省隊(duì)選拔2008年冬令營(yíng)題

1、2008 年化學(xué)競(jìng)賽暨冬令營(yíng)山東省隊(duì)隊(duì)員選拔題(第二套)2008 年 11 月第 1 題 (8 分)由于三聚胺，使我國(guó)的乳品行業(yè)受到極大影響。三聚胺(英文名Melamine)，是一種用途廣泛的基本有機(jī)化工中間，最主要的用途是作為生產(chǎn)樹脂（MF）的原料。該樹脂硬度比脲醛樹脂高，不易燃，耐水、耐三聚胺熱、耐老化、耐電弧、耐化學(xué)腐蝕、有良好的絕緣性能、光澤度和機(jī)械強(qiáng)度，廣泛用于木材、涂料、造紙、紡織、皮革、電氣、等行業(yè)。三聚胺還可以用作阻燃劑、減水劑、清潔劑等。的共軛大 鍵（p）。m1-1畫出三聚胺的結(jié)構(gòu)式，并寫出該中n1-2指出三聚胺構(gòu)象異構(gòu)體的數(shù)目，并指出這些構(gòu)象異構(gòu)體分別與下列哪些的對(duì)稱性相同

2、。: (1)NH3(2)H2O(3)NO2(4)BF3(5)苯(6)SOCl21-3蛋白質(zhì)的含量一般是通過測(cè)定含氮量確定的。蛋白質(zhì)的平均含氮量為 16%，牛奶中蛋白質(zhì)的含量為 2.8%左右。若商販假牛奶，其中根本不含蛋白質(zhì)，通過計(jì)算說明，在 250 mL 一包的牛奶中加入多少三聚胺，就可使其含氮量與含蛋白質(zhì) 2.8%的牛奶的含氮量相同。（假設(shè)牛奶的密度為 1.0 g cm-3）11.008Li 6.941Be 9.012Na 22.99Mg 24.31K 39.1040.08c 44.964Rb 85.47Sr 87.62Y 88.919Cs 132.9Ba 137.3La-Lu1Fr 223

3、Ra 226Ac-Lr題號(hào)12345678910總分滿分81210108得分1-4 目前較多采用尿素法三聚胺。尿素法以氨氣為載體，硅膠為催化劑，在380-400溫度下沸騰反應(yīng)，縮合生成三聚方程式。胺。寫出尿素法三聚胺的化學(xué)第 2 題 (12 分) 鎳 Ni 是一種重要的金屬，請(qǐng)完成下列與2-1 寫出鎳的價(jià)電子構(gòu)型。有關(guān)的。2-2 指出第四周期元素鐵、鈷、鎳熔點(diǎn)的變化順序，并給出合理的解釋。2-3 丁二酮肟是測(cè)定Ni2+離子的螯合顯色劑, 請(qǐng)畫出Ni2+與丁二酮肟數(shù)目比為1:2 的配合物（電中性，不帶電荷）的結(jié)構(gòu)圖, 并將鎳的 5 個(gè) d 軌道按能量由高到低次序畫出能級(jí)圖, 在圖中標(biāo)出軌道符號(hào)。

4、2-4 某鋼樣中含鎳約 0.12%, 用丁二酮肟光度法(e=1.3×104 L·mol-1·cm-1)進(jìn)定。試樣溶解后轉(zhuǎn)入 100 mL 容量瓶中顯色, 并加水稀釋至刻度。取部分溶液于波長(zhǎng) 470nm處用 1cm 吸收測(cè)量。如要求此時(shí)的測(cè)量誤差最小,取試樣多少克?2-5 乙烯與氫氣加成能否一步完成，為什？若用鎳 Ni 作催化劑，這時(shí)乙烯與氫氣加成是否可以一步完成，為什？第 3 題 (10 分) 磁性是物質(zhì)的重要性質(zhì)，請(qǐng)回答下列關(guān)于磁性的。3-1 請(qǐng)下列關(guān)于磁性的說法哪些是正確的:(1)鐵磁性既是單個(gè)的性質(zhì), 又是體的性質(zhì)。(2)順磁性是單個(gè)的性質(zhì)。(3)有機(jī)鐵磁體

5、中必須烯等。順磁性單元, 這些順磁性的單元可以是基、氮(4) 鐵磁性物質(zhì)、反鐵磁性物質(zhì)、亞鐵磁性物質(zhì)中, 都具有未配對(duì)的單個(gè)電子作為磁性單元。(5) 鐵磁性物質(zhì)和反鐵磁性物質(zhì)即使在沒有外加磁場(chǎng)時(shí), 只要溫度低于臨界溫度Tc 時(shí),2在微小的區(qū)域或的磁矩已經(jīng)作有序排列, 這些微小的區(qū)域就是磁疇。3-2 請(qǐng)舉出應(yīng)用物質(zhì)磁性的 3 個(gè)例子。3-3 雖然無(wú)機(jī)鐵磁性材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但化學(xué)家還要發(fā)展有機(jī)鐵磁性材料。與無(wú)機(jī)鐵磁性材料相比，下列哪些是有機(jī)鐵磁性材料的優(yōu)點(diǎn)：(1)有機(jī)結(jié)構(gòu)眾多復(fù)雜，可以通過精心設(shè)計(jì)，有目的的地鐵磁性材料的性能；(2) 有機(jī)鐵磁性材料可以提供比無(wú)機(jī)鐵磁性材料更強(qiáng)的磁場(chǎng);(3) 一般

6、來(lái)說, 有機(jī)鐵磁性材料比無(wú)機(jī)鐵磁性材料的臨界溫度高;(4) 有可能將有機(jī)鐵磁性材料的磁性能與力學(xué)、光、電等性能結(jié)合起來(lái);(5)有機(jī)材料易有機(jī)材料, 特別是利用 L-B 膜或其他單和組裝;膜技術(shù), 可以在層次上對(duì)(6)有機(jī)材料大都具有透明性、絕緣性等特點(diǎn), 可以進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。3-4如右圖所示的, 稱為 p-NPNN, 其形成的單晶在臨界溫度 Tc 小于0.6 K 時(shí)是宏觀鐵磁體。p-NPNN 的最單晶稱為b相, 其晶胞參數(shù)為: a=1.2347 nm, b=1.9350 nm, c=1.0960 nm,a=b=g=90°。該晶體的密度為 1.046 g·cm-3。計(jì)算

7、每個(gè)晶胞中含有幾個(gè) p-NPNN, 并回答, 該晶NO2NNO體中一個(gè) p-NPNN是否可能是一個(gè)結(jié)構(gòu)基元, 為什?3-5 人們發(fā)現(xiàn)有機(jī)電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物也可以具有很好的磁性能,如 C60 與 TDAE 形成的 1:1黑色固體是一種軟鐵磁體, 其臨界溫度 Tc 為 16.1 K。請(qǐng)回答, 在黑色復(fù)合物中, 哪一種是電子給體? 哪一種是電子受體?(H3C)2NN(CH3)2第 4 題 (10 分) 1967 年, C.J.Pedersen選擇性配位堿金屬離子的, 開創(chuàng)了超了關(guān)于冠醚和(H3C)2NN(CH3)2化學(xué)的研究領(lǐng)TDAE域。超主要是指通過非共價(jià)鍵完成自我識(shí)別與自我組裝過程形成的具有特定結(jié)構(gòu)

8、的料、信息等等學(xué)科相互交叉, 形成超構(gòu)、納米材料等方面取得了巨大進(jìn)展,體。在超層次上, 化學(xué)與生命、環(huán)境、材科學(xué)。目前，超科學(xué)在器件、結(jié)已成為 21 世紀(jì)一個(gè)十分活躍的前沿領(lǐng)域。4-1式可以寫成：(CH2CH2O)nn=3,4,5,6,7,，環(huán)中原子的個(gè)數(shù)我們知道冠醚的是 3 的整倍數(shù)，碳原子和氧原子的比例為 2:1，如 18-冠-6，21-冠-7 等，請(qǐng)給上述事實(shí)以合理的解釋。4-2堿金屬和堿土金屬離子都能與冠醚形成配離子，在這些配離子中，堿金屬和堿土金屬離子與冠醚什作用力？半徑相近的堿金屬和堿土金屬離子，與大小合適的3冠醚形成的配離子，哪一種性高？冠醚可以通過醇和鹵代烴反應(yīng)得到，如能與 C

9、s+形成配離子的 21-冠-7，其路線如下：4-3BABBH2OECDH+H2SO4H+H+OFGCsOHE+G21-Crown-7THF-H2O上圖中的 B 是環(huán)氧乙烷，F(xiàn) 是一種含 S 和 Cl 的HOCl 相同，對(duì)稱性與寫出 F 和 G 的結(jié)構(gòu)，并指出 Cs+在21-冠-7 中的作用。CsCs4-4堿金屬能與氧形成低氧化物，這些氧化物又稱為簇合物， 其中堿金屬原子數(shù)較多，而氧原子數(shù)很少，如 Rb9O2 等。有一 Cs 與 O 形成的簇合物，O 原子數(shù)少于 6，對(duì)稱性與BF3 相同，且 3 重軸上只有 2 個(gè) Cs 原子沒有 O 原子，O 原CsCsCsCsCsCsCsCs子在八面體空隙中

10、。請(qǐng)寫出該簇合物的構(gòu)。式，畫出其結(jié)Cs第 5 題 (8 分) 氮能形成許多氧化物，表現(xiàn)出不同的價(jià)態(tài)。5-1請(qǐng)寫出 NO的電子組態(tài)（即中電子在軌道上的排布），并計(jì)算其中N 和 O 之間的鍵級(jí)。5-21999 年化學(xué)家了 N5AsF6+，其中的 N5 離子具有與氣相 N2O5 平面結(jié)構(gòu)相同5 離子中的共軛 鍵（ p），并指出該離子中有幾個(gè)氮原子采取+的對(duì)稱性，指出 Nmn等性 sp 雜化方式。5-3氣相中 N2O5 可分解為 NO2 和 O2。有人推測(cè)出下列反應(yīng)機(jī)理：N2O5 NO2 + NO3NO2 + NO3 N2O5kaka 'kb kcNO2 + NO3 NO2 + NO + O2

11、 NO + N2O5 3NO2請(qǐng)根據(jù)上述反應(yīng)機(jī)理推導(dǎo)出 N2O5 分解的速率方程。4第 6 題 (14 分) 元素周期表中第 IIIB 族鈧、釔和原子序數(shù)從 5771 的鑭系元素合稱為稀土元素?！跋⊥痢笔?18 世紀(jì)初沿用下來(lái)的舊稱。常用 RE 表示稀土元素。當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)這些元素的礦物稀少，又難以分離，它們的氧化物既難熔融、也難溶于水，很像組成土壤的氧化物，因此得名稀土元素。實(shí)際上稀土元素并不稀少。17 種稀土元素的地殼總量為0.0153，大大超過銅、鉛、鋅、錫等常見金屬元素的地殼含量。我國(guó)擁有很豐富的稀土，蘊(yùn)藏量居世界首位。稀土元素在和陶瓷工業(yè)中用作著色劑、脫色劑和拋光材料，在石油化工中作催化劑

12、，在無(wú)線電工業(yè)中作激光材料、熒光材料和永磁材料等。稀土元素在冶金工業(yè)中用于性能各異的合金。6-1 若用 A、B、C 表示最密堆積的密置層，稀土中的 La、Pr、Nd、Pm等金屬采取的堆積形式為：ABACABACA請(qǐng)畫出該晶體的一個(gè)晶胞，寫出該晶胞中八面體空隙的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)； 若金屬的半徑為 R，請(qǐng)計(jì)算晶胞參數(shù) a、b、c。OOOOOOOOOO OOOO6-2 若用 A、B、C 表示最密堆積的密置層，某些鑭系金屬，如g型的 Dy 采取的堆積形式為：ABABCBCACABABCBCACA請(qǐng)指出該晶體的結(jié)構(gòu)基元是什？對(duì)下列堆積中畫橫線的密置層：ABABCBCACABABCBCACA畫出該層上一個(gè)原子配位

13、型式的多面體圖。6-3 某同學(xué)畫了金屬鐿 Yb 的六方晶胞，該晶胞中各個(gè)圓球的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為：(0,0,0)(1/3,2/3,1/3)(2/3,1/3,2/3)若金屬 Yb 原子的半徑為 R，求出該堆積方式所對(duì)應(yīng)正當(dāng)晶胞的晶胞參數(shù)。第 7 題 (6 分) 能否CaCl。出堿土金屬的一價(jià)氯化物是許多人感的，有人曾試圖7-1 有人認(rèn)為 CaCl 可能為一種簡(jiǎn)單的晶體結(jié)構(gòu)，正負(fù)離子半徑比 r(Mm+) / r(Xx-) 常常決定晶體的結(jié)構(gòu)類型。有人估算得到 r(Ca+) » 120 pm, r(Cl-) »167 pm，下表列出了 MX 型化合物晶體結(jié)構(gòu)的有關(guān)情況。5M 的配位數(shù)X

14、的多面體結(jié)構(gòu)類型CaCl 晶格能的估算值DLH03三角形BN- 663.8 kJ mol-14四面體ZnS- 704.8 kJ mol-1DLH0(CaCl)是指反應(yīng) Ca+(g) + Cl-(g) ¾® CaCl(s)的焓變。CaCl 的晶體結(jié)構(gòu)類型是什？7-2 對(duì)于確定 CaCl 在熱力學(xué)上是否，不僅僅其晶格能DLH0 很重要，實(shí)際上 CaCl 的標(biāo)準(zhǔn)生成焓fH0 也很重要。請(qǐng)根據(jù)波恩循環(huán)（Born-Haber-cycle）計(jì)算 CaCl 的fH0。為了確定 CaCl 在岐化為 Ca 和CaCl2這一過程中在熱力學(xué)上是否，必須計(jì)算該過程的標(biāo)準(zhǔn)焓變（熵變 S 非常小，其化

15、反應(yīng)能否發(fā)生? 用你的計(jì)算結(jié)果來(lái)說明。忽略）。從熱力學(xué)觀點(diǎn)看, CaCl 的歧已知 H2S 在水溶液中的飽和濃度為 0.1 mol L-1，H2S 的第一級(jí)電離常數(shù)第 8 題 (10 分)為 K1,H2S=1.1×10-7，H2S 的第電離常數(shù)為 K2,H2S =1.3×10-13。H2SO4 的第一級(jí)電離常數(shù)是完全的，H2SO4 的第電離常數(shù)為 K2,H2SO4=1.0×10-2。CuS 的 Ksp=6.0×10-36。8-1 在含 0.1 mol L-1 CuSO4 與 1.0 mol L-1 HCl 的混合溶液中，不斷通如 H2S，使 H2S 在水

16、溶液中達(dá)到飽和，計(jì)算溶液中最后殘留 Cu2+的濃度。8-2 計(jì)算反應(yīng) Cu2+ + H2S + 2SO42-CuS + 2HSO4- 的平衡常數(shù)。第 9 題 (9 分) 完成下列各題。9-1 人們通過測(cè)定發(fā)現(xiàn), 50000 年前的某一樣品其14C14C的含量是現(xiàn)代樣品含量的0.236%。在某一考古地發(fā)現(xiàn)一樣品中 14C 的含量是現(xiàn)代樣品 14C 含量的 3.50% , 請(qǐng)計(jì)算該樣品的年代。6熔化熱熔化 H0(Ca)9.3 kJ mol-1離子化焓(即第一電離能)1 IEH(Ca)Ca ¾® Ca+589.7 kJ mol-1離子化焓(即第二電離能)2 IE H(Ca)Ca+

17、 ¾® Ca2+1145.0 kJ mol-1蒸發(fā)熱 蒸發(fā) H0(Ca)150.0 kJ mol-1解離能解離 H(Cl2)Cl2 ¾® 2 Cl240.0 kJ mol-1生成焓fH0(CaCl2)-796.0 kJ mol-1電子親和能EAH(Cl)Cl + e- ¾® Cl- 349.0 kJ mol-16八面體NaCl- 751.9 kJ mol-18立方體CsCl- 758.4 kJ mol-19-2甲醇 CH3OH 與苯 C6H6 形成的溶液,其每種組分的蒸汽壓與定律相比大的正誤差, 請(qǐng)從?間作用力的觀點(diǎn)加以解釋; 這種溶液氣液相圖的特點(diǎn)是什9-3已知 Li 原子基態(tài)的第一電離能 I1 是 5.4 eV，第二電離能 I2 是 75.6 eV，求其第三電離能 I3 及 Li+中 2 個(gè) 1s 電子之間的排斥能。6-多磷負(fù)離子 P10 , 該負(fù)離子具有與甲烷一樣的對(duì)稱性。請(qǐng)畫出9-4在 Cu4SnP10 中,該離子的結(jié)構(gòu)圖,