2019年“扬子石化”杯第24届全国高中生化学竞赛(江苏赛区)夏令营暨选拔赛试题.pdf

2019 年“扬子石化”杯 （2019 年 7 月 22 日8:3011:30 共计 3 小时） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 总分 满 分9 9 6 8 12 10 12 10 10 14 100 得 分 评卷人 ·竞赛时间3 小时。迟到超过30 分钟者不能进入考场。开考后1 小时内不得离场。时间到， 把试卷（背面朝上）放在桌面上，立即起立撤离考场。 ·所有解答必须写在指定位置，不得用铅笔填写。 ·姓名、准考证号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论。 ·允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 第 1 题（ 9 分）将氟气通入氢氧化钠溶液中，可得到OF2。OF2是一种无色、几乎无味的剧毒 气体，主要用于氧化、氟化反应、火箭工程助燃剂等。请回答下列问题： 1-1 OF2的中文名称是 ，OF2中 O 的化合价为，OF2中 O 原子的杂 化轨道类型是，OF2分子的空间构型为。 1-2 与 H2O 分子相比， OF2分子的键角更 （填“大”或“小” ） 。 1-3 与 H2O 分子相比， OF2分子的极性更 （填“大”或“小” ） ，原因是 。 1-4 OF2在常温下就能与干燥空气反应生成二氧化氮和无色气体氟化氮， 该反应的化学方程 式为（已知反应中N2和 O2的物质的量之比为4:1） 。 第 2 题（ 9 分）金属钛无毒、密度小而强度高，广泛应用于航天材料、人造骨骼的制造等， 有航天金属和生命金属的美誉。 2-1 A 为+4 价钛的卤化物，A 在潮湿的空气中因水解而冒白烟。向硝酸银-硝酸溶液中滴加 A，有白色沉淀B 生成， B 溶于氨水。取少量锌粉投入A 的盐酸溶液中，可得到含TiCl3 的紫色溶液C。将 C 溶液与适量氯化铜溶液混合有白色沉淀D 生成， 混合溶液褪为无色。 B 的化学式为：；B 溶于氨水所得产物为：； A 水解的化学反应方程式为：，理论 计算可知，该反应的平衡常数很大，增加HCl 浓度不足以抑制反应的进行，可是在浓 盐酸中， A 却几乎不水解，原因是：； C 溶液与适量氯化铜溶液反应的化学方程式为： 。 2-2 已知钛的元素电势图（E /V ）为： 则： Ti 2+ （填“能”或“不能” ）在水溶液中稳定存在；Ti 溶于热浓盐酸的化学方 程式为：。 第 3 题（ 6 分）具有独特的P、N 杂化结构和突出的热学、电学性能的环境友好的磷腈化 合物是目前无卤阻燃研究的热点之一，尤其是HPCTP 更引起人们的关注。HPCTP 的合成路 线如下： Pyridine 、TBAC 和 PhOH 分别为吡啶、四丁基溴化铵和苯酚。HPCTP 的红外光谱表明 分子中存在PN、P O C、P=N 的吸收峰以及单取代苯环的特征峰；HPCTP 的核磁共振 谱表明分子中只有一种化学环境的磷；X 射线衍射分析表明A 和 HPCTP 分子结构均具有很 好的对称性。 3-1 分别写出化合物A、HPCTP 的结构式： A HPCTP 3-2 化合物 A 反应生成 HPCTP 的反应类型是。 第 4 题（ 8 分）葡萄糖是自然界分布最广且最为重要的一种单糖，它是一种多羟基醛。葡 萄糖是生物体内新陈代谢不可缺少的营养物质。口服葡萄糖（ORAL GLUCOSE ）一般呈粉 状，是最基本的医药原料，它能迅速增加人体的能量、耐力，可用作血糖过低、感冒发烧、 头晕虚脱、四肢无力及心肌炎等症的补充液。葡萄糖含量的测定可用碘量法，某样品测定过 程如下： 称取约 10.00g 葡萄糖试样于100mL 烧杯中， 加入少量水溶解后定量转移到250mL 容量 瓶中，定容并摇匀。用移液管吸取该试样50.00mL 于 250mL 碘量瓶中， 准确加入 0.05000mol/L I2标准溶液 30.00mL（过量）。在摇动下缓缓滴加1.0mol/LNaOH溶液，直至溶液变为浅黄色。 盖上表面皿，放置约15min，使之反应完全。用少量水冲洗表面皿和碘量瓶内壁，然后加入 8mL0.5mol/LHCl ，析出的I2立即用 0.1000mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至浅黄色。加 2mL 淀 粉指示剂，继续滴定至蓝色恰好消失即为终点，消耗了 Na2S2O39.96mL。M(C 6H12O6)=180.2 4-1 写出下列离子反应方程式： 碘标准溶液与NaOH 溶液反应：； 葡萄糖在碱性条件下与IO 反应： ； 硫代硫酸钠与碘反应：； 4-2 该样品葡萄糖含量为。 第 5 题（ 12 分） 5-1 CaC2的晶体结构如右图所示，其中 C C 键长为0.119nm，图中所给 的晶胞（填“是”或“不是” ）正当晶胞。该结构有个对称面。 碱金属或碱土金属都可以和氧原子形成具有与CaC2相同结构的化合物 如 KO2、BaO2。若 KO2、BaO2中 OO 键长、 CaC2中 CC 键长分别为a、 b、c，其相对大小为。 5-2 以 CaC2为还原剂，以 MgO 为原料可以冶炼镁，还原温度为1150左 右，反应产物中基本没有CO 的原因是：； 反应需要抽真空进行的理由是：。 5-3 工业用焦炭和生石灰在2000左右制备CaC2，原料中往往含有 MgO 、SiO2、Fe2O3、 Al2O3、 S、P 等杂质，这些都不利于电石的生产。其中 S 的存在形式一般为FeS2或硫酸 盐，产品中S 的主要存在形式是。 5-4 欲分析电石中CaC2含量，可称取 mg 试样于 150mL 锥形瓶中，加5mL 水、再加8mL 硝酸（浓度c1mol/L ） 、45 滴氢氟酸（浓度 c2mol/L ） 、5mL 高氯酸（ c3mol/L ） ，在电热 板上加热溶解并蒸发冒白烟至试液体积约为23mL，取下稍冷却加15mL 盐酸（浓度 c4mol/L ）使盐类溶解后， 移入 250mL 容量瓶中， 以水稀释至刻度，摇匀。 准确移取25mL 试液于500mL 锥形瓶中，加100mL 水、 5mL 硫酸镁溶液，摇匀，加钙指示剂少许，用 EDTA 标准溶液（溶度 cmol/L ） 滴定至紫红色变蓝色为终点，用去 VmLEDTA （已知 EDTA 与 Ca 2+反应时物质的量之比为 1:1） （1）写出 CaC2百分含量的表达式（注：表达式中只允许有一个具体的数值） ： （2）为什么要先加5mL 水？否则将会发生什么结果？ 第 6 题（ 10 分）ZnSe 是一种光电性能优异的-族半导体材料，人们开发出了多种制备 ZnSe 纳米粒子的方法。某研究小组用如下方法制备了ZnSe 纳米粒子：将1 mmol的 Zn(NO3)2· 6H2O 溶于水中形成无色溶液，往该溶液中加入1 mmolSeO2，超声完全溶解后形 成无色澄清溶液；再加入过量的水合肼（N2H4·H2O） ，超声几分钟后将溶液转移到内衬聚 四氟乙烯套的不锈钢高压反应釜中，将高压反应釜拧紧密封后放在160的恒温干燥箱中保 温 12 小时（已知肼有强还原性，Se在碱性条件下可以发生歧化反应）；反应结束后自然冷 却至室温，得到淡黄色沉淀，将产物用蒸馏水和无水乙醇洗涤数次，干燥后得到产物。将产 物用 X射线粉末衍射仪（XRD ）和 X 射线能谱仪进行物相和成分分析，发现其ZnSe 和 Se 的原子个数比接近1:1。 6-1 写出过程中的化学方程式： 6-2 写出中的离子方程式： 6-3 产物样品的红外光谱分析结果如图1 所示，该谱图反映出产物有明显的NH、NN 吸收峰。这是因为产物中可能含有：。 6-4 产物样品的热重 （重量温度关系图）分析结果如图2 所示， 根据图 1 和图 2 提供的信 息，推测产物的化学式可能为：。 第 7 题（ 12 分）癌症是威胁人类健康的主要疾病之一。肿瘤的发病涉及到多种因素多个步 骤的病理过程。研究表明，肿瘤的发生与核小体核心蛋白N端的赖氨酸残基的乙酰化和去 乙酰化的失衡有着密切的关系。组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylases ，HDACs ）抑制剂通 过调节组蛋白N端的赖氨酸残基的乙酰化和去乙酰化，激活抑癌基因，从而抑制肿瘤细胞 生长，诱导肿瘤细胞凋亡，因此是近几年来抗肿瘤药物的研究热点之一。下面是一种HDAC 抑制剂（ F）的合成路线，请根据该路线回答问题： 7-1 写出 A、B、D、E 的结构式： A B D E 7-2 F 与 Zn 2+配位是其发挥作用的前提之一。 F 中哪个部位最易与Zn 2+配位？为什么？ 7-3 以 3-（ 2-异丁基 -4-羟基）苯基丙酸为原料，也可以合成一种HDAC ，该原料可能的立 体异构体有种。 第 8 题（ 10 分）卡巴拉丁（合成路线中化合物G）是老年人认知障碍的重要治疗药物。国外 临床试验证明该药物对改善痴呆患者的认知症状及日常活动能力具有一定的作用，且副作用 少。它的合成方法如下： 请回答下列问题： 8-1 由 A 到 B 的试剂和反应类型是： 8-2 由 B 到 C 的试剂为：。 8-3 H 的结构简式为：。 8-4 如何由 E 获得 F？ 8-5 用系统命名法命名F：。 第 9 题（ 10 分）替米呱隆（Timiperone）是一种抗精神病药，主要用于治疗精神分裂症。其 合成路线如下： 9-1 写出 A、B、C 的结构式： A B C 9-2 将 A 转化为 B 的目的是： 9-3 4氨基吡啶与B 的反应中是环上的N 而不是氨基N 参加了反应，原因是： 。 第 10 题（ 14 分）随着哥本哈根气候大会的结束，气候全球变暖牵动全球，“低碳生活”渐 进人心。世界各国也纷纷将发展解决化石能源危机和缓解环境污染问题的绿色能源作为21 世纪的国家战略之一。氢能是最为理想的能源之一，氢能的发展最关键的技术难题是氢的储 存。在储氢材料研究领域，新加坡国立大学Ping Chen 等人的研究成果成为一个重要的里程 碑，他们在Nature上撰文，宣布Li3N 可以作为一种新型无机贮氢材料，并指出 Li3N 的 吸氢反应过程按如下两步进行：