【化學(xué)競賽試題】模擬卷4

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2008年全國高中化學(xué)競賽模擬試題四 第一題、氮元素能形成多種化合物，回答下列問題 1-1、試解釋：NO2容易形成二聚物，NO則不能形成二聚物 1-2、試解釋：NF3比較穩(wěn)定，約在250℃時(shí)才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而NCl3卻是極其危險(xiǎn)的易爆炸的油狀物 1-3、25℃時(shí)水溶液中肼與強(qiáng)酸反應(yīng)結(jié)合一個(gè)質(zhì)子的平衡常數(shù)為3.0108，求N2H4的堿式電離常數(shù)Kb及其共軛酸的酸式電離常數(shù)Ka。 第二題、在研究C4H4的同分異構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的分子X。紅外光譜和核磁共振譜表明該分子的只含有一種氫原子。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)分子中的碳原子均為sp3雜化，且X的一氯代物，二氯代物，三氯代物均只有一種同分異構(gòu)體。則： 2-1.X的結(jié)構(gòu)是 2-2.X是一種不夠穩(wěn)定的物質(zhì)，受熱很容易分解。試解釋造成X不穩(wěn)定的原因 2-3、四硝基取代物會(huì)是種烈性的炸藥，寫出其爆炸的方程式 第三題、稀土是我國的豐產(chǎn)元素，17種稀土元素的性質(zhì)十分相近。用有機(jī)萃取劑來分離稀土元素是一種重要的技術(shù)。他合物A是其中一種有機(jī)車取劑，A的結(jié)構(gòu)式如下所示： 3-1 A所屬的化合物類型叫什么？ 3-2 通過什么類型的化學(xué)反應(yīng)可以合成化合物A？寫出反應(yīng)物（其中的有機(jī)物用結(jié)構(gòu)式表示）。 第四題、納米材料由于具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，是研究的熱點(diǎn)之一。電化學(xué)合成作為“綠色”的合成技術(shù)也受到人們的關(guān)注，兩個(gè)不同領(lǐng)域的研究交叉是科學(xué)新發(fā)現(xiàn)的重要來源。 某研究小組用電化學(xué)方法，以金屬鈦?zhàn)鳛殛枠O，惰性電極為陰極，無水乙醇，離子液體Bu4NBF4組成的電解質(zhì)溶液，合成了納米TiO2的前驅(qū)體Ａ,Ａ中含鈦量為21.0%,A 經(jīng)過直接水解法可在鈦表面得到納迷TiO2膜，鈦基TiO2膜電極（有效電極反應(yīng)電對(duì)為TiO2/Ti(OH)3）對(duì)有機(jī)電合成有很好的催化活性，催化硝基苯合成對(duì)氨基苯酚產(chǎn)率高達(dá)90%以上，催化草酸合成乙醛酸產(chǎn)率高達(dá)95%以上。若電催化合成機(jī)理可表示為： 4-1、給出A的結(jié)構(gòu)簡式 4-2、寫出TiO2/Ti(OH)3氧化還原電對(duì)的電極反應(yīng)方程式 4-3、寫出TiO2/Ti(OH)3電極上催化合成題中對(duì)氨基苯酚，乙醛酸的反應(yīng)方程式 第五題、將硼酸，發(fā)煙硫酸，螢石粉共熱得到無色氣體A，A為平面構(gòu)型分子，密度約為空氣的2.3倍，A用乙醚吸收后得到液態(tài)物質(zhì)B。乙酸中存在微弱的自偶電離，離子電導(dǎo)率為139μS/cm，將B加入乙酸中形成均一透明的無色溶液，發(fā)現(xiàn)乙酸的離子電導(dǎo)率顯著增強(qiáng)，達(dá)到1300-5800μS/cm，B與乙酸的混合溶液是具有良好應(yīng)用前景的非水型電解質(zhì)，與傳統(tǒng)的水溶液電解質(zhì)體系相比有獨(dú)特的優(yōu)勢，擴(kuò)大了電化學(xué)反應(yīng)研究的物質(zhì)范圍和電位研究區(qū)間。試回答下列問題： 5-1給出A，B的結(jié)構(gòu)簡式 5-2寫出生成A的化學(xué)反應(yīng)方程式 5-3用方程式表示乙酸的自偶電離過程，并分析乙酸中加入B后，電導(dǎo)率顯著提高的原因 5-4紅外光譜顯示，純乙酸中存在兩種羧羥基吸收峰，分析這兩種峰產(chǎn)生的原因 5-5為什么說非水型電解質(zhì)可以擴(kuò)大電化學(xué)反應(yīng)研究的物質(zhì)范圍和電位區(qū)間？ 第六題、將一定量的純粹的NiO晶體在氧氣中加熱，部分Ni2+被氧化為Ni3+，得到氧化物NixO，測得該氧化物的密度為6.47g?cm–3，已知Ni的相對(duì)原子質(zhì)量為58.70，純粹的NiO晶體具有NaCl型結(jié)構(gòu)，核間Ni—O的距離為207.85pm，O2–的離子半徑為140pm 6-1 畫出純粹的NiO立方晶胞 6-2計(jì)算NixO的晶胞參數(shù) 6-3計(jì)算x值，并寫出該氧化物的化學(xué)式（要求標(biāo)明Ni元素的價(jià)態(tài)） 6-4在NixO的晶體中，O2–采取何種堆積方式？Ni在此堆積中占據(jù)哪種 空隙？占據(jù)的百分比是多少？ 6-5在NixO的晶體中，Ni—Ni間的最短距離是多少？ 6-6將NixO的晶與NiO晶體比較，Ni和O2–的配位數(shù)有何變化（指平均情況） 第七題、7-1 ⑴ BrCl3具有很強(qiáng)的氧化性，指出它的分子構(gòu)型。將BrCl3溶于水，再通入二氧化硫?qū)懗鲈摲磻?yīng)的化學(xué)方程式。 ⑵ 若將4.66gBrCln溶于水，通入二氧化硫，反應(yīng)后，將溶液調(diào)節(jié)為中性，并加入過量Ba(NO3)2溶液，除去沉淀后，所得溶液再用過量的AgNO3溶液處理，得到15.46g沉淀，試確定BrCln中n的值。 7-2硫酸可以生成由氮原子直接相連于硫原子的一系列衍生物，試寫出由硫酸經(jīng)取代、消去、加成等反應(yīng)合成三硫酰亞胺（如右下圖所示）的反應(yīng)方程式。 第八題、十九世紀(jì)末，化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了鎳(Ni)細(xì)粉與一氧化碳反應(yīng)，生成Ni(CO)4。Ni原子的價(jià)電子與CO配體提供的電子數(shù)等于18——EAN規(guī)則(或18電子規(guī)則)，請(qǐng)回答下列問題： 8-1用EAN規(guī)則預(yù)言Fe(0)和Cr(0)的二元羰基化合物的分子式？ 8-2用EAN規(guī)則預(yù)言最簡單的二元鉻(o)—亞硝基化合物應(yīng)具有什么組成？ 8-3解釋為什么Mn(0)和Co(0)不生成所謂單核中性羰基化合物，而生成有金屬—金屬鍵的化合物？ 8-4 V(CO)6以及(1)、(2)問中提出的化合物是順磁性還是反磁性？ 8-5 18電子規(guī)則對(duì)鉻和苯合成的化合物也適用，寫出此配合物的結(jié)構(gòu)式。 第九題、寫出字母代表的化合物的結(jié)構(gòu)： 第十題、從茴香籽中按下列程序分離純化，得到未知物X： 測定表明：X只含C、H、O三種元素，相對(duì)分子量為150，含碳量為72.00%，含H量為6.67%。X為無色油狀液體，不溶于水、稀堿和稀酸，但微溶于濃硫酸，易溶于乙醇、乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)顯示：X可被濃氫碘酸分解，分解產(chǎn)物Y可溶于稀堿；X和Y都可能羥胺反應(yīng)生成白色沉淀，但不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。 10-1 請(qǐng)把未知物X的可能的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)名稱填入下表： 10-2 選擇X的一種可能的結(jié)構(gòu)，寫出其題目中“化學(xué)實(shí)驗(yàn)”涉及的所有反應(yīng)式。 第十一題、維生素C又稱抗壞血酸，廣泛存在于水果、蔬菜中，屬于外源性維生素，人體不能自身合成，必須從食物中攝取。其化學(xué)式為C6H8O6，相對(duì)分子量為176.1，由于分子中的烯二醇基具有還原性，能被I2定量地氧化成二酮基，半反應(yīng)為： C6H8O6 = C6H6O6 + 2H+ + 2e j y = 0.18 V 因此，可以采用碘量法測定維生素C藥片中抗壞血酸的含量。具體實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果如下： （1）準(zhǔn)確移取0.01667 mol/L的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液10.00 mL于碘量瓶中，加3 mol/L H2SO4溶液10 mL，10% KI溶液10 mL，塞上瓶塞，暗處放置反應(yīng)5 min，加入100 mL水稀釋，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淡黃色時(shí)，加入2 mL淀粉溶液，繼續(xù)滴定至溶液由藍(lán)色變?yōu)榱辆G色。平行三次實(shí)驗(yàn)，消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液平均體積為19.76 mL。 （2）準(zhǔn)確移取上述Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液10.00 mL于錐瓶中，加水50 mL，淀粉溶液2 mL，用I2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至藍(lán)色且30 s不褪。平行三次實(shí)驗(yàn)，消耗I2標(biāo)準(zhǔn)溶液平均體積為10.15 mL。 （3）準(zhǔn)確稱取0.2205 g的維生素C粉末（維生素C藥片研細(xì)所得）于錐瓶中，加新煮沸過并冷卻的蒸餾水100 mL，2 mol/L HAc溶液10 mL，淀粉溶液2 mL，立即用I2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至藍(lán)色且30 s不褪，消耗12.50 mL。 （4）重復(fù)操作步驟（3），稱取維生素C粉末0.2176 g，消耗I2標(biāo)準(zhǔn)溶液為12.36 mL；稱取維生素C粉末0.2332 g，消耗I2標(biāo)準(zhǔn)溶液為13.21 mL。 根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算出該維生素C藥片中所含抗壞血酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 2008年全國高中化學(xué)競賽模擬試題四參考答案 第一題 1-1、 NO2分子上的單電子在σ軌道上，是σ性質(zhì)的，∴兩個(gè)NO2分子可以“頭碰頭”雙聚，而NO.ClO2上的單電子是在π軌道上，是π性質(zhì)的，π電子只能“肩并肩”重疊，由于NO,ClO2中配位O原子的排斥作用，而使NO,ClO2不能雙聚。 1-2、 NF3中化學(xué)鍵的極性與原子的極性方向相反，所以分子的極性很小(→0)，即NF3穩(wěn)定；而NCl3中化學(xué)鍵的極性與原子的極性方向一致()，∴NCl3的極性很大，不穩(wěn)定，易爆炸。 1-3、Kb＝KKw＝3.010－6，Ka＝1/K＝3.3310－9 第二題 第三題 3-1酯或無機(jī)酸酯或磷酸酯 3-2酯化，C(CH2OH)4（季戊四醇）和H3PO4（或加H2SO4為催化劑）或和POCl3反應(yīng)。 第四題 4-1、Ti(OC2H5)4 4-2、TiO2 + H2O + H+ + e == Ti(OH)3 4-3、4Ti(OH)3 + C6H5NO2 == 4TiO2 + H2N-C6H4-OH + 5H2O 2Ti(OH)3 + HOOC-COOH == CHO-COOH + 2TiO2 + 3H2O 第五題 5-1 BF3, (CH3CH2)2O. BF3 5-2 3H2SO4 + 2H3BO3 + 3CaF2 === 2BF3 + 3CaSO4 + 6H2O 5-3 2CH3COOH == CH3COOH2+ + CH3COO-,加入(CH3CH2)2O.BF3后，(CH3CH2)2O.BF3 是強(qiáng)路易斯酸，形成了CH3COOBF3-離子，促進(jìn)了乙酸的自偶電離 2CH3COOH + BF3 == CH3COOBF3- + CH3COOH2+ 5-4 乙酸中存在單分子和締合分子兩種狀態(tài) 5-5 水溶液中難溶或不溶的物質(zhì)在非水電解質(zhì)中可以研究，故擴(kuò)大了研究的物質(zhì)范圍；在水溶液中，電解電位受到析氫電位和析氧電位的區(qū)間限制，而非水電解質(zhì)中擴(kuò)大了研究的電位區(qū)間限制。（意思對(duì)即可） 第六題 6-1 NiO晶胞如右圖。 6-2 a＝2dNi—O = 2207.85 pm=415.70pm 6-3 解得x＝0.92 令0.92中Ni3+為y，∴3 y +2(0.92–y)=2，解得y＝0.16，∴有缺陷NiO的分 子式為 O。 6-4在NixO晶體中，O2–采取面心立方堆積，Ni在此堆積中占據(jù)正八面體空隙，空隙占有率為92％。 6-5 dNi—Ni = = 0.707415.70 = 293.90 (pm) 6-6 在NixO中，Ni的配位數(shù)與NiO中一致，都是六配位，而O2–的配位數(shù)降低，其平均配位數(shù)可看作“60.92＝5.52”。 第七題 7-1 ⑴T型，BrCl3 + 4H2O + 2SO2 ==== 2H2SO4 + 3HCl + HBr ⑵ n=3 7-2 HO—SO2—OH＋2HN3→H2N—SO2—NH2＋2H2O H2N—SO2—NH2HN＝SO2＋NH3 3HN＝SO2→ 第八題 8-1 Fe(CO)5、Cr(CO)6 8-2Cr(NO)4 8-3 由于Mn(0)和Co(0)的價(jià)電子為奇數(shù)，所以不能形成單核 中性羰基化合物，只能形成有金屬鍵的雙核中性羰基化 合物：Mn2(CO)10，Co2(CO)8。 8-4 V(CO)6是順磁性?！咚鼘儆?7電子構(gòu)型，而(1)、(2)問 中提出的化合物都是反磁性的，∵它們都屬于18電子構(gòu)型。 8-5 第九題 第十題 10-1 10-2 第十一題、計(jì)算過程：先計(jì)算出Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度；然后用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定I2標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度；再根據(jù)I2標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度計(jì)算抗壞血酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 計(jì)算結(jié)果：Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為0.05062 mol/L； I2標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為0.02494 mol/L； 抗壞血酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為0.2491