全國(guó)化學(xué)競(jìng)賽初賽模擬試卷4含答案

2013年全國(guó)化學(xué)競(jìng)賽初賽模擬試卷4（時(shí)間：3小時(shí)滿(mǎn)分：100分）題號(hào)1234567891011滿(mǎn)分7411891079121112H1.008相對(duì)原子質(zhì)量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc[98]Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3La－LuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po[210]At[210]Rn[222]Fr[223]Ra[226]Ac－LrRfDbSgBhHsMtDsRg第第題（7分）第題（7分）1．Kp＝(0.376)2/[(0.125)3×0.499]＝145（1分）2．當(dāng)總壓增加到原壓強(qiáng)2倍時(shí)，p(NH3)＝0.752bar；p(H2)＝0.250bar；p(N2)＝0.998bar。Qp＝(0.752)2/[(0.250)3×0.998]＝36.3＜145（1分），故系統(tǒng)表現(xiàn)出平衡向右移動(dòng)、減小壓強(qiáng)的行為。（0.5分）3．（1）Qp＝(0.476)2/[(0.125)3×0.499]＝232＞145（1分），故系統(tǒng)表現(xiàn)出平衡向左移動(dòng)、減小NH3濃度的行為。（0.5分）（2）Qp＝(0.376)2/[(0.125)3×0.599]＝121＜145（1分），故系統(tǒng)表現(xiàn)出平衡向右移動(dòng)、減小N2濃度的行為。（0.5分）4、Qp＝(0.189)2/[(0.111)3×0.700]＝37.3＜145（1分），故系統(tǒng)表現(xiàn)出平衡向右移動(dòng)、減小N2濃度和H2濃度同時(shí)增大NH3濃度的行為（0.5分）。根據(jù)P.W.Atkins所著的《物理化學(xué)》，LeChatelier原理表述為“當(dāng)有擾動(dòng)作用于處于平衡態(tài)的系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)表現(xiàn)出減輕擾動(dòng)效果的行為?！奔俣ㄏ铝欣硐霘怏w已經(jīng)建立了平衡：3H2＋N2＝2NH3。在400K時(shí)反應(yīng)物和產(chǎn)物的分壓分別是：p(NH3)＝0.376bar；p(H2)＝0.125bar；p(N2)＝0.499bar。1．計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp。2．在給定溫度下使系統(tǒng)的總壓增加到原壓強(qiáng)的2倍，通過(guò)計(jì)算判斷平衡受到擾動(dòng)后，系統(tǒng)表現(xiàn)出哪種減輕擾動(dòng)效果的行為。3．總壓及溫度恒定，當(dāng)平衡受到下列擾動(dòng)時(shí)，通過(guò)計(jì)算判斷系統(tǒng)表現(xiàn)出哪種減輕擾動(dòng)效果的行為。①增加0.100barNH3的量；②增加0.100barN2的量。4．如果初始平衡分壓改變?yōu)椋簆(H2)＝0.111bar；p(N2)＝0.700bar；p(NH3)＝0.189bar，通過(guò)計(jì)算判斷系統(tǒng)表現(xiàn)出哪種減輕擾動(dòng)效果的行為。第第題（4分）第題（4分）1．88；C4H8O2（各1分）2．C4H8O2＋（1分）3．CH3＋（1分）在真空中，用高能電子轟擊一種氣體分子時(shí)，分子中的一個(gè)電子可以被轟擊出去，生成陽(yáng)離子自由基。如苯甲酸分子被轟擊：C6H5COOH→C6H5COOH＋＋e－其陽(yáng)離子的式量與所帶電荷數(shù)之比（m/Z)為122（即122/1），與此同時(shí)，這樣的離子還會(huì)被轟擊成其它形式的碎片離子（都只帶一個(gè)單位的正電荷），各有它們的m/Z；由苯甲酸形成的碎片離子按所測(cè)得的m/Z大小排列有：122、105、77、51……。m/Z碎片離子有關(guān)反應(yīng)105C6H5CO＋C6H5COOH＋→C6H5CO＋＋OH77C6H5＋C6H5CO＋→C6H5＋＋CO51C4H3＋C6H5＋→C4H3＋＋C2H2………………現(xiàn)有中學(xué)常用的有機(jī)化合物A，僅由C、H、O元素組成，通常A是一種無(wú)色透明的液體，不溶于水，加熱后能逐漸溶于稀NaOH溶液或稀H2SO4溶液，冷卻后不再析出原有的液體。若用高能電子束轟擊氣體A分子時(shí)，在70eV下可得m/Z為88、73、61、45、29、27、15等的離子（均只帶一個(gè)正電荷）?；卮鹣铝袉?wèn)題：1．有機(jī)物A的相對(duì)分子質(zhì)量是，分子式是；2．m/Z為88的離子是；3．m/Z為15的離子是。第第題（11分）第題（11分）2．ZrOCl2＋2NH3＋3H2O＝Zr(OH)4＋2NH4Cl（2分）Zr(OH)4＝ZrO2＋2H2O（1.5分）3．CH2＝CHCH2Br＋Mg→CH2＝CHCH2MgBrCH2＝CHCH2MgBr＋SiCl4→Si(CH2CH＝CH2)4＋4MgBrCl（2.5分）1．將不溶于水的PbS固體浸泡于足量NaCl和FeCl3的混合溶液中，可以觀(guān)察到固體質(zhì)量先增加后減小，直至最后只剩余一種單質(zhì)。寫(xiě)出兩步反應(yīng)的離子方程式。2．將ZrOCl2溶液滴加到含有分散劑聚乙二醇的氨水中，保持溶液的pH為10左右，滴加完畢后陳化得到一種水凝膠；抽濾后在水凝膠中加入正丁醇，加熱蒸發(fā)出水-正丁醇的混合物，焙燒得到納米級(jí)某粒子。寫(xiě)出兩步反應(yīng)的化學(xué)方程式。3．將烯丙基溴與鎂粉溶解于甲苯中，制備得到烯烴類(lèi)格氏試劑；不必分離，直接加入SiCl4可以制備得到G0。G0中，Si為等性sp3雜化。寫(xiě)出兩步反應(yīng)的化學(xué)方程式。第第題（8分）1．第題（8分）1．（2.5分）2．（2.5分）3．C116H43N5O2Zn（2分），1604（1分）卟啉（porphyrin）或金屬卟啉是良好的電子給予體，在可見(jiàn)光區(qū)有著非常廣泛的吸收，有利于太陽(yáng)能的吸收。富勒烯（fullerene）具有完美的三維空間結(jié)構(gòu)，是較好的電子受體。通過(guò)柔性連接體形成的卟啉-富勒烯化合物將有利于給-受體間電子的流動(dòng)，使化合物具有優(yōu)良的光電轉(zhuǎn)換性能。右上圖是含有芳香基的卟啉（代號(hào)A）的結(jié)構(gòu)圖，右下圖是代號(hào)為H2P-C60的反應(yīng)中間產(chǎn)物。1．寫(xiě)出在丙酸溶劑中，由對(duì)羥基苯甲醛、苯甲醛、吡咯（pyrrole）合成A的方程式。2．寫(xiě)出在K2CO3和DMF存在下，A與BrCH2CH2CH2Br反應(yīng)生成的主要有機(jī)物。3．寫(xiě)出ZnP-C60的分子式及其式量。第第題（9分）第題（9分）1．圖略（2分）2．設(shè)T為最高溫度（℃），V為鹽酸的體積（mL）達(dá)到最高點(diǎn)前三組數(shù)據(jù)，可得出線(xiàn)性方程：T＝20＋0.44V（1分）達(dá)到最高點(diǎn)后三組數(shù)據(jù)，可得出線(xiàn)性方程：T＝37.6－0.36V（1分）聯(lián)立方程組，解之得：T＝29.68，V＝22.0，則50－V＝28.0即：最高溫度為29.68℃，鹽酸體積為22.0mL，NaOH溶液體積為28.0mL。（1.5分）此時(shí)反應(yīng)放出的熱量最多，應(yīng)是酸堿恰好完全反應(yīng)，pH＝14－pKb＝9.26，混合溶液顯堿性。（0.5分）3．根據(jù)第2小題數(shù)據(jù)，可以推出氨水原濃度：c(NH3·H2O)0＝0.100×22.0/28.0＝0.0786mol/L混合溶液相當(dāng)于NH4＋和NH3·H2O的緩沖溶液，則：c(NH4Cl)＝0.100mol/L×10.0mL/50.0mL＝0.0200mol/Lc(NH3·H2O)＝(0.0786mol/L×40.0mL－0.100mol/L×10.0mL)/50.0mL＝0.0429mol/L氯離子不水解，故：c(Cl－)＝0.0200mol/LpH＝14－pKb＋lg(0.0429/0.0200)＝9.59c(H＋)＝10－9.59＝2.6×10－10mol/Lc(OH－)＝10－4.41＝3.9×10－5mol/Lc(NH4＋)＝0.0200＋3.9×10－5－2.6×10－10≈0.0200mol/L（氯離子、銨離子、氫氧根離子、氫離子各1分，共4分。銨離子不經(jīng)上述計(jì)算過(guò)程給出正確答案，不給分。）在20℃和充分?jǐn)嚢柘?，將不同體積的鹽酸和氨水混合，各組混合溶液體積均為50mL。以下各組混合物所達(dá)到的最高溫度，結(jié)果如下：鹽酸的體積（mL）5.010.015.020.025.030.035.040.045.0氨水的體積（mL)45.040.035.030.025.020.015.010.05.0最高溫度（℃）22.424.426.628.828.626.825.023.421.61．繪出最高溫度與鹽酸體積的關(guān)系圖（繪在給定的坐標(biāo)圖上）2．假定溫度達(dá)到最高點(diǎn)前后兩段曲線(xiàn)可以近似地認(rèn)為呈線(xiàn)性關(guān)系。計(jì)算溫度上升的最大可能數(shù)值，以及此時(shí)消耗鹽酸和氨水的體積各為多少毫升？并判斷此時(shí)溶液的酸堿性。pKb(NH3·H2O)＝4.74。3．若鹽酸濃度為0.100mol/L。把10.0mL鹽酸和40.0mL氨水相互混合，計(jì)算所得溶液中存在的各離子濃度。第第題（10分）第題（10分）1．Rb6O2（2分）2．6個(gè)（1分）（3分）3．氧原子較少，銣的電子沒(méi)有完全被氧奪去，仍有電子能自由移動(dòng)，故能導(dǎo)電。（2分）4．離子鍵，金屬鍵，配位鍵，分子間作用力。（2分）s區(qū)金屬低于族氧化態(tài)（Ⅰ）的化合物在特殊條件下才能形成。例如供氧不足時(shí)銣能形成一系列富金屬氧化物，這些暗色化合物都是活潑性很高的金屬性導(dǎo)體，其中一種簇合物（以A表示）兩個(gè)O原子分別以八面體方式聯(lián)系著6個(gè)Rb原子，2個(gè)相鄰八面體共用一個(gè)面。1．請(qǐng)寫(xiě)出A的化學(xué)式。2．如果從該簇合物分子中兩個(gè)O原子的連線(xiàn)方向上觀(guān)察，將Rb原子投影在垂直該連線(xiàn)的平面上，則投影在平面上除1個(gè)O原子外還有幾個(gè)Rb原子？畫(huà)出它們的平面構(gòu)型。3．請(qǐng)解釋A能導(dǎo)電的原因。4．在這種結(jié)構(gòu)單元里，Rb－Rb的距離僅為352pm，比Rb單質(zhì)中的Rb－Rb的距離485pm小。請(qǐng)分析該物質(zhì)中存在哪些典型作用力？第第題（7分）第題（7分）1．陽(yáng)極：2Cl－－2e－＝Cl2陰極：2H2O＋2e－＝H2＋2OH－（各1分）2．3Cl2＋6OH－＝ClO3－＋5Cl－＋3H2O（1分）3．根據(jù)前面方程式可以看出，每生產(chǎn)1mol氯酸鉀需要6mol氯化鉀，則：m(KCl)＝(74.55g·mol－1×6×100g)/122.55g·mol－1＝365g（1分）n(e－)＝2×100g/122.55g·mol－1＝1.63molQ＝1.63mol×96484C·mol－1＝1.57×105C＝1.57×105A·s＝43.7A·h（3分）氯酸鹽和高氯酸鹽被用于火柴、煙火、炸藥等制造業(yè)。生產(chǎn)氯酸鉀的第一步為電解氯化鉀水溶液。1．寫(xiě)出兩個(gè)電極上的反應(yīng)。陽(yáng)極析出Cl2；陰極析出OH－。2．氯與氫氧根離子反應(yīng)生成氯酸根離子。寫(xiě)出反應(yīng)方程式。3．計(jì)算為生產(chǎn)100g氯酸鉀所需的氯化鉀的質(zhì)量和電量（以A·h－安培小時(shí)為單位）。第第題（9分）第題（9分）1．見(jiàn)下表（每空0.5分，共6分）CompoundACompoundBComoundCMW519538464氫鍵供體數(shù)985氫鍵受體數(shù)151410clgP0.160.221.8限制條件數(shù)430IC50(μmol/L)0.90.040.022．IC50是藥物半數(shù)抑制濃度，它的數(shù)值越小，意思是殺滅細(xì)菌或病毒所用的藥物濃度越小，即藥效更強(qiáng)。（1分）（答不出名詞“藥物半數(shù)抑制濃度”不扣分。）3．氫鍵供體數(shù)為2，氫鍵受體數(shù)為5，MW為396.4（化學(xué)式C17H12N4OF6S），都沒(méi)有違反Lipinski規(guī)則的限制性條件，油水分布系數(shù)沒(méi)有給出，但影響不大了。（2分）藥物設(shè)計(jì)成為一個(gè)獨(dú)立且明確的研究領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了四十多年，但是新藥物研究過(guò)程的盲目性，一旦臨床試驗(yàn)不能確定其全面藥效，可能會(huì)使研究前期投入的所有的財(cái)力、時(shí)間和人力全部浪費(fèi)，損耗率高達(dá)90%。Pfizer研究所的Lipinski研究組通過(guò)統(tǒng)計(jì)USAN（UnitedStatesAdoptedName）庫(kù)中化合物性質(zhì)，得出了口服藥物的經(jīng)驗(yàn)性規(guī)律，即著名的ruleofLipinski。Lipinski規(guī)則：如果化合物滿(mǎn)足以下條件之一，那么化合物的吸收或滲透性能不好的可能性就會(huì)更大；如果化合物滿(mǎn)足以下條件的任意二個(gè)，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到90%以上；如果化合物滿(mǎn)足以下條件的任意三個(gè)，可以非常可靠地排除該化合物。①氫鍵供體數(shù)目（以NH和OH鍵數(shù)目之和計(jì)）大于5；②MW（MolecularWeight）大于500；③lgP（油水分布系數(shù)）小于5，或MlgP小于4.15，或clgP小于0.2；④氫鍵受體數(shù)目（以N和O數(shù)目之和計(jì)）大于10。1．圖1所示的化合物是纖維蛋白原受體拮抗劑在Lipinski規(guī)則指導(dǎo)下的演變過(guò)程，根據(jù)圖中信息填寫(xiě)下表。CompoundACompoundBComoundCMW氫鍵供體數(shù)氫鍵受體數(shù)clgP0.160.221.8限制條件數(shù)IC50(μmol/L)0.90.040.022．猜測(cè)上表中，IC50是衡量什么的指標(biāo)？即它的變化趨勢(shì)意味著什么？3．圖2是在尋找芳香脲類(lèi)抗錐體蟲(chóng)化合物時(shí)，利用Lipinski規(guī)則篩選出的有潛力的先導(dǎo)化合物(D16)框架，請(qǐng)用Lipinski規(guī)則對(duì)此化合物進(jìn)行分析。第第題（12分）第題（12分）1．KClO3＝KCl＋O3↑（1.5分）KClO3＋5KCl＝3K2O＋3Cl2↑（1.5分，K2O寫(xiě)成K2O2或KO2不扣分，但必須配平。）2．（1）將混合氣體用足量水吸收后，將溶液分成兩份，在一份溶液中滴加AgNO3溶液出現(xiàn)白色沉淀，在另一份溶液中滴加NaBr溶液出現(xiàn)紅棕色，說(shuō)明存在Cl2。（1.5分）（2）通入少量NO2，紅棕色氣體很快褪去，發(fā)生反應(yīng)：2NO2＋O3＝N2O5＋O2，說(shuō)明存在極強(qiáng)氧化性物質(zhì)O3。（1.5分）3．O3＋2I－＋H2O＝O2＋I(xiàn)2＋2OH－（1分）Cl2＋2I－＝I2＋2Cl－；I2＋2S2O32－＝2I－＋S4O62－（各0.5分）4．n(Cl2)＝(1.00－0.98)L/22.4L/mol＝8.9×10－4mol（0.5分）n(I2)＝1/2×0.100mol/L×0.02670L＝1.335×10－3mol（0.5分）n(O3)＝1.335×10－3mol－8.9×10－4mol＝4.5×10－4mol（1分）（如果不寫(xiě)出I2的計(jì)算過(guò)程，直接寫(xiě)出O3的計(jì)算過(guò)程，O3物質(zhì)的量正確給1分。）n(混合氣體)＝1.00L/22.4L/mol＝0.0446molV(Cl2)%＝8.9×10－4mol/0.0446mol＝2.0%V(O3)%＝4.5×10－4mol/0.0446mol＝1.0%（各1分）用氯酸鉀加熱分解法制得的氧氣常含有微量的兩種氣體雜質(zhì)，兩種氣體雜質(zhì)都具有較強(qiáng)的氧化性。為了測(cè)定該氣體中兩種氣體雜質(zhì)的含量，將氯酸鉀受熱分解后所得氣體1.00L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）通過(guò)足量的KI溶液，所得氣體干燥后體積為0.98L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。再用0.100mol/LNa2S2O3溶液逐滴滴定測(cè)KI溶液中的I2，消耗的Na2S2O3溶液體積為26.70mL。1．寫(xiě)出兩種氣體雜質(zhì)產(chǎn)生的化學(xué)方程式。2．簡(jiǎn)述定性檢驗(yàn)兩種氣體雜質(zhì)存在的化學(xué)方法。3．寫(xiě)出定量檢驗(yàn)兩種氣體雜質(zhì)所涉及的反應(yīng)的離子方程式。4．計(jì)算氯酸鉀受熱分解得到的氣體里Cl2和O3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。第第題（11分）第題（11分）1．根據(jù)氧化數(shù)之和為零，列出方程：3x＋2y＝4根據(jù)N質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.9%，列出方程：14.01x/(47.87＋14.01x＋16.00y)＝7.9%聯(lián)立方程組，解之得：x＝0.426，y＝1.36故A的化學(xué)式為T(mén)iN0.426O1.36（4分）2．TiO2＋0.426NH3＝TiN0.426O1.36＋0.64H2O（2分）3．(2－0.426－1.36)/2×100%＝10.7%（1分）4．ρ＝2×(47.87＋0.426×14.01＋1.36×16.00)/[6.022×1023×(4.59×10－8)2×2.96×10－8]＝4.03g/cm3（1分）粒徑為240nm，則半徑為120nm＝1.20×10－7m＝1.20×10－5cmV＝4/3×π×(1.20×10－5cm)3＝7.238×10－15cm3（1分）S＝4×π×(1.20×10－7m)2＝1.810×10－13m2（1分）BET＝1.810×10－13m2/(4.03g/cm3×7.238×10－15cm3)＝6.21m2/g（1分）TiO2導(dǎo)電粉無(wú)毒，具有良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性，是良好的抗靜電劑和電磁屏蔽劑。高溫下TiO2將部分失去氧，形成缺陷中心，勻速通入氨氣進(jìn)行高濃度N摻雜，N進(jìn)入TiO2晶格取代O原子而釋放出空穴，從而使導(dǎo)電性能顯著提高。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，在950℃焙燒3h后，形成的TiNxOy晶體（以A表示）中，N質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.90%，平均粒徑約為240nm，電阻率低達(dá)6.5×10－3Ω·cm。1．通過(guò)計(jì)算，確定A的化學(xué)式。2．寫(xiě)出制備A的化學(xué)方程式。3．計(jì)算A中空穴占金紅石晶格的原子分?jǐn)?shù)。4．已知金紅石屬于四方晶系，晶胞參數(shù)：a＝459pm，c＝296pm，Z＝2。假設(shè)在摻雜過(guò)程中晶胞參數(shù)沒(méi)有明顯變化，計(jì)算A的比表面積（BET，單位：m2/g）第第題（12分）第題（12分）1．HNO3、H2O2、Br2都能將Fe2＋氧化（1分，每少答一種物質(zhì)扣0.5分，扣完為止。）NO3－＋3Fe2＋＋4H＋＝3Fe3＋＋NO↑＋2H2OH2O2＋2Fe2＋＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2OBr2＋2Fe2＋＝2Fe3＋＋2Br－（2分，錯(cuò)1個(gè)扣1分）2．（1）c(H＋)＝(0.01×6.3×10－3)0.5＝7.9×10－3pH＝2.1（1.5分）（2）c(OH－)＝(6.3×10－38/0.01)1/3＝1.8×10－12pH＝2.3（1.5分）（3）c(Fe3＋)＝(0.2×10－3g/L)/(55.85g/mol)＝3.6×10－6mol/Lc(OH－)＝(6.3×10－38/3.6×10－6)1/3＝2.6×10－11pH＝3.4（2分）3．n(As2O3)＝0.02483g/197.84g/mol＝1.255×10－4molc(Fe)＝(2.505g/L)/(55.85g/mol)＝0.04485mol/Lc(KMnO4)＝4/5×(1.255×10－4mol)/12.79×10－3L＝7.850×10－3mol/Lc(Fe2＋)＝7.85