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2009年化学全国初赛预测题


2009 年化学全国初赛预测题
第 1 题(10 分)今有一金属卤化物 A,在水溶液中完全电离,生成一种阴离子和一种阳离子,个数比 为 4∶1。取 4.004g A 溶于水,加入过量 AgNO3 溶液,生成 2.294g 白色沉淀。经测定,阳离子由 X 和 Y 两种元素构成,结构呈正方体状,十分对称。任意两个相离最远的 X 原子的连线为此离子的三重轴,任意 两个相离最远

的 Y 原子的连线为此离子的四重轴 (n 重轴表示某物质绕此轴旋转 360°/n 的角度, 不能察觉 其是否旋转过) 。 6-1 写出 A 的化学式 (阴阳离子分开写) 6-2 写出 X 和 Y 的元素符号 、 6-3 在右框中画出 A 溶液中阳离子的结构: 6-4 小明把一种常见含 X 的二元化合物的晶胞去掉所 有的 X 原子,发现剩余部分与 A 溶液中阳离子的结 构竟十分相似。这种常见二元化合物是 。 6-5 你认为 A 溶液中阳离子中,同种原子间存在着什 么样的作用力,并简略说明你的依据:

第 2 题(6 分)科学家预言,燃料电池将成为 20 世纪获得电力的重要途径。因为燃料电池有很多的优 点。它的能量转化率比火力发电高一倍多,环境污染少,节能。按燃料电池化学成分的不同,有氢、一氧 化碳、联氨、醇和烃等类型;按电解液的性质不同,可分为碱性、酸性、熔盐和固体电解质、高聚物电解 质、离子交换膜等类型。 以渗透于多孔基质惰性导电物材料为电极,用 35%~50%KOH 为电解液,天然气和空气为原料,构成 的电池为碱性燃料电池。请写出: 阳极反应: 电池总反应式: ;阴极反应: 。 ;

Na 用两种或多种碳酸盐的低熔点混合物为电解质, 例如 Li2CO3 52%、 2CO3 48%, 采用吸渗锦粉作阴极, 多孔性氧化镁作阳极,以含一氧化碳为主要成分的阳极燃料气,混有 CO2 的空气为阴极燃气,在 650℃电 池中发生电极反应,这种电池在国外已经问世。请写出有关的反应式。 阳极反应: ;阴极反应: 。 ;

电池总反应式: 第 3 题(6 分) “柯达尔”是一种高聚物,其结构式为: OCH2- -CH2OOC- -CO

工业上以石油产品对二甲苯为原料合成“柯达尔”的方案如下:
Cl2 NaOH H2O H2

B E

O2 / Cu

H3C

CH3

A



C

O2

催化剂

D F



柯达尔

NaOH / H O 2

催化剂



回答以下问题:

1

5-1

写出 B、D、E 结构简式;

5-2

写出 B→C、E→F 的化学方程式;

5-3

写出 D+F→柯达尔的反应方程式和反应类型。

第 4 题(7 分)水在不同的温度和压力条件下可形成 11 种不同结构的晶体,密度从比水轻的 0.92g·cm 3 - 到约为水的一倍半的 1.49 g·cm 3。冰是人们迄今已知的由一种简单分子堆积出结构花样最多的化合物。 其中在冰-Ⅶ中,每个氧有 8 个最近邻,其中与 4 个以氢键结合,O-H?O 距离为 295pm,另外 4 个没有 氢键结合,距离相同。 3-1 画出冰-Ⅶ的晶胞结构示意图(氧用○表示,氢用o表示) ,标明共价键(—)和氢键(----) ,写 出氧原子的坐标。 3-2 计算冰-Ⅶ晶体的密度。



第 5 题(12 分)将 H2O2 慢慢加入到 SbF5 的 HF 溶液中得一白色固体 A,A 是一种盐类,其阴离子呈 八面体结构。 2-1 A 的结构简式 ,生成 A 的化学方程式 。 2-2 A 不稳定, 能定量分解, 是产物之一, B 其中亦含有八面体结构, 的结构简式为 B 。 2-3 若将 H2S 气体通入 SbF5 的 HF 溶液中,则得晶体 C,C 中仍含有八面体结构,写出 C 的结构简 式 。生成 C 的化学反应方程式是 。 2-4 将 H2O2 滴入液氨中得白色固体 D, 是一种盐, D 含有正四面体结构, 写出 D 的结构式 和 生成反应方程式 。 比较 H2O2 和 H2S 的性质异同 。 第 6 题(8 分)有机物 X 具有旋光活性,其分子由 C、H、O、N 4 种元素组成,其中 C、H、O 的原子 个数比是 3︰5︰2;工业上可以用 A 和 B 以物质的量 1︰4 通过取代反应制备 X;X 能与 4 倍其物质的量的 NaOH 反应,并能与 Ca2+等与大部分金属离子 1︰1 络合,所得螯合物结构中存在 5 个五原子环。 3-1 写出 X 的化学式 和 B 的结构简式 。 3-2 写出满足条件的全部 X 的结构简式,分别命名和计算光学异构体的个数。

2

第 7 题(12 分)据《中国制药》报道,化合物 F 是用于制备抗“非典”药品(盐酸祛炎痛)的中间产 物,其合成路线为:
(A)
CH3 Cl2 hv


D


浓硫酸+浓硝酸 水浴/加热 ②

B



C



(E)

NH2 COOH

F

4-1

请写出有机物字母代码的结构简式。

4-2

第③、④步反应的顺序能否填倒,说明理由。

4-3

写出 D+E→F 的化学方程式,并用系统命名法命名 F。

4-4 4-5

第④步反应的反应类型是



E 在一定条件下可聚合成热固性很好的功能高分子,写出合成此高聚物的化学方程式。

第 8 题(8 分)离子晶体 X 是由三种短周期元素组成,三种短周期元素的简单离子的核外电子排布相 同,晶胞参数 a=780pm,晶胞中阴离子组成立方最密堆积,阳离子(r=102pm)占据全部八面体和四面体 空隙。 2-1 写出 X 的化学式 和化学名称 ; 2-2 2-3 指出阴离子的空间构型 计算晶体 X 的密度; ;

2-4

X 在化工生产中有什么用途;

另有一种晶体 Y, 其阴离子也组成立方最密堆积, 且与 X 的 X 的阳离子相同,但只占据全部四面体空隙,请 等电子体,而阳离子与 2-5
3

阴离子互为 写出 Y 的化

学式。 第 9 题(9 分)将 NH4Cl 溶液用盐酸调制成 pH = 4 的溶液,然后进行电解,发现制成了一种常见的二元 化合物 A,用空气把气体产物带出电解槽即得到较为纯净的 A。A 是一种挥发性的易爆炸的浓稠液体,沸 0 点只有 70 C,其结构与 NH3 相似。 2-1 试确定 A,写出生成 A 的离子方程式。 2-2 比较 A 和 NH3 的极性大小。 2-3 将 A 与 NaClO2 按物质的量之比 1∶6 混合, 可得到一种绿色环保的消毒剂 B 以及能使湿润的红色 石蕊试纸变蓝的气体 C。A 的消毒效果是同质量的 Cl2 的 2.63 倍。试写出其反应的离子方程式。 2-4 已知 A 中两元素的电负性相同。试设计一个试验确定 A 中哪一种元素带部分正电荷,哪一种元 素带部分负电荷?简述其实验步骤。

第 10 题(10 分)黄酮醋酸类化合物具有黄酮类化合物抗菌、消炎、降血压、保肝等多种生理活性和药 理作用,尤其是近年来报道此类化合物具有独特抗癌活性。下面的方法采用对甲酚作为起始原料,通过一 系列反应合成化合物黄酮 E(化学式为 C18H12O2NBr,为黄酮醋酸的前体化合物)。其进一步水解即得黄酮 醋酸。合成路线如下:
OH (CH3CO)2CO/H3PO4
CH2Cl OH

AlCl3/C6H5NO2

A
H3C

CH3

(重排反应)
Br

H3C O

(HCHO)n

NaCN

B
HCl EtOH

C

H OH-

O

I 2/DMSO/H2SO4

D

E

对于 E,FeCl3 实验呈负性反应,分子中存在 3 个六元环;D 物质叫查尔酮,FeCl3 实验呈 正性反应。D 和 E 在化学式上相差 2 个 H 原子。 请画出 A、B、C、D、E 的结构简式:

4

答案 第一题 6-1 [Mo6Cl8]Cl4(2 分) (阴阳离子分开写)

6-2 Cl、Mo(各 1 分)

6-3 6-4 NaCl(2 分) 。

(2 分)

6-5 Mo 之间存在着金属-金属键,否则不能形成上述阳离子,静电作用将使它们分开。 Cl 之间只有普通的静电排斥作用,不成键。相比 Mo-Mo 和 Mo-Cl,Cl 之间的距离太大了,不可能形成 化学键。 分) (2 第二题 7 阳极反应:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;阴极反应:O2+2H2O+4e-=4OH-;电
2-
- -

2- - 池总反应式:CH4+2O2+2OH =CO3 +3H2O。

阳极反应:CO+CO3 -2e =2CO2;阴极反应:O2+2CO2+4e =2CO3 ; 电池总反应式:2CO+O2=2CO2。 (各 1 分) 第三题 5-1 B:HOCH2- -CH2OH;D:HOOC- -COOH;E:ClCH2- -CH2Cl (各 1 分) 5-2 HOCH2- ClCH2- 5-3 -CH2OH+O2→OHC- -CH2Cl+2NaOH→HOCH2- -CHO+H2O -CH2OH+2NaCl(各 1 分)

2-

缩聚反应(1 分) : -COOH + n HOCH2- -CH2OOC- -CH2OH

n HOOC- → OCH2-

-CO +2nH2O

第四题

3-1 晶胞结构示意图如右图所示(2 分) ,水分子表达正确

(1 分) ,氢键表达正确(1 分) 氧原子坐标: (0,0,0)(1/2,1/2,1/2) 分) 、 (1 3-2 ρ =
2 ? 18.02 6.023 ? 10 23

?295 ? 2 3 ? ? 10
3

? 30

(2 分)=1.51g/cm (2 分)

3

冰–Ⅶ是密度最大的一种,密度与 1.49 的差异在于晶体理想化处理的必然(由键长计算金刚石和石墨 的密度都有这样的微小误差) 第五题 2-2 2-3 2-4 2-1
+

[H3O2]+[SbF6]-

(2 分) ; H2O2+HF+SbF5=[H3O2]+[SbF6]-

(1 分)

[H3O] [SbF6] [SH3] [SbF6]
+ +

(2 分) (2 分) ; H2S+HF+SbF5=[SH3]+[SbF6]-

-

(1 分) (1 分)

[NH4] [HOO]

(2 分) ; H2O2+NH3=[NH4] [HOO]
5

+

-

H2O2 既是酸又是碱,H2S 是一种碱 第六题

(1 分)

3-1 C12H20N2O8(2 分) ClCH2COOH(1 分)

X1:

X2:

(2 分)

3-2

命名:2,3-丁二胺四乙酸 异构体 3种
NO2 CH3 ;C:

1,2-丁二胺四乙酸(1 分) 2 种(2 分)
NO2 ;D: COOH

第七题

4-1 B:

CH2Cl;F:

NH CH2 COOH

(各 1 分) 4-2 不能,因为先生成
NH2 (2 CH3 ,再与 KMnO4 氧化时—NH2 也会被氧化。 分)

4-3

CH2Cl+

NH2 COOH

cat

NH CH2 COOH

+HCl(2 分)

F:N-苄基-邻-氨基苯甲酸(1 分) 4-4 还原反应(1 分)
O

NH2

NH C

n

4-5

n

COOH

cat

+nH2O(2 分)

第八题 2-2 2-3

2-1

Na3AlF6(1 分) 氟铝酸钠(1 分)

正八面体(1 分) 晶胞内含 4 个[Na3AlF6]单元
210? 4 1

Na3AIF6 摩尔质量为 210g/mol。
3

ρ = 6.02 ?1023 ? ?780?10?12 ?3 =2.95g/cm (2 分) 2-4 2-5 电解炼铝的助熔剂(1 分) Na2SiF6(2 分) A:NCl3;NH4++3Cl-+2H+→NCl3+3H2↑(2 分)

第九题 2-1 2-2 2-3 2-4

NCl3 的极性小于 NH3 的极性。 分) (1 NCl3+3H2O+6ClO2-→6ClO2+3Cl-+3OH-+NH3↑(2 分) 将 NCl3 水解。看看水解产物。若产物是 HNO2 和 HCl,即 N 显正性,Cl 显负性;若产物是 NH3

和 HOCl,那么 N 和 Cl 的正、负性恰好相反。实验事实是:NCl3 的水解产物是 N2 和 HCl,可以想象 N2 只 能是 HOCl 氧化 NH3 的产物,HNO2 和 HCl 间不可能产生 N2,所以 A 中 N 元素带部分负电荷 Cl 氯元素带 部分正电荷。 分) (4

6

O O CH3

CH2Cl OH

第十题

6 A:
H3C
CH2CN OH

(2 分) B:
CH3 H3C O
CH2CN OH

(2 分)

C:
CH3 H3C O
CH2CN O

(2 分) D:
H3C O

Br

(2 分)

Br H3C

E:

O

(2 分) (B~E 中苯环上取代基位置错误扣一半分)

7


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