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第27届全国高中生化学竞赛(省级赛区)模拟题(三)


第 27 届全国高中生化学竞赛(省级赛区)模拟题(三) 题 卷

考试时间 3 小时,迟到超过 30 分钟不能进考场。开始考试 30 分钟内不能离开考场。 本试题由题卷和答题卷组成,用黑色签字笔或黑色圆珠笔答题。在答卷题序号设定的方框内答 题,答在 其它地方无效。
H 1.008 Li Be B C N O F He 4.003 Ne

相对原子质量

6.941 9.012 Na Mg

10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 Al Si P S Cl Ar

22.99 24.31 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95 Ga Ge As Se Br Kr

39.10 40.08 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.39 69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 83.80 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe

85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 [98] 101.1 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 131.3 Cs Ba La-Lu 132.9 137.3 Fr Ra Ac-La [223] [226] Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds 178.5 180.9 183.8 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210] [210] [222] Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn

第1题(14分) 1-1 画出NF3、NH3、肼、羟胺、三甲胺与BF3结合形成的Lewis加合物的结构并比较其稳定性。(4分)

1-2 硼砂水溶液具有缓冲作用,分析化学上常用来标定酸的浓度。试用硼砂浓度c和H3BO3的Ka来 估算其水溶液的pH =________。 (2分)

1-3

B3N3H6是苯的等电子体,俗称“无机苯”。铝与硼同族也会形成类似的产物,用三甲基铝

[Al(CH3)3]和2,6-二甲基苯胺缩合,可生成类似的产物A(A分子中含有四个六元环,且具有高度 对称性),反应过程中只释放出一种小分子R。写出A的结构式和R的化学式。(3分)

-1-

1-4 Pt(NH3)2(NO3)2 有 α 和 β 两种构型。α 型与草酸反应生成 Pt(NH3)2C2O4,但 β 型与草酸反应得到的反 应产物却是 Pt(NH3)2(C2O4H)2。用什么物理方法区分 α 型和 β 型?请画出这两种配合物的结构式。 分) (3

1-5 为什么 M(CO)5 以二聚体的形式存在, M(CO)H 却以非聚体的形式存在?并画出 M(CO)5 二聚体的结构式。 (2 分)

第 2 题(8 分) 把 SO2 鼓泡通入稍微酸化的[Cu(NH3)4]SO4 溶液中,产生白色沉淀 A,元素分析表明 A 由五种元素组成, 即 Cu、N、S、H 和 O,其中 Cu、N 和 S 的物质的量之比为 1:1:1,红外光谱和激光拉曼光谱表明,在 A 中存在一种三角锥结构的物种,另一个为四面体构型,另外测定结果表明 A 为抗磁性物质。 2-1 写出 A 的分子式,标出铜元素的氧化数,并写出其电子排布式。 分) (3

2-2 给出产生 A 的反应方程式。 分) (2

2-3 当 A 和 1.0mol/L 的 H2SO4 加热时,产生沉淀 B、气体 C 和溶液 D,B 是一种普通的粉末状产物,写出反 应方程式。 分) (2

2-4 在 2-3 中 B 的最大理论产率是多少?(1 分)

第 3 题(13 分) 高铁酸盐是一种很强的氧化剂。它安全、无毒、无污染、无刺激,是有机工业氧化剂理想的替代物。同 时它在饮水及污水处理,制造高能电池等方面都有广阔的应用前景。 3-1 高铁酸盐通常用下列两种方法制备:①在浓碱性介质中,用 NaClO 氧化 F e ( O H ) 3 制取;②将 Fe2O3、 KNO3、KOH 混合加热熔融制取。写出有关反应方程式。 分) (2

-2-

3-2 根据下列电极电势,结合反应的离子方程式简述向 K2FeO4 溶液中滴加稀 H2SO4 的实验现象。 分) (2
2 2 E? ( FeO4 ? / Fe3? ) ? 2.20 ; E? FeO4 ? / Fe(OH ) 3 ? 0.72 ; E ? (O2 / H 2 O) ? 1.229 V V V A A

?

?

3-3 高铁酸盐是一种优良的净水剂,简述其净水原理。 分) (2

3-4 实验证明高铁酸盐处理含氰化物的废水效果非常好,请写出有关离子反应方程式。 分) (2

3-5 高铁电池是正在研制中的可充电干电池。负极材料是 Zn,氧化产物是 Z n ( O H ) 2 ,正极材料是 K2FeO4 (易溶盐) ,还原产物是 Fe(OH)3,电解质溶液时 KOH 水溶液。 已知:
2 E? (FeO4 ? / Fe3? ) ? 2.20V

2 E? FeO4 ? / Fe(OH)3 ? 0.72V

?

?

E? (Zn2? / Zn) ? ?0.7618 V

E? [Zn(OH )2 / Zn] ? ?1.249 V

3-5-1 写出电极反应方程式和电池反应方程式。 分) (3

3-5-2 计算该高铁电池的标准电动势(2 分)

第 4 题(10 分) 用传统的工艺方法从矿物质中提取锰和锌存在能耗高、 三废排放量大和工艺流程长等缺点。 2009 年报道, 采用 1:1 硫酸溶液同槽浸出锰结核矿[质量分数 w(MnO2) = 0.20]和锌精矿[质量分数 w(ZnS) = 0.70]的工 θ 艺方法提取锰和锌获得成功, 对资源综合利用、 节能减排和清洁生产都有重要的实际意义。 已知 E (Fe3+ / Fe2+) θ θ θ θ θ = 0.77V,E (Fe2+ / Fe) = -0.44V,E (MnO2/ Mn2+) = 1.23V, E (S / ZnS) = 0.265V,⊿G = -nε ° F,⊿G = -RTlnK。 4-1 锰结核矿和锌精矿单独酸浸结果很不理想。请通过热力学计算,说明锰结核矿和锌精矿同槽酸浸时发生
-3-

化学反应的可行性。 分) (3

4-2 模拟实验发现,二氧化锰和硫化锌同槽酸浸时反应速率很慢,若在酸溶液中加入少量的铁屑则能明显使 反应速率加快。写出铁进入溶液后分别与二氧化锰和硫化锌发生化学反应的离子方程式,并简述反应速率加 快的原因。 分) (3

4-3 研究发现,两种矿物同槽酸浸 4 小时后,锰和锌的浸出率只有~80%,为了提高浸出率,在实际工艺中, 须将过滤后的滤渣用四氯乙烷处理后再做二次酸浸,请简要说明四氯乙烷的作用。 分) (2

4-4 锌精矿中常有部分铅共生,同槽酸浸工艺回收铅的方法之一是在浸渣中加入足量的食盐水使铅溶出,写 出溶出铅的化学方程式。 分) (2

第 5 题(9 分) HO 维生素 C,又称 L—抗坏血酸,广泛存在于水果蔬菜中,其化学 O 式为 C6H8O6,相对分子量为 176.13。维生素 C 具有五元环内酯的结 O HO 构(其结构如右图) 。由于其分子内的烯二醇基具有还原性,可以被 碘定量氧化为二酮基。现对某维生素 C 药片样品以碘量法进行分析, HO OH 操作如下: (1)准确移取 0.01667mol / L 的 K2Cr2O7 标准溶液 10.00mL 于碘量瓶中,加 3mol / L H2SO4 溶液 10mL, 10% KI 溶液 10 mL,塞上瓶塞,暗处放置反应 5min,加入 100 mL 水稀释,用 Na2S2O3 标准溶液滴定至淡黄 色时,加入 2 mL 淀粉溶液,继续滴定至溶液由蓝色变为亮绿色。平行三次实验,消耗 Na2S2O3 标准溶液平 均体积为 19.76mL。 (2)准确移取上述 Na2S2O3 标准溶液 10.00 mL 于锥瓶中,加水 50mL,淀粉溶液 2mL,用 I2 标准溶液 滴定至蓝色且 30s 不褪。平行三次实验,消耗 I2 标准溶液平均体积为 10.15mL。 (3)准确称取 0.2205g 的维生素 C 粉末(维生素 C 药片研细所得)于锥瓶中,加新煮沸过并冷却的蒸 馏水 100mL,2mol / L HAc 溶液 10mL,淀粉溶液 2mL,立即用 I2 标准溶液滴定至蓝色且 30s 不褪,消耗 12.50mL。 (4)重复操作步骤(3) ,称取维生素 C 粉末 0.2176g,消耗 I2 标准溶液为 12.36mL;称取维生素 C 粉末
-4-

0.2332g,消耗 I2 标准溶液为 13.2mL。 根据以上实验操作完成下列小题。 5-1 写出滴定有关反应的方程式。 分) (3

5-2 计算出 Na2S2O3 标准溶液的浓度及 I2 标准溶液的浓度。 分) (2

5-3 计算样品中维生素 C 的质量分数。 分) (2

5-4 该实验操作(1)为什么要使用碘量瓶,并塞上瓶塞,在暗处放置反应 5min。 分) (1

5-5 测定维生素 C 质量分数时,为什么要称量三份样品做三次平行测定?(1 分)

第 6 题(12 分) 金属 Li 在常温常压下与 N2 气反应生成红棕色的离子化合物 α-Li3N。该晶体有良好的导电性,具有潜在 应用价值。 X-射线衍射分析确定, 3N 晶体是由 Li2N 平面层和非密置的 Li+离子层交替叠加而成, α-Li 其中 Li2N 3平面层中的 Li+如同六方石墨层中的 C 原子,N 处在六元环的中心,N--N 间的距离为 364.8pm。非密置层中 33的 Li+与上下 Li2N 层中的 N 呈直线相连, N--Li--N 长度为 387.5pm。 已知 N 和 Li+离子半径分别为 146 和 59pm。 请完成下列问题。 (相对原子质量:Li:6.94;O:16.00;Ti:47.88) 6-1 分别画出 Li2N 层的结构、最小重复单位以及 α-Li3N 的晶胞。 分) (3

6-2 确定该晶体的结构基元、点阵型式以及 N 的 Li+离子配位数。 分) (3

3-

6-3 计算 Li2N 层中 Li--N 间距离。 分) (3

-

-5-

6-4 通过计算说明 α-Li3N 晶体导电的原因。假如 N 作六方最密堆积(hcp) ,指出 Li+离子占据空隙类型及占 据百分数,回答该结构的 Li3N 能否导电,简述理由。 分) (3

3-

第 7 题(13 分) 海藻的胶质中分离出一种有机化合物(用 A 表示) 。A 对人体无害,可用于新鲜食品中对脂肪酶进行抑 制来保持风味,也可外用使伤口快速愈合。A 的结构式为:
O O O O O O

7-1 写出 A 的分子式,指出分子中手性碳原子的数目,并在结构式中标出手性碳的 R、S 构型。 分) (3

7-2 该分子中的碳原子有三种杂化类型, 其中 sp 杂化的碳原子有 sp3 杂化的原子有 个。 分) (3 7-3 写出 A 分子中所含官能团的名称。 分) (3

个;sp2 杂化的碳原子有

个;

-6-

7-4 写出 A 彻底水解的化学方程式。 分) (2

7-5 A 水解后的产物之一与银氨溶液作用后,酸化,得产物 B。B 经加热,可生成具五元环结构的化合物 C。 C 的结构式可能是: 分) (2

第8题(6分) 从鲨鱼肝脏中可提出一种叫角鲨烯的化合物,其结构如下。该物质可用作杀菌剂及医药染料中间体

8-1 写出角鲨烯的系统命名。(2分)

8-2 写出角鲨烯经O3及Zn/H2O反应所得到的有机物结构简式,并确定其物质的量之比。(4分)

第9题(15分) 化合物A可由CO与H2在一定条件下合成,A中碳原子为sp2杂化。化合物B是一种常见的Lewis碱,其中 原子为不等性sp3杂化。B在常温下呈气态,易液化。A与B在一定条件下反应可生成C。3分子C聚合可生成六 元环状化合物D。A与D与B按3:1:1的物质的量之比在一定条件下反应可生成E。E中含有四个六元环。E与 硝酸按1:3的物质的量之比反应可生成RDX(分子中含有一个六元环),同时生成A和B。RDX又名黑索今,

-7-

是一种爆炸力极强的物质。 9-1 推断A、B、C、D、E各是什么物质,写出其结构简式或化学式,并写出E的名称。(6分)

9-2 在分析测定铵盐中的含氮量时, 往往向样品溶液中加入适量A溶液, 生成质子化的E和H+, 再用标准NaOH 溶液以酚酞作指示剂进行滴定。结合反应方程式简述其原因。(3分)

9-3 写出 E + HNO3 → RDX + A + B的反应方程式。(2分)

9-4 结合反应方程式说明RDX为什么可作烈性炸药?(2分)

9-5 一种碳氢化合物X与E互为等电子体。在X的一个三级碳原子上引入硝基再被还原后与盐酸作用可制得一 种抗感冒病毒的药物Y。请画出X、Y的结构式。(2分)

-8-

-9-

第 27 届全国高中生化学竞赛(省级赛区)模拟题(三) 答
题号 分值 1 15 2 9 3 10 4 8 5 10


6 10 姓名: 7 8 12 12 9 5 年级 10 总分 9 100

得分

- 10 -


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