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清北学堂全国高中生化学竞赛模拟试题及答案 (尹冬冬教授)



全国高中生化学竞赛模拟试题 (尹冬冬教授)

1.008

H O B C N F 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 Al Si P S Cl 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 Ge As Se Ga Br 69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 In Sn Sb Te

I 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 Tl Pb Bi Po At 204.4 207.2 209.0 [210] [210]

Li Be 6.941 9.012 Na Mg 22.99 24.31 K Ca Sc Ti V 39.10 40.08 44.96 47.88 50.94 Zr Nb Rb Sr Y 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 Hf Ta Cs Ba 132.9 137.3 La-Lu 178.5 180.9 Fr Ra [223] [226] Ac-Lr

Cr 52.00 Mo 95.94 W 183.9

Mn 54.94 Tc 98.91 Re 186.2

Fe 55.85 Ru 101.1

Co 58.93 Rh 102.9 Ir Os 190.2 192.2

Ni 58.69 Pd 106.4 Pt 195.1

Cu 63.55 Ag 107.9 Au 197.0

Zn 65.39 Cd 112.4 Hg 200.6

He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

第一题 选用下列物质的化学式按要求填空(单选) 。 (共 6 分) 可选物质:NO、N2O3、N2O4、NO2+、NH3、N2H4、NH2OH、H2N2O2。 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 的衍生物用作高能燃料,且不是平面分子; 存在两种异构体,其中不含非极性键的异构体的结构为 具有线形结构,Lewis 结构中每个键的键级为 2.0; 是无色平面分子,它的一种等电子体是 可作制冷剂,且具有两性; 具有两性, 且既可以做氧化剂, 也可以做还原剂, 但主要做 的水溶液会分解产生 N2O, 上述分解过程的反应式为 具有顺磁性。 ; ; ; ;

第二题 过氧乙酸的含量分析方法如下:在碘量瓶中加入 40mL 水,再加入 5mL 3mol/L 稀 硫酸和 2~3 滴 1mol/L MnSO4 溶液,冷却至 5℃;准确称量 0.5027g 过氧乙酸试样加入到之 前的碘量瓶中后摇匀,用 0.01183mol/L KMnO4 标准溶液滴定至溶液呈浅粉色(半分钟不褪 色) , 共消耗 24.98mL; 随即加入 10mL20%的 KI 溶液和 2~3 滴(NH4)2MoO4 溶液, 轻轻摇匀, 加塞, 避光静置 10min, 而后用 0.1018mol/L Na2S2O3 标准溶液滴定, 接近终点时加入 3mL 0.5% 淀粉指示剂,继续滴定至蓝色消失(半分钟不恢复) ,消耗 23.61mL。 (1) 写出与测定有关的化学方程式。

1

(2)(NH4)2MoO4 溶液的作用是什么?

(2) 计算过氧乙酸的质量分数(过氧乙酸的摩尔质量为 76.05g/mol,保留三位有效数字)

(3) 过氧乙酸不稳定,写出其热分解的反应方程式。 (共 10 分)

第三题 X-射线衍射实验表明,某无水 MgCl2 晶体属三方晶系,呈层型结构,Cl-采取立方 最密堆积(ccp) ,Mg2+填满同层的八面体空隙:晶体沿垂直于 Cl-密置层的投影图如下图。 该晶体的六方晶胞的参数:a=363.63pm,c=1766.63pm;晶体密度 ρ=2.35g/cm3。

(1) 以“□”表示空层,A、B、C 表示 Cl-离子层,a、b、c 表示 Mg2+离子层,给出该 三方层型结构的堆积方式。

(2) 计算一个六方晶胞中“MgCl2”的单元数。

2

(3)假定将该晶体中所有八面体空隙填满 Mg2+离子,将是哪种晶体结构类型?(共 9 分)

第四题 在 298K 下,下列反应的?rHm?依次为: ①C8H18(g) +25/2O2(g) → 8CO2(g) + 9H2O(l) ②C(石墨) + O2(g) → CO2(g) ③H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) ?1Hm??=-5512.4 kJ·mol-1 ?2Hm? =-393.5 kJ·mol-1 ?3Hm? =-285.8 kJ·mol-1

K-1· mol-1。 正辛烷、氢气和石墨的标准熵分别为:463.7,130.6,5.694J· 设正辛烷和氢气为理想气体,问: (1)298K 下,由单质生成 1 摩尔正辛烷的反应的平衡常数 Kp?;给出计算过程。

(3) 增加压力对提高正辛烷的产率是否有利?为什么?

(4) 升高温度对提高产率是否有利?为什么?

(5) 若在 298K 及 101.325kPa 下进行,平衡混合物中正辛烷的摩尔分数能否达到 0.1?

(6) 若希望正辛烷在平衡混合物中的摩尔分数达到 0.5,则在 298K 时,需要多大的压 力才行?给出计算过程。 (共 12 分)
3

X(g)的密度是相同条件下 第五题 A 的单质和 B 的单质在常温下剧烈反应, 得到化合物 X。 的空气密度的 5.9 倍。X 与水剧烈反应,反应完全后的混合物加热蒸干,得一难溶物,后者 在空气中经 1273K 以上高温灼烧,得到化合物 Y。Y 在高温高压下的一种晶体的晶胞可与 金刚石晶胞类比,A 原子的位置相当于碳原子在金刚石晶胞中的位置,但 Y 晶胞中 A 原子 并不直接相连,而是通过 E 原子相连。X 与过量氨反应完全后得到含 A 的化合物 Z。Z 经高 温灼烧得化合物 G。G 是一种新型固体材料。 (1)写出 X、Y、Z 和 G 的化学式。

(2)请预计 G 的用途并说明理由。 (共 10 分)

第六题

铂的配合物{Pt(CH3NH2)(NH3)[CH2(COO)2]}是一种抗癌新药,药效高而毒副作用

小,其合成路线如下: K2PtCl4 ① A(棕色溶液) ② B(黄色晶体) ③ C(红棕色固体) ④

D(金黄色晶体) ⑤

E(淡黄色晶体)

①加入过量 KI, 反应温度 70℃; ②加入 CH3NH2; A 与 CH3NH2 的反应物质的量之比为 1:2; ③加入 HClO4 和乙醇;红外光谱显示 C 中有两种不同振动频率的 Pt—I 键,而且 C 分子呈中心 对称,经测定,C 的相对分子质量为 B 的 1.88 倍;④加入适量的氨水得到极性化合物 D;⑤加 入 Ag2CO3 和丙二酸,滤液经减压蒸馏得到 E。 整个合成过程中 Pt 的配位数不变,杂化轨道类型为 dsp2。 (1) 画出 A、B、C、D、E 的结构简式。

(2) 步骤①的目的是什么?

4

(3) 合成路线的最后一步加入 Ag2CO3 起到什么作用?(共 13 分)

第七题

“Depudecin”是一种具有抗癌活性的化合物, 结构简式为:

OH

O

O

OH

关于该化合物的说法正确的是(

)并简要说明之。

(1)该化合物的分子式应为 C12H1804,不饱和度(或不饱和指数)为 4。 (2)该化合物的分子中处于同一平面的原子可能有 4 个。 (3)该化合物分子无顺反异构体。 (4)该化合物分子中有手性碳原子,且有两个手性碳原子。 (共 6 分)

第八题 日常生活中,我们常会用到 PE(高压聚乙烯)保鲜膜,如果你仔细观察,会发现 在包装盒上有“用于微波炉时,请勿让保鲜膜与高油性食物直接接触”的提示,请用化学原 理解释之(用化学语言写出关键的书面表达式)。 (共 6 分)

5

第九题

推测化合物 A.- F.的结构简式,指出何者有光学活性,给出该化合物 R

构型的书面表达式。 (共 15 分)

A ( C6H10O3 )

NaBH4 / EtOH

H2O

B ( C6H12O3 )

2 C2H5OH / 干 HCl C ( C10H20O4 )
KOH / H2O H2O / H + CH3MgI
干 ( C2H5 ) 2O

H2O / H +

D ( C6H12O2 )

E ( C8H15O4K )

F ( C4H6O3 ) + 2 C2H5OH

CH3COCH3 + CO2

6

参考答案
解答: (1)N2H4; (2)N2O3,O-N-O-N-O; (3)NO2+; (4)N2O4,C2O42-; (5)

第一题

NH3; (6)NH2OH,还原剂; (7)H2N2O2;H2N2O2=N2O+H2O; (8)NO。 每空 0.5 分,共 6 分。 第二题 解答: (1)2KMnO4+3H2SO4+5H2O2=2MnSO4+K2SO4+5O2+8H2O 2KI+2H2SO4+CH3COOOH=2KHSO4+CH3COOH+H2O+I2 I2+2Na2S2O3= 2NaI+2Na2S4O6 每个方程式 2 分,共 6 分 (2)起催化作用和减轻溶液的颜色 1分 2分

(3)23.61· 10-3· 0.1018· 76.05/(2· 0.5027)=0.182 (4)2CH3COOOH=2CH3COOH+O2 第三题 解答: (1)?AcB□CbA□BaC□A?
-

1分 5分

注意:大写字母要体现出 Cl 层作立方最密堆积的次序,Mg2+与空层的交替排列必须正 确,Mg2+层与Cl 层之间的相对位置关系(大写字母与小写字母的相对关系)不要求。必须 表示出层型结构的完整周期,即至少写出包含6个大写字母、3个小写字母、3个空层的排列。 若只写对含4个大写字母的排列,如“· · · AcBCbA · · · ”,得 2.5 分。 (2)ρ=
-

ZM MgCl2 m ZM MgCl2 = = 2 V VN A a c sin 120 ? N A

Z=

?a 2 c sin 120 ? N A
M MgCl2

=2.35× 103× (363.63× 10-12)2 × (1766.63× 10-12) × 0.866× 6.022× 1023/(95.21× 10-3) =3.01 2分 1分

每个晶胞含有 3 个“MgCl2”单元。 (3)NaCl 型或岩盐型。 1分

第四题 解答: (1)8?②+9?③-①得 8C(石墨)+9H2(g)→C8H18(g) ?rHm?= 8?2Hm?+9?3Hm?-?1Hm? = –207.8 kJ·mol–1 ?rSm?= ??BSm? = –757.252J·K-1·mol–1 1分 1分 1分
7

?rGm? = ?rHm? -?T??rSm? = 17.861kJ·mol–1 Kp? = e–?rGm?/RT= 7.36?10–4 (2)Kx=Kp? (p/p?)–??,??= –8

1分 1分

当压力不高时,Kp?为常数,Kx 随总压的增加而增大,故有利于正辛烷的生成。 2 分 (3)?rHm?<0,Kp?随温度升高而减小,因此升高温度不利于正辛烷的生成。 (4)若 x(C8H18)=0.1,则 Qp=[p(C8H18)/p?] / [p(H2)/p?]9=0.258>>Kp?=7.36?10-4 故 x(C8H18)不能达到 0.1; (5)若使 x(C8H18)=0.5,Kp?=Kx(p/p?)-8=7.36?10-4,求得 p=499 kPa。 第五题 解答: (1)X——SiCl4,Y——SiO2,Z——Si(NH2)4,G——Si3N4 8分 (2)可做耐磨材料和耐高温材料;因为 Si3N4 是原子晶体,其中 Si—N 键的键能高,键长 短,因此该晶体的熔点高,硬度大。 2分 2分 1分 每个 2 分, 共 2分

第六题 解答: (1) 每个 2 分,共 10 分 I I 2I NH2CH3 A: I Pt I 2- B: Pt I NH2CH3 A: I Pt I B: I Pt NH2CH3 I I NH2CH3 I 2· ? 1· ? 2O · ? 1· ?

I CH3H2N I C: CH H N Pt I Pt I 3 2 I Pt I Pt NH2CH3 C: I NH2CH3 I 3 · ? 3 · ?

O NH2CH3 CO NH2CH3 E? ? Pt H2C CO Pt NH CH I NH2CH3 2 3 D? ? I Pt NH3 E? ? H2C CO Pt NH3 NH3 I NH3 CO O 3· ? · ? (2)将 K2PtCl4 转化为 A 目的是使 O CH2 3NH2 更容易取代 A 中的碘。 3· ? 2 · ? (3)Ag2CO3 与 D 发生下列反应:D + Ag2CO3 = DCO3 + 2AgI

D? ?

I

1分

DCO3 再与丙二酸根发生配体取代反应,形成 E。

2分

第七题

解答: 说法正确的是(1) 、 (3) 。2 分

说明:因有两个三元环、两个碳碳双键,故不饱和度(或不饱和指数)为 4;一个碳碳 双键上的 2 个碳原子及所连的 4 个原子共 6 个原子一定处于同一平面上; 分子中处于链端的 碳碳双键无顺反异构, 另一个碳碳双键有顺反异构; 与两个羟基相连接的碳原子为手性碳原
8

子。4 分 第八题 解答:由于 PE 膜受到微波照射后,会产生游离基(自由基) 。1 分

[ CH2—CH2 ]n
此问书面表达式完全正确 4 分

[CH2—CH2 ]x CH2 · + [CH2—CH2 ]n-x-1CH2 ·

游离基与油脂反应,使油脂产生游离基,彼此间相互结合,相对分子质量增大,油脂逐 渐固化并产生对健康有害的物质。反应过程中,PE 不断分解,产生更多的此类物质。1 分 注意: 能写出合理的书面表达式给 2 分, 完全正确 4 分, 有合理的解答内容均酌情给分。 第九题 解答:

OH A. CH3COCH2COOC2H5 OEt C. CH3CCH2COOC2H5 OEt OEt E. CH3CCH2COOK OEt F. O CH3CCH2COOH
OH H CH3
投影式全对给 2 分。构型式书写不规范给 1 分。

B.

CH3CHCH2COOC2H5 O CH3 CH3

D.

CH3CCH2 C OH

A.- F. 每个结构简式 2 分
B.有光学活性 1 分 R 构型的书面表达式为:

C CH2COOC2H5

全对 2 分

9



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