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2002年广东省高中化学竞赛(复赛)试题



2002 年广东省高中化学竞赛(复赛)试题
(时间:3 小时
题 号 满 分 得 分
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47 Cs 132.9 Fr [223]

满分:180 分)
五 14 六 22 七 16 八 16

2002.10.19

>九 16 十 35 十一 18 合计 180
He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

一 14

二 10

三 9

四 10

相对原子质量
Be 9.012 Mg 24.31 Ca 40.08 Sr 87.62 Ba 137.3 Ra [226] B 10.81 Al 26.98 Ga 69.72 In 114.8 Tl 204.4 C 12.01 Si 28.09 Ge 72.61 Sn 118.7 Pb 207.2 N 14.01 P 30.97 As 74.92 Sb 121.8 Bi 209.0 O 16.00 S 32.07 Se 78.96 Te 127.6 Po [210] F 19.00 Cl 35.45 Br 79.90 I 126.9 At [210]

Sc Ti V Cr Mn Fe Co 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh 88.91 91.22 92.91 95.94 [98] 101.1 102.9 La- Hf Ta W Re Os Ir Lu 178.5 180.9 183.8 186.2 190.2 192.2 Ac- Rf Db Sg Bh Hs Mt La

Ni 58.69 Pd 106.4 Pt 195.1

Cu 63.55 Ag 107.9 Au 197.0

Zn 63.39 Cd 112.4 Hg 200.6

一、 (14 分)20 世纪 80 年代,生物无机化学家在研究金属离子与核酸的相互作用机制时,提 2H 出某些金属配合物可以作为 DNA 的探针, 如[M(phen)3]Cl2· 2O, 配合物的合成是用 MCl3 和 phen 和 LiCl 在 氩 气 的 保 护 下 制 得 , M 属 于 VIIIB 的 元 素 。 已 知 在 配 合 物 [M(phen)3]Cl2·2H2O 中,金属 M 所占的质量百分比为 13.4%。 1-1 写出 M 的元素符号。写出 M 原子的外层电子排布式。 1-2 画出[M(phen)3]2+的结构图。 1-3 [M(phen)3]2+有无旋光异构体? 1-4 计算配合物的磁矩。 1-5 在制备配合物的过程中,通入氩气的目的是什么? 1-6 判断该配合物是否具有颜色。
3 2 3 二、 (10 分)Fe +离子可以被 I-离子还原为 Fe +离子,并生成 I2,但如果在含 Fe +离子的溶 液中加入氟化物,然后再加入 KI,就没有 I2 生成。通过计算解释上述现象。 3 2 E° 2/I-)=0.535V 已知:E° (Fe +/Fe +)=0.771V (I 3+ 2- - Fe +5F =[FeF5] K 稳=1.7×10-16

三、 分)如何制取下列金属,用反应方程式表示并作必要的说明。 (9 3-1 从定影液中回收金属银。 3-2 从含 ZnS 杂质的 CdS 中提取金属 Cd。

四、 (10 分)回答下列问题: 4-1 含汞废水的处理是环保工作的重要任务之一,化学沉淀法是在含汞废水中先加入一 定量的 Na2S,然后再加入 FeSO4,试就以上过程进行说明。


4-2 在硝酸和盐酸不同的酸性介质中, NaBiO3 与 Mn2 离子发生反应, 反应将如何进行? 写出相应的化学反应方程式。

五、 (14 分)试设计滴定分析方案测定某含 Fe 试液中 HCl 的含量。要求写出原理、分析步 骤、指出分析测定条件、所需试剂及指示剂等,写出计算公式(单位表示为 mol/L)

3+

六、 (22 分)准确称取 NaIO3 和 NaIO4 的混合试样 1.0000g,溶解后定容于 250mL 容量瓶中。 准确移取试液 50.00mL,用硼砂将试液调至弱碱性,假如过量的 KI,用 0.04000mol/L Na2S2O3 标准溶液滴定至终点时, 消耗 20.00mL。 另取试液 25.00mL, HCl 调节至酸性, 用 加入过量 KI,用 0.04000mol/L Na2S2O3 标准溶液滴定至终点时,消耗 50.00mL。计算混 NaIO3 和 NaIO4 的质量百分含量。 合试样中, 已知 Mr(NaIO3)=198.0,Mr(NaIO4)=214.0。

七、 (16 分)分子式同为 C8H10O 的三个化合物 D、E、F 的一元硝化产物均为两个,在热的 碱性高锰酸钾作用下均生成一元酸 G、H、I,但是所得的酸经元素分析计算得分子式分 别为 G:C8H8O3;H:C7H6O2;I:C7H4O4。此外此外,F 可与 FeCl3 显色;而 D 经氢碘 酸作用后的产物与 FeCl3 显色;E 在酸性田间下易脱水生成苯乙烯,与某一手性酸反应生 成两个非对映异构的酯。试推断 D、E、F、G、H、I 的结构,并说明推导过程,必要时 使用反应方程式加以说明。

八、 (16 分)有一个饱和烃 A 的组成为:C:87.42%,H:12.58%,它可以从一个 14 碳的芳 香烃 B 经过催化氢化得到。该芳香烃 B 与顺丁烯二酸酐进行 D-A 反应的产物含有两个 未共轭的苯环。 (1)请尝试写出饱和烃 A 和芳香烃 B 的结构; (2)该饱和烃可能有几种 构型异构体,试画出它们各自的稳定构象,并由此分析哪种构型异构体具有最低的能量。

九、 (16 分)苯巴比妥 A 是一个镇静催眠药。其结构如下图所示,右边方框中初步拟定了一 个从丙二酸乙酯制备前体化合物 B 的合成路线,请问该合成路线是否合理,为什么?请 你提出一个以甲苯为起始原料合成 B 的路线,并写出你的逆合成推导图。

十. (35 分) ⒈据 2000 年 4 月出版的《参考消息》的报道:美国硅谷已成功开发出分子计算机,其中主要 器件为分子开关和分子导线。 美国 Gokel 教授研制了氧化还原型电控分子开关——蒽醌套索醚电控开关。它是通 过电化学还原使冠醚“胳膊”阴离子化,从而加强对流动阳离子的束缚力,达到“关” 的作用;再借助氧化反应使其恢复到原来的“开启”状态,使阳离子顺利流动: ⑴在括号中填写反应类型(填氧化反应、还原反应) :a_____反应,b_____反应。 ⑵若分子计算机中分子开关处于 A 状态,则计算机处于 _____状态;若分子计算机开关处 于 B 状态,则计算机处于_____状态(填“开启”或“关闭”。 ) a=4.17×10-7, ⒉一个拟制剂结合到碳酸酐酶中去时,在 298K 下反应的平衡常数为 K° Δ rHm° =-45.1kJ/mol,则在该温度下反应的Δ rSm° =(____ )J/K mol。

⒊已知 HI 的光分解反应机理是 (1)HI+hv=H+I(2)H+HI=H2+I(3)I+I+M=I2+M 则该反应的反应物消耗的量子效率为( ) 。 ⒋由等体积的 1mol/L 的 KI 溶液与 0.8mol/L 的 AgNO3 溶液制备 AgI 溶胶, 分别加入下列电解 质时,其聚沉能力最强的是( ) 。 (A)K3[Fe(CN)6] (B)NaNO3 (C)MgSO4 (D)FeCl3
4 ⒌溴乙烷分解反应的活化能 Ea=-229.3kJ/mol,650K 时的反应速率常数 K=2.14×10- /s。 现欲使此反应在 20 分钟内完成 80%,问应将反应温度控制为多少?

⒍Ag 可能受到 H2S(g)的腐蚀而发生反应:2Ag(s)+H2S(g)=Ag2S(s)+H2(g)。在 298K 和标 准压力下,将 Ag 放在等体积的 H2(g)和 H2S(g)组成的混合气体中。已知在 298K 时, (Ag2S,s)=—40.26KJ/mol,Δ rGm° (H2S,g)=—33.02kJ/mol。 Δ rGm° (a)问是否可能发生腐蚀而生成 Ag2S, (b)在混合气体中,H2S(g)的组成低于多少,才不致发生腐蚀?

⒎已知下列电池的电动势为 E(298K)=0.0455V,电动势温系数为 (θ E/θ T)p=3.38×10-4V/K,Ag,AgCl(s)|KCL(m)|Hg2Cl2(s),Hg(l) ⑴写出电池反应 ⑵计算该温度下的Δ rGm°,Δ rHm°,Δ rSm°以及可逆反应放电时的热效应。

十一. (18 分)纳米材料可以是晶态材料,也可以是非晶态材料。纳米材料具有小尺寸效应, 表面效应等多种性能。这些效应,对纳米材料的性质有很大影响。 先有一金属晶体,其大小为边长 1mm 的立方体。经特殊加工得到边长为 10nm 的立方 体的纳米材料。已知改金属为面心立方晶胞,晶胞参数 a=1nm,。 ㈠问: 3 ⒈1mm 的金属晶体,加工成上述纳米材料后,纳米晶体的数量为_______。 3 2 ⒉1mm 的 1 粒晶体所含晶胞数为________,它的表面积为_________mm 。 2 ⒊1 粒上述纳米材料含有的晶胞为________,1 粒纳米材料表面积为________mm 上述 金属加工成纳米材料后,表面积增加为________倍。 ㈡请回答 ⒈一般金属晶体都有固定的熔点,而将它制成纳米金属材料后,熔点大为降低,例如金 的熔点为 1063℃,而纳米金熔点仅为 330℃。银的熔点为 1060.8℃,而纳米银的熔点 仅 100℃,请解释为什么? ⒉众所周知,贵金属 Pt、Rh 是良好的催化剂,例如乙烯氢化反应,用 Pt 作催化剂,在 600℃可以进行。如果采用纳米 Pt 可以在室温下进行上述反应,为什么? ⒊由于纳米材料的小尺寸效应,当纳米材料粒经小于可见光的波长时,99%的光可以被 吸收。根据这种特性,请您设想纳米材料有哪些实际应用?(举两个以上离子)



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