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2008高中化学竞赛初赛模拟试卷(44)



2008 高中化学竞赛初赛模拟试卷(44)
(时间:3 小时 满分:100 分) 第一题(3 分) 气态物质的溶解度可用每升水中能溶解的气体的毫升数表示,它的大小与温度和该气体的压强有关。 已知 0℃和 1.01×105Pa 时,氧气的溶解度为 49.10 mL,氮气的溶解度是 23.20 mL。试计算该温度下空气 (O2:21%,N2:78%)溶解在水中的氧气和氮气的

体积比是 1︰ 。 第二题(6 分) 光发动机是利用光能作动力直接把光能转变成机械能输出的装置。其核心装置是化学反应室,室内密 封着一种无色的化合物 A。在光照射时,A 能接受光能发生化学反应,在无光作用下又发生逆反应,如此 循环往复从而带动活塞的往复运动。 1.A 是中学教材上的常见物质,它的化学式是 2.写出 A 在密封室中的全部化学反应方程式; 3.简单分析密封室活塞被驱动的原因。

第三题(7 分) 卟啉化合物是一类含氮杂环的共轭化合物,其中环上各原子处于一个平面内(结构如图 1、图 2) 。卟 啉环中含有 4 个吡咯环,每 2 个吡咯环在 2 位和 5 位之间由一个次甲基桥连,在 5,10,15,20 位上也可 键合 4 个取代苯基,形成四取代苯基卟啉。

图 1 卟吩的结构 图 2 取代四苯基卟啉 1.如果卟吩与 XCl3 形成配合物,写出该配合物的化学式; 2.预测卟啉环(卟吩)是否有芳香性,为什么? 3.卟啉环能与哪些金属离子配位,列举三种金属离子。

第四题(8 分) 铝与三乙胺形成的单核配合物是电中性分子, 实验测得其氢的质量分数为 14.32%, 画出它的立体结构, 指出中心原子的氧化态和杂化类型。要给出推理过程。

第五题(8 分) 某晶体的结构可看作由金原子和铜原子在一起进行(面心)立方最密堆积,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 4 个金原子和 2 个铜原 子构成, 另一种由 2 个金原子和 4 个铜原子一起构成, 两种八面体的数量比是 1︰1。 该晶体具有储氢功能, 氢原子全部填充在由金、铜原子构成的四面体空隙中。 1.写出该晶体储氢后的化学式。 2.该晶体属于哪种晶系?其四面体空隙由什么原子组成,是否全部等价? 3.画出该晶体的一个晶胞(金原子用大○球,铜原子用大 球) 。
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4.如果该晶体中金、铜原子的排列无序,出现相互代换的现象(按统计原子计) ,则其晶胞与哪种常 见物质的晶胞是相同的?

第六题(12 分) 世界环保联盟将全面禁止在自来水中加氯,取而代之的是安全高效的杀菌消毒剂 ClO2。ClO2 是一种 黄绿色,有刺激性气味的气体,熔点:-59℃,沸点:11.0℃。少量的 ClO2 可用饱和草酸(H2C2O4)溶液 与 KClO3 粉末在 60℃时反应制得。 1.画出实验装置(制备、收集、尾气处理)简图。 2.写出制备和尾气处理中的反应方程式 3.ClO2 为高效低毒的消毒剂,其消毒的效率是等物质的量的 Cl2 的 倍。 4.新型自来水消毒剂 ClO2 可由 KClO3 在 H2SO4 存在下与甲醇反应制备。写出化学反应方程式。 5.欧洲一些国家用 NaClO3 氧化浓盐酸来制取 ClO2,同时有 Cl2 生成,且 Cl2 的体积为 ClO2 的 1/4。 写出化学反应方程式。 6.我国广泛采用将经干燥空气稀释的氯气通入填有固体亚氯酸钠(NaClO2)的柱内制得 ClO2。写出 化学反应方程式。和欧洲的方法相比,我国这一方法的主要优点是什么?

第七题(5 分) 同位素示踪技术在化学的各个领域都有广泛的应用。利用核辐射探测灵敏度高的特点,已测定了许多 难溶化合物的溶解度、难挥发物的蒸气压、配合物稳定常数等。用放射性同位素标记的化合物反应以确定 反应机理及化合物键合状态已成为化学上普遍使用的手段。已知 HgI2+2NaI=Na2HgI4,请设计实验,说 2- 明配离子[HgI4] 中 4 个 I 是等价的。

第八题(12 分) 某金属 X 与短周期非金属元素组成的簇合物 A(含 X:40.0%) ,具有很好的空间对称性。14.73g A 在 氧气中燃烧,固体失重 43.7%,所得气体干燥后为 7.467L(标准状况下)CO2 气体。 1.通过计算确定 X 的化学式; 2.画出出 X 的结构式; 3.指出化合物 A 中 X 的氧化数和杂化类型。

第九题(11 分) 止咳酮(C6H5CH2CH2COCH3)在临床上具有止咳、祛痰的作用。作为治疗剂时,通常被制成亚硫酸 氢钠的加成物,便于服用和存放。 1.系统命名法命名“止咳酮” ; 2.利用乙酰乙酸乙酯与 A 反应,得到中间产物 B,再经水解脱羧得到止咳酮,合成路线如下:
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ONa / H O / ? CO 乙酰乙酸乙酯+A ? C H ? ?C ? OH ? B ? NaOH / H? ? ? HCl ?? ? 止咳酮 ? ? ??? ? (1)写出 A、B 的结构简式 (2)写出两步配平的反应的总方程式。 (3)分离止咳酮的实验操作是什么? 3.写出止咳酮和饱和亚硫酸氢钠的加成产物的结构简式;溶液的 pH 值对这一步制备反应有什么影 响?为什么? 4.某学生做止咳酮和饱和亚硫酸氢钠加成的实验时,在反应开始不久就出现有油状物漂在水溶液表 面的现象,继续加热回流,结果油状物不但没有消失反而越来越多,最后得不到晶体。试分析该学生实验 失败的原因。
2 5 2 5 2 2

第十题(13 分) Pb3O4 为红色粉末状固体。该物质为混合价态氧化物,化学式可写成 2PbO·PbO2 实验,其中 Pb(Ⅱ) 占约 2/3,Pb(Ⅳ)约占 1/3。下面是测定 Pb3O4 中 PbO 和 PbO2 组分的实验: 准确称取 0.0400g~0.0500g 干燥好的 Pb3O4 固体,置于 250mL 锥形瓶中。加入 HAc-NaAc(1︰1) 10mL,再加入 0.2mol/L KI 溶液 1~2mL 充分溶解,使溶液呈透明橙红色。加 0.5mL 2%淀粉溶液,用 0.0100mol/L Na2S2O3 标准溶液滴定使溶液由蓝色刚好褪去为止,记下所用去的 Na2S2O3 标准溶液的体积为 V(S2O32-)。再加入二甲酚橙 3~4 滴,用 0.0100mol/L EDTA 标准液滴定溶液由紫红色变为亮黄色时,即为 终点。记下所消耗的 EDTA 溶液的体积为 V(EDTA)。 1.写出上述实验原理中的化学方程式; 2.溶解 Pb3O4 固体为什么用 HAc,而不用常见的硫酸、盐酸、硝酸?使用缓冲溶液 HAc-NaAc 对后 面的实验有什么意义? 3.写出 Pb3O4 中 PbO 和 PbO2 组分的物质的量 4.评价该滴定实验有什么特点(优点)?

第十一题(15 分) 有机物 A 具有较强的酸性(比羧酸的酸性强得多) 现取两份 1.0000g A,做如下两个定性实验: ,A ①溶于 25mL 水,以酚酞为指示剂,用 0.8000mol/L 的 NaOH 溶液进行滴定,消耗其体积 21.92mL; ②与 25.00mL 1.0000mol/L 酸性 KMnO4 溶液进行混合, 充分反应后仅释放出 CO2, 所得溶液用 1.5000mol/L (NH4)2Fe(SO4)2 溶液进行滴定,消耗其体积 24.89mL; 1.通过计算,确定 A 的化学式或通式; 2.写出 A 与 KMnO4 反应的化学方程式 3.如果 A 是羧酸,写出满足条件的 A 的结构简式 3 种,它们互为同系列。 4.如果 A 不是羧酸,但酸性却比羧酸强,且摩尔质量小于 150g/mol。 (1)写出它的结构式、命名和电离方程式; (2)为什么它有这么强的酸性? (3)它的酸根是何种几何构型的离子?全部氧原子是否在一平面上?简述理由。

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参考答案
第一题(3 分) 1︰1.76 第二题(6 分) 1.N2O4(2 分。写 NO2 不给分) 2.N2O4 2NO2 或 2NO2 2NO+O2(2 分) 3.光照射时,密封室中的气体分子数增多,引起压强增大,驱动活塞。 分) (2 第三题(7 分) 1.C20H12N4XCl(2 分) 2.卟啉环中有交替的单键和双键,由 26 个π 电子组成共轭体系,具有芳香性。 分) (2 + 3.Mg2+、Fe2+(Fe3+) 、Co3 (各 1 分) 第四题(8 分) 铝在化合物中一般显+3 价,配体三乙胺[N(C2H5)3]是分子, - 配合物中还应该有 3 个 H 做配体。 分) (1 设化学式为 AlH3(N(C2H5)3)n(1 分) 1.008× (15n+3)/[26.98+3.024+101.19n]=.1432,所以 n=2(2 分)

(3 分)

sp3d(1 分) 第五题(8 分) 1.AuCuH4(2 分) 2.四方晶系(1 分) 3.

2 个金原子和 2 个铜原子一起构成,全部等价(1 分)

(3 分)

4.CaF2(1 分) 第六题(12 分)

1.

(3 分)

2.2KClO3+H2C2O4=2KHCO3+2ClO2↑ (或 2KClO3+H2C2O4=K2CO3+2ClO2+CO2↑+H2O) 分) (1 ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O(1 分) CO2+NaOH=2Na2CO3+H2O 3.2.5(1 分) 4.6KClO3+CH3OH+3H2SO4=6ClO2↑+CO2↑+3K2SO4+5H2O(2 分) 5.11KClO3+18HCl=11KCl+3Cl2+12ClO2+9H2O(2 分) 6.2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2(1 分) 对环境的污染较小(生成的 ClO2 中不含 Cl2 杂质) 分) (1 第七题(5 分) HgI2+2Na131I-=NaHgI2131I2(1 分) Na2HgI2131I2+2AgNO3=AgI↓+Ag131I↓+HgI131I↓+2NaNO3(2 分) 放射性测定表明 131I 均匀分布在两种产物 Ag131I 和 HgI131I 中,说明 Na2HgI4 的 4 个 I 原子是等价的。 分) (2 第八题(12 分) 1.X 在 A 和燃烧产物 X 的氧化物中的质量为 5.892g(14.73×40.0%) ,
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燃烧产物中 O 元素质量为 2.401g(14.73×(100%-43.7%-40.0%)) 分) (1 设氧化物为 XOn/2, 讨论得只有 n=3 时,存在符合题意的元素 X;Co(58.9) 分) (2 所以 A 中 Co 的物质的量为 0.1mol(5.892/58.9) ,而碳为 0.333mol(7.467/22.4) 剩余质量为 4.838g(14.73-5.892-12.01×0.333) , 一般为 O 元素,物质的量为 0.302mol,所以 Co︰C︰O=3︰10︰9, 分) (1 考虑到实际结构和成键,每个分子中应该还有 1 个氢原子。 分) (1 化学式为 Co3C10HO9(Co3(CH)(CO)9) 分) (2

2.

(3 分)

3.+1(1 分) sp3d2(1 分) 第九题(11 分) 1.4-苯基-2-丁酮(1 分) 2. (1)A: -CH2Cl B: (各 1 分) -CH2Cl+CH3CH2ONa→ +NaCl+CH3CH2OH(1 分)

(2)CH3COCH2COOC2H5+

+NaOH+HCl→ C6H5CH2CH2COCH3+CO2↑+NaCl+CH3CH2OH(1 分) (3)分液(1 分) 3. (1 分)

止咳酮与亚硫酸氢钠的加成反应是一个可逆的平衡反应(1 分) ,当存在少量酸或碱时,能够使亚硫酸氢钠 分解而除去,最终导致生成的加成产物又分解回到原来的止咳酮(2 分) 4.NaHSO3 与醛酮的加成反应是一个可逆的反应原因。微量的酸碱都可以导致产物分解。而此前进行脱羧 反应时,是在强酸条件下反应的,分液时又不容易彻底除去游离酸,这就很容易导致在回流时原已生成的产物 水解。 分) (2 第十题(13 分) 1.Pb3O4+4HAc=2Pb(Ac)2+PbO2+H2O(2Pb(Ac)2 是弱电解质,PbO2 是酸性氧化物) PbO2+3I-+4HAc=Pb(Ac)2+I3-+2H2O+2Ac-(I3-也可以写为 I2) I3-+2S2O32-=3I-+S4O62- Pb(Ac)2+EDTA4-=PbEDTA2-+2Ac-(EDTA4-也可以写其它的酸式离子) (各 1 分) 2.由于 HNO3 易氧化 I-(1 分) 2SO4 会生成 PbSO4 沉淀分(1 分) ;H ;HCl 能与 PbO2 反应(1 分) ;而 HAc - 既不会被 Pb(Ⅳ)所氧化,又不会氧化后来加入的 I ,同时还能避免生成 PbI2 沉淀(PbI2 溶于 HAc) 分) (1 ,所 以相比之下以选择 HAc 最为合适。 + 准确滴定 Pb2 离子,选择溶液最佳酸度也是一个重要因素。当溶液 pH 较小时,EDTA 酸效应增强,导致 + 4- EDTA 阴离子(Y )浓度太小,不利 PbY2-的生成(1 分) ;若溶液 pH 较大,Pb2 离子又会水解(1 分) 。[一般 2- 2+ 来说,pH 大应有利于 PbY 的生成,但当 pH 为 7.2 时,Pb (起始浓度 0.01mol/L)开始水解,再考虑到二甲 酚橙指示剂仅限于 pH<6.3 的溶液使用,因此选择 HAc-NaAc 为缓冲剂比较适宜。] 3.n(PbO2)=1/2c(S2O32-)×V(S2O32-) n(PbO)=c(EDTA)×V(EDTA)-n(PbO2)(各 1 分)
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4.实现了连续操作,能有效地节约实验时间;另外,由于避免了溶液的转移和固体的过滤、洗涤操作,从 而降低了实验误差,使测定结果重现性较好,更符合滴定操作要求。 分) (1 第十一题(15 分) 1.设 A 为 n 元酸,1.0000/M=0.8000×0.02192/n,M=57.02n(1 分) 所以 M 的化学式可能是(C2HO2)n 或(C3H5O)n(1 分) 1.0000g 与 KMnO4 反应的物质的量是 n(KMnO4)=1.0000×0.02500-1.5000×0.02489/5=0.01753mol(1 分) ,A 的化合价共升高 5×0.01753/(1.0000/57n)=5.0n(1 分) ,所以满足条件的是(C2HO2)n,考虑到有机物的 成键特点,A 的通式应该是(C4H2O4)m,2m 元酸(1 分) - + + 2.(C4H2O4)m+2mMnO4 +6mH =4mCO2+2mMn2 +4mH2O(1 分) 3.HOOCC≡CCOOH (3 分,写 不给分)

4. (1)

1,2—二羟基环丁烯二酮



+2H



(各 1 分) H+电离后形成的酸根是一共轭体 (2)强酸性的原因在于:①A 中-OH 属于烯醇式,H 易电离;②A 中 - - 系,有利于 O 上负电荷的分散,增加 B 的稳定性。③C=O 的拉电子性使得 A 中 O-H 易电离,B 中 O 易分 散。 (答出 2 点给满分) (3) 平面型构型, 四个氧原子应与碳环在同一平面上。 原因是要构成共轭体系其先决条件就是原子共平面。 (1 分)


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