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2005年全国化学竞赛初赛模拟试卷20


2005 年全国化学竞赛初赛模拟试卷(52) 年全国化学竞赛初赛模拟试卷( )
(时间:3 小时 满分:100 分)
题 号 满 分
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47 Cs 132.9 Fr [223]

1 3

2 5

3 5

4 7

5 11

6 8

7 13

8 11

9 7

10 10

11 9

12 11
He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

相对原子质量
Be 9.012 Mg 24.31 Ca 40.08 Sr 87.62 Ba 137.3 Ra [226] B 10.81 Al 26.98 Ga 69.72 In 114.8 Tl 204.4 C 12.01 Si 28.09 Ge 72.61 Sn 118.7 Pb 207.2 N 14.01 P 30.97 As 74.92 Sb 121.8 Bi 209.0 O 16.00 S 32.07 Se 78.96 Te 127.6 Po [210] F 19.00 Cl 35.45 Br 79.90 I 126.9 At [210]

Sc Ti V Cr Mn Fe Co 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh 88.91 91.22 92.91 95.94 [98] 101.1 102.9 La- Hf Ta W Re Os Ir Lu 178.5 180.9 183.8 186.2 190.2 192.2 Ac- Rf Db Sg Bh Hs Mt La

Ni 58.69 Pd 106.4 Pt 195.1 Ds

Cu 63.55 Ag 107.9 Au 197.0

Zn 65.39 Cd 112.4 Hg 200.6

第一题(3 分) 题
请解释下面 3 个现象: 1.容易从 V 和 Nb 混合物中分离出 V,但很难从 Nb 和 Ta 混合物中分离出 Nb; 2.Sc 和 Y 的电离能比 Ga 和 Tl 高; 3.周期表中第二周期的元素各自都不是该族元素的典型代表。

第二题(5 分) 题
以石墨为电极,通电电解含酚酞的 KI 溶液(无色) 1.写出阴、阳极的电极反应和阴、阳极区溶液呈现的现象; 2.观察到以上现象时停止通电,摇匀电解液,恢复成(几乎)无色,为什么?

第三题(5 分) 题
化合物 A、B 分子式均为 C8H15Cl3,经乙醇的氢氧化钠溶液处理,A 得到 C 和 D,而 B 得 到 C 和 E。在热的酸性高锰酸钾处理后,C 得到 1 mol 丁二酸同时放出气泡,D 得到乙酸和丙 二酸各 1 mol 并放出气泡,而 E 得到 2 mol 乙酸和气泡。请给出 A、B、C、D、E 的结构简式。

第四题(7 分) 题


设计一种实验证明在酸性条件下, 2O82 的氧化性比 MnO4 、 2O72 的强, S Cr MnO4 、 2O72 Cr 的氧化性比 H2O2 的强,写出相应反应的化学方程式。









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第五题(11 分) 题
硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)俗称海波,又名大苏打。硫代硫酸钠溶液呈弱碱性,可 溶解银的卤化物,但所得无色溶液长期放置后会产生黑色浑浊。硫代硫酸钠具有还原性,遇酸 分解为 S 和 SO2。由 Na2SO3 溶液和 S 粉共煮可制备硫代硫酸钠晶。 - 1.根据其名称,画出 S2O32 的结构; 2.中学教材中曾用 Na2S2O3 与酸的反应研究浓度对化学反应速率的影响,通过溶液出现 浑浊的先后顺序判断反应速率的快慢。请问当混合溶液后为什么不立即出现浑浊? - 3.S2O32 离子中,两个 S 原子是不等价的,请设计实验并写出其中的反应方程式(注:设 - 计过程中不得出现 S2O32 与酸的反应) 。 4.在医学上,Na2S2O3 可用作注射液的抗氧剂,还可以内服或静脉注射用作解毒剂。卤素、 氰化物及重金属中毒时,可用 Na2S2O3 解毒。 (1)用化学方程式表示 Na2S2O3 可做脱氯剂的原因; - (2)写出 S2O32 用于黑白照相术的反应; - - (3)用化学方程式表示 Na2S2O3 把剧毒的 CN 转化为低毒的 SCN ;

第六题(8 分) 题
某饱和脂肪烃 X 只有伯、季两类碳原子组成,其个数比是 8︰5;X 分子具有很好的空间 对称性,一氯取代物只有 2 种;经测定其一氯代物的 Cl 元素含量约为 9%。 1.确定 X 的最简式和化学式; 2.画出的结构式,说明理由; 3.确定 X 的二氯取代物种数(不考虑例题异构) 。

第七题(13 分) 题
某离子化合物 X 易溶于水,在水溶液中完全电离,溶液近中性。取足量 X 的溶液,用 3A 的直流电进行电解,48 分 15 秒后,在阴极析出 1.768g 金属,而在阳极释放出 3.191g 气体。取 含 8.656g X 的溶液中加入 1.723g NaCl 晶体,充分搅拌后,微热,逸出一种刺激性气味的气体; 此时溶液的导电性与加入 NaCl 之前几乎相同;若对此时的溶液再进行电解,则在阴极未有金 属析出。 1.通过计算和分析讨论,确定 X 的化学式; 2.写出 X 与 NaCl 反应的离子方程式; 3.写出电解 X 溶液的电极反应方程式; 4.与 X 具有相同最简式,且溶液能导电的物质有 种(不包括 X) ; 5.如果 X 与 NaCl 的反应产物只检测到一种结构,请分别画出参加反应的 X(离子)和产 物的结构。

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第八题(11 分) 题
已知 NaCl 的晶体结构如右图所示,它属于立方晶系,晶胞 参数 a=564.0pm。 Na+=102pm rCl-=181pm rO2-=140pm) (r 1.根据 Na+和 Cl-的离子半径值,了解在这结构中负离子 是否接触?这种结构的稳定性如何? 2.试计算 NaCl 晶体的密度 D。 3.NaH 具有 NaCl 型结构,晶胞参数 a=488pm,求 H-的 半径。 4.将右图晶胞中顶角上的 Na+和中心的 Cl-除去,将 Na+ + - - 换成 Nb2 ,Cl 换成 O2 即得 NbO 晶胞,试画出 NbO 的晶胞和 其中 Nb6 原子簇的结构;已知晶胞参数 a=421pm,计算晶体的 + 密度;计算 Nb2 的离子半径。 5.将右图晶胞中面心和体心的原子除去,顶角上的 Na+换成 U6+,棱上的 Cl-换成 O2-, 得 UO3 的晶体结构,立方晶胞参数 a=415.6pm。试画出 UO3 晶胞的结构;计算晶体的密度, + - 计算 U6 的离子半径;画出由处在 12 条棱上的 O2 组成的立方八面体的图形。计算该多面体的 自由孔径。

第九题(7 分) 题
将 Mg(OH)2 分别投入到 1L 纯水和 1L 0.1mol/L 的 NH4Cl 溶液至饱和。 - - (Ksp=1.2×10 11,Kb=1.8×10 5) 1.写出 Mg(OH)2 在 NH4Cl 饱和溶液中的完整的电荷平衡式。 2.分别计算 Mg(OH)2 在纯水和 NH4Cl 溶液的溶解度(g/L) 。 3.分别计算 0.1mol/L NH4Cl 溶液加入 Mg(OH)2 前后的 pH。

第十题(10 分) 题
取 7.842g 浅绿色晶体 X 和 12.539g 白色晶体 Y,一同投入到足量蒸馏水中,经搅拌充分反 应后,得到红色沉淀和无色气体,此时溶液的导电性几乎为 0。将沉淀过滤并干燥至恒重,称 量为 10.932g;将该固体投入到稀硫酸溶液中,沉淀仅部分溶解,但红色消失,剩余 9.335g 白 色沉淀。收集产生的气体,在标准状况下的密度为 0.942g/L,体积为 1.232L,剩余气体能使带 火星的木条复燃。 通过计算和推理,确定 X 和 Y 的化学式,并写出它们反应的化学方程式。

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第十一题(9 分) 题
有机物 X(C7H6O3)是生产量很大的合成食用香料之一,也是合成 其它香料和药物的中间体。一般以香兰素(结构简式如右图)为原料,通 过 下 面 的 流 程 可 以 合 成 X : 在 100mL 的 三 口 瓶 中 将 香 兰 素 7.78g (51.2mmol)溶于一定量的 C2H2Cl2 中后小心地加入一定量的无水 AlCl3 和 TEBA,搅拌下慢慢滴加一定量的吡啶(控制滴加速度,冰浴使反应温度保持在 0℃~5℃) , 滴毕,搅拌至所有固体都溶解后在一定温度下反应一定时间得暗褐色溶液(中间产物 Y) 。反 应液冷至室温后搅拌下慢慢加入 20mL 浓 HCl 和 50mL 蒸馏水的混合液酸化至 pH 约为 2。静 置,水层用 CH2Cl2(2×30mL)萃取未反应的香兰素后再用乙醚(4×40mL)萃取水层,收集 乙醚层,蒸干后得黄色固体 X 的粗品,经 HPLC 纯化,得到晶体 6.55g。 1.系统命名法命名“香兰素” ; 2.X 的结构简式是 mol NaOH 反应; ,1mol X 最多能与 3.中间产物 Y 中氧元素的质量百分含量是 24.2%,写出 Y 的结构简式和 Y 与浓 HCl 反应 的化学方程式。 4.X 的合成中吡啶、TEBA(三乙基苄基氯化胺)的用量分别为 13.3g(168mmol) 、0.05g, 预测这两个物质在合成中的作用是上什么? 5.计算由香兰素合成 X 的产率。

第十二题(11 分) 题
少量的碘化物可利用“化学放大”反应进行测定,其步骤如下:在中性或弱酸性介质中先 - 用 Br2 将试样中 I 定量氧化成碘酸盐,除去过量的 Br2,然后加入过量的 KI,用 CCl4 萃取生成 的 I2(萃取率 E=100%) 。分去水相后,用肼(即联氨)的水溶液将 I2 反萃取至水相。再用过 量的 Br2 氧化,除去剩余 Br2 后加入过量 KI,酸化,淀粉作指示剂,用 Na2S2O3 标准溶液滴定, - 求得 I 的含量。 1.写出上述过程的所有配平离子反应式。 2.上述步骤中 2 次除去过量 Br2 的实验方法是什么? 3.根据有关反应的化学计量关系,说明经上述步骤后,试样中 I-相当于“放大”到多少 - 倍(1mol I 消耗多少 mol Na2S2O3)? 4. 若在测定时, 准确移取含 KI 的试液 25.00mL, 终点时耗用 0.100mol/L Na2S2O3 20.06mL, 请计算试液中 KI 的含量(g/L) 。 5.仍取相同体积的上述试液,改用 0.100mol/L AgNO3 作滴定剂,曙红作指示剂,试用最 简便方法计算终点时所需滴定剂的体积(mL) 。 6.在上述的两种方法中,因滴定管读数的不准确性造成体积测量的相对误差各为多少? 并请以此例,简述“化学放大”在定量分析中的意义。 (滴定管读数误差为±0.02mL) 。

命题:胡 波 2005 年 6 月于浙江慈溪中学 中学综合学科网版权所有,任何网站不得转载
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参考答案( 参考答案(0552) )

第一题(3 分) 题 1.由于斓系收缩,Nb 和 Ta 几乎同样大小(这是溶解性这类性质的主要影响因素) 分) (1 2.Ga 和 Tl 失去 p 电子;Sc 和 Y 从填满的 s 亚层失去电子(1 分) 3.第二周期元素没有低能量的 d 轨道与其他原子的轨道相互作用,且它们较小(1 分) 第二题(5 分) 题 1.阳极电极反应式:2I -2e =I2 或 3I -2e =I3 (1 分) 阳极区现象:溶液呈黄棕或浅黄棕色(0.5 分) 阴极电极反应式:2H +2e =H2 或 2H2O+2e =H2+2OH (1 分) 阴极区现象:溶液呈红色(0.5 分) 2.阳极、阴极生成的 I2 和 OH 物质的量之比为 1︰2,因此发生以下反应: 3I2+6OH =IO3 +5I +3H2O
― ― ― ― ― ― ― + - - ― ― - ― - ―

I2 和 OH 完全反应(2 分)



注:若写成 I2+2OH =IO +I +H2O,不给分。 第三题(8 分) 题 A: B:

C: 第四题(7 分) 题

D:

E:

(各 1 分)

Mn2 +5S2O82 +8H2O 2MnO4 +10SO42 +16H (1 分) + - 溶液的颜色变为紫色,Mn2 被氧化为紫色的 MnO4 (1 分) 2Cr2O72 +6SO42 +16H (1 分) 2Cr3 +3S2O82 +7H2O + - - - - Cr3 被氧化为橙色的 Cr2O72 ,证明 S2O82 的氧化性比 MnO4 、Cr2O72 的强(1 分) Cr2O72 +3H2O2+8H =2Cr3 +3O2↑+7H2O(1 分) 2MnO4 +5H2O2+6H =2Mn2 +5O2↑+8H2O(1 分) 溶液的橙色和紫色分别褪去(1 分) 第五题(11 分) 题
- + + - + + + - - - +











1.

(1 分)

2.虽然反应立即进行了,但刚开始时析出 S 的量很少。颗粒半径没有达到浑浊液分散质 的半径,因而没有呈现浑浊。当 S 聚集比较多时溶液才浑浊。 分) (2 3.用“同位素标记”实验证明。 分) (1 ①用 35S 和 SO32 化合反应生成硫代硫酸根:35S+SO32 →35SSO32 (1 分)
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- - -

②S2O32 和足量的 AgNO3 反应,先生成 Ag2S2O3 沉淀:
35



SSO32 +2Ag →Ag235SSO3↓(白) 分) (1






③Ag2S2O3 沉淀,接着分解为黑色的 Ag2S:Ag235SSO3+H2O→Ag235S+H2SO4(1 分) ④实验证明 35S 只在 Ag2S 中,而 H2SO4 中却无 35S,可见 S2O32 中 2 个 S 是不同的(1 分) 4. (1)Na2S2O3+4Cl2+5H2O→2H2SO4+2NaCl+6HCl(1 分) (2)AgBr+2Na2S2O3→Na3[Ag(S2O3)2]+NaBr(1 分) (3)Na2S2O3+KCN→Na2SO3+KSCN(1 分) 第六题(8 分) 题 1.X 的最简式为 C13H24(1 分) C︰H=(5+8)︰(8×3)=13︰24 由 C13nH24n-1Cl 中 Cl 含量可计算得 n≈2,X 的化学式 C26H48(1 分) 2.X 分子中有 16 个-CH3,连在 10 个叔碳原子上,10 个叔碳分类,分别为 6 个(连 2 个-CH3)和 4 个(连 1 个-CH3) ;因为他们分别等价,即分别组成正八面体和正四面体,即 组成金刚烷型结构(且由不饱和度得有 4 个空间环) 分) (2

(2 分)

3.8(2+4+2) 分) (2 第七题(13 分) 题 1.电解中电子的物质的量是:ne=3×2895/96500=0.09mol(1 分) 阴极析出金属的原子量量:M=1.768/(0.09/n)=19.64n 讨论得:n=3 时,存在合理金属 Co,即 Co3 ,0.03mol(1 分) 阳极释放出气体的原子量:M=3.191/(0.09/n)=35.46n 显然:n=1 时,存在合理原子 Cl,即 Cl2,0.045mol(1 分)
- X 能与 NaCl 反应,且产生刺激性气体(NH3) ,说明 X 是配合物,做配体的 NH3 被 Cl 替 +

换出(1 分) 替换后溶液中的阳离子为 Na
+ +

0.03mol,原溶液 X 中也应为+1 含 Co3+离子, [Co(NH3)4Cl2]++Cl-→[Co(NH3)3Cl3]+NH3


即可能为[Co(NH3)4Cl2] (1 分)

X 中阴离子的摩尔质量为:M=(8.656-197.97×0.03)/(0.03/n)=90.57n 讨论得:n=3 时,存在合理-3 阴离子:[CoCl6]3 (1 分) 即 X 的化学式为[Co(NH3)4Cl2]3[CoCl6] (1 分) 2.[Co(NH3)4Cl2]++Cl-→[Co(NH3)3Cl3]+NH3(1 分) 3.阴极:[Co(NH3)4Cl2]++3e-→Co+4NH3+2Cl-(1 分) 阳极:[CoCl6]3 -6e →Co3 +3Cl2(1 分) 4.8(1 分)
- - +

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Cl H3 N NH3 Co H 3N Cl

Cl H3N NH3 Co H3N Cl Cl

5.[

]
NH3



(各 1 分)

第八题(11 分) 题 1.Cl-间的距离为 199.4pm,比 Cl-半径 181pm 大,不相互接触。 分) (1 另一种判断方法可从组成八面体空隙的负离子半径以及空隙容纳的正离子半径的比值来 定:rNa+/rCl-=0.564>0.414 负离子不相互接触,较小的正离子也不会接触,而正负离子相互接触,这种结构静电吸引 力大、排斥力小,比较稳定。 分) (1 2.D=2.164g/cm3(1 分) 3.rH-=142pm(1 分)

4.

D=7.27g/cm3

rNb2+=70.5pm(各 1 分)

5.

D=8.93g/cm3

rU6+=67.8pm d 孔径=308pm(各 1 分)

第九题(7 分) 题 1.2[Mg2 ]+[NH4 ]+[H ]=[OH ]+[Cl ](1 分) 2.纯水:[Mg2 ]= 3 1.2 × 10 ?11 / 4 =1.44×10 3,Mg(OH)2 溶解度约 0.084g/L(1 分) + + - NH4Cl:2[Mg2 ]+[NH4 ]≈[Cl ] (1 分)
+ - + + + - -

2Ksp/[OH ]2+0.1Kb/(Kb+[OH ])=0.1 [OH ]=2.1×10 5mol/L(1 分) [Mg2 ]=0.027mol/L,Mg(OH)2 溶解度约 1.6g/L(1 分) 3.前:5.1(1 分) 第十题(10 分) 题 能使带火星木条复燃的气体是氧气,收集的混合气体的条件摩尔质量为 21.1g/mol,另一 能溶于水的气体只能为 NH3,气体物质的量为 0.055mol,计算得 NH3:0.04mol;O2:0.015mol。 (2 分) 原混合物的质量与沉淀、气体的质量差为 8.288g,应为 X、Y 中结晶水的质量,其物质的
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+ - -





后:9.3(1 分)

量为 0.46mol。 分) (1 沉淀中能溶于酸的红色固体物质应为 Fe2O3,相应浅绿色 X 中应有 Fe(Ⅱ);难溶于酸的白 色沉淀应为 BaSO4,0.04mol;Fe2O3:0.01mol。 分) (2 因此 X 中应有 0.02mol (NH4)2Fe(SO4)2,5.681g,差额质量为 0.12mol H2O,X 的化学式为 (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O(2 分) Y 中有 0.04mol Ba(Ⅱ)和 0.32mol H2O(扣除由 NH4+产生的 2mol H2O,Y 的化学式为 BaO2·8H2O(2 分) 4(NH4)2Fe(SO4)2+8BaO2+2H2O=8NH3↑+4Fe(OH)3↓+8BaSO4↓+3O2↑(1 分) 第十一题(9 分) 题 1.3,4-二羟基苯甲醛(1 分) 2. (1 分) 2.5(1 分)

3.

(2 分)

+2HCl→AlCl3+ 4.使反应体系维持碱性并结合反应生成的 HCl(1 分)

(1 分)

TEBA 做助溶剂,促进 ACl3 在有机溶剂中的溶解(1 分) 5.92.7%(1 分) 第十二题(11 分) 题 1.I-+3Br2+3H2O=IO3-+6Br-+6H+(1 分) IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O(0.5 分) H2N·NH2+2I2=4I-+N2+4H+(1 分) I2+2S2O32-=2I-+S2O42-(0.5 分) 2.煮沸(1 分) 3.36(2 分) 4.0.370g/L(2 分) 5.0.56mL(1 分) 6.体积测量相对误差分别为±0.1%和±3.6%(1 分) 结果表明:利用“化学放大”反应,可以用常量滴定方法测定低含量 I ,并可降低测量的 相对误差,提高准确度。 分) (1


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