全國化學奧林匹克競賽(初賽)模擬試題

1、百度文庫-讓每個人平等地提升自我全國化學競賽初賽模擬試卷（04）（時間：3小時滿分：100分）H相對原子質量HeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClArKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbSrYZrNbMoTc98RuRhPdAgCdIn、SnSbTeIXeCsBaLa LuHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPo 210At 210Rn 222Fr 223Ra 226Ac LaRfDbSgBhHsMtDs第一題（12分）/1.日本物理學家Katsuya Shimizu發(fā)現(xiàn)鋰元素在極高的壓力下，自身的電阻會消失，成為 超導體。因此，鋰目前

2、除了是最輕的金屬之外，還是超導轉變溫度最高的元素。請指出這個 實驗的困難之處。2.正烷姓是指沒有支鏈的烷姓。請仔細研究正烷姓的二氯取代物的同分異構體的個數。（1）請寫出正烷姓的碳原子個數n與二氯代物同分異構體個數y之間的關系。（2）請寫出正三十八烷、四十七烷二氯代物的同分異構體的個數。3.觀察下面兩個有機分子回答問題：OO（1）以習慣命名法命名這兩個有機物。（2）分析指出兩者中何者熔點較高。/第二題（6分）某學生在實驗中得到一白色粉末，經分析符合NH4SbCl5。X射線衍射分析表明，該晶體中陰離子全部為一個Sb與6個Cl組成的原子團，磁性表明，該粉末為反磁性。1 .試畫出NH4SbCl5的結構

3、式。2 .有一種經驗分子式為（NH4）2SbCl6的物質。X射線衍射分析表明，該晶體中陰離子也全 部為一個Sb與6個Cl組成的原子團，磁性表明，該粉末為反磁性。請你推測該生得到的白 色粉末可能是什么？第三題（15分）/氯氧化合物是重要的化合物。試回答下列問題：1. 1797年Hoyle在用濃H2SO4和氯酸鉀反應時得到一種具有爆炸性的黃色氣體。幾十年后證實該氣體為ClO2。寫出反應方程式。2. 1851年Davy使2體積上述黃色氣體完全分解，產物為 3體積氣體，其中氧和氯體積 比為2： 1。為什么Davy未能由此導出黃色氣體的分子式為 ClO2呢？3. 1882年，Pebal測得黃色氣體的密度

4、后，確定其組成為 C1O2。他是如何確定的？他得 出結論的前提條件是什么？4. C1O2和O3反應可得到C1O3,后者在強堿中將發(fā)生歧化反應。寫出反應方程式。由止匕,可將C1O3寫成什么形式？/5. 近代研究表明：C1O2分子中ClO鍵長為147Pm，比計算單鍵鍵長短22pm。從結構 上說明。6. C1O2是含單電子的物質分子，應具有二聚傾向。但經測定它在氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)均無 二聚的作用。何故？7. 文獻報道：用C1O2消毒飲用水的效率是C12的倍。這一結論得出的依據是什么？8. 干燥的C1O2分解中可生成C12O。經測定：C12O中的Cl O鍵長為170pm,與正常的 單鍵是一致的。從結構上

5、說明之。第四題（10分）鼠氨化鈣是一種多用途的有效肥料。它很容易用價廉的普通化學品，如CaCO3,來生產 CaCO3熱分解產生固體A和氣體Bo用碳還原A,生成灰色固體C和氣體D。C和D能進一 步氧化。C與氮反應最終生成鼠氨化鈣，鼠氨化鈣中 Ca的質量分數是50%。1 .如何合成鼠氨化鈣？寫出反應方程式。2 . CaCN2水解產生什么氣體？寫出水解反應方程式。3 .在固體化學中，鼠氨化鈣的陰離子離子呈現(xiàn)異構化。兩種異構離子的氫化物都是已知 的（至少在氣態(tài)）。畫出它們氫化物的結構式。指出平衡傾向于哪一物質。第五題（4分）海洋中化學元素與固體粒子存在著相互作用，海水含有大量固體粒子，具有膠體化學或

6、表面化學特征。這些固體粒子上微量元素的液-固分配，遵循著低濃度的界面化學和膠體化 學的規(guī)律。這方面研究雖然多數針對著微量元素，但常量元素在海水-洋底界面間的離子交 換作用，也屬于這種作用范圍，例如碳酸鹽沉積物的鈣-鎂交換，請完成下式：1, Mg2+ + 2CaCO3Ca2+ +2.又如對海水pH的形成可能有重要作用的K* H*交換：3Al 2Si2O5（OH）4（固）+ 2K2（固）+ 3H2O +第六題（5分）如圖是金屬Cr硼化物的晶體結構，每四個B原子連接成平面 四方形基團，BB鍵的鍵長為，它們處于同一高度水平上，不同 高度的四方形按圖中所示的方式和上下八個平面四邊形基團連接 成三維骨架，

7、四方形基團之間BB鍵的鍵長為，如圖中的雙線所 示。骨架中的大空穴放 Cr原子。1 .每個Cr原子周圍 個B原子；2 .該硼化物的化學式為。第七題（9分）'/戊巴比妥是白色結晶性粉末，無臭，味微苦；是催眠藥，用于 治療各種失眠癥。戊巴比妥的結構簡式如右圖所示，以 A、B、C、 D四個物質為起始物來合成。已知 A、B、C、D摩爾質量的關系 為：A=B>C>D, B、C是同一類物質。C2 H5ONaE; E+CC2 H5ONaF; F+DC2H5ONa戊巴比妥61 . A、B、C和D的名稱分別是2 .寫出A、E、F的結構簡式；3 .寫出最后一步的反應方程式第八題（10分）釘（Ru

8、）的硫化物可用元素合成法（下稱干法）和濕法獲得。干法用的純釘粉和的硫按 化學計量配料，充分混合，置于石英管中，抽真空并加熱至800c反應生成，經X-射線檢定為晶態(tài)。濕法：可在六氟合釘（IV）酸溶液中，加硫代乙酰胺水解沉淀生成，X射線檢定為非 品態(tài)。制得的兩種硫化物，在較高溫度下用氫氣還原，生成的H2s利用庫侖滴定法進行測定， 可計算出硫量，還原后得到的金屬釘進行稱量測定。兩種方法制得的硫化物在空氣中都有微 吸濕性，利用失重法可計算出化合物的含水量。其實驗數據如下：試樣組成SRu H2O/ (1)干法%、%（2）濕法%1 .試推斷干法和濕法制得的兩種硫化物的化學式。2寫出濕法制備硫化物的反應方程

9、式（要求配平）。/3.哪種方法制得的硫化物測定結果偏高？導致結果偏高的原因可能是什么？ 第九題（10分）長期以來人們一直認為金剛石是最硬的物質，但這種神話現(xiàn)在正在被打破。1990年美國伯克利大學的A. Y. Liu和M. L. Cohen在國際著名期刊上發(fā)表論文，在理論上預言了一種自 然界并不存在的物質 C3N4,理論計算表明，這種 C3N4物質比金剛石的硬度還大，不僅如 此，這種物質還可用作藍紫激光材料，并有可能是一種性能優(yōu)異的非線性光學材料。這篇論 文發(fā)表以后，在世界科學領域引起了很大的轟動，并引發(fā)了材料界爭相合成C3N4的熱潮,雖然大塊的 一C3N4晶體至今尚未合成出來，但含有一C3N4

10、晶粒的薄膜材料已經制備成功并 驗證了理論預測的正確性，這比材料本身更具重大意義。其晶體結構見圖1和圖2。5 N原子 » C原子/圖1C3N4在a-b平面上的晶體結構圖2 C3N4的晶胞結構 /1 .請分析 一C3N4晶體中，C原子和N原子的雜化類型以及它們在晶體中的成鍵情況；2 .請在圖1中畫出一C3N4的一個結構基元，并指出該結構基元的組成；3 .實驗測試表明，C3N4晶體屬于六方晶系，晶胞結構見圖 2 （圖示原子都包含在晶 胞內），晶胞參數a=,盤,請計算其晶體密度，并與金剛石的密度（cm3）比較，說明什么 問題？4 .試簡要分析 一C3N4比金剛石硬度大的原因。/第十題（7分）

11、/干燥的竣酸銀鹽在四氯化碳中與澳單質一起加熱，會放出氣體，生成澳代姓。此反應稱 為Hunsdiecker反應（自由基反應），下面是此反應歷程。Hunsdiecker反應在無水條件下進行， 澳代始產率較低。一種改進的方式是，將竣酸和氧化汞在四氯化碳中回流，再滴加澳。例如高對稱竣酸 （RCOOH） A按照此法可以制得澳代姓 B ,經計算產率為53%。1 .請寫出以氧化汞代替氧化銀后的反應歷程2 .寫出由A得到澳代燃的反應方程式。3 .說明四氯化碳在反應中的作用。/第十一題(12分)高超鐵電池電是正在研制中的可充電干電池，如下圖所示：負極材料是 Zn氧化產物是 Zn(OH)2,正極材料是K2FeO4

12、 (易溶鹽)，還原產物是Fe(OH)3,電解質溶液是KOH水溶液, supeL iron 為 FeO42。1 .試寫出該電池的電極反應。并提出下圖未指出的電極材料和建議。2 .給出電池符號。3 .下圖為該電池與某高能堿性電池放電曲線的對比。該圖向你提供了哪些信息？簡述 之？Time (hours)(A) =包 1U30d -S百度文庫-讓每個人平等地提升自我全國化學競賽初賽模擬試卷（04）參考答案第一題1. 這個實驗困難之處除了必須加高壓之外，鋰的活性相當強，如何讓鋰在實驗過程中不予其它物質發(fā)生反應，也是很重要的。/（2分）、2. （1）當姓中碳原子數為奇數時，同分異構體的個數分別為1, 4,

13、 9, 16, 25等，當姓中碳原子個數為偶數時，同分異構體數為 2, 6, 12, 20, 30等。運用數學歸納法得到：2y n （n為偶數）；y 12 （n為奇數）；（各2分）422（2） f（38）= 382/4+38/2 =380; f（47） = （47 +1）/22 = 242=576;（各 1 分）3. （1）甘油三硬脂酸酯甘油一B V由酸一a, a'三硬脂酸酯（各1分，出系統(tǒng)命名不得分）/（2）甘油三竣酸酯中如果竣酸都是飽和的，由于分子的形狀較為規(guī)整，容易緊密排列 而形成晶體如竣酸中有一個是不飽和的酸，烯鍵一般為順式構型，分子的形狀不規(guī)整，相鄰 分分子由于位阻而難以緊密

14、地排列在一起，因此熔點較低。例如：甘油三硬脂酸酯地熔點為 72c ,而甘油一B T由酸一a, a '二脂酸酯地熔點則為43C。（2分） 、 第二題1 .由于Sb的價電子排布為5s25p3,由（NH4）2SbCl6其形式電荷為+ 4,則Sb失去一個電 子，還余一個電子。由于抗磁性，則這個電子必與另一個Sb（IV）上的電子配對。% Cl ? ci-2"結構為：Cl 決 Tb,CCl（3分）Cl Cl Cl Clri ri ci 2 . 2（NH4）2SbCl6,即 NH4SbCl6 （NH4）3SbC6。 （3 分）第三題1 . 3KClO3+ 2H2SO4（conc）= 2cl

15、O2 懺 KClO 4+ 2KHSO4+ H2O（2 分）2 . 2ClO2=Cl2+2O2；因為Davy不相信阿伏加德羅定律（2分）3 .知道Cl和。的原子量；知道PV=nRT氣態(tài)方程（2分）4 . ClO2+O3=ClO3+O2； 2ClO3+2KOH = KClO4+KClO3+H2O （2 分）；可將 ClO3 寫成 Cl2O6,即ClO2ClO4 （1 分）。/5 .中心原子B采用不等性sp2雜化，剩余一個未參與雜化的p軌道，故可以生成一個 冗 鍵。中心原子剩余的邛軌道填充3個電子（價層7個電子，在雜化軌道中成鍵用去2個電子， 孤對用去2個電子，剩余3個電子。根據保利不相容原理，一個

16、軌道不能填充/3個電子，這 種處理方法主要是為確定 '冗：中的n。）2個端基氧各以一個電子的p軌道和中心原子未參與雜 化的p軌道相互重疊生成 冗5大冗鍵。（2分）/6 .由于形成了幾5大冗鍵，體系內能降低，故較穩(wěn)定，沒有發(fā)生二聚。（1分）m 67 5 5.7 .根據取兩者質量相等時，得電子數的比值：；：=。（1分）m 71 28 . CO、Cl （2 分）/ 第四題1 . CaCO3=CaO+ CO2 CaO+ 3C = CaC2+CO CaC2+N2=CaCN2+C （各 1 分）百度文庫-讓每個人平等地提升自我12第五題/1. MgCa（CO3）2 J（1 分）/2. 2KAl 3

17、Si3Oi0（OH）2 （2 分）第六題/1. 12（2 分）2. CrB4/（3 分）第七題/1/A：乙二酸二乙酯；B： 2澳戊烷； OB/COOCaHj|3. A：口0（E：3cH"、ooocmJ靠CHj/1F： 0Hle出網叩尸0（但/ 'coo03HBCH#CHQH1cH血、/JOgH* r 3. CO（NH2）2+Gh/ "、000C3H第八題1.干法：考慮硫化物的微量吸濕性，所以化學式為 濕法：2H+ （1 分）C:澳乙烷；D：尿素（各1分）卜 XXXXIsBb/ OQOCiHt（各1分）聲一 / UHCHiOHrffH,4 8+2C2H50H （2 分

18、）/ - 1 RuS2（3 分）2. CaCN2 + 3H2O=CaCO3+2NH3 （2分）3. HN=C=NH NmC NH2（各 2 分）平衡更傾向于生成結構對稱的物質 HN=C=NH （1分）考慮到硫化物的微量吸濕性，所以化學式為 Ru2s3 10H2O（3分）S2 , 2H2RuCl6 + 4CH3CNH2+18H2O =Ru2s3 10H2O； + 4CH3COOH + 4NH4C1 + S，+ 8HCl （2 分）第九題1.3 .濕法制得的硫化物含硫結果偏高，這是由于它吸附硫，未完全洗凈的緣故（2分）-C3N4晶體中，C原子采取sp3雜化（1分），N原子采取sp2雜化（1分）；1個C2（2分）原子與4個處于四面體頂點的N原子形成共價鍵（1分），1個N原子與3個C原子在一個近 似的平面上以共價鍵連接（1分）。4 .從上圖可以看出，1個一C3N4晶胞包括6個C原子和8個N原子，晶體密度為12 6 14 83237T-27 3.6g cm（2 分）5 .02 10（0.64 10 7）2 sin60 0.24 10 74. C3N