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1988年全国化学竞赛(初赛)试题与答案


1988 年全国化学竞赛初赛试题
一、 (15 分)厨房里有纯碱、食醋、明矾、植物油等四种物质。 (1)写出所有的两种物质(此外,还可以用水)间反应的方程式和现象。 (2)写出上述反应中各种产物(不包括可溶性产物和水)与(上述四种物质中) 某种物质(还可以加水)反应的方程式。 二、 分)某人坐在带空调的车内踉在一辆卡车后面。此人根据何种现象可知前面 (4 这辆卡车是以汽

油或柴油为燃料的。简述原因。 三、9 分) ( 火炮在射击后要用擦抹剂清除炮瞠内的铜 (俗称挂铜) 擦抹剂由 K2Cr2O7) , 和(NH4)2CO3 组成。当温度低于 10℃,用擦抹 剂时还要加少量 NaOH 以促进反应。 (1)铜与擦抹剂反应的方程式(产物都是水溶性的) ; (2)温度低于 10℃时,加 NaOH 为什么能促进反应?写出反应式。 四、 (17 分)现正开始使用一种安全气袋以防止汽车撞车时坐在驾驶室的人因向前 冲撞发生意外。这种气袋内装有一种能在高温下分解出气体的混合物。例如有一种配方 为:61~68%NaN3(叠氨化钠) 、0~5%NaNO3、0~5%陶土、23~28%Fe2O3 粉、1~ 2%SiO2 粉、2~6%石墨纤维这些粉末经加压成型后,装在一个大袋子里,袋子放在驾 - 驶室座位前。 撞车时, 约在 10 毫秒 (10 3 秒) 内引发下列反应: 2NaN3=2Na+3N(365℃ 2 分解) 反应在约 30 毫秒内完成, 袋内充满 N2 气而胀大, 阻止人体前冲。 在以后的 100~ 200 毫秒内气体“消失” ,所以不致使人反弹,同时袋内的钠变成氧化钠。 (1)你认为完成上述引发分解、维持分解、生成气体的“消失” 、Na 变成 Na2O 过 程各需什么物质。在配方里那一种物质起上述作用? (2)若气袋内放 300g NaN3,在充满氮气时,袋内有多少体积(1 大气压,300K) 气体。若袋内气体压力达到 4 大气压(此时为 350K) 。问袋的体积有多大? (3)配方中 Fe2O3 的量是依照什么设计的? (4)叠氮离子中三个氮原于连成直线,N-N 键等长(116pm) 。写出其电子结构 式; (5)怎样做到既使混合物在 30 毫秒内迅速分解,但又不燃烧、爆炸? 五、 (10 分)具有族光性的化合物 A(C5H10O4)和乙酸酐反应生成二乙酸酯,但不 与费林试剂(是检验脂肪醛和还原糖试剂)反应。1 摩尔 A 与稀酸加热得 1 摩尔甲醇和 另一化合物 B(C4H8O4) 与乙酸酐反应得三乙酸酯。B 经 HNO3 氧化可得无旋光性的 。B 二元酸 C。写出 A、B、C 的结构式和有关反应式。 六、 分)(CH3)3SiCl 水解产物为挥发性(CH3)3SiOH(沸点:99℃) (7 ,后者脱水成 (CH3)3SiOSi(CH3)3。 (1)写出(CH3)2SiCl2 水解并且脱水后产物的结构式; (2)写出(CH3)2SiCl2 和少量 CH3SiCl3 水解并且脱水产物的结构式。 七、 (10 分)制备三草酸络铁(Ⅲ)酸钾 K3Fe(C2O4)3·3H2O 的步骤如下: 称取 6.5g 草酸亚铁 FeC2O4·2H2O,悬浮于含 10g K2C2O4·H2O 的 30cm3 溶液中。 由滴定管慢慢加入 25 cm3 6%的 H2O,边加边搅拌并保持溶液温度为(约)40℃。加完 H2O2 后,把溶液加热至沸,即有 Fe(OH)3 沉淀。为溶解 Fe(OH)3,先加 20cm3 H2C2O4 溶液 (10g H2C2O4· 2O 溶于水成 100cm3 溶液) 然后在保持近沸的条件下滴加 H2C2O4 2H ,
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溶液直到 Fe(OH)3“消失”为止(约加 5cm3 H2C2O4(溶液) ,不要加过量的草酸。过滤, 3 往滤液中加 30cm 乙醇,温热以使可能析出的少量晶体溶解。放在黑暗处冷却待其析出 K3Fe(C2O4)3·3H2O 晶体。 (1)写出所有的反应方程式; (2)为什么要放在黑暗处待其析出晶体? (3)为什么要加乙醇? ( 4 ) FeC2O4 · 2H2O 是 难 溶 物 , 又 不 容 易 购 到 , 因 此 有 人 建 议 : 用 (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O 和 H2C2O4·2H2O 为原料(合成 FeC2O4·2H2O 就是用这二种 原料)代替 FeC2O4·2H2O,其他操作如上进行。请评价这个建议。 八、 分)用凝固点降低的方法测定在 100%H2SO4 中,下列酸碱平衡产物(离子) (6 的物质的量(n) 。写出配平的方程式。 HNO3+2H2SO4 产物的 n=4 H3BO3+6H2SO4 产物的 n=6 7I2+HIO3+8H2SO4 产物的 n=16 + 3 九、 分)10cm 0.20 摩/升 NH4 的(绝对)乙醇溶液和 10cm3 0.20 摩/升 C2H5ONa (6 + 的(绝对)乙醇溶液混合。求所得溶液(20cm3)中 NH4 的浓度。 - + - 附: (绝对)乙醇的电离常数 K=8.0×10 20,NH4 的电离常数 Ka=1.0×10 10。 十、 分)玻璃容器被下列物质沾污后,可用何种洗涤剂洗去,写出有关反应式。 (6 若无法用洗涤剂使容器复原者,请说明原因。 (1)盛石灰水后的沾污; (2)铁盐引起的黄色沾污; (3)碘的沾污; (4)硫的沾污; (5)用高锰酸钾后的沾污; (6)作银镜反应后的试管; (7)长期盛硫酸亚铁溶液的试剂瓶; (8)长期盛强碱溶液的试剂瓶变“毛”了。

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参考答案
一、 (1)3Na2CO3+Al2(SO4)3+3H2O=Al(OH)3↓+3Na2SO4+3CO2↑ 现象:白色沉淀和气泡逸出。 Na2CO3+2HAc=2NaAc+CO2↑+H2O 现象:气体逸出 Na2CO3+C17H33COOH=C17H33COONa+NaHCO3 现象:乳状液 产物 NaHCO3 写成 Na2CO3, 2CO3 和 C17H33COOH 产物为 CO2, 2CO3 和 Al2(SO4)3 Na Na 产物写成 NaHCO3 均给分 (2)CO2:Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 Al(OH)3:Al(OH)3+3HAc=Al(Ac)3+3H2O C17H33COONa:C17H33COONa+HAc=C17H33COOH+NaAc 二、卡车在起动、刹车时排出黑色废烟者,是以柴油为燃料的。 柴油分子中碳原子数目多于汽油分子中碳原子数。 三、 (1)3Cu+2K2Cr2O7 +12(NH4)2CO3 =[Cu(NH3)4]CO3 +[Cu(NH3)4](HCO3)2 + 2[Cr(NH3)6](HCO3)3+2KHCO3+7H2O 写离子式的给全分; - (2)低于 10℃,加 NaOH 使 NH3 更易成 NH3,促进配合,和产物中 HCO3 结合, 使平衡右移。 3Cu + K2Cr2O7 + 12(NH3)2CO3 + 10NaOH = 3[Cu(NH3)4]CO3 + [Cr(NH3)6]2(CO3)3 + K2CO3+5Na2CO3 + - 产物 Cr(NH3)63 错,但平衡,扣 1 分,产物中有 CO2 不给分。产物中有 HCO3 反应 - 物中 OH 数目相应减少,方程式平衡的,不扣分。 四、 (1)NaN3 分解供 N2,陶土、SiO2 吸附 N2,Fe2O3 使 Na 变成 Na2O; (2)169.7(升) ;49.5(升) (3)6Na+Fe2O3=2Fe+3Na2O; (4) : 或 (5)原料粉碎,混匀、成型,使反应快、扩散快,反应足够快,所释之热“全” 用于后续反应,而不使气袋明显升温。 五、A.C5H10O4 B.C4H8O4 C.C4H6O4

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六、

(1)

Si-O 交替成六、八元坏都给 2 分

(2)

写出交联结构给 3 分

七、 (1)6FeC2O3+3H2O2+6K2C2O4=2Fe(OH)3+4K3Fe(C2O4)3(由于溶液显碱性 所以有部分 Fe(OH)3 生成) 2Fe(OH)3+3H2C2O4+3K3C2O4=2K3Fe(C2O4)3+6H2O 2.因为 K3Fe(C2O4)3·3H2O(或答 K3Fe(C2O4)3) ,见光容易分解。 3.因 K3Fe(C2O4)3 见光容易分解及 H2C2O4 易受热分解使配合物破坏,所以不宜用 加体浓缩的方法使之析出晶体。而用加入多量弱极性溶剂——乙醇,以降低溶剂混合物 的极性,使配合物(络盐)在弱极性溶剂中溶解度降低(相似相溶原理)而结晶析出。 4.不可取。因生成 FeC2O4·2H2O 同时溶液中有(NH4)2SO4 和 H2SO4。H2SO4 是强 - - 酸将和 C2O42 (弱酸根)结合成 H2C2O4,降低配位体 C2O42 的浓度,阻碍配合反应。 在后而加乙醇时,(NH4)2SO4 溶解度也降低,因而还有可能析出(NH4)2SO4 晶体,使三草
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酸络铁酸钾晶体不纯。 + - + 八、HNO3+2H2SO4=NO2 +2HSO4 +H3O - - + H3BO3+6H2SO4=B(HSO4)4 +2HSO4 +3H3O + - + 7I2+HIO3+8H2SO4=5I3 +8HSO4 +3H3O - - 九、9.0×10 6mol·dm 3 + + 十、 (1)用 HCl 或 HNO3:CaCO3+2H =Ca2 +CO2+H2O + + (2)用强酸:Fe(OH)3+3H =Fe3 +3H2O - - (3)用 KI 溶液:I2+I =I3 (4)用 NaOH 溶液并适当加热:3S+6OH 2S2 +SO32 +3H2O (5)用 H2C2O4:2KMnO4+11H2C2O4=2KHC2O4+10CO2+2Mn(HC2O4)2+8H2O 附:①一般洗涤剂是过量的,所以反应满足在酸性介质中进行的条件; ②用高锰酸钾后实际沾污物为 MnO2,后者和 H2C2O4(也是在酸性介质中进行)的 反应式为:MnO2+3H2C2O4=2Mn(HC2O4)2+2CO2+2H2O (6)中等浓度的 HNO3:3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO+2H2O + + (7)用强酸:Fe(OH)3+3H =Fe3 +3H2O + 附:因为 FeSO4 中的 Fe2 被 O2(空气)氧化成 Fe(OH)3。 8.玻璃瓶发“毛”是强碱和 SiO2(玻璃中)反应之故,无法用洗涤剂复原。
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