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1998年全国化学竞赛初赛模拟试卷1


1998 年全国化学竞赛初赛模拟试卷(一) 年全国化学竞赛初赛模拟试卷(
(时间:3 小时
题 号 满 分
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47 Cs 132.9 Fr [223]

满分:100 分)
4 5 11 6 7 7 7 8 13 9 10
He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

1 15

2 14

3 12

11

相对原子质量
Be 9.012 Mg 24.31 Ca 40.08 Sr 87.62 Ba 137.3 Ra [226] La 系 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

La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Tb Lu 138.9 140.1 140.9 144.2 144.9 150.4 152.0 157.3 158.9 162.5 164.9 167.3 168.9 173.0 175.0

第一题(15 分) 题 1. 1994 年度诺贝尔化学奖授予为研究臭氧做出特殊贡献的化学家。 O3 能吸收有害紫外线,保护人类赖以生存的空间。O3 分子的结构如右 与 三个原子以一个 O 原子为中心, 图, V 型, 呈 键角 116.5o, SO2 近似, 与另外两个 O 原子分别构成一个非极性共价键;中间 O 原子提供 2 个电子,旁边两个 O 原子各提供 1 个电子,构成一个大π键——三个 O 原子均等地享有这 4 个电子。在 1.01 ×105Pa,273OC 时,O3 在催化剂作用下能迅速转化为 O2,当生成该状态下 22.4L O2 时, 转移电子数_________mol。 2.稠环芳香烃并 m 苯( )的一氯取代物的同分异构体有______种;二氯取

代物的同分异构体有______种。 3.将 5.6 g Fe 投入浓硝酸溶液,产生红棕色气体 A,把所得溶液减压蒸干,得到 20g Fe(NO3)2 和 Fe(NO3)3 的混合物,将该固体在高温下加热,得到红褐色的 Fe2O3 和气体 B, A、B 气体混合通入水中,还有 mL 气体(S.T.P)不能溶解。

第二题(14 分) 题 1.完成方程式(反应体系内有 4mol 离子) : HNO3+2H2SO4(100%)=___ _______+___ ______+___ ______ 2.PCl5 极易水解,将 PCl5 投入液氨中也能发生氨解,写出 PCl5 氨解反应方程式:

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3.镁与硝酸反应实验中,测得其气相产物有 H2,NO, NO2,液相产物有 Mg(NO3)2,NH4NO3 和 H2O。生成这些产 + 物的 HNO3 浓度范围为:H2 c<6.6mol/L;N2 和 NH4 c< 10mol/L;NO 0.1mol/L<c<10mol/L;NO2 c>0.1mol/L。各 气相产物成分及含量随 HNO3 浓度变化曲线如右图所示。 ①.写出 1g Mg 与 12mol/L 的 HNO3 反应的方程式:

②.960mg Mg 与 1L 4mol/L 的 HNO3 反应,收集到 224mL 气体(S.T.P)气体,试写 出反应方程式:

第三题(12 分) 题 1.试用化学原理解释成语“水滴石穿”的原理:

2.在一只盛水水槽中立着一支燃着的红热木炭,现罩上一只玻璃杯,使杯内外液面 相平,当过了一段时间后,可观察到的现象有:

有人在实验中观察到杯内液面明显下降,试解释之:

3.试管内有 1~2mL 浓硝酸,在放入两块小铜片,不到半分钟,反应剧烈发生,待 红棕色气体充满试管时,迅速将试管倒扣在盛水的烧杯中,可以观察到水位上升的高度远 远超过试管容积的 2/3,为什么?

第四题(11 分) 题 SiC 是原子晶体,其结构类似金刚石,为 C、Si 两原子依 次相间排列的正四面体型空间网状结构。 右图为两个中心重合, 各面分别平行的大小两个正方体,其中心为一 Si 原子,试在小 正方体的顶点上画出与 Si 最近的 C 的位置, 在大正方体的棱上 画出与 Si 最近的 Si 的位置。两大小正方体的边长之比为 _______;Si—C—Si 的键角为______(用反三角函数表示) ; 若 Si—C 键长为 a cm,则大正方体边长为_______cm;SiC 晶 (N 体的密度为________g/cm3。 A 为阿佛加德罗常数)
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第五题(11 分) 题 当使 1mol 的 2-甲基-1,4-二氯丁烷和含 2mol 的 KOH 水溶液进行反应,得到物 质 A。在 Al2O3 存在下,加热 A 使转化为 B,B 能结合 1mol H2 形成数种同分异构体产物, 其中异构体 C 占优势和其余异构体相比较是热力学最稳定的。C 在 KMnO4 溶液作用下转 变为具有如下性质的化合物 D,在 30% H2SO4 作用下脱水重排成化合物 E,在四乙酸铅的 作用下,分解成两种物质 F 和 G,后二者都是大量生产的有机合成产品,物质 F 能发生银 镜反应,而物质 G 不能,但它们都能与 D 反应,形成相应的环状化合物 H 和 I。写出 A~ I 各物质的结构简式。

第六题(7 分) 题 ,借助放电作用将其点燃,反应结果放出热量 CH4 和 O2 的混合气体 1.00mL(S.T.P) 10.3kJ。 如果已知 CH4、 气态水、 2 及 CO 的生成热大小分别等于 75、 394 及 110kJ/mol, CO 242、 试计算混合气体中的体积分数。 为使题严密,应补充什么限制条件?

第七题(7 分) 题 已知 240K 时液氨的自电离常数及相应的平衡常数: + - - NH3+NH3 NH4 +NH2 K1=1.0×10 33 又知氨水的电离及电离常数为: + - - NH3+H2O NH4 +OH K2=1.8×10 5 - - 1.试计算:NH2 +H2O NH3+OH 的平衡常数。

2.仔细想来,以上计算是错误的,请指出错在何处。

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第八题(13 分) 题 氰化物都属于剧毒性物质, 具有类似卤化物的性质, 目前在化学工业上还有重要应用。 现欲在实验室中制备一瓶具有较高纯度(>95%)的 HCN 气体,请设计一套实验装置, 要求所用仪器的种类和数量及药品的种类尽可能少。附: ①.当用排空气法收集与空气比重为 0.9~1.1 的气体时,其纯度不超过 90% ②.实验室可供选择的药品:NaCN 晶体、浓 H2SO4、盐酸、蒸馏水、苯(不够还可补充) ③.部分实验仪器的简图如下,实验中还缺少的仪器可自己补充,并画出合理简图 橡皮塞(双孔) 石棉网 酒精灯 活塞 烧瓶 试管 集气瓶(广口瓶) 烧杯 普通漏斗 导管 ④.实验中需要的铁架台和橡胶管不必画出 ⑤.画出实验仪器连接图,并注出各仪器内所盛药品的名称:

⑥.简述重要实验步骤(不超过 50 字) :

第九题(10 分) 题 试按反应步骤逐步写出由 CaC2 和其它无几试剂合成正丁苯的所有反应(反应箭头左 右分别写反应物和有机产物,添加的试剂写在箭头上面,使用的有机溶剂不做要求,反应 步骤不超过 10 个) 。

命题:胡 波 1998 年 8 月于浙江慈溪中学 审稿:陈锡磊 2003 年 9 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
第一题(15 分) 题 1.2/9(5 分,答 4/9 给 2 分) 本题通过对 O3 的分析解决问题,打破“题海”中单质间的转化为非氧化还原反应的 束缚。O3 分子中各原子电荷为 ,即 O3 为 ,每摩尔 O3 转变为 O2 转移电

子数为 2/3mol,本题还对物理中的气态方程进行了考查。

(m + 2)(m + 3) 、 (各 1 分) ; (3 分) 2. m + 3 为奇数) m + 2 为偶数) (m (m 2 2 2 本题主要考查了异构体和数列的思想(或排列组合或归纳法的思想) 。本答案仅提供 一种方法,该物质可取代的 H 为 2m+4,当 m 为奇数时,二氯取代物为(2m+3)+(2m-
1)+……+5+1(共

m+3 (m + 2)(m + 3) 项) ,等差数列求和, S = ;m 为偶数时,S= 2 2

(2m+3)+……+7+3,可得相同答案。另外我们可以根据 m=2,3,4,5……归纳出通 式;也可以用排列组合思想解答(详见《中学生化学报》第 413 期。 3.2240(4 分) 本题主要考查复杂氧化还原反应中电子转移的实质性问题。在多步氧化还原中,可忽 略中间反应,只需抓住起始物质和最终产物的氧化数变化。本题中,Fe→Fe(Ⅲ),N(Ⅴ) →N(Ⅱ)。 第二题(14 分) 题 + + - 1.NO2 +H3O +2HSO4 (4 分) 联系硝基苯的制取。本题为在 100%H2SO4 中的酸碱反应,并考查对数据的处理。在 + - + + - 100%H2SO4 中,H2SO4 释出 H 和 HSO4 ,H 能和 H2O 形成 H3O ,HSO4 和水溶液中的 - OH 相当。 2.PCl5+9NH3=P(NH)(NH2)3+5NH4Cl(3 分) NH3 与 H2O 的类比,同时应注意同中有异。 3.Mg+4HNO3=Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2O(2 分) 40Mg+100HNO3=5NO↑+H2↑+NO2↑+3N2↑+4NH4NO3+40Mg(NO3)2+41H2O (5 分) 本题考查识图能力,图象的定量分析,氧化还原反应得失电子守恒,方程式比例系数 + 的确定。由图象可知:nNO:nN2:nNO2:nH2=5︰3︰1︰1,同时还原产物还有 NH4 ,并通过得 失电子相等确定与前者的关系。 第三题(12 分) 题 1.CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2(2 分) 石块中有难溶性碳酸盐,在 CO2 和水滴 的不断作用下转化为溶解度较大的碳酸氢盐(1 分) 2.烧杯内产生浓烟,烧杯内壁有一层碳黑,木炭逐渐熄灭(3 分) ①蜡烛发生不完全燃烧,有 CO 生成,容器内气体物质的量增大(1.5 分) ②燃烧放热,使容器内温度升高,导致压强增大(1.5 分) 会使用 pV=nRT,从物理和化学两方面进行分析。
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(本题原来使用的是蜡烛而不是木炭,请分析蜡烛时液面的升降情况) 3.容器内有反应 2NO2+H2O=HNO3+HNO2(或 NO2+NO+H2O=2HNO2)的发生 (3 分) 第四题(11 分) 题

(2 分)

(碳原子在小正方体不相邻的四个顶点上,硅原子在大正方体的十二条棱的中点上) 2︰1(2 分) arcos(-1/3)(2 分) 4 3 /3(2 分) 15 3 /2NAa3(2 分) 本题考查了物质的空间结构,空间想象能力,三维分析,几何计算,宏观和微观间的 转化。该类试题使目前竞赛中的最热点问题,应有足够重视。 第五题(11 分) 题 A:HO-CH2-CH2-CH(CH3)-CH2-OH(2 分) B:CH2=CH-C(CH3)=CH2(2 分) C:CH3-CH=C(CH3)-CH3(1 分) D:CH3-CH(OH)-C(OH)(CH3)-CH3(1 分) E:CH3- -CH-(CH3)2(1 分) F:CH3—CHO(1 分) G:CH3— —CH3(1 分) H: I: (1 分) (1 分)

以醇为中心考查有机物间的转化。 第六题(7 分) 题 0.287(O2 足量) 0.375(O2 不足量) (各 2.5 分) 热量的散失和水蒸气的存在可以忽略(各 1 分) 本题考查了热化学和讨论思想,后一问设计新颖,对此应有所了解。 第七题(7 分) 题 K=K2/K1=1.8×1028(4 分) K1、K2 是在不同温度下测定的,因此不能进行运算。 分) (3 本题考查平衡常数的运算和理解。 第八题(13 分) 题

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(10 分)

活塞 2 关闭,1 打开,加热反应容器并滴入浓 H2SO4,再关闭 1,打开 2、3,排完浓 H2SO4 后,关闭 2、3,打开 1,并熄灭酒精灯。 分) (3 说明:未能排尽发生装置中空气者不得分;反应装置错误扣 4 分;未用分液漏斗扣 2 分;排液时用苯扣 1 分;未用倒置漏斗扣 2 分;导管未靠烧杯壁扣 1 分;导管大大伸出收 集瓶口包括烧瓶未倒置扣 2 分;多使用干燥装置扣 1 分;未加热或未用石棉网扣 1 分。 本题主要考查实验的设计创造能力。 第九题(10 分) 题 方案一:
2 2O CaC2 ?H?→ CH≡CH ??→ H2C=CHBr ??→ CH3CH2Br ??→ CH3CH2MgBr ? ?

HBr

H

Mg

[O ] 2 ?CH 3CHO → CH3CH2CH(OMgBr)CH3 ?H /?O → CH3CH2CH(OH)CH3 ??→ ?? ? ? H?

+

H CH3CH2COCH3 ?C2?→ CH3CH2(OH)C(CH3)C≡CH ??2?4? → ? ?2
2 CH3CH=C (CH3)C≡CH(HC≡CH ?? → CH3CHO) ? 方案二:

浓H SO ,?

H O

2 2 2 CaC2 ?? → CH≡CH ?? → CH3CHO ?? → CH3CH2(OH)CH2CHO ???→ ? ? ?

H O

H O H

OH ?

Cl ,hv

2 ? CH3CH2(OH)CHClCHO ??→ CH3CH(OH)CHClCH2OH ??2?4? → 2 CH2=CHCHCl=CH2 ??→ CH3CH=CClCH3 ?? ? → CH3CH=C (CH3)C≡CH ? 考查重点有机化学反应的应用。有机合成试题没有统一的答案,这儿只是提供两种方 案,其它合理答案都给分。一般竞赛课本和大学教材上出现的反应都可使用,但有些特殊 的反应(如反马氏加成等)应注明反应条件。有机合成应重点掌握碳链的增长方式,以上 提供的方法都是最常见的,应熟练掌握,另外羰基的氢,RC≡CH 的氢都有很强的反应的 活性,易发生加成反应。

浓H SO ,?

H

NaC ≡ CH

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