2014年五一高中化學(xué)競(jìng)賽提高班后端習(xí)題2

2014 年 五一 高中 化學(xué) 競(jìng)賽提高班 后端習(xí)題 （第 二 次） 試卷說(shuō)明 本測(cè)試與 2014 年 全國(guó)中學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽初 賽 難度相當(dāng)，并與實(shí)際授課難度接近。希望學(xué)員經(jīng)由本試卷了解 化學(xué)競(jìng)賽初 賽 題型及難度，對(duì) 14 年 9 月 全國(guó)中學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽初 賽 舉辦之前的學(xué)習(xí)進(jìn)度給出合理安排。 本習(xí)題用于學(xué)生對(duì)水平進(jìn)行自我評(píng)估， 測(cè)試答案將于 2014 年 5 月 20 日中午 12:00，在清北學(xué)堂官方網(wǎng)站進(jìn)行發(fā)布。 如有 學(xué)員希望單獨(dú)得到金牌助教們的閱卷及分析，請(qǐng)通過(guò)郵箱與我們?nèi)〉寐?lián)系。方式 1：將自測(cè)結(jié)果（推薦直接在原試卷上給出答案）以照片或掃描件的形式發(fā)送。方式 2：將自測(cè)答案單獨(dú)以 excel 或 word 形式發(fā)送。我們會(huì)在收到答案的兩周內(nèi)進(jìn)行評(píng)閱并進(jìn)行個(gè)性化分析。 模擬試題 將于 2014 年 5 月 20 日 12:00 發(fā)布。 清北學(xué)堂集中培訓(xùn)課程后端習(xí)題 （ 2014 年 五一 集中培訓(xùn)課程使用） QBXT/JY/RXCS2014/5-2-8 2014-5-15 發(fā)布 清北學(xué)堂教學(xué)研究部 清北學(xué)堂學(xué)科郵箱 自主招生郵箱 數(shù)學(xué)競(jìng)賽郵箱 物理競(jìng)賽郵箱 化學(xué)競(jìng)賽郵箱 生物競(jìng)賽郵箱 理科精英郵箱 清北學(xué)堂官方博客 /tsba 清北學(xué)堂微信訂閱號(hào) 學(xué)習(xí)資料最新資訊 清北學(xué)堂集中培訓(xùn)課程課程 后端習(xí)題 北京清北學(xué)堂教育科技有限公司 第 2 頁(yè) 2014 年五一高中 化學(xué) 競(jìng)賽提高班后端習(xí)題 2（初 賽難度） 評(píng)分通則 1.凡要求計(jì)算或推導(dǎo)的，必須示出計(jì)算或推導(dǎo)過(guò)程。沒(méi)有計(jì)算或推導(dǎo)過(guò)程，即使結(jié)果正確也不得分。 2.有效數(shù)字錯(cuò)誤，扣 0.5 分，但每一大題只扣 1 次。 3.單位不寫(xiě)或表達(dá)錯(cuò)誤，扣 0.5 分，但每一大題只扣 1 次。 4.只要求 1 個(gè)答案、而給出多個(gè)答案 ,其中有錯(cuò)誤的，不得分。 5.方程式（不是反應(yīng)式！）不配平不得分。 6.用鉛筆解答（包括作圖）無(wú)效。 7.使用涂改液涂改的解答無(wú)效。 8.不包括在標(biāo)準(zhǔn)答案的 0.5分的題，可由評(píng)分組討論決定是否給分。 氣體常數(shù) R 8.31447 JK1mol1 法拉第常數(shù) F 96485Cmol1 阿佛加德羅常數(shù) NA 6.0221421023mol1 第 1 題（ 11 分） 1金屬鈉不僅跟氧氣、水等無(wú)機(jī)物反應(yīng)，還能跟酒精、醋酸等有機(jī)物反應(yīng)。要研究金屬鈉跟酒精反應(yīng)的性質(zhì)以及它與水反應(yīng)的異同點(diǎn)。該研究方法中使用了哪 3 種科學(xué)方法。 2我國(guó)青海湖地區(qū)素有“夏天曬鹽，冬天撈堿”之說(shuō)。請(qǐng)用科學(xué)原理進(jìn)行解釋。 3中秋佳節(jié)，雪月餅倍受青睞，為防止冰激凌融化，在攜帶的過(guò)程用干冰作制冷劑，某市民回家后將干冰放在密封的塑料瓶中，并保存在冰箱里。請(qǐng)?jiān)u價(jià)該市民的做法 4在含氧酸中有一種稱(chēng)為原某酸的 ，一般不穩(wěn)定，易脫水；它與對(duì)應(yīng)的含氧酸的區(qū)別在于 H、 O 原子數(shù)目的不同 。例如：硅酸的化學(xué)式 H2SiO3，原硅酸的化學(xué)式為 H4SiO4；據(jù)此推知原甲酸乙酯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。 1 .0 0 8Z r Nb Mo T c R u Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I H f Ta W R e Os Ir P t Au Hg T l Pb Bi Po AtA c - L rHLi Be B C N O FNa Mg Al Si P ClSK Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se BrRbCsFrSrBaRaYLa Lu-6 . 9 4 1 9 . 0 1 22 2 .9 9 2 4 .3 13 9 .1 0 4 0 .0 88 5 .4 7 8 7 .6 21 3 2 . 9 1 3 7 . 3 2 2 3 2 2 6 4 4 .9 6 4 7 .8 8 5 0 .9 4 5 2 .0 0 5 4 .9 4 5 5 .8 5 5 8 .9 3 6 3 .5 55 8 .6 9 6 5 .3 91 0 .8 12 6 .9 86 9 .7 21 2 .0 12 8 .0 97 2 .6 11 1 4 . 82 0 4 . 41 1 8 . 72 0 7 . 21 1 2 . 42 0 0 . 61 0 7 . 91 9 7 . 01 0 6 . 41 9 5 . 11 0 2 . 91 9 2 . 21 0 1 . 11 9 0 . 29 8 .9 11 8 6 . 29 5 .9 41 8 3 . 99 2 .9 11 8 0 . 99 1 .2 21 7 8 . 58 8 .9 11 4 .0 1 1 6 .0 0 1 9 .0 03 0 .9 77 4 .9 21 2 1 . 82 0 9 . 03 2 .0 77 8 .9 61 2 7 . 6 2 1 0 2 1 0 1 2 6 . 97 9 .9 03 5 .4 54 . 0 0 32 0 .1 83 9 .9 58 3 .8 01 3 1 . 3 2 2 2 HeNeArKrXeRn相對(duì)原子質(zhì)量Rf Db Sg Bh Hs Mt清北學(xué)堂集中培訓(xùn)課程課程 后端習(xí)題 北京清北學(xué)堂教育科技有限公司 第 3 頁(yè) 5工業(yè)上以 CuO 和 H2SO4為原料制備 CuSO45H2O 晶體。為確 保 制備過(guò)程中既不補(bǔ)充水，也無(wú)多余的水分。試確定所用硫酸溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 第 2 題（ 5 分） 羥胺（ NH2OH）熔點(diǎn) 33.05，沸點(diǎn) 56.5，是有機(jī)合成上最常用的還原劑，工業(yè)上可電解硝酸制得，羥胺鹽酸鹽在工業(yè)上用途非常廣泛。 1寫(xiě)出 電解硝酸 電極上生成 羥胺的電極反應(yīng)方程式； 2 寫(xiě)出能體現(xiàn)羥胺弱堿性的離子方程式； 3羥胺能還原溴化銀，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式； 4酸性條件下羥胺能將硫酸亞鐵氧化，寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式； 5系統(tǒng)命名右圖所示物質(zhì)的名稱(chēng)。 第 3 題（ 7 分） 某些含硫氮環(huán)的游離酸可通過(guò)下列串連反應(yīng)制得：氯磺酰通過(guò)氨解反應(yīng)得到 A；將A 加熱得 B， B 是一種硫酰胺的離子態(tài)物質(zhì)； B 與某些重金屬鹽，例如銀鹽在鹽酸溶液中反應(yīng)便得含硫氮環(huán)的游離酸（代號(hào) C）；將上反應(yīng)中的 HCl 用 CH3I 替代，則可制得含硫氮環(huán)的有機(jī)衍生物（代號(hào) D）。 1請(qǐng)完成的化學(xué)反應(yīng)方程式； 2并寫(xiě)出 C 與 D 的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。 第 4 題（ 8 分） Apollo 號(hào)宇宙飛船在執(zhí)行空間任務(wù)時(shí)，火箭中的液體 N2O4 貯存于含鐵的容器中，結(jié)果腐蝕物中含有 Fe(NO3)3 N2O4，該物質(zhì)實(shí)際上是 NOFe(NO3)4，經(jīng) X 射線晶體結(jié)構(gòu)表示實(shí)際為 N4O6Fe(NO3)42。請(qǐng)回答： 1寫(xiě)出合成 NOFe(NO3)4的反應(yīng)方程式； 2如果 N4O62 是平面型的離子，存在 3 重對(duì)稱(chēng)軸（旋轉(zhuǎn) 120重合），但不存在對(duì)稱(chēng)面。試畫(huà)出其可能離子結(jié)構(gòu)示意圖。 3如果 N4O62 是非平面型的離子，不存在 3 重和 2 重對(duì)稱(chēng)軸，但存在對(duì)稱(chēng)面。試畫(huà)出其可能離子結(jié)構(gòu)示意圖。 CH3N OH清北學(xué)堂集中培訓(xùn)課程課程 后端習(xí)題 北京清北學(xué)堂教育科技有限公司 第 4 頁(yè) 第 5 題（ 9 分） 為確定晶體 X 的化學(xué)式，某學(xué)生取該晶體 1.252g，以水溶解，配成 100.0mL 溶液（以下稱(chēng) X液），經(jīng)下列測(cè)定步驟： （ 1）取 X 液 3.00mL，用硝酸及氫氧化鈉調(diào)至 pH 7，以鉻酸鉀作指示劑，用 0.0200mol L 1 硝酸銀滴至磚紅色 鉻酸銀沉淀出現(xiàn)，消耗硝酸銀溶液 15.00mL； （ 2）取 X 液 3.00mL，用硝酸調(diào)至 pH 1，加入 25.00mL 0.0300mol L 1 硝酸銀溶液，振蕩后，再加入硝基苯，用 0.0200mol L 1 硫氰化鉀溶液滴至終點(diǎn)，消耗硫氰化鉀溶液 15.00mL； （ 3）取 X 液 10.0mL，加入 10.0mL 2.00mol L 1 氫氧化鈉溶液，加熱蒸餾，餾出物用 50.00mL 0.100mol L 1 鹽酸吸收，蒸餾半小時(shí)后，用 0.100mol L 1 氫氧化鈉溶液滴定鹽酸吸收液至甲基紅變黃，消耗氫氧化鈉溶液 25.00mL； （ 4）取 X 液 5.00mL，用硝酸調(diào)至 pH 5 6，加入 10mL、 pH 5.5 的緩沖溶液，以二甲酚橙作指示劑，用 0.0100mol L 1EDTA 溶液滴至終點(diǎn)，消耗 EDTA 溶液 25.00mL。 1分析上述步驟中為什么使用返滴定（步驟為直接滴定），硝基苯的作用是什么，如何判斷該反應(yīng)的終點(diǎn)？ 2通過(guò)計(jì)算確定該晶體的分子式。 第 6 題（ 15 分） 1 8羥基喹啉是一種多齒配體，它能與 Cu（）形成一系列配合物，如在乙醇水溶液中可以得到 A，紅外光譜顯示 A中存在兩種 Cu O鍵，請(qǐng)畫(huà)出 A的立體結(jié)構(gòu)。 2在加熱情況下把堿金屬的氰化物慢慢加入到銅鹽溶液中立即得到白色沉淀 X，如果反應(yīng)在室溫條件下進(jìn)行，則得到絮狀黃綠色沉淀 A與 B， B在常溫下相當(dāng)穩(wěn)定加熱則分解得到 X。已知 A、B是配位數(shù)不同但配體與外界均相同的物質(zhì)。寫(xiě)出所有反應(yīng)的方程式。 3制取 X的最好方法是將 NaHSO3、 KCN、 CuSO4的混合物加熱到 60，此法可以避免有毒氣體的產(chǎn)生， X微溶于水， pKsp(X) 19.5， pKa(HCN) 9.4。寫(xiě)出制取 X的反應(yīng)方程式并求出 X在水中的溶解度。 第 7 題（ 9 分） 化工生產(chǎn) 中用烷烴和水蒸氣反應(yīng)得到一氧化碳和氫氣為主的混合氣體。這種混合氣體中用于生產(chǎn)甲醇或合成氨。對(duì)甲烷而言有如下兩個(gè)主要反應(yīng)： CH4 0.5O2 CO H2， H 36kJ mol 1 CH4 H2O CO 3H2， H 216kJ mol 1 1由反應(yīng)和推出總焓變?yōu)榱愕目偡磻?yīng)方程式為反應(yīng)。 2用 CO 和 H2 合成甲醇可用下述兩種方法之一。兩步法：對(duì)應(yīng)于反應(yīng)的起始混合物先從 0.100 106Pa 壓縮到 3.00 106Pa，然后將該反應(yīng)的產(chǎn)物從 3.00 106Pa 壓縮到 6.00 106Pa。一步法：將反應(yīng)的產(chǎn)物從 0.100 106Pa 壓縮到 6.00 106Pa。已知： W nRTlnpf（終） /pi（始） 。假定反應(yīng)是在恒壓下完成的。溫度恒定在 500K，氣體遵守理想氣體行為，氣體常數(shù) R8.314J mol 1 K 1。 清北學(xué)堂集中培訓(xùn)課程課程 后端習(xí)題 北京清北學(xué)堂教育科技有限公司 第 5 頁(yè) 設(shè)有 100mol 起始混合物，試計(jì)算按兩步法增加壓力的壓縮功 W 兩步 和按一步法增加壓力的壓縮功 W 一步 。 3為生產(chǎn)氫氣用于合成氨，設(shè)某混合氣體含 40.0mol 的 CO， 40.0mol 的 H2， 18.0mol CO2以及 2.00mol N2，將該混合氣體加到 200mol 水蒸氣中，通過(guò)反應(yīng)器，發(fā)生如下轉(zhuǎn)化并建立平衡：CO H2O CO2 H2，在給定條件下轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù) K 3.30，求反應(yīng)器出口處各種氣體的物質(zhì)的量。 第 8 題（ 10 分） 有機(jī)酸 D 可通過(guò)如下合成線路合成： （途徑） 有人提出不經(jīng)過(guò) B、 C，直接由下面的步驟合成 D： （途徑） 稱(chēng)取 0215g D 溶于水，以 0.1mol/L NaOH 中和，當(dāng)加入 25mL 時(shí)反應(yīng)完全，且 D 中含 2個(gè)甲基， 1 個(gè)季碳原子。 1寫(xiě)出 A E 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。 2對(duì)比以上方法，哪個(gè)更好，為什么？ 第 9 題（ 10 分） BTC 是一種穩(wěn)定的白色結(jié)晶體，熔點(diǎn)為 78 82，沸點(diǎn)為 203 206。 1mol BTC 可在一定條件下分解產(chǎn)生 3mol 光氣，所以又被稱(chēng)為“三光氣”。工業(yè)上可以利用碳酸二甲酯的氯代反應(yīng)制備 BTC。 BTC 的反應(yīng)活性與光氣類(lèi)似，可以和醇、醛、胺、酰胺、羧酸、酚、羥胺等多種化合物反應(yīng)，因此低毒性的 BTC 在化學(xué)反應(yīng)中完全可替代劇毒（被禁用）的光氣合成相關(guān)的化工產(chǎn)品。 1 BTC 分子中所有氯原子都等價(jià)，試寫(xiě)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 2除毒性外， BTC 比光氣還有什么優(yōu)點(diǎn)？ 3某研究者設(shè)計(jì)了以光氣和苯甲酰氯、鹽酸叔丁基肼等為主要原料合成了 N1叔丁基苯甲酰肼（ D）： BTC 苯甲醇 A 鹽酸叔丁基肼 B 苯甲酰氯 C CPdH /2 D（產(chǎn)物） E（酯） 寫(xiě)出 A E 各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。 清北學(xué)堂集中培訓(xùn)課程課程 后端習(xí)題 北京清北學(xué)堂教育科技有限公司 第 6 頁(yè) 第 10 題（ 16 分） 金雞納樹(shù)是一種金雞納屬的樹(shù)木和灌木，原產(chǎn)于安第斯山區(qū)，其樹(shù)皮含有治療瘧疾的藥用生物堿奎寧和奎尼定（代號(hào) CNA, Cinchona Alkaloids ）。下面是兩種 CNA的立體結(jié)構(gòu)，很久之前就發(fā)現(xiàn)這兩種 羥基胺（簡(jiǎn)化表示NR3*）均是不對(duì)稱(chēng)親核催化劑（ Chiral nucleophilic catalysts）， 下面是一個(gè)例子： 反應(yīng)的機(jī)理： 1請(qǐng)明確指出 quinidine1與 qui