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2010年高中化学竞赛初赛模拟试卷7


2010年化学竞赛辅导模拟试题(7)
? ? ? ? ? ? ? 训练目标 1.原电池和电化学原理 2.环保绿色化学 3.晶体结构及物质结构理论 4.有机合成及有机化学知识 5.元素化合物知识及无机反应规律 6.溶解,滴定,化学平衡的有关计算及 分析化学原理

? 1.(3分)我国某大学最近研发出一种新型锂电 池,该电池处于国内领先地位。以下是某种

锂电 池的电池反应:C6Li + Li1 xMO2 C6Li1 x + LiMO2 ? (C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料, LiMO2表示含锂的过度金属氧化物) ? 请回答问题: ? (1)锂电池放电时的负极反应为: C6Li -xe- = C6Li1-x + xLi+ ? 则正极反应为: 。 ? (2)电池放电时若转移1mol e-,消耗的负极 材料 g。
- -

2.(5分)废物回收利用,变废为宝符合可持续发展的理 念,是建设和谐社会的文明行为。某印染厂含铬(Cr)废 水采取了以下处理方法:用FeSO4· 2O在酸性条件下把 7H 废水中的Cr2O72-完全还原为Cr3+,并通过调节溶液pH, 使生成物组成符合类似于Fe3O4(铁氧体)的复合氧化物 CrxFe2O4。请回答下列问题:(1)写出你知道的一种通 过置换反应生成Fe3O4的化学方程式: 。(2) 写出Cr2O72-和硫酸亚铁在酸性条件下反应的离子方程 式: 。(3)用上述方法处理废水,得到的组成 符合类似于Fe3O4(铁氧体)的复合氧化物CrxFe2O4则x 的值为 。(4)若某硫酸亚铁晶体样品中Fe的质量分 数为19.0%(杂质中不含铁元素),则样品中 FeSO4· 2O的质量分数为 7H 。

? 3、(5分)CuSn合金为六方NiAs型结构, 其六方晶胞参数为a = 419.8 pm,c = 509.6pm,晶胞中原子分数坐标为:Cu(0, 0,0),(0,0,1/2);Sn(2/3,1/3,1/4), (1/3,2/3,3/4)。请回答下列问题。 ? (1)有人将各原子的分数坐标表示为:Sn (0,0,0),(2/3,1/3,1/2);Cu (1/3,2/3, 3/4),(1/3,2/3,1/4)。这种描述是否代表 相同的结构型式?为什么? ? (2)计算晶体的密度。 ? (3)计算Cu-Cu间的最短距离。

? 4、(8分)甲基叔丁基醚是一种重要的无 铅汽油添加剂。通常有两种合成方法:① 以甲醇为溶剂,在质子酸催化下,通入异 丁烯来合成;②甲醇和叔丁醇在质子酸催 化下进行分子间脱水。 ? 请回答下列问题: ? (1)写出两个反应的化学方程式。 ? (2)如有HBF4和HCl二种强酸,问哪一种 酸做催化剂好?哪种差?并简述理由。 ? (3)写出反应①的机理(用反应式表示)。 ? (4)反应②的收率接近定量,请问为什么 不易生成二甲醚、二叔丁醚?

? 5.(9分)已知碳碳双键的碳原子上连有羟基的结构是 不稳定的结构。A是一种直链一溴代物,1 mol A与2 mol H2加成生成 1mol G,F是五元环状化合物,其化学 式为C4H6O2。物质间的转化关系如下图所示。
银氨溶液 NaOH溶液、Δ H+ H2、Ni、Δ 浓H2SO4、Δ

A


B


C


D


E


F

? 请根据上面的转化关系回答问题: ? (1)化合物F的结构简式是 ,化合物C的结构 简式是 。 ? (2)化合物A含有的官能团有 。 ? (3)G的结构简式是 。 ? (4)写出 D在一定条件下发生加聚反应的化学方程 式 。 ? (5)写出D→E的化学方程 式: 。

? ? ? ? ?

? ? ? ? ?

6、(9分)胆矾在受热过程中发生如下反应: CuSO4· 5H2O CuSO4 + 5H2O ; CuSO4 CuO + SO3 4CuO 2Cu2O + O2; 2SO3 2SO2 +O2 试讨论胆矾晶体受热分解的相关问题: 1.取一定量硫酸铜晶体(CuSO4· xH2O)置于已知质量的坩埚 中称重,测得硫酸铜晶体的质量为a g。用酒精灯将坩埚充分加 热,然后放入干燥器中冷却,再称重。经多次加热、冷却、称重, 直到质量基本不变,测的坩埚中剩余固体物质的质量为b g。 (1)该晶体中x的实验值为 。 (2)将实验值与化学式(CuSO4· 5H2O)比较,若实验值大于 5,造成误差的原因可能是(填序号) 。 a.实验中部分固体溅出 b.加热温度过高 c.部分样品 已风化 2.另取25.0 g胆矾(CuSO4· 5H2O),缓慢升温至1000℃。 (1)在加热过程中,当固体物质的质量为10.0 g时,该固体可 能是(用化学式表示)

? ? (2)在1000℃时,除水外,其余气态产物物质的量(n)的取 值范围是(不考虑实验误差) 。

? 7、(9分)贵州兴义是我国的重要产金地区之一, 每年从金矿中提取数吨的纯金。已知:? ΘAu+/Au = 1.692V,? ΘO2/OH- = 0.401V,? ΘAu(CN)2-/Au = -0.60V,请应用这些数据说 明用氰化法从金矿中提取金的原理并写出主要化 学反应方程式。 ? 用价键理论说明配离子[CoF6]3-和[Co(CN)6]3- 其中心离子杂化类型,离子的磁性和稳定性。 ? 通过计算比较铬酸银和氯化银溶解度的大小,已 知Ksp(Ag2CrO4) = 1.12×10-12,而Ksp(AgCl) = 1.77×10-10。

? 8、(11分)荣获2005年诺贝尔化学奖的三位科学家是在烯烃复 分解反应研究方面取得了显著成就。烯烃的复分解反应机理可视 为双键断裂,换位连接,如: ? CH2=CHR1 + CH2=CHR2 CH2=CH2 + R1CH=CHR2 ? 已知:① R-CH2-CH =CH2 + Cl2 R-CHCl-CH =CH2 + HCl ? ② F是油脂水解产物之一,能与水任意比互溶;K是一种塑料;I 的化学式为C9H14O6。物质转化关系如下图所示: ? 回答下列问题: ? 1.C4H8属于烯烃的同分异构体有 种。 ? 2.请写出下列物质的结构简式:A. B. ? 3.请选择下列反应的类型(填序号): ? 乙醇 → B: E → F: ? a.加成 b.取代 c.酯化 d.消去 ? 4.写出C → D的反应方程式: ? 5.K中的链节是 ;K属于 (线型、体型)结构。 ? 6.化学式为C4H8的所有烯烃,通过烯烃复分解反应后生成的 C5H10有 种结构。

第八题图片

? 9.(9分)香豆素内酯化学式为C9H6O2,分子中除有 一个苯环外,还有六元环,它可以通过一定的合成路线 得到:(香豆素内酯)一定条件 ? (1)起始反应物A的分子模型如下图所示(图中球与球 之间的连线代表化学键,如单键、双键)。A的结构简 式为 ,A的同分异构体有多种,其中含苯环的 同分异构体有 种(不包含A)。 ? (2)反应A生成B的化学方程式 为: 。 ? (3)现有B和C的混合物n mol,在空气中完全燃烧消 耗O2 L,生成CO2 a L、H2O b L(气体体积 均在标准状况下测定)。若设B、C混合物中含B x mol, 则x的计算式为: 。

第9题图片
? A B
CH OH C(COOH)2

? 10、(12分)某一混合溶液(可能含有Pb2+、 Bi3+、Cu2+、Cd2+、As(V)、Sb(V)、Sn(IV)和 Hg2+等离子)用盐酸调节酸度,使盐酸浓度达到 0.30mol· L-1。 通入H2S气体,有沉淀生成。沉淀不溶于Na2S, 但溶于6mol· L-1HNO3之中,并有硫析出,除硫 后得无色溶液。 用NH3· H2O处理上步所得无色溶液,有白色沉 淀生成,加入过量NH3· H2O时白色沉淀全部溶 解。 ? 请依据上述实验现象判断该溶液中一定不存在题 中所列的哪些离子。

? 第11题(10分) 有人设计了如下甲醇(methanol) 合成工艺: ? 其中,①为甲烷气源,压强250.0kPa,温度25oC,流速55.0 m3﹒s-1。②为水蒸气源,压强200.0kPa,温度150oC,流速 150.0 m3﹒s-1。合成气和剩余反应物的混合物经管路③进入 25oC的冷凝器(condenser),冷凝物由管路⑤流出。在B中合成 的甲醇和剩余反应物的混合物经⑥进入25oC的冷凝器,甲醇冷 凝后经管路⑦流出,其密度为0.791g﹒mL-1。 ? 12-1. 分别写出在步骤A和步骤B中所发生的化学反应的方程式。 ? 12-2. 假定:所有气体皆为理想气体,在步骤A和B中完全转化, 气液在冷凝器中完全分离,计算经步骤A和步骤B后,在一秒钟 内剩余物的量。 ? 12-3. 实际上,在步骤B中CO的转化率只有三分之二。计算在管 路⑥中CO、H2和CH3OH的分压(总压强为10.0 MPa)。 ? 12-4. 当甲醇反应器足够大,反应达到平衡,管路⑥中的各气体 的分压服从方程 式中p0=0.100 MPa, 计算平衡常数Kp。

? 第12题(10分)溴酸钾测定苯酚纯 度的步骤如下:称取含苯酚0.6000 g的试样溶于2000mL 0.1250mol/L KBrO3溶液(该溶液含过量的 KBr),加酸酸化。放置,待反应 完全后加入KI,而后用 0.1050mol/L Na2S2O3溶液滴定生 成的碘,滴定终点为20.00mL。计 算试样中苯酚的质最分数。

1题答案

2题答案

3题答案
? (1)代表相同的结构构型式(1分);利用坐标平移法可以证明这一 点(1分。用图示同样得分)。利用坐标平移法证明时,将每个原子 120 移动 1/3,2/3,3/4。即有: ? Cu(0,0,0)→ Cu(1/3,2/3,3/4) Cu(0,0,1/2)→ Cu (1/3,2/3,1/4) * ? Sn(2/3,1/3,1/4)→ Sn(0,0,0) Sn(1/3,2/3,3/4)→Sn (2/3,1/3,1/2) * ? 图示证明如下(还可有其他图示方式,只要合理,同样得分) 120 ? ● Cu * Sn ● Cu * Sn * 2 ? ? 63.6 ? 118.7 ? (2)(2分) D ? ZM ? * ? 7.79g/cm * VN 419.8 ? 419.8 ? 509.6 ? sin120 ? 6.02 ?10 ?10 ? (3) (1分) 1 * d Cu-Cu ? c ? 254.8pm 2 *
0

0

* *

3

0

23

?30

?

* (也可用两点间距离公式等方法计算,只要合理,同样得分)

*

4题答案
1)

? (1)

+ CH3OH

H

(CH3)3COCH3 H

2) (CH3)3COH

+

CH3OH

(CH3)3COCH3

+

H2O

? (2) HBF4好,HCl差,因为BF4- 亲核性差,不 易和(CH3)3C+生成副产物,而Cl- 亲核性较好, 易和(CH3)3C+形成(CH3)3Cl副产物。 ? (3) H -H CH OH
+ H
3 +

OCH3

OCH3

? (4) 二甲醚不易生成是由于甲醇不易与H+形成 碳正离子中间体H3C+,因而不易与甲醇生成二甲 醚。 ? 叔丁醇容易生成(CH3)3C+中间体,但叔丁醇的体 积大,不易进一步与(CH3)3C+ /反应。因此只有 (CH3)3C+与甲醇间的交叉反应产物。

5题答案

6题答案

? 1. (2分)(1) 80(a-b)/9b (2分)(2) a ? 2. (2分)(1) CuSO4、CuO (3分) (2) 0.125mol<n<0.175mol

7题答案
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1、答:E = ??+-??=0.401-(-0.60) =1.001>0 4Au+8NaCN+2H2O+O2=4Na[Au(CN)2]+4NaOH 2[Au(CN)2]-+Zn=[Zn(CN)4]2-+2Au 2、答:[CoF6]3sp3d2杂化 外轨型杂化 不稳定 磁矩 m===4.98 [Co(CN)6]3- d2sp3杂化 内轨型杂化 稳定 磁矩 m===0 3、答:设Ag2CrO4的溶解度为s1;AgCl 的溶解度为 2 (2 s1)2·s1 =1.12×10-12

s

s1=6.5×10-5mol· L-1 s2 2=1.77×10-10 s2 =1.33×10-5 mol· L-1
∴Ag2CrO4的溶解度大。

8题答案
CH2OOCCH3

? ? ? ? ? ? ?

1. 3 2. CH3 3. d 4. CH3 5. 6. 2

CH

CH

(1分) (1分) CH3 (1分)

CHOOCCH3 CH2OOCCH3 (1分)

b
CH2 CH CH2 + HCl

CH

CH2 + Cl2

500℃

Cl

CH2

CH

(1分)

线型

(1分) (2分) (1分)

(2分) CH3

9题答案

10题答案
? 由实验1知可能含有Pb2+、Bi3+、Cu2+、 Cd2+等离子。无色溶液,说明无Cu2+离子。 ? 由实验2知溶液中有Cd2+离子,而不含 Pb2+、Bi3+离子。 ? 综上可知溶液中Pb2+、Bi3+、Cu2+、 As(V)、Sb(V)、Sn(IV)和Hg2+等离子不存 在。

11题答案
1. CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) (1分) CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) (1分) 2. n(CH4)=(250.0×103×55.0)/(8.314×298) = 5.55×103(mol) n [H2O(g)]=(200.0×103×150.0)/(8.314×423) =8.53×103(mol) 经步骤A后在③中过量的H2O(g)=(8.53×103- 5.55×103) mol =2.98×103 mol (1 分) 在步骤A中生成的CO和H2的摩尔比为1:3,而在步 骤B中消耗的CO和H2的摩尔比为1:2,故经步骤B 后剩余的H2为5.55×103mol

11题答案
3.nT = n(CO)+n(H2)+n(CH3OH) ? ={5.55×103×1/3+(16.65×103- 5.55×103×2/3×2) +5.55×103×2/3}mol ? = 14.8×103mol (1 分) ? p(i)= pT×ni/nT总 ? p(CO) =10.0 MPa×(5.55×103×1/3/14.8×103) = 0.125 MPa (1分) ? p(H2) =10.0 MPa×(9.25×103/14.8×103) =0.625 MPa ( 1分) ? p(CH3OH) =10.0 MPa×(5.55×103×2/3/14.8×103) = 0.250 MPa ( 1分) 4. Kp=0.250×(0.100)2/(0.125×0.6252) = 5.12×10-2 ( 2分)

12题答案

? KBrO3(1mol) ~ 3Br2(3mol) ~ C6H5OH(1mol) ~ 6S2O32–(6mol) 0.1250 mol/L×0.02000 L – 0.1050 mol/L×0.02000L/6= 2.150×10–3 mol (2.150×10–3mol/L×94.11g/mol/0.6000g)×100%= 33.72 % (9分) 2个算式若是正确的但运算出错可各得2分。 若利用化学方程式计算,需列出4个化学方程式,方程式 正确可各得1分。 本题的有效数字为4位。若最后结果的有效数字错误扣1分。


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