砷酸)形式存在，可采用碘量法进行测定。其具体步骤为：(一)准确量取H3AsO3和H3AsO4混合试液25.00mL，加一定量NaCO3调节PH=8,用I2标准溶液滴定，淀粉作指示剂，终点时溶液由无色变为蓝色，消耗0.05010mol·L-1I2标准溶液的体积为21.25mL。(二)上述滴定完的溶液，加盐酸调节溶液酸度为1mol·L-1，加过量的KI，析出的I2，用Na2S2O3标准溶液滴定，快到终点时加入淀粉指示剂，继续用Na2S2O3滴定，终点时溶液由蓝色变为无色，消耗0.1023mol·L-1Na2S2O3标准溶液的体积为42.55mL。⑴写出步骤(一)和(二)的反应方程式并配平。⑵计算混合试液中H3AsO3和H3AsO4的浓度。⑶写出H3AsO4(砷酸)的酸酐的分子式。⑷砷有6种硫化物，分别是As2S3、As2S5、As4S3、As4S4、As4S6，其中黄色的As2S3，俗称雌黄；橘红色的As4S4，俗称雄黄。砷的硫化物的结构都可从As4四面体出发，在As—As键之间插入不同个数的S原子形成，请画出雄黄As4S4的立体结构