【化學(xué)競(jìng)賽試題】模擬卷3

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2008年全國(guó)高中化學(xué)競(jìng)賽模擬試題三 第一題、石油煉制過程中產(chǎn)生大量的H2S廢氣，用熱分解法和電化學(xué)的方法可以制得H2和硫磺產(chǎn)品。 1-1如何從高溫分解（一般在1100℃以上）的蒸汽中得到硫磺？ 1-2電化學(xué)的基本工藝是將H2S 通入 FeCl3 水溶液中，過濾后將反應(yīng)液通入電解槽中電解。研究表明，F(xiàn)e-Cl體系中對(duì)H2S的吸收率可達(dá)99%，反應(yīng)液可循環(huán)利用。寫出有關(guān)反應(yīng)方程式。 第二題、A的單質(zhì)和B的單質(zhì)在加熱下激烈反應(yīng)得到化合物X。X的蒸氣密度是同溫度下的空氣密度的5.9倍。X遇過量的水激烈反應(yīng)，反應(yīng)完全后的混會(huì)物加熱蒸干，得一難溶物。后者在空氣中經(jīng)1000℃以上高溫灼燒，得到化合物Y。Y的一種晶體的晶胞可與金剛石晶胞類比，A原子的位置相當(dāng)于碳原子在金剛石晶胞中的位置，但Y晶胞中A原子并不直接相連而是通過E原子相連。X與過量氨反應(yīng)完全后得到含A的化合物Z。Z在無氧條件下經(jīng)高溫灼燒得化合物G，G是一種新型固體材料。 2-1寫出X、Y、Z、G的化學(xué)式：X Y Z G 2-2你預(yù)計(jì)G有什么用途？用一兩句活說明理由 第三題、 已知下列各標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)： φ ?Br2/Br－ = +1.07V φ ?NO3－/HNO2 = +0.94V φ ?Co3+/Co2+ = +1.82V φ ?O2/H2O = +1.23V φ ?H+/H2 = 0 V φ ?HBrO/Br2 = +1.59V φ ?As/AsH3 = -0.60V 根據(jù)各電對(duì)的電極電勢(shì)，指出： 3-1 最強(qiáng)的還原劑和最強(qiáng)的氧化劑是什么？ 3-2 哪些物質(zhì)在水中不穩(wěn)定？它們都發(fā)生什么變化？ 3-3 Br2能否發(fā)生歧化反應(yīng)？說明原因。 3-4哪些E ?與H+離子濃度無關(guān)？ 第四題 如圖：橫坐標(biāo)為溶液的pH值，縱坐標(biāo)為Zn2+離子或Zn（OH）42—離子物質(zhì)的量溶液的對(duì)數(shù)，回答下列問題。 4-1往ZnCl2溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液，反應(yīng)的離子方程式可表示為： 。 4-2從圖中數(shù)據(jù)計(jì)算可得Zn（OH）2的溶度積（Ksp）== 4-3某廢液中含Zn2+離子，為提取Zn2+離子可以控制溶液中pH值的范圍是 4-4往1L 1.00molL—1 ZnCl2溶液中加入NaOH固體至pH=6，需NaOH mol（精確至小數(shù)點(diǎn)后2位） 4-5 25℃時(shí)，PbCl2固體在鹽酸中的溶解度如下： c（HCl）/（molL—1） 0.50 1.00 2.04 2.90 4.02 5.16 5.78 10—3c（PbCl2）/（molL—1） 5.10 4.91 5.21 5.90 7.48 10.81 14.01 根據(jù)上表數(shù)據(jù)你能得出什么結(jié)論？試分析產(chǎn)橫這種現(xiàn)象可能的原因 第五題、金屬M(fèi)溶于稀鹽酸時(shí)生成MCl2，其磁偶極矩為5.0Wbm（磁偶極矩與成單電子的關(guān)系為： ）。在無氧操作條件下，MCl2溶液遇NaOH溶液，生成一白色沉淀A。A接觸空氣就逐漸變成綠色，最后變成棕色沉淀B。灼燒時(shí)，B生成了紅棕色粉末C，C經(jīng)不徹底還原而生成了鐵磁性的黑色物D。 B溶于稀鹽酸生成溶液E，它使KI溶液氧化成I2，但在加入KI前先加入NaF，則KI將不被E所氧化。 若向B的濃NaOH懸浮液中通入Cl2可得紫紅色溶液F，加入BaCl2時(shí)就會(huì)沉淀出紅棕色固體G，G是一種強(qiáng)氧化劑。 試確認(rèn)各字母所代表的化合物，并寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。 第六題、1962年，N. Bartlett用PtF6與Xe在一定條件下反應(yīng)，制得了第一個(gè)稀有氣體化合物，這種化合物含F(xiàn)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.259。它極易于水反應(yīng)，0.440 g該化合物與水反應(yīng)可得標(biāo)準(zhǔn)狀況下氙和氧氣物質(zhì)的量比為2︰1的混合氣體33.6mL。 請(qǐng)根據(jù)上述條件，寫出該化合物與水反應(yīng)的化學(xué)方程式。 第七題、鐵存在幾種晶型：體心立方的α型和面心立方的γ型等等，在910℃時(shí)，α型可以轉(zhuǎn)變成γ型。假設(shè)在轉(zhuǎn)變溫度條件下，最相鄰的兩個(gè)鐵原子之間的距離是相同的，試計(jì)算在轉(zhuǎn)變溫度條件下，α型對(duì)γ型的密度之比為多少？ 第八題、寫出字母代表的化合物的結(jié)構(gòu)： 第九題、一種作為接觸法制備硫酸的催化劑A，在它的催化作用下，二氧化硫被氧化為三氧化硫。 9-1寫出這種催化劑A的化學(xué)式。 9-2 A溶于鹽酸得到一種化合物B、氯氣和水，寫出該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式和B的化學(xué)式。 9-3 B在水溶液中是形成一種正二價(jià)的六配位的絡(luò)離子C，寫出該絡(luò)離子C的結(jié)構(gòu)式。 9-4 B與乙酰丙酮（2，4-戊二酮）反應(yīng)可得到蘭色的五配位絡(luò)合物D，寫出該絡(luò)合物D的結(jié)構(gòu)式。 第十題、除草劑M(2，4，5-T) 具有高毒性，其使用需嚴(yán)格的控制，右圖為環(huán)境化學(xué)網(wǎng)關(guān)于它的一些信息。 M可由A(四氯苯的一種，具有三個(gè)對(duì)稱面)經(jīng)由兩步反應(yīng)得到。X在150℃下與氫氧化鈉共熔反應(yīng)得到Y(jié)(С6H2Cl3NaO),同時(shí)有副產(chǎn)物Z(С12H4Cl4O2)生產(chǎn),Z同樣具有很高的毒性，分離產(chǎn)物后，Y與氯乙酸反應(yīng)得到M. 10-1.寫出X,Y,Z的結(jié)構(gòu) 10-2.如何分離Y和Z____________________ 10-3.命名M_________________________________ 10-4.M的工業(yè)品通常為其鈉鹽，試指出原因________________________________ 第十一題、富勒烯是一系列碳原子簇合物的總稱。它的應(yīng)用十分廣泛，涉及光學(xué)、聲學(xué)、信息學(xué)、藥物學(xué)、催化、儲(chǔ)氫、超導(dǎo)等。18世紀(jì)俄羅斯數(shù)學(xué)家萊昂哈德歐拉通過理論論證明確指出，任何一個(gè)這樣的多面體都必須恰好具有12個(gè)五邊形方能閉合形成多面體。試回答： 11-1由12個(gè)五邊形構(gòu)成的最小碳籠子分子式為_________，計(jì)算過程為____________。 11-2除碳原子能形成籠形球狀分子外，實(shí)驗(yàn)上還發(fā)現(xiàn)以金屬原子部分取代碳原子的金屬－碳原子團(tuán)族分子，即：金屬碳烯。你認(rèn)為能代替碳原子化合物的金屬有哪幾種？ 11-3在最小的金屬碳烯原子簇化合物中，金屬與碳原子個(gè)數(shù)比為2︰3，這種最小金屬碳烯團(tuán)簇的分子式為_______（用M代表金屬）。 11-4 美國(guó)研究人員通過理論計(jì)算證明，可以用24個(gè)X原子和24個(gè)Y原子代替48個(gè)碳原子形成C12X24Y24新的團(tuán)簇分子，在這種全非金屬團(tuán)簇分子的12個(gè)五邊形中，每個(gè)五邊形中有________個(gè)X原子，有________個(gè)Y原子，X是_____元素，Y是_____元素。C12X24Y24與C60相比，熱穩(wěn)定性如何？ 2008年全國(guó)高中化學(xué)競(jìng)賽模擬試題三參考答案 第一題 1-1 冷凝 1-2 2Fe3+ + H2S → 2Fe2+ + S↓+ 2H+ ↑ 電解過程： 陽極： Fe2+ - e → Fe3+ 陰極： 2H+ + 2e → H2 ↑ 第二題 2-1 X SiCl4 Y SiO2 Z Si(NH2)4 G Si3N4 2-2 耐磨材料 耐高溫材料 Si3N4是原子晶體，其中Si－N健的鍵能高，健長(zhǎng)短，因此該晶體的熔點(diǎn)高，硬度大。 第三題 3-1 AsH3是最強(qiáng)還原劑 Co3+是最強(qiáng)氧化劑 3-2 HBrO和Co3+在水中不穩(wěn)定 4HBrO2Br2 + O2 + 2H2O 4Co3+ + 2H2O4Co2+ + O2 + 4H+ 3-3 Br2不能在pH＝0的溶液中發(fā)生歧化 ∵ 3-4 和與[H+]無關(guān)，但pH過大，Co3+、Co2+會(huì)成為氫氧化物 第四題 4-1 Zn2++ 4OH—==[Zn（OH）4]2— 4-2 10—17 4-3 （8.0，12.0） 4-4 1.80 4-5 隨著鹽酸濃度的增大，PbCl2固體的溶解度先變小后又變大，剛開始時(shí)由于同離子效應(yīng)，隨著Cl- 濃度增大，PbCl2溶解度降低；隨著Cl-進(jìn)一步增大，Cl-與PbCl2 形成了配合離子，溶解度增大 第五題 M2+ 磁偶極矩為5.0 Wbm，根據(jù)公式 估算出M2+ 有4個(gè)成單的d電子，符合此條件的金屬可能位于VIB、VIIB族，也可能是鐵，Cr2+、Mn2+ 和Fe2+ 都有4個(gè)成單的電子。 實(shí)驗(yàn)操作中，C經(jīng)不徹底還原而生成了鐵磁性的黑色物D。D所代表的化合物應(yīng)是Fe3O4，這樣，就確定M所代表的金屬是鐵。根據(jù)以上的兩個(gè)條件，確定M代表的金屬是鐵后，將其代入實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行檢驗(yàn)，證明判斷是正確的。 金屬元素有多種，但根據(jù)M2+ 離子的M2+ 磁偶極矩為5.0 Wbm，就把金屬M(fèi)劃定在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，又通過生成鐵磁性的黑色物就能夠確定M所代表的金屬是鐵，這是解答此題的重要條件。 解：M為Fe，A為Fe(OH)2，B為Fe(OH)3，C為Fe2O3，D為Fe3O4，E為FeCl3，F(xiàn)為FeO，G為BaFeO4H2O。 第六題 解析：本題要求寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式，由于部分反應(yīng)物和生成物未知，有一定難度。其中稀有氣體化合物的化學(xué)式可通過如下方式求得。 設(shè)有1 g該化合物，則含F(xiàn)為0.259 g，含Xe： 含Pt：mPt=1－(0.259＋0.298)=0.443(g) 則稀有氣體化合物的化學(xué)式為XePtF6。 易知，在反應(yīng)中XePtF6是強(qiáng)氧化劑，這可從兩方面理解。一方面作為稀有氣體的化合物，應(yīng)不夠穩(wěn)定，Xe應(yīng)該容易被還原。另一方面，反應(yīng)有O2產(chǎn)生，即水被氧化了，那么XePtF6被還原成何物？由題意知Xe是其中之一，Pt是否被還原？ 由氧化數(shù)升降相等可得：6－x=2，x=4。 即反應(yīng)后Pt的氧化數(shù)變?yōu)椋?，因?yàn)槭撬猱a(chǎn)物，可寫成PtO2，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 2XePtF6＋6H2O=2Xe↑＋O2↑＋2PtO2＋12HF 當(dāng)然僅從氧化數(shù)考慮，將PtO2寫成PtF4也可以，但實(shí)際PtF4遇水也會(huì)強(qiáng)烈水解。 第七題 ∵Fe原子半徑是相同的，在α型中，，在γ型中， 在α型中，，∴；在γ型中，，∴ ∴， ∴ 第八題 第九題、 9-1. V2O5 9-2. V2O5+6HCl = 2VOCl2 + Cl2 + 3H2O VOCl2 9-3. 9-4. 最中間寫CH2扣1分 第十題、 10-1 10-2.溶解，分液 10-3.2，4，5-三氯苯氧乙酸 10-4.鈉鹽易溶于水 第十一題 本題是一道綜合試題。問（1）可根據(jù)信息推斷出：每個(gè)碳原子與三個(gè)碳原子相連。因此最小的碳籠為：1253=20。 問（2）要使金屬原子部分取代碳原子，形成金屬－碳原子團(tuán)簇分子，即：金屬碳烯，就應(yīng)該是金屬的價(jià)電子與碳原子的價(jià)電子相等，即為4個(gè)價(jià)電子。因此金屬應(yīng)該是ⅣA族和ⅣB族。 問（3）其實(shí)是對(duì)問（1）的深化，要形成最小的金屬碳烯原子簇化合物，就必須總原子數(shù)為20。因此，金屬與碳原子個(gè)數(shù)比為2︰3，公比為4時(shí)，總原子數(shù)正好是20，即金屬碳烯的化學(xué)式為M8C12。 問（4）其實(shí)考查等電子體知識(shí)。要使X、Y原子取代C60后結(jié)構(gòu)不變，就必然原子或離子半徑大小近似相等，這樣才不至于構(gòu)型翻轉(zhuǎn)，因此N、B符合，且N、B價(jià)電子數(shù)之和正好與2C是等電子體。再加上信息知C與X、C與Y原子數(shù)之比為1︰2，因此可以判斷，每個(gè)五邊形中，必須是1個(gè)C原子、2個(gè)B原子、2個(gè)N原子。 由于C12B24N24中C—N、B—N鍵能大，因此，C12B24N24比C60應(yīng)該更穩(wěn)定。 答案：（1）20，1253=20。 （2）ⅣA族和ⅣB族。 （3）M8C12。 （4）每個(gè)五邊形中，必然是1個(gè)C原子、2個(gè)B原子、2個(gè)N原子；由于C12B24N24中C—N、B—N鍵能大，因此，C12B24N24比C60應(yīng)該更穩(wěn)定。