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05竞赛试题

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中国化学会2005年全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题 2005年9月11日 共 页

1

● 竞赛时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到,把试卷(背

面朝上)放在桌面上,立即起立撤离考场。

● 试卷装订成册,不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内,不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。不

得持有任何其他纸张。

● 姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置,写在其他地方者按废卷论处。 ● 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。

1.008

Zr Nb Mo T c Ru Rh Pd Ag Cd

In Sn Sb T e I Hf T a W Re Os Ir Pt Au Hg T l Pb Bi Po At Ac-Lr H

Li Be

B C N O F Na Mg

Al

Si P Cl S K Ca Sc T i V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Rb Cs Fr Sr Ba

Ra

Y La

Lu -6.9419.01222.9924.31

39.1040.0885.4787.62132.9137.3[223][226]44.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92

121.8209.032.0778.96127.6[210][210][210]126.979.9035.454.003

20.18

39.9583.80

131.3

[222]He Ne Ar

Kr

Xe Rn

相对原子质量

Rf Db Sg Bh Hs Mt

第1题(9分)用α粒子撞击铋-209合成了砹-211。所得样品中砹-211的浓度<10-8

mol/L ,砹-211同位素半衰期较长,足以用它来研究砹的化学性质。 1-1 写出合成砹的核反应方程式。

1-2 已知室温下用CCl 萃取I 2的分配系数为c I 2(CCl 4)/c (H O)=84,预计用CCl 萃取AtI 的分配系数

c AtI (CCl 4)/c AtI (H 2(填 >, < 或 =); 1-3 已知I 2 - -AtI + I - ? AtI 2- 的平衡常数K 800(填 >, < 或 =); 依据是: (1.5分) 1-4 在AtI 中加入I 2和I -的混合溶液,滴加AgNO 3溶液,发现所得沉淀中只有AgI 而没有共沉淀的AgAt

(如果有AgAt ,必然会被共沉淀),然而在上述产物中加入Pb(IO 3)2却发现有砹的共沉淀。写出有关化学方程式,解释上述实验现象。

姓名

学校

赛场

报名号赛区

省市自治区

1-5 3.12(填>, < 或=);理由

(1分)

第2题(12分)为纪念1905年爱因斯坦连续发表6篇论文导致物理学大变革100周年,今年被定为国际物理年。本题涉及的“热电效应”机理也是爱因斯坦首先阐释的,即他提出的被后人称为“爱因斯坦振荡器”的独立振荡原子与温度关系的模型。

2-1左上图是热电效应之一的图解。给出图中所有英文单词(或词组)及物理学符号的意义,并为此图写一篇不超过200字(包括标点符号等)的说明文。

(4分)

2-2右上图是化学家合成的能实现热电效应的一种晶体的晶胞模型。图中的大原子是稀土原子,如镧;小原子是周期系第五主族元素,如锑;中等大小的原子是周期系VIII 族元素,如铁。按如上结构图写出这种热电晶体的化学式。给出计算过程。提示:晶胞的6个面的原子数相同。设晶体中锑的氧化态为-1,镧的氧化态为+3,问:铁的平均氧化态多大?

第3题(10分)等摩尔的丙酮和过氧化氢混合,在盐酸催化下生成白色粉末A和水,反应进行完全,产物分子总数是反应物分子总数的2/3。A在撞击、摩擦和加热时发生爆炸,被称为熵炸弹。

3-1A分子中氧的化学环境相同。画出A的立体结构(H原子不必画出)。

3-2A发生爆炸生成丙酮等物质,并不燃烧起火。写出爆炸的反应方程式。

3-3为什么A被称为“熵炸弹”?

3-4合成A是十分危险的,不慎会在合成时瞬即发生爆炸,例如,温度稍高,反应将生成A的同系物B,B的相对分子质量为A的2/3。画出B的结构;B比A更容易爆炸,应如何从结构上理解?(注:在H2O2分子中的H—O—O夹角约95o C,面夹角约112o C。)

参考图:

(注:分子中C-O-O-C 不在一个平面上)(4分)

参考图: 团的正常键角(C-O-O-C 面间角和C-O-O 键角)的需要,导致分子张力太大而不稳定。 (3分)

第4题(6分) 本题涉及3种组成不同的铂配合物,它们都是八面体的单核配合物,配体为OH -和/或Cl -。 4-1 PtCl 4 · 5H 2O 的水溶液与等摩尔NH 3反应,生成两种铂配合物,反应式为: 2 H 2[PtCl 4(OH)2] + 2NH 3 = (NH 4)2[PtCl 6] + H 2[PtCl 2(OH)4]

或 H 2

[PtCl 6] +(NH 4)2[PtCl 2(OH)4] 或 NH 4H[PtCl 6] + NH 4H[PtCl 2(OH)4] (3分) 4-2 和Ba(OH)反应(摩尔比2 : 5),生成两种产物,其中一种为配合物,该反应的化学方程式

第5题(8分)气态废弃物中的硫化氢可用下法转化为可利用的硫:配制一份电解质溶液,主要成分为: K 4[Fe(CN)6] (200g/L)和KHCO 3 (60g/L);通电电解,控制电解池的电流密度和槽电压,通入H 2S 气体。写出相应的反应式。

已知:φ (Fe(CN)63-/Fe(CN)64-)= 0.35 V ;

KHCO 3溶液中的φ(H +/H 2) ~ -0.5 V ; φ(S/S 2-) ~ -0.3 V

(4分)

第6题(13分)写出下列反应的每步反应的主产物(A 、B 、C )的结构式;若涉及立体化学,请用Z 、E 、R 、S 等符号具体标明。

CH 2COOH 2COOH

A

(等摩尔)B

HBr

C

B 是两种几何异构体的混合物。

第7题(8分)

7-1 给出下列四种化合物的化学名称:

A.

H C

O

N(CH3)2

B.

CH3OCH2CH2OCH3

A的名称:N,N-二甲基甲酰胺 B的名称:乙二醇二甲醚

C.

N O

D.

H3C S CH3

每个0.5分

C的名称:丁内酰胺或α?吡咯烷酮D的名称:二甲亚砜总2分

或2?氧代四氢吡咯

7-2 常用上述溶剂将芳香烃和丁二烯等化工原料从石油馏分中抽提出来,请简要说明它们的作用原理。

芳香烃和丁二烯等有离域π键,分子中的电子容易被这些极性溶剂诱导极化,因而溶解于其中,使它们与烷烃分离。(3分)

7-3选出下列顺磁性物种(用物种前面的字母表示):

A. Cr(H2O)62+

B. Fe(CO)5

C. N2O-ON2

D. [N(C6H4OCH3)3]+

顺磁性物种是:A; D. (3分)

第8题(12分)LiCl和KCl同属NaCl型晶体,其熔点分别为614℃和776℃。Li+、K+和Cl-的半径分别为76pm、133pm和181pm。在电解熔盐LiCl以制取金属锂的生产工艺中,加入适量的KCl晶体,可使电解槽温度下降至400℃,从而使生产条件得以改善。

8-1 简要说明加入熔点高的KCl反而使电解温度大大下降的原因;

熔点降低效应;或形成有低共熔点的二元体系;或固相不互溶,而在液相中产生混合熵。

(2分:三者中答出任一者可得2分)

8-2 有人认为,LiCl和KCl可形成固溶体(并画出了“固溶体的晶胞”)。但实验表明,液相LiCl和KCl能以任意比例混溶而它们的固相完全不混溶(即不能生成固溶体!)。请解释在固相中完全不混溶的主要原因。

在固相中,离子呈周期性排列,对“相似相溶”的“相似条件”的要求比液相中严格得多。LiCl 和KCl 的结构型式相同,Li +和K +的电价相等,Li 和K 的电负性差别也有限。显然,两个组分在固相中完全不互溶源于Li +和K +的半径差别太大。 (2分,关键要回答出最后一句话)

8-3 写出计算LiCl 和KCl 两种晶体密度之比的表达式(须包含离子半径的符号);

8-4 +- 计算相距最近的八面体空隙中心之间的距离。

(2分; 方法正确但结果算错扣0.5分)

第9题(12分)一种鲜花保存剂( preservative of cut flowers) B 可按以下方法制备:

把丙酮肟、溴乙酸、氢氧化钾混合在1,4-二氧六环(溶剂)中反应,酸化后用乙醚提取,蒸去乙醚后经减压蒸馏析离出中间产物A ,A 用1 : 1盐酸水溶液水解,水解液浓缩后加入异丙醇(降低溶解度),冷却,即得到晶态目标产物B ,B 的熔点 152~153o C(分解),可溶於水,与AgNO 3 溶液形成 AgCl 沉淀。

用银定量法以回滴方式(用NH 4SCN 回滴过量的AgNO 3)测定目标产物B 的相对分子质量,实验过程及实验数据如下:

(1) 用250毫升容量瓶配制约 0.05 mol/L 的AgNO 3溶液,同时配置 250 mL 浓度相近的NH 4SCN 溶液。 (2)准确称量烘干的NaCl 207.9 mg ,用100 毫升容量瓶定容。 (3) 用 10 毫升移液管移取上述 AgNO 3 溶液到 50 毫升锥瓶中,加入 4 mL 4 mol/L HNO 3和 1 mL 饱和铁铵矾溶液, 用NH 4SCN 溶液滴定,粉红色保持不褪色时为滴定终点,三次实验的平均值为 6.30 mL 。

(4)用10 毫升移液管移取NaCl 溶液到50毫升锥瓶中,加入 10 mL AgNO 3溶液、4 mL 4mol/L HNO 3和1 mL 饱和铁铵矾溶液,用NH 4SCN 溶液回滴过量的 AgNO 3,三次实验结果平均为 1.95 mL 。 (5)准确称量 84.0 mg 产品B ,转移到 50 毫升锥瓶中, 加适量水使其溶解,加入 10 mL AgNO 3 溶液、4 mL 4mol/L HNO 3和 1 mL 饱和铁铵矾溶液,用NH 4SCN 溶液回滴, 消耗了 1.65 mL 。

(6)重复操作步骤 (5),称量的 B 为81.6 mg ,消耗的NH 4SCN 溶液为1.77 mL; 称量的B 为76.8 mg, 消耗的NH 4SCN 溶液为2.02 mL 。

9-1 按以上实验数据计算出产物 B 的平均相对分子质量。 用质谱方法测得液相中B 的最大正离子的相对式量为183。

9-2 试写出中间产物 A 和目标产物 B 的结构式。

9-1 计算过程:先计算体积比;然后标定硝酸银的浓度;用标定的硝酸银计算目标产物的摩尔质量。

结果: AgNO 3的浓度为0.0515 mol/L

B 的相对分子质量:220(近似值)

6分

9-2 O-羧甲基丙酮肟,二聚氨氧乙酸一盐酸盐

A 2分

B 4分

第10题(10分)据世界卫生组织统计,全球约有8000万妇女使用避孕环。常用避孕环都是含金属铜的。据认为,金属铜的避孕机理之一是,铜与子宫分泌物中的盐酸以及子宫内的空气反应,生成两种产物,一种是白色难溶物S ,另一种是酸A 。酸A 含未成对电子,是一种自由基,具有极高的活性,能杀死精子。 10-1写出铜环产生A 的化学方程式。 10-2画出A 分子的立体结构。

10-3给出难溶物S 和酸A 的化学名称。

10-4 A 是一种弱酸,p K =4.8 问:在pH= 6.8时,A 主要以什么形态存在?

10-1.Cu + HCl + O 2 = CuCl + HO

2 3分 10-2

10-3. A : 超氧酸 2分

10-4. 几乎完全电离为超氧离子。 2分

郑重声明;本试题的版权属中国化学会所有,不经中国化学会化学竞赛负责人授权,任何人不得翻印、不得在出版物或互联网网站上转载、贩卖、赢利,违者必究。本试题的答案将于2005年9月13日12:00在网站 https://www.sodocs.net/doc/9912412272.html,/ccs ; https://www.sodocs.net/doc/9912412272.html,/shiti05 上公布。

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