全国高中生化学竞赛经典套题(6)

2010年全国化学竞赛初赛模拟试卷（6）（时间：3小时满分：100分）题号12345678910满分814671081114812H1.008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（8分）试应用所学知识解释下列问题：1、某中学生取纯净的Na2SO4·7H2O50.00g，经600℃以上的强热至恒重，分析及计算表明，恒重后的样品质量相当于无水亚硫酸钠的计算值，而且各元素的组成也符合计算值，但将它溶于水，却发现溶液的碱性大大高于期望值。请仔细考虑，用方程式解释这种反常现象。2、K4[Fe(CN)6]可由FeSO4与KCN直接在溶液中制备，但K3[Fe(CN)6]却不能由Fe2(SO4)3和KCN直接在水溶液中制备，为什么？应如何制备K3[Fe(CN)6]？第2题（14分）1、画出分子式为C4H4的包含等价氢原子的所有3种可能构型异构体的结构图。指明并论证哪些个预期是不稳定的。用价键理论讨论稳定的C4H4异构体及其较低同系物C3H4的结构和键合情况。2、用价键理论讨论1）C3O2(线型)2）C4O42-(环状)的结构和键合情况。第3题（6分）1、1200℃时，Si还原MgO为Mg（沸点为1105℃）。煅烧白云石（MgCO3.CaCO3）得MgO.CaO。以MgO.CaO为原料和Si在1200℃时反应比起以MgO为原料较容易获得Mg。为什么？2、MgO.CaO的另一工业用途是用来富集海水里的镁。将海水通过装有MgO.CaO的过滤槽，镁就会被截留下来。请写出这个过程的离子方程式，并指出海水里的什么阴离子对这个反应有利。第4题（7分）Ca10(PO4)6F2激光晶体用铬处理提高效率，可以猜想铬有+4价的氧化态。（1）为测定铬在材料中的氧化能力，一块晶体溶解在2.9mol/L的HCl中，100℃下，冷却至20℃，用标准Fe2+液在Pt和Ag/AgCl电极滴定至终点。铬的+3价以上的氧化态可以按下列步骤氧化Fe2+：Cr4++Fe2+→Cr3++Fe3+Cr2O72-+6Fe2+→2Cr3++6Fe3+（2）在第二步中测定铬的总量，在2.9mol/L的HClO4中于100℃下溶解，然后冷却至20℃，加入过量的S2O82-和Ag+以氧化Cr3+至Cr2O72-，没有反应的S2O82-通过加热使之失效，剩余的溶液用Fe2+标准溶液滴定。第一步中，0.4375g激光晶体，需要0.498ml12.786mmol/LFe2+标准溶液滴定至终点。第二步中，0.1566g激光晶体，需要0.703ml12.786mmol/LFe2+标准溶液滴定至终点。求铬的平均氧化数和每克激光晶体中含有多少毫克铬。第5题（10分）把等物质的量的NH4Cl和HgCl2在密封管中一起加热时，生成NH4HgCl3晶体。用X射线衍射法测得该晶体的晶胞为长方体：a=b=419pm，c=794pm；用比重瓶法测得它的密度ρ=3.87g/cm3。已知NH4+（视为球形离子）占据晶胞的顶角，并尽可能远离Hg2+；每个NH4+被8个Cl-围绕，距离为335pm（与NH4Cl晶体中离子中间距一样）；Cl-与Cl-尽可能远离。试根据以上条件回答下列问题：1、计算晶胞中含有几个“NH4HgCl3”单元；2、画出晶胞的结构示意图；3、晶体中Cl-的空间环境是否相同？说明理由；4、计算晶体中Cl-与Cl-之间的最短距离；5、晶体中Hg2+的配位数是多少？绘出它的配位多面体构型。第6题（8分）1、金属铜属于立方最密堆积，沿垂直于晶胞体对角线方向每隔一层抽去一层，抽完后相邻层之间仍然紧密堆积。画出这种情况下的晶胞结构示意图，并计算空间利用率。2、金属镁属于六方最密堆积，沿垂直于晶胞c轴方向每隔一层抽去一层，抽完后相邻层之间仍然紧密堆积。画出这种情况下的晶胞结构示意图，并计算空间利用率。第7题（11分）L-甲状腺素是一种重要激素，最早都是通过从动物甲状腺组织来提取的。化学合成法中最具代表性的是Chalmers的合成路线，如图所示，以L-酪氨酸为原料：OHCH2CH(NH2)COOHHNO3-H2SO4A(C9H9N3O7)(CH3CO)2ONaOHB(C11H11N3O8)CH3CH2OHH+C(C13H15N3O8)催化剂OHOCH3D(C20H21N3O9)E(C20H25N3O5)KI-NaNO2HClF(C20H21NO5I2)HI/HAcG(C15H13NO4I2)KI3OIIOHIICH2CH(NH2)COOHH2Pd1、写出L-甲状腺素的分子式2、写出A~G各物质的结构简式。ABCDEFG第8题（14分）甲硅烷是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，易分解，可用于制备高纯硅。1、写出甲硅烷自燃反应的方程式；2、甲硅烷可与AgNO3反应，有沉淀生成，但无气体释放，写出反应方程式；3、以SiO2为硅源，在非水溶剂中制取SiH4，其它反应物有Li[AlH4]、NH4Br及其它常见无机物。现有2种方法进行制备，写出分步反应方程式；4、提出由粗硅制得纯硅的一种物理方法和一种化学方法。5、由SiH4为原料进行氮化来制备Si3N4纳米材料，有极高的稳定性，所以用途广泛。请根据Si原子的成键特点和SiH4的性质，你认为该材料中最大可能存在的杂质是什么？请解释该结论。第9题（8分）将50mL0.8mol/L的一元羧酸和其同体积、同浓度的钠盐溶液放入电解槽的阳极室。阴极室同阳极室隔开以避免两个极室的溶液相混。当用电流强度5A的稳恒电源电解16分5秒后停止通电。当电解停止时阳极室溶液的pH值为4.57。由阳极放出的气体在过量的氧气中燃烧，燃烧产物相继通过分别装有浓H2SO4和Ba(OH)2溶液的洗气池，装有Ba(OH)2溶液的洗气池增重2.64g。已知有机酸的电解总反应方程式为：2RCOOH→R—R＋2CO2↑＋H2↑1．给出该电解槽中有机酸的分子式和名称，写出电解中发生在阳极上的反应的方程式。2．计算该有机酸的电离平衡常数。第10题（12分）①具有双重吸电子基的α-H有一定的酸性，它可发生2个反应：a.强碱夺取质子形成碳负离子，作为亲核试剂进攻带正电性的原子，如：CH2(COOC2H5)2EtONaEtOHRCH2XRCH2CH(COOC2H5)2b.被其它带正电荷的基团取代，如：CH3COCH2COOC2H5EtONaEtOHRCH2XCH3COCH(CH2R)COOC2H5②在羧酸衍生物中，酰胺活性最低，所以可由其它羧酸衍生物经氨解得到，如：现有如下合成路线：CH3COCH32NCCH2COOC2H5ANH3BEtONaC1)H2O,OH-2)H+,D称取0.215gD溶于水，以0.1mol/LNaOH中和，当加入25ml时完全反应且D中含2个甲基，1个季碳原子。1、写出A~D的结构简式。2、有人提出不经过B、C，直接由下面的步骤合成D：ACH2I2EtONaE2)H+,1)H2O,OH-D1)写出E的结构简式。2）对比以上方法，哪个更好，为什么？参考答案（1006）第1题（8分）1、4Na2SO3=3Na2SO4+Na2S（3分）2、K4[Fe(CN)6]可由FeSO4与KCN直接在溶液中制备，Fe2++4K++6CN-=K4Fe(CN)6，（1分）但K3[Fe(CN)6]却不能由Fe2(SO4)3和KCN直接在水溶液中制备，因为Fe3+能将CN-氧化而有杂质K4[Fe(CN)6]生成（2分）。正确制备K3[Fe(CN)6]的方法是将K4[Fe(CN)6]氧化：2K2Fe(CN)6+H2O2=2K3Fe(CN)6+2KOH（2分）第2题（14分）1、ABCCHHHHC（各1.5分）A不稳定，因为其π电子数为4，不符合4n+2规则。B不稳定，因为其C-C-C键角为60度，远小于理论值109.5度，环中存在张力。（各1分）C中两端的两个C原子是sp2杂化，中间两个C原子是sp杂化，成键为：CCCCHHHHπππC的同系物C3H4中两端的两个C原子是sp2杂化，中间一个C原子是sp杂化，成键为：CCCHHHHππ（各1.5分）2、1）C3O2(线型)：CCCOO，每个C原子采取sp杂化，每个O原子sp2杂化；或看作C、O原子都采取sp杂化，形成2个π56。（2分）2）C4O42-(环状)：每个C原子采取sp2杂化，并给出一个单电子，与2个负电荷一起，在四元环内形成形成π46，恰好满足休克尔规则。（2.5分）第3题（6分）1、2CaOMgO+Si=2Mg+Ca2SiO3·或2MgO+Si=2Mg+SiO2CaO+SiO2=Ca2SiO3原料中的氧化钙与二氧化硅反应生成盐，使还原反应变得容易。（3.5分）O-O-OO2、·CaOMgO+Mg2++2H2O=2Mg(OH)2+Ca2+硫酸根离子对这个反应向右进行有利。（2.5分）第4题（7分）+3.761,0.9949mg/g第5题（10分）1、1个（1.5分）2、（3分）3、不同：体内2个Cl-为一类，棱边中点4个Cl-为一类（2分）3、313pm（1.5分）3、6，为压扁的八面体（各1分）第6题（8分）1、晶胞结构与铜一样，晶胞结构图略；空间利用率：74.05%。（4分）2、晶胞结构为六方晶胞，a=b=c=2r(r是原子半径)，每个晶胞中只有1个原子，晶胞结构图略；空间利用率：60.46%。（4分）第7题（11分）1、C15H11NO4I4（0.5分）2、（各1.5分）O2NO2NOHCH2CH(NH2)COOHO2NO2NOHCH2COOHNHCOCH3O2NO2NOHCH2COOC2H5NHCOCH3O2NO2NOCH2COOC2H5NHCOCH3H3CONH2NH2OCH2COOC2H5NHCOCH3H3COIIOCH2COOC2H5NHCOCH3H3COIIOCH2COOHNH2OHA:B:C:D:E:F:G:第8题（14分）1、SiH4+2O2=SiO2+2H2O（1分）2、SiH4+8AgNO3+2H2O=Ag+SiO2+HNO3（2分）3、方法1）SiO2+4Mg=Mg2Si+2MgOMg2Si+4NH4Br=SiH4+MgBr2+4NH3（在液氨中）方法2）SiO2+2Cl2+2C+SiCl4+2COSiCl4+Li[AlH4]=LiCl+SiH4+AlCl3（在乙醚中）（每种方法各3分）4、物理：区域熔炼法或由熔融体拉成单晶.（1分）化学：Si+2Cl2=SiCl4SiCl4+2H2=Si+4HCl(2分)5、SiO2（1分）,因为SiH4S水解、氧化产物都是SiO2（1分）。第9题（8分）1、阳极：2RCOO--2e-=R-R+2CO2+H2CH3CH2COOH，丙酸（6分）2、Ka=1.34710-5×（2分）第10题（12分）1、CH3CH3CH3NCCHCOOEtNHOOCH3CH3NCNCNHOOCH3CH3NCNCCOOH