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2004年全国化学竞赛初赛模拟试卷(12)


2004 年全国化学竞赛初赛模拟试卷(12) 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 8 6 14 7 16 8 13 9 13
He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

1 5

2 11

3 8

12

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(5 分) 题 某燃料电池以熔融态 K2CO3 为电解质,以 CO 为燃料,以空气为氧化剂.已知:熔融 K2CO3 中不能大量存在氧负离子. 1.该燃料电油需添加一种常见物质.该物质是 (写化学名称) . 2.写出该燃料电池的电极反应和原电池反应.

第二题(11 分) 题 SOX2 是常用的卤化剂,也是常用的吸水剂.SOBr2 和 SOI2 都不太稳定,加热时会发 2SO2+S2Br2+3Br2. 生分解.已知:4SOBr2 1.S2I2 与 S2Br2 相比,哪一个稳定?为什么?请预测 S2I2 的稳定性. 2.写出 SOI2 分解的化学反应方程式. 3.写出 KI 在 SOCl2 中的化学反应方程式. 4.液态 SO2 是常用的溶剂,它能发生自偶电离:2SO2 SO2++SO32-.试分别写 出 KBr,KI 在液态 SO2 中的化学反应方程式.

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第三题(8 分) 题 化合物 NiI2(HPPh2)2(写为 A)是从 NiI2 心与二苯基磷反应获得的,它在固态时是抗 31 磁性的单分子,而在硝基苯中是非电解质,具有很小的偶极矩. P 的核磁共振谱表明分 子中两个 P 原子的环境的相同的. 1.写出生成 A 的化学反应方程式. 2.画出 A 的可能结构. 3.指出 A 中 Ni 原子的杂化形态.

第四题(12 分) 题 膨胀石墨作为新一代工程塑料, 其优良的性能和广泛的用途, 日益受到化学家的青睐. 膨胀石墨的制备原理是将天然石墨置于氧化剂,如浓 H2SO4 介质中氧化,得氧化石墨,酸 n n 分子或酸根离子进入石墨层间,其方程式为:Cx +n/2[O]+nH2SO4 =Cx + (HSO4)n - + n/2H2O,再将 Cxn+(HSO4)nn-水洗,过滤,干燥,高温加热后,其中 H2SO4,HSO4-及水分 子在高温下迅速挥发,产生的气体使石墨膨胀而制得膨胀石墨. 1.氧化石墨的组成随氧化程度而异.化学家 Clauss 通过对一种氧化石墨 A 的红外光 谱研究,发现其结构有(a)和(b)两种,其中(a)如左下图所示,则结构(b)是什么? 请在下面的空白处画出. (a)或(b)的化学式是什么?简要说出理由.

(a) (b) 2.从中学酸,碱,盐角度看,氧化石墨如氧化石墨 A 和 Cxn+(HSO4)nn-分别属于哪一 类物质? 3.氧化石墨为层型结构,将它置于碱性溶液中,如 0.01mol/L NaOH 溶液中,有何现 象发生?为什么? 4.在石油污染的海面,我们可用膨胀石墨进行有效处理.为什么? 5.在潮湿的空气中,有的膨胀石墨会腐蚀金属.请你阐述该膨胀石墨污浊金属的原 因.

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第五题(8 分) 题 试回答下列问题. 1.在一抽真空的容器中,将 S4N4 蒸气通入 Ag 棉催化剂中,在 573K 可得到 S2N2. 该分子中 S-N 键长(165pm)介于 N-S 单键(174pm)和 N=S 双键(154pm)之间. 画出该分子的结构. 2.S2N2 与 SbCl2 反应,生成 1∶2 的加合物,该加合物中仍保留有原来的结构,写出 其结构式. 3.将 S2N2 在真空干燥器中放置 30 天后即为聚(SN)n.它虽然全部由非金属原子构成, 但却具有金属的导电性.说明其导电性良好的原因.

第六题(14 分) 题 化合物 A 和 B 的元素组成完全相同.其中 A 可用 CoF3 在 300℃时与 NO2 反应制得; B 可用 AgF2 与 NO 反应制得.其中,A 与 NO3-是等电子体. 1.确定 A 和 B 的化学式,指出 A 中中心原子的杂化形态. 2.上述反应中,CoF3 和 AgF2 起什么作用? 3.A 可用无水硝酸和氟代磺酸反应制备.试写出其化学反应方程式,并指明化学反 应类型. 4.B 也可用潮湿的 KF 与无水 N2O4 反应制得.试写出其化学反应方程式,并指明化 学反应类型. 5.A 和 B 都能发生水解反应.试分别写出 B 与 NaOH 和乙醇反应的化学方程式. 6.A 能与 BF3 反应,试写出其化学反应方程式,并预测 B-F 键长变化趋势,简述其 原因;同时阐述 A 反应前后中心原子的杂化形态.

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第七题(16 分) 题 使 4.9052g 金属 M 的氯化物和过量的微带颜色的液体 A 作用, 放出气体, 同时形成无 色结晶化合物 B.B 十分温和地加热到 170℃时转变为中性盐 C,同时放出密度以氢计为 24.9 的褐色气体 D. C 继续加热转变为含金属 64.04%的产物 E. 继续加热时得到 3.2582g E 盐 金属氧化物.此外还知道 1mol 化合物 B 在水溶液中能与 7mol 氢氧化钾反应. 1.M 为何种金属? 2.气体 D 是单一的化合物吗?确定它的组成. 3.B 和 E 属于哪类化合物? 4.写出上还所有反应的化学方程式. 5.钙钛矿型复合氧化物是小分子物质氧化还原反应很有效的催化剂.研究表明在测 M MNiO3 具有金属导电性, 2NiO4 和 MSrNiO4 为 P 型半导体, 电导率与 CO 定温度范围内, 氧化活性存在相互对应关系,其大小顺序为:MNiO3>MSrNiO4>M2NiO4.结构研究表明 MNiO3 为正常钙钛矿结构. (1)MNiO3 属于何种晶系?晶胞中各原子(离子)的位置如何?试画出一个晶胞. (2)M2NiO4 结构可视为 MO 岩盐层与 MNiO3 交互出现的层状结构,MO 插入使得 MNiO3 的三维同性转变为具有一定二维平面特性.CO 在这类材料上首先吸附于 Ni3+上的 配位活化,然后与表面氧结合生成 CO2,试写出离子方程式(可用最简单离子表示反应各 物种) . (3)与 MSrNiO4 相似,钇钡铜氧化物是具有钙钛矿构型和相关的一种晶体结构,且 晶体中 Y,Ba,Cu 的原子个数比为 1∶2∶3,试写出其化学式.

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第八题(13 分) 题 近年来,化学家对香亚贸进行了深入地研究,它可以做层状硅酸盐光学活性纳米复合

材料.香豆素的衍生物马米亚(

)可预防脑血栓.香豆素可使溴

的四氯化碳溶液褪色,与苯胺作用可形成化合物 B(C15H13O2N) . 1.写出香豆素(记为 A)和 B 的结构简式. 2.写出 A 与苯胶反应生成 B 的化学反应方程式. 3.最近的《科学》杂志报道,某药用香豆素的衍生物合成路线为:

CH3COCH2COOH

C

D

已知:在第(a)步反应中,乙酸乙酸乙酯为液体,其沸点为 89℃,而二氯砜的沸点 为 78℃,且遇水易发生剧烈的水解反应.在(a)步反应中,反应混合物的温度应控制也 10℃以下,且(a)反应剧烈,能产生大量的热,同时产生有刺激性气味的气体,该气体 有催泪作用并在空气中形成白雾; (b)步反应只产生白雾; (c)步反应中需加入丁酮和 K2CO3. (1)试确定 C,D 的结构简式并写出(a)(b)(c)各步反应的化学方程式. , , K2CO3 的作用. (2)试指出第(1)步反应中丁酮和 (3)在设计实验(a)的装置时,主要应考虑哪些问题?

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第九题(13 分) 题 将物质 A 4.832g 溶解于 1L 水中用碱滴定所得溶液的等分试样(V=10mL) ,消耗 0.0281mol/L NaOH 溶液 23.8mL.经过一段时间,重新从溶液中取等分试样(V=10mL) , 滴定消耗 0.0281mol/L NaOH 溶液 47.4mL.将第二次滴定之后所得的溶液分为二等份,向 -3 一份溶液中加入 MgSO4 溶液,生成沉淀 B(m=5.2×10 g) .向第二份溶液中加入 BaCl2 -2 溶液,生沉淀的质量为 5.35×10 g. 1.试用计算来确定物质 A 和 B. 2.试写出题中所述反应的化学方程式. 3.试提出合成 A 的方法及其进行的条件. 4.以 pH-V(A)∶V(NaOH)为坐标画出第一和第二个等分试样的 pH 滴定图.

命题:施华 2003 年 10 月于华东师大二附中 审稿:胡波 2004 年 3 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(分) 题 1.CO2(2 分) - 由题意知,题干指出:O2 在熔融 K2CO3 中不能大量存在,因此,不可能发生诸如 O2 - - - +4e =2O2 之类的正极反应,并通过电解质将 O2 从正极区传导到负极区与 CO 结合成 CO2.为此,必须在氧化剂中添加 CO2 气体,若添加的物质是固态物质或液态物质,例如 KOH,这肯定不符合题意,因氧化剂是空气中的氧气,而且,即便可以添加,将不断改变 电解质的组成,使电池不能长期稳定工作.还需指出:书写电极反应时应注明正负极;电 极反应加利得到原电池反应时需注意电子得失总数相等.我们还可在此题中发现,电极反 应和原电池反应经常不能反映原电池的电解质组成,这是正常的.例如,用熔融 K3PO4 代 替熔融 K2CO3,原电池反应是相同的.结合此题,我们还可增加知识:某些固体电解质, 例如掺杂 Y 的 ZrO2,可以传导氧离子.因此,应在氧气中添加二氧化碳.电池运行期间 碳酸根不断在正极区形成移向负极区分解,其总量不变. - - - - 2.负极反应:CO+CO32 -2e =2CO2;正极反应:1/2O2+CO2+2e =CO32 ; . 原电池反应:2CO+O2=CO2(注:由两个电极反应加和得到)(各 1 分) 第二题(11 分) 题 1.S2Br2 比 S2I2 稳定.因为 S-I 键键能比 S-Br 键能小得多,预计 S2I2 很容易分解成 S 和 I2. 分) (2 2.2SOI2 SO2+S+2I2. 分) (2 3.4KI+2SOCl2=4KCl+SO2+S+2I2. 分) (2 4.4KBr+4SO2=2K2SO4+S2Br2+Br2(2 分) ; 4SOBr2=2SO2+S2Br2+3Br2; 2SO3+2Br2 4K 8KBr+8SO2=4K2SO3+4SOBr2; 原因是: =2K2SO4+4KBr+2SO2; 2KI+2SO2=K2SO4+S+I2. 分) (2 第三题(8 分) 题 1.NiI2+2PH(C6H5)2=NiI2[PH(C6H5)2]2(3 分)

2.由于 A 具有很小的偶极矩,因此 A 应为反式结构.结构式为:

(3 分)

3.dsp2(2 分) 第四题(12 分) 题

1.本题是烯醇式和醛(酮)式结构互交:

(2 分)

该图形中,碳原子数:8;氢原子数:2;氧原子数:4.因此氧化石墨 A 的化学式为
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C8H2O4. 分) (2 2.A 为酸,可写为 C8O2(OH)2 或 H2C8O4.Cxn+(HSO4)nn-则属于盐. 分) (2 3.极性分子可以插入层中,使层间距离增大.因氧化石墨层间吸收了阳离子,使之 - + 发生了膨胀.或答"OH 与 H 发生了反应激热使之膨胀"也正确. 分) (2 4.因膨胀始末内部有许多网状结构的孔,表面积大,对于重油等石油产品有较强的 吸附能力,可吸收石油. 分) (2 5.由于膨胀石墨中有许多杂质(如 SO2,SO3,SO42-,HSO4-等) ,石墨作一种惰性 电极,所接触的金属作为另一极,发生了电化腐蚀.同时水蒸气进入了膨胀石墨的缝隙, 溶解了上述杂质,发生了金属腐蚀. 分) (2 第五题(8 分) 题 1. ←→ 或 ,具有π 6 键(3 分) 4

2.

(3 分)

3.反键π轨道半充满,具有导电性(其它合理答案也可) 分) (2 第六题(14 分) 题 1.A:FNO2; B:FNO;A 中 N 原子的杂化形态为 sp2. 分) (3 (1 2.CoF3 和 AgF2 均为常见的氟化剂. 分) 3.HNO3+FSO3H=FNO2+H2SO4;该反应为取代反应. 分) (2 4.N2O4+KF=FNO+KNO3;该反应为复分解反应或取代反应.认为是复分解反应 + - 有:N2O4 NO +NO3 ,然后相互交换成分,也可认为是取代反应. 分) (2 5.4FNO+6NaOH=NaNO3+NaNO2+2NO+4NaF+3H2O; FNO+C2H5OH=C2H5ONO+HF(2 分) 6.FNO2+BF3=NO2BF4;B-F 键长增大,原因是 BF3 中存在大π 6 ,B-F 键长较 4 短;而形成 NO2BF4 后,大π键消失,硼原子杂化由 sp2 杂化形态变成 sp3 杂化形态,因此, B-F 键长增大. FNO2 反应前氢原子的杂化形态为 sp2, 反应后变成了 sp 杂化形态. 分) (4 第七题(16 分) 题 1.金属 M 是 La,起始氯化物为 LaCl3. 分) (2 2.D 是 NO2 或 N2O4;气体 D 的摩尔质量为 49.72g/mol.对于 NO2,M=46g/mol,因 此 D 是 NO 和 N2O4 的混合物.二聚体的物质的量分数为 0.081.即在混合物中有 0.081mol N2O4 和 0.919mol NO2. 分) (2 3.LaCl3+N2O4→La(NO3)3 或结晶溶剂合物 La(NO3)3nN2O4.根据所给条件,C 是 容易放出 NO2 的 La(NO3)2nN2O4.1mol B 能和 7mol KOH 反应,其中的 3mol 结合 NO3 - ,4mol 结合 N2O4,于是 n=2.E 是硝酸盐分解的中间产物,含有 La,O,N.O 的质量 分数为 29.33(N 的氧化数为+5) .La∶O∶N=1∶4∶1.这是 LaNO4——氧络硝酸盐. 当氮的氧化数为个 3 对无解. 分) (2 4.LaCl3+5N2O4=La(NO3)32N2O4+3NOCl;
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La(NO3)32N2O4 La(NO3)3+2N2O4;N2O4 La(NO3)3 LaONO3+2NO2+1/2O2; 2LaONO3 La2O3+2NO2+1/2O2; 分) (4

2NO2;

5. Ca2 Ti4 O2 (1)面心立方: +位于顶点, +位于体心, -位于棱心.

(3 分) 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ (2)Ni +6CO=[Ni(CO)6] ;Ni +O2=Ni(O2) ;3Ni(O2) +[Ni(CO)6] =4Ni +6CO2(2 分) (3)YBa2Cu3O7. 分) (1 第八题(13 分) 题 1.A: B: (各 1 分)

2.

+PhNH2→

(1 分)

3. (1)CH3COCH2COOC2H5 D:CH3COCCl2COOC2H5(各 1 分) (a)CH3COCH2COOC2H5+2SOCl2 <10 C → CH3COCCl2COOC2H5+2HCl+2SO2
o

CH (b) 3COCCl2COOC2H5+

+2HCl+SO2

(c)

(各 1 分)

(2)丁酮的作用是溶解富集生成的产品,K2CO3 的作用是除去反应中生成的 HCl,同 时有利于第(c)步反应的进行. 分) (2 (3)①反应容器中应置于冰水浴中;②反应物应逐滴加入,不能加入过快;③边加 边搅拌,以促进反应进行,并迅速散发热量;④有冷凝装置. 分,答出 3 点给满分) (3 第九题(13 分) 题 1.A:NO2SO3F B:MgF2(各 2 分) 2.NO2SO3F+H2O=HNO3+HSO3F HSO3F+H2O=H2SO4+HF(缓慢进行) ; NaOH+HNO3=NaNO3+H2O NaOH+HSO3F=Na2SO4+H2O; NaOH+HF=NaF+H2O 2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O; Mg2++2F-=MgF2↓ SO42-+Ba2+=BaSO4↓ Ba2++2F-=BaF2↓. 分) (4
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3.N2O5+HSO3F=NO2SO3F+HNO3.由于 A 物质对热不稳定,在水中易水解,因此 要在-10℃, 在硝基甲烷中将酸缓缓加入 N2O5 中或将化学方程式写成 1/2BrF3+SO3+NO2 (过量)=NQ2SO3F+1/2BrF. 分) (3

4.

(2 分)

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