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2011年全国高中学生化学竞赛初赛模拟试题3


年全国高中学生化学竞赛(省级赛区)模拟试题 中国化学会 2007 年全国高中学生化学竞赛(省级赛区)模拟试题
小时) (2007 年 9 月 16 日 9:00 - 12:00 共计 3 小时) : :
姓 名

小时。迟到超过半小时者不能进考场。 小时内不得离场。 竞赛时间 3 小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后 1 小时内不得离场。时 间到,把试卷(背面朝上)放在桌面上,立即起立撤离考场。 间到,把试卷(背面朝上)放在桌面上,立即起立撤离考场。 试卷装订成册,不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内,不得用铅笔填写。 试卷装订成册,不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内,不得用铅笔填写。草稿 纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。 纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。 姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置,写在其他地方者按废卷论处。 姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置,写在其他地方者按废卷论处。 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
He 4.003 O Ne B C N F Li Be 6.941 9.012 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 Al Si P S Cl Ar Na Mg 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95 22.99 24.31 Ge As Se K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Br Kr 39.10 40.08 44.96 47.8850.94 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 In Sn Sb Te I Xe Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 98.91 101.1 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 131.3 Hf Ta W Re Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Cs Ba Os Ir 132.9 137.3 La-Lu 178.5 180.9 183.9 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210] [210] [222] Fr Ra Db Sg Bh Hs Mt [223] [226] Ac-Lr Rf H





1.008

相相相相相相

























第1题 四氯合钴酸三苯基鏻的合成如下: 在电解槽中 1g 三苯基膦溶于 40 mL 乙腈,加入 2.5 mL 浓盐酸。Pt 电极作为阴极。 钴电极被称量,并嵌入电解槽作为阳极。两个电极用直流电连接,并接入安培表。在 90 分 钟的电解中,电流保持恒定。蒸发得到的蓝色溶液。剩下的蓝绿色物质溶于少量乙腈,蒸至 5 mL,将剩下的放入冰箱结晶。过滤亮蓝色晶体。洗涤,干燥,称量。将钴电极干燥,称 量。一个学生得出如下结果: Co-elecrode before electrolysis: mbefore = 10.542 g Co-elecrode after electrolysis: mafter = 10.440 g mass of product:: mcomplex = 1.015 g electrolysis time: t = 90 min current (constant): I = 100 mA a) 分别写出电极上的反应式。 b) 这个配合物的化学式是什么? c) 计算产物的产率。 d) 计算电流效率η。 第2题 羟胺, NH2OH, 是一种碱和还原剂;它与盐酸反应生成盐盐酸羟胺, NH3OH+Cl-,并与Fe3+ 离子反应的Fe2+。 1.00g 盐酸羟胺溶于蒸馏水,得250 cm3的溶液。取这个溶液25.0 cm3加入至含过量铁

(III) 离子和硫酸的溶液中。这个混合物加热至沸腾,再冷却。用0.0200 mol dm–3 高锰酸钾 溶液使Fe2+离子氧化回Fe3+;需要28.9 cm3该溶液。 (a) 画出盐酸羟胺, NH3OH+Cl-的结构。并指出键角的大概大小。 (b) 计算Fe3+离子和盐酸羟胺的化学反应计量比。 (c) 计算盐酸羟胺和反应产物中氮的氧化数。 (d) 给出盐酸羟胺的反应产物。 (e) 写出盐酸羟胺 Fe3+离子的反应方程式。 第3题 2004年9月,药物公司Sanofi-Synthelabo宣布合成出一种抗肥胖,抗吸烟的药物。药物 rimonabant的结构和合成方案如下。 给出起始物氯苯,丙酰氯和化合物A – F的结构。

chlorobenzene:氯苯 propanoyl chloride:丙酰氯 第4题 生成液态化合物 A, 当过量的金属 M 与 A 反应时能得到固 某金属 M 和 Cl2 加热反应,

体 B,而溶液 B 在盐酸中能把 HgI2 盐还原成 Hg2I2,然后再还原成 Hg;它也能把硝基苯还 原成苯胺,也能把 Fe3+还原成 Fe2+,化合物 A 和 C6H5MgBr 反应得到产物 C,C 只含有碳、 氢和金属 M 本身三种元素,如果 A 和 C 一起加热,得到一种新化合物 D,D 能水解生成 HCI 和一个聚合物。若向溶液 B 中通人 H2S,能得到黄色沉淀,此沉淀能被多硫化铵溶液 溶解,得到一种化合物 F,试判断金属 M 和 A→F 为何物质,写出相应的化学方程。 第5题 试给出如下合成路线中所有未知物的结构:

第6题 钋是族VI中的放射性元素,在1898年被Marie Curie发现。大自然中它痕量存在于铀矿 中,而现在可以由中子碰撞209Bi得到。这个的反应式如下:

钋-210的半衰期为138天,它衰变放出alpha粒子。 (a) 钋的电子构型如何? (b) 钋-210衰变生成什么? 由于它的短半衰期,它释放出的alpha粒子的阻抗性和它的化合物存在自加热效应; 1g 金属产生141 W。这导致它可以用于放射性同位素加热装置(RHUs)使卫星在太空中保持温 暖,也用于放射性同位素热电源(RTGs)从而提供电能。最近用钚-238代替钋。238Pu的半衰 期较长,但是产生的能量较少(0.56 W g–1). (c) 210Po在1年里放出多少能量? (d) 5年后,238Pu的能量输出大约是它初始值的96%。估计钚-238的半衰期。 金属钋中,钋原子做简单立方堆积。 (e) 如果钋-210的密度为9.142 g cm–3, 计算它的原子半径。. 第7题 S8 与 NH3 在无水条件下反应,得到一种二元化合物 A,元素分析可知,A 中含 S 元素 69.60%。A 进行如下反应: SnCl2 的乙醇溶液 A △ 在 CS2 中加 S B(含 B 元素 68.10%,N 元素为 29.76%) C(含 S 元素 85.13%) C(含 S 元素 82.07%)

A、B、C、D 的分子量范围在 150~190 之间,各元素含量都是质量分数。

试回答下列各问题: 1. 写出 A、B、C、D 的化学式。 2. 写出生成 A 的化学方程式。 3. 写出 A→B 的化学方程式。 4. 只以 A 的骨架来 5. D 与一种无色液体(该液体是由常见的红棕色气体在加压下形成的)为等电子体,但 D 与无色液体的几何构型完全不同, 试画出 D 的最稳定的 Lewis 结构式。 并说明它是最稳 定 Lewis 结构式的理由。 6. 在 D 的最稳定的 Lewis 结构式中,S 原子的电子构型分别是多少?从电子构型看,D 属 于哪一类化合物? 第8题 在气相中1,3-丁二烯二聚成4-乙烯基-环己烯。 这个反应认为是两个丁二烯分子相碰互相 作用而发生的。 a) 画出1,3-丁二烯和4-乙烯基-环己烯的结构。 b) 1,3-丁二烯和4-乙烯基-环己烯的标准燃烧焓分别为–2540 和–4930 kJ mol–1,计算1,3丁二烯二聚的反应焓。 这个二聚反应的动力学机理被研究。在326 和388oC下的反应速率分别为0.0156 和 0.120 dm3 mol–1 s–1。 c) 给出反应的速率方程。 Arrhenius方程给出速率常数, k,随温度变化而变化: k = Ae? Ea / RT A是常数,称为指前因子。Ea 是活化能。 d) 运用上述信息,计算指前因子A和1,3-丁二烯二聚反应的活化能。 e) 估算逆反应的活化能。 第9题 在合成某些铬的配合物时进行以下反应:

(a) 新制备的 CrBr2+溶于稀 HCl 溶液中的 2,2-联吡啶( 对分子质量:156.18,可简写为“dipy”)→黑色结晶沉淀 A。

N

N

,相

? (b) A+5%HClO4 ?? ? ? → ,黄色晶状沉淀 B。
在空气中摇动

? (c) A 溶解在无空气的并含有过量 NH4ClO4 的蒸馏水中+Mg ?? ? → 深蓝色化合物
惰性气氛

C。 化学分析和磁性测量结果如下: 重量% 化合物 N A 11.17 Br 21.24 Cl Cr 6.91 ClO4 ?(B.M.) 3.27

B C

10.27 13.56

12.99

6.35 8.39 16.04

3.76 2.05

1. 提出化合物 A,B,C 的结构式,并解释磁性数据。 2. 当用 0.100M 的碘溶液滴定 0.1906 克的 C 时,滴定用去溶液 6.1 毫升,写出该反应的 反应式。 3. 扼要说明在进行反应 a,b,c 时的反应条件。 第 10 题 橙试剂(Agent Orange)是在越南战争中使用的脱叶剂的名称。它是由除草剂‘2,4-D’和 ‘2,4,5-T’按照摩尔比1:1的混合物。 2,4,5-T的合成方案如下

起始物1,2,4,5-四氯苯,中间体X,2,4,5-T的质子NMR谱如下。 合成的第一步后,如果反应混合物不用普通的酸H3O+酸化,而用重酸D3O+,则X的1H NMR中5.8 ppm 的信号消失。 (a) 画出1,2,4,5-四氯苯的结构 (b) 画出中间体X的结构。 (c) 给出中间体X的系统命名。 (d) 若用D3O+代替H3O+进行酸化,给出X的结构。. (e) 画出氯乙酸的结构。 (f) 给出2,4,5-T的结构。 (g) 试归属2,4,5-T的1H NMR谱图中四个信号(A, B, C, D)。 同时2,4,5-T是一个高效的除草剂。它的商业使用由于其不纯物Dioxin的高毒性而停止。 Dioxin可由中间体X生成。

Dioxin的1H NMR谱在7.2 ppm处存在一个单峰。 (h) 给出Dioxin的结构。

参考答案
第1题 a) 阳极:Co + 4Cl- → [CoCl4]2- + 2e阴极:2H+ + 2e- → H2 b) [(C6H5)3H]2[CoCl4] c) m(Co)used = 10.542 – 10.440 = 0.102 g → 0.00173 mol Co 化合物理论产量 → 0.00173×M(complex) = 0.00173×27.342 = 1.259 g 理论产率 w = 100× 1.015/1.259 = 80.6 % d) m =

I.t.M.η m.z.F 0.102 × 2.96485 = 0.618 ?η= = zF I.t.M 0.1 × 90 × 60 × 58.93

第2题 (a)

(b)原始 NH3OH+Cl- 溶液 1g/250cm3 = 4g dm-3= 4.00/69.5 = 0.0576 mol dm-3 25cm3 试样含 25/1000 x 0.0576 = 0.00144 mol 28.9cm3的0.0200 mol dm-3 MnO4-含28.9/1000 x 0.0200 = 0.000578 mol 1 mol MnO4- = 5 mol Fe2+ 因此n(Fe2+) = 5 x 0.000578 = 0.00289 mol 比NH3OH+Cl- : Fe2+ = 1:2 (c) x + 3 – 2 + 1 = +1 因此 x = -1 氧化态 N = -1--------NH3OH+Cl因为 Fe3+ Fe2+的比为 2:1 因此产物的氧化态为+1 (d) N2O (e) 2 NH3OH+Cl- + 4 Fe3+ N2O + H2O + 2Cl- + 4 Fe2+ + 6H+ 第3题

第4题 M—Sn, A—SnCl4, B—SnCl2, C—(C6H5)4Sn, D—(C6H5)2SnCl2, E—SnS, F—(NH4)2SnS3。 Sn + 2C12 SnCl4 Sn + SnCl4 2SnCl2 - 2+ 4+ 2+ SnCl2 + 2Hg Sn + Hg2 + 2Cl - SnCl2(过量) + Hg22+ Sn4+ + 2Hg↓ + 2Cl
- NO2

+ 3SnCl2 + 6H+

- 2 NH

+ 3Sn4+ + 6Cl




+ 2H2O

SnCl2 + 2Fe3+

Sn4+ + 2Fe2+ + 2Cl

4C6H5MgBr + SnCl4 (C6H5)4Sn + SnCl4 n(C6H5)2SnCl2 + nH2O

(C6H5)4Sn + 2MgBr2 + 2MgCl2 2(C6H5)2SnCl2 + 2C6H5Cl
C6H5

2nHCl +

Si O C6H5 n

SnCl2 + H2S 2HCl + SnS↓ SnS + (NH4)2S2 (NH4)2SnS3 第5题

第6题 (a) 若写成[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p4 也对 (b)

(c) 半衰期= 138 days. 1 year = 365 / 138 个半衰期 = 2.645 个半衰期. 一年释放的能量= 141 x (0.5 2.645) = 22.5(4) W g-1 (d)在 x 个半衰期,能量降至初始的 0.96。 故 [0.5x] = 0.96 取对数 x(ln0.5) =In(0.96), x = 0.05889 个半衰期(5 years) 半衰期= 5 / x = 84.899 years =85 years (e) 一个结构单元 8 x 1/8 原子= 1 晶胞体积= (2r)3 9.142 g = 1 cm3 = 1 x 10-6m3 1 个原子的质量 = 210 g / 6.022 x 1023 = 3.487 x 10-22 1 个原子占据的体积= (2r)3 = (1 x 10-6 / 9.142) x 3.487 x 10-22m3 = 3.814 x 10-29m3 故 第7题 1. A:S4N4、B:S4N4H4 或 S4(NH)4、C:S5N2、D:S4N2 2. 5S8+40NH3=4S4N4+24 NH4HS

3. S4N4+2SnCl2+4C2H5OH= S4N4H4+2Sn(OC2H5)2Cl2 4. 8 种
S S N S N S

5.

此结构式中所有原子的形式电荷为零

6. 上面三个 S 原子是 8 电子构型,下面一个 S 原子是 10 电子构型 。 富电子化合物。 第8题 1.

2.(2 x –2540) –( –4930) = –150 kJ mol–1 3.rate = k [1,3-丁二烯]2 4.A, = 4.4 x 1011 dm3 mol–1 s–1 ; Ea = + 108 kJ mol–1 (ln A = 17.6) 5.逆反应活化能= 108 + 150 = 258 kJ mol–1 第9题

第 10 题

(c) 2,4,5–三氯苯酚

(f) (g)


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