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2005年全国化学竞赛初赛模拟试卷


2005 年全国化学竞赛初赛模拟训练(一)
第一题(3 分) 下表是摘自当前高中化学教材附录中的相对原子质量(部分)
H 1.00794 F 18.9984032 He 4.002602 Ne 20.1797 Li 6.941 Na 22.989770 Be 9.012182 Mg 24.3056 B 10.811 Al 26.981538 C 12.0107

Si 28.0855 N 14.0067 P 30.973761 O 15.9994 S 32.062

上表元素(及更多元素)中,有的元素的相对原子质量(原子量)的有效数字的位数 多达 7~9 位,而有的元素的相对原子质量的有效数字位数少至 3~4 位,为什么? 第二题(5 分) 原子核的壳层模型指出:包含 2、8、20、28、50 和 82 个质子或中子以及 126 个中子 的核具有特殊的稳定性。
216 1. 85 216 85

At 经α 或β 衰变可得到稳定核。 。

At 经 次α 和 次β 衰变可得到稳定核 2.说明为什么此核为稳定核。

第三题(4 分) 二硫化钛(TiS2)是一种金属性导体,具有层状结构,而且容易使金属锂夹入,所以 TiS2 在蓄电池中可作理想的电极材料。 若把 TiS2 作为一个电极, 把金属锂作为另一个电极, 用锂盐溶液作为电解质溶液组成原电池,则该蓄电池放电时: 负极反应为 ; 正极反应为 ; 总反应方程式为 。 第四题(5 分) 锌钡白(立德粉)是 ZnSO4 和 BaS 以相同物质的量混合后反应制成白色颜料。写出由 菱锌矿(ZnCO3)为主要原料制锌钡白的有关反应的化学方程式。 + + 若菱锌矿中含有 Fe2 、Ni2 等杂质,在制备过程中如何除去?(已知:φ 0Fe2+/Fe=- 0.44,φ 0Ni2+/Ni=-0.25)

第五题(7 分) “杯芳烃” (C44H56O4)因其分子形状与希腊圣杯相似而得名。 “杯芳烃”是有 A 和 B 两种化合物经缩合反应而生成的。A 能使 FeCl3 溶液显紫色,且分子中含有三个化学环境 完全相等的甲基。 B 能被广泛应用于保存尸体、 制作动物标本等科学场合和制造人造象牙。 1.试写出 A、B、 “杯芳烃” 、人造象牙的结构简式。 2.命名:A 3.试写出合成“杯芳烃”的化学方程式。

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第六题(11 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。 1.写出 X 的化学式 和化学名称 ; 2.指出阴离子的空间构型 ; 3.计算晶体 X 的密度; 4.X 在化工生产中有什么用途; 5.另有一种晶体 Y,其阴离子也组成立方最密堆积,且与 X 的阴离子互为等电子体, 而阳离子与 X 的阳离子相同,但只占据全部四面体空隙,请写出 Y 的化学式。

第七题(7 分) 分子生物学的核心问题是描述由 DNA 经 RNA 到蛋白质的基因信息传递,示意如下:

蛋白质

(a)复制 (b)转录 (c)转译 RNA 和蛋白质的化学结构使它们在所有生命形式中扮演重要角色。 生物高分子 DNA, 在 50 年前的 1953 年,J. Watson 和 F. Crick 在《自然》杂志上发表了涉及 DNA 链的碱基 在链间特定相互作用的结构。 1.已知腺嘌呤(A) 、鸟嘌呤(G) 、胞嘧啶(C) 、胸腺嘧啶(T)以及尿嘧啶(U) 的结构简式如下:

A:

C:

G:

T:

U:

请给出 Watson-Crick 双螺旋间的碱基对的氢键。 2.RNA 的组成与 DNA 有何不同? 3.由于氨基酸的排列顺序导致蛋白质的性质差别很大,因而蛋白质可能是最具多样 性的生物分子。给出蛋白质的两种普遍功能。

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第八题(15 分) 化合物 M 是白色晶体,不溶于水、微溶于乙醚、丙酮,溶于氯仿、苯等中;用作乙 烯聚合的催化剂。化合物 M 中含有 19.06%的 X 元素。将 10.00g 的 M 在足量氧气中燃烧, 得到标准状况下 2.75g 固体氧化物,14.11L CO2 气体和 4.73g 液态水。 X 的单质是灰白色金属,具有类似金刚石的结构,不溶于水及非氧化性酸、碱,溶于 -4 王水、硝酸、浓热的硫酸。X 在地壳中的含量为 7×10 %;X 主要用作半导体材。 1.X 的元素符号是 ,在周期表中位于 周期第 族,氧化物是 。 2.X 与比它大 20 号的元素形成化合物 ,是有效的化合物半导体。 3.X 能被含有过氧化氢的碱侵蚀,写出反应方程式。 4.M 的化学式是 ,并画出结构式: 5.在四氯化碳中 M 与溴反应,生成的化合物中含 20.82%的 Br。 (1)写出反应方程式; (2)选用四氯化碳为溶剂的理由是 。 6.M 可由 与 X 的氯化物在甲苯中反应制得,写出反应方程式。

第九题(12 分) 碘和液氯在-80℃反应得到卤素互化物 X,1mol X 加热到 77℃,完全分解后得到 114.9L 混合气体;将 0.317g X 用 KI 溶液处理,生成的 I2 被 0.200mol/L Na2S2O3 滴定,用 去 Na2S2O3 27.2mL。 1.通过计算,确定 X 的化学式; 2.写出 X 的分解方程式; 3.利用价层电子互斥理论,画出 X 的空间结构(说明分子是否共平面) 。

第十题(12 分) 在我们地球的物质世界里的周期系是根据 4 个量子数建立的,即 n=1,2,3,??; l=0,1,?, (n-1) ;ml=0,±1,±2?,±l;ms=±1/2。如果在另一个星球,那里的 周期系也是由 4 个量子数建立的,但它们的关系为 n=1,2,3,??;l=0,1,?, (n -1) ;ml=0,±1,±2?,±l2;ms=±1/2。如果在地球上的全部基本原理在这个星球 上也是适用的,回答下列问题:
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1.这个星球中 s、p、d、f 亚层各有几个轨道? 2.写出 28 号元素的价电子构型; 3.已发现的 112 号元素在第几周期第几列(注:地球上的周期表有 18 列) 4.画出前 6 个周期主族元素的周期表,只要在表格中写出原子序数 5. 如果这个星球中每个轨道只容纳 1 个电子 (ms=1/2) , 其它量子数和基本原理不变, 写出前 100 号元素的稀有气体的原子序数。

第十一题(13 分) 钒与 N-苯甲酰-N-苯基羟胺根离子在 4mol/L 盐酸介质中形成紫红色的单核配合 物, 该配合物溶液可进行比色测定, 用以定量测定钢中钒的含量。 该配合物是电中性分子, 实验测得其氧的质量分数为 15.2%。 1.通过计算确定该配合物的化学式; 2.画出它的全部可能立体结构(不要求光学异构体) 。 3.指出其中最稳定的是哪一种。与其它几种相比,它在分子结构上有什么特点?

第十二题(6 分) 某烃 C16H16 在硫酸溶液中用高锰酸钾氧化生成惟一的一种有机酸产物,中和该酸 33.2mg 需消耗浓度为 0.1mol/L 的氢氧化钾溶液 4.00mL。根据质子核磁共振谱数据,无论 是原来的烃还是其氧化产物,都只含有两种类型的结构上不等价的氢原子。

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参考答案(01) 第一题(3 分) 有一些元素在自然界中分布较易准确测得(1 分) ,有的只有一种稳定核素,所以相对 原子质量有效数字多(1 分) ;有的元素在自然界中的平均丰度难以准确测得,有效数字较 少(1 分) 。 第二题(5 分) 1.2 1 82 Pb(3 分) 2.因为此核具有 82 个质子和 126 个中子,根据原子核的壳层模型,它为稳定核。 (2 分) 第三题(4 分) - + + - Li-e =Li (1 分) xLi +TiS2+xe =LixTiS2(2 分) xLi+TiS2=LixTiS2(1 分) 第四题(5 分) ZnCO3+H2SO4=ZnSO4+CO2↑十 H2O(1 分) ZnSO4+BaS=ZnS↓十 BaSO4↓(1 分) + + Fe2 应首先用氧化剂使其氧化为 Fe3 ,再加碱使其生成 Fe(OH)3 沉淀除去。 (2 分) 2+ 2+ 2+ Ni 可用金属锌置换除去:Ni +Zn=Zn 十 Ni(1 分) 第五题(7 分) 1.A:(CH3)3C- -OH B:HCHO 人造象牙: CH2-O (各 1 分)
C(CH 3)3

208

CH 2

OH

CH 2 HO C(CH 3)3

“杯芳烃” :(CH 3)3C

OH

(2 分)

CH 2

OH

CH 2

C(CH 3)3

2.对叔丁基苯酚(1 分) 3.4(CH3)3C- -OH+4HCHO→C44H56O4+4H2O(1 分) 第六题(11 分) 1.Na3AlF6(3 分) 氟铝酸钠(1 分) 2.正八面体(1 分) 3.晶胞内含 4 个[Na3AlF6]单元 Na3AIF6 摩尔质量为 210g/mol。 ρ = 6.02 ? 10 23 ? ?780 ? 10 ?12 ?3 =2.95g/cm (3 分)
3

210 ? 4

1

4.电解炼铝的助熔剂(1 分) 5.Na2SiF6(2 分)
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第七题(7 分)

1.A~T:

(1.5 分)

G~C:

(1.5 分)

2.组成 RNA 和 DNA 的五碳糖分别是核糖和脱氧核糖,碱基分别是 A、G、C、U 和 A、G、C、T。 (2 分) 3.①结构蛋白(角蛋白等) ;②运输离子/小分子(载体蛋白等) ;③催化作用(酶) ; ④抗感染(抗体) (2 分)?? 第八题(15 分) 1.Ge(1 分) 四 ⅣA(1 分) GeO2(1 分) 2.GeTe2(1 分) 3.Ge+2H2O2+2OH-=GeO32-+3H2O(2 分)

4.GeC24H20(2 分)

Ge

(1 分)

5. (1)

Ge

+Br2→

Ge

Br



Br(2

分)

(2)既能溶解反应物,又不与反应物反应。 (1 分) 6. -MgBr(1 分)

4

-MgBr+4GeCl4→

Ge

+2MgBr2+2MgCl2(2 分)

第九题(12 分) 1.设 X 为 ICln, ICln+nKI=nKCl+(n+1)/2I2(1 分) I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6 ICln~(n+1)Na2S2O3(1 分) 0.317/(126.9+35.45n)=0.200× 0.0272/(n+1)(1 分) 所以 n=3(1 分) 1mol X 分解得到 4mol 混合气体(114.9× 273/22.4× 350) ; (1 分)
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所以 X 至少以二聚体存在 (ICl3)2(或 I2Cl6) (2 分) 2.I2Cl6=2ICl+2Cl2(2 分) 3.I 原子 sp3d2 杂化为八面体型,两对孤对电子占据相对位置,周围 4 个氯原子共平

Cl
面,所以是个平面分子(1 分) ,

Cl I Cl I

Cl
(2 分)

Cl
第十题(12 分) 1.1,3,9,19(2 分) 2.3d94s1(2 分) 3.第五周期第 4 列(2 分) 4.下表所示(4 分) 1 3 11 19 45 71 4 12 20 46 72 5 13 39 65 129 6 14 40 66 130 7 15 41 67 131 8 16 42 68 132

Cl

2 9 17 43 69 133 10 18 44 70 134

5.1,5,9,22,35,67,99(2 分) 第十一题(13 分) - 1.N-苯甲酰-N-苯基羟胺根离子(以下用 X 表示)的相对分子质量为 212,氧的 质量分数为 15.1%。 当只有此配体与钒配位, 氧的质量分数必小于 15.09%, 而实际为 15.2%, - 所以一定有配位氧原子(1 分)。设钒与 1 个氧、3 个 X 络合(钒最高+5),氧的质量 - 分数为 15.9%,需要增加 X 数目和减少配位 O 数目,这都是不可能的;因此配合物中可 - 能存在第 3 种配体, 从条件来看反应是在盐酸介质中进行的, 可能存在 Cl 做配体 (1 分) 。 - - 设钒与 1 个配位氧、x 个 X 、y 个 Cl 配位(x+y≤3),当 x=1,y=1 时,氧的质量分 数为 15.3%;当 x=1,y=2 时,氧的质量分数为 13.8%;当 x=2,y=1 时,氧的质量分 数为 15.2%;符合题设(1 分)。(其他合理推论也可) 即该配合物的化学式为 VO(C13H10NO2)2Cl(2 分) 2.该配合物的结构如下:

O C6 H 5 C6 H 5 N C O O N Cl O O C N C6 H 5 C6 H 5 C6 H 5 C6 H 5 N C O O

O N Cl O O N C C6 H 5 C6 H 5

第 7 页 共 8 页

O C6 H 5 C6 H 5 N C O O N O

Cl O N C C6 H5 C6 H 5

O C6 H 5 C6 H 5 N C O O N O C O C6 H 5 C6 H 5 N C N O O N O

Cl O N C6 H5 C6 H 5 Cl O N C
(各 1 分)

O C6 H 5 C6 H 5 C N O O N O C

Cl O C6 H5 C6 H 5

C6 H5 C6 H 5

3.第一种最稳定(1 分) ,分子的对称性最好,极性最弱(1 分) 第十二题(6 分) 通过计算,确定此烃的结构简式。 设氧化产物为 n 元酸,该酸的式量为:n×33.2/0.1×4.00=83n(1 分) 所以 n=2 时,该产物为 HOOC- -COOH(2 分)

此烃的结构简式为:

(3 分)

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