高中化学竞赛初赛模拟试卷.pdf

2009 年高中化学竞赛初赛模拟试卷（2） 第一题（ 5 分） 据悉，多哈亚运会上发令枪所用“火药”的主要成分是氯酸钾和红磷，撞击时发生化 学反应。 1写出该反应方程式； 2为什么该反应可用于发令枪； 3 “火药”中的红磷能否用白磷代替？为什么。 第二题（ 11 分） 1金属钠不仅跟氧气、水等无机物反应，还能跟酒精、醋酸等有机物反应。要研究 金属钠跟酒精反应的性质以及它与水反应的异同点。该研究方法中使用了哪3种科学方法。 2我国青海湖地区素有“夏天晒盐，冬天捞碱”之说。请用科学原理进行解释。 3中秋佳节，雪月饼倍受青睐，为防止冰激凌融化，在携带的过程用干冰作制冷剂， 某市民回家后将干冰放在密封的塑料瓶中，并保存在冰箱里。请评价该市民的做法 4在含氧酸中有一种称为原某酸的，一般不稳定，易脱水；它与对应的含氧酸的区 别在于 H、O 原子数目的不同。例如：硅酸的化学式H2SiO3，原硅酸的化学式为H4SiO4； 据此推知原甲酸乙酯的结构简式。 5工业上以CuO 和 H2SO4为原料制备 CuSO4· 5H2O 晶体。为确保制备过程中既不补 充水，也无多余的水分。试确定所用硫酸溶液溶质的质量分数。 第三题（ 7 分） 某些含硫氮环的游离酸可通过下列串连反应制得：氯磺酰通过氨解反应得到A； 将 A 加热得 B，B 是一种硫酰胺的离子态物质；B 与某些重金属盐，例如银盐在盐酸溶 液中反应便得含硫氮环的游离酸（代号C） ；将上反应中的HCl 用 CH3I 替代，则可制得 含硫氮环的有机衍生物（代号D） 。 1请完成的化学反应方程式； 2并写出 C 与 D 的化学结构式。 第四题（ 7 分） 在液态 SO2中用叠氮酸铯与氰气反应定量生成铯的离子化合物。 其阴离子中含氮量为 74.47%。 1试画出该离子化合物中阴离子的结构式； 2说明每个原子的杂化类型和化学键型。 第五题（ 14 分） 钛酸锶是电子工业的重要原料，与BaTO3相比，具有电损耗低，色散频率高，对温度、 机械应变、直流偏场具有优良稳定性。因此可用于制备自动调节加热元件、消磁元器件、 陶瓷电容器、陶瓷敏感元件等。制备高纯、超细、均匀SrTiO3的方法研究日益受到重视。 我国研究者以偏钛酸为原料常压水热法合成纳米钛酸锶，粒子呈球形，粒径分布较均匀， 平均 22nm。已知 SrTiO3立方晶胞参数a390.5pm。 1写出水热法合成纳米钛酸锶的反应方程式； 2SrTiO3晶体的结构可看作由 Sr2 和 O 2在一起进行（面心）立方最密堆积（ ccp） ， 它们的排列有序，没有相互代换的现象（即没有平均原子或统计原子），它们构成两种八 面体空隙，一种由O 2构成，另一种由 Sr 2 和 O 2一起构成， Ti4只填充在 O 2构成的八面 体空隙中。 （1）画出该SrTiO3的一个晶胞（Ti 4用小 球， O 2用大球， Sr2 用大球） （2）容纳 Ti 4的空隙占据所有八面体空隙的几分之几？ （3）解释为什么Ti 4倾向占据这种类型的八面体空隙，而不是占据其他类型的八面 体空隙？ （4）通过计算说明和O2 进行立方密堆积的是 Sr2 而不是 Ti4的理由 （已知 O2 半径 为 140pm） 3计算 22nm（直径）粒子的质量，并估算组成原子个数。 第六题（ 8 分） Apollo号宇宙飞船在执行空间任务时，火箭中的液体N2O4贮存于含铁的容器中，结 果腐蚀物中含有Fe(NO3)3 · N 2O4，该物质实际上是 NOFe(NO 3)4，经 X 射线晶体结构表 示实际为 N4O6Fe(NO 3)42。请回答： 1写出合成NOFe(NO3)4的反应方程式； 2如果 N4O6 2是平面型的离子，存在 3 重对称轴（旋转120°重合），但不存在对 称面。试画出其可能离子结构示意图。 3如果 N4O6 2是非平面型的离子，不存在 3 重和 2 重对称轴，但存在对称面。试画 出其可能离子结构示意图。 第七题（ 10 分） 某金属单质X 可以与烃Y 形成一种新型单核配合物Z。Y 是非平面型环状， 核磁共振 显示只有2 中类型的H 原子；配合物Z 中碳元素的质量分数为69.87，氢元素的质量分 数为 8.77%。 1通过计算确定X 的元素符号及外层电子排布； 2写出 Y 的结构简式并命名； 3试写出 Z 化学式和可能的立体结构。 第八题（ 7 分） 用控制电位库仑分析法测定CCl4和 CHCl3的含量。在 1.0V（vsSCE）电位下，在 汞阴极上，在甲醇溶液中把四氯化碳还原成氯仿；在1.80V，氯仿可还原成甲烷。 现将 0.750g 含 CCl4、CHCl 3及惰性杂质的试样溶解在甲醇中，在 1.0V 下电解，直 至电流趋近于零，从库仑计上测得的电量数为11.63C。然后在 1.80V 继续电解，完成电 解需要的电量为44.24C。 1写出在汞阴极上2 次发生的电极反应（溶液中有自由移动的H ） 2试计算试样中CCl4和 CHCl3的质量分数。 第九题（ 10 分） 有机酸 D 可通过如下合成线路合成： （途径） 有人提出不经过B、C，直接由下面的步骤合成D： （途径） 称取 0215g D 溶于水，以0.1mol/L NaOH 中和，当加入25mL 时反应完全，且D 中含 2 个甲基， 1 个季碳原子。 1写出 AE 的结构简式。 2对比以上方法，哪个更好，为什么？ 第十题（ 10 分） BTC 是一种稳定的白色结晶体，熔点为7882，沸点为 203206。1mol BTC 可 在一定条件下分解产生3mol 光气，所以又被称为“三光气”。工业上可以利用碳酸二甲酯 的氯代反应制备BTC。 BTC 的反应活性与光气类似，可以和醇、醛、胺、酰胺、羧酸、 酚、羟胺等多种化合物反应，因此低毒性的 BTC 在化学反应中完全可替代剧毒（被禁用） 的光气合成相关的化工产品。 1BTC 分子中所有氯原子都等价，试写出结构简式 2除毒性外， BTC 比光气还有什么优点？ 3某研究者设计了以光气和苯甲酰氯、盐酸叔丁基肼等为主要原料合成了N 1叔丁 基苯甲酰肼（D） ： BTC 苯甲醇 A 盐酸叔丁基肼 B 苯甲酰氯 C CPdH/ 2 D（产物） E（酯） 写出 A E各物质的结构简式。 第十一 题（ 11 分） 化合物 X 是制备 Fe(OH)2过程（ FeSO4NaOH）中出现的绿色物质。取 6.43g X ，溶 于酸，配成200mL 溶液：取出20.00mL，用 0.0400mol/L的 KMnO 4溶液滴定，消耗 20.00mL ；取出20.00mL，加入 KI 溶液，再用0.100mol/L 的 Na2S2O3溶液滴定，消耗 20.00mL 。 1计算 X 中不同价态Fe 的比例关系，并写出相应反应方程式； 2通过计算和讨论确定该物质的化学式 3写出制备X 的总反应离子方程式。 参考答案 第一题（ 5分） 15KClO36P3P2O55KCl （ 1.5 分） 2强氧化剂和还原剂反应，反应剧烈，有暴鸣声（1 分） ；所得产物P2O5、KCl 为白色固 体，会产生白烟（1 分） 。 3不能（ 0.5 分）白磷易自燃，引发爆炸。 第二题（ 9分） 1实验法、观察法、比较法（2 分） 2夏天由于蒸发溶剂，会有大量的氯化钠和一些碳酸钠析出（析出的氯化钠明显比碳 酸钠多）；冬天是运用了冷却热饱和溶液的原理了，碳酸钠溶解度受温度影响较大，而氯化 钠受温度影响不大，析出的物质大部分是碳酸钠。（各 1.5 分） 3干冰易升华，放在密封的瓶中因体积澎涨，会引发冰箱爆炸。（2 分） 4HC(OC2H5)3（2 分） 557.6%（2分） 第三题（ 7分） 1 SO2Cl24NH3SO2(NH2)22NH4Cl（1.5 分） 3SO2(NH 2)23NH4 (SO2N)3 3（1.5 分） (SO2N)3 33Ag3HCl 3AgCl H 3(SO2N)3（1 分） (SO 2N)3 33Ag 3CH 3I3AgI SO2N(CH3)3（1 分） 2C：D：（各 1 分） 第四题（ 7分） 1 （4分） 2环中的N 原子和 C 原子分别采取sp 2 杂化，端连的C、N 原子分别采取sp 杂化。键型 有各原子之间的键和一个 键、一个 8 7 （或者一个 6 5和二个 键） （3 分） 第五题（ 14 分） 1H2TiO3SrCl22KOH SrTiO32H2O2KCl （2 分） 2 （1） （2 分） （2）1/4（1 分） （3）容纳 Ti 4 的八面体空隙处于晶胞的中心，是由6 个最邻近的O2 氧负离子所构成。 其他的八面体中心均位于晶胞边棱的中心，虽然最邻近的微粒数也是6，但其中只 有 4 个是 O2 ，另外两个是 Sr2 。两个正离子Sr2 和 Ti4彼此靠近，从静电学角度 分析是不利的。 （2 分） （4）Sr2 半径为 (390.5× 2 140×2)/2136pm； Ti 4半径为 (390.5140×2)/255pm （各 1 分） Sr 2 半径与 O2 半径相近，而Ti 4半径小得多，适合填充在八面体空隙中（ 1.5 分） 4 M/NAa35.12g/cm 3（1 分） Vd3/65.57× 10 18cm3（0.5 分） m V2.85×10 17g（1 分） N5×V/a 34.68×105 个（ 1 分） 第六题（ 8分） 1Fe4N2O4 NOFe(NO 3)43NO（ 2 分） 2 （3 分） 3（3 分） 第七题（ 10 分） 1CH23，设 Y 的最简式为C4H6（1 分） 设 Z 的组成为 X(C4H6)n，X 的原子量为54.1n×21.36/78.64% 14.7n（1 分） n4 时，存在合理的金属X：Ni（1 分）3d 84s2（1 分） 2Y 是非平面型环状，化学式应为C8H12（1 分） 结构简式：（1 分）顺 1，4环辛二烯（1 分） 3Ni(C8H12)2（ 1 分） ； （ 1 分） ；（1 分） 第八题（ 7分） 12CCl42H 2e 2Hg（l） 2CHCl 3Hg2Cl2（s） 2CHCl36H 6e 6Hg（l） 2CH43Hg2Cl2（s） （各 1.5 分） 2CCl4：2.48% CHCl 3：2.44%（各 2 分） 第九题（ 10 分） 1A： B： C： （各 1.5 分） D： （ 2 分） E： （1.5 分） 2对比可知，途径方法好，因为A 无形成六元环，再以CH2形成桥环，虽然存在 环张力，但是因为分子内H 位置接近，分子内成桥环几率大，转化率较大，而途径的情 况中直接由链状分子A 合成 E 时，因为单键可以旋转，分子内 H 位置关系不定，成环几率 小，多分子A 通过 CH2成链几率较小，转化率较低，所以是途径的方法。（2 分） 第十题（ 10 分） 1Cl3COOCCl3（2 分） 2BTC 常温下为极稳定的固体物质，便于贮运，使用安全，无污染（1.5 分） 3A：ClCOOCH2（1.5 分） B：Me3CNHNHCOOCH 2 （1 分） C：CON(CMe3)NHCOOCH2 （1.5 分） D： CON(CMe3)NH2（1.5 分）E：HCOOCH 2 （1 分） 第十一 题（ 11 分） 15Fe 2 MnO4 8H5Fe3 Mn 2 4H 2O（1 分） 6.43g X 中 n(Fe2 )10×5×0.04×0.020.04mol（1 分） 2Fe 3 3I 2Fe2I 3 I22S2O3 2 S4O62 2I（各 0.5 分） 6.43g X 中 n(Fe 3 )10×1×0.1×0.020.02mol n(Fe2 ) n(Fe 3 )21（1分） 2如果 X 的式量为6.43/0.02321.5，扣除 3Fe 后，余 154，且阴离子共7，即使全部为 OH 也达不到154，因此有其它阴离子，只可能是SO42 ，扣除 96 后，还余58（ 5 价） ，不 难发现为2 个 OH 和 1.5 个 O2 ，X 为 Fe6(SO4)2(OH)4O3（5 分） 312Fe 2 O 24SO4 216OH 2Fe 6(SO4)2(OH)4O34H2O（1 分）