2005年全国化学竞赛初赛模拟试卷02.doc
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2005年全国化学竞赛初赛模拟试卷（02）
（时间：
3小时满分：
100分）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
满分
5
9
7
8
7
10
10
8
8
13
15
H
1.008
相对原子质量
He
4.003
Li
6.941
Be
9.012
B
10.81
C
12.01
N
14.01
O
16.00
F
19.00
Ne
20.18
Na
22.99
Mg
24.31
Al
26.98
Si
28.09
P
30.97
S
32.07
Cl
35.45
Ar
39.95
K
39.10
Ca
40.08
Sc
44.96
Ti
47.88
V
50.94
Cr
52.00
Mn
54.94
Fe
55.85
Co
58.93
Ni
58.69
Cu
63.55
Zn
65.39
Ga
69.72
Ge
72.61
As
74.92
Se
78.96
Br
79.90
Kr
83.80
Rb
85.47
Sr
87.62
Y
88.91
Zr
91.22
Nb
92.91
Mo
95.94
Tc
[98]
Ru
101.1
Rh
102.9
Pd
106.4
Ag
107.9
Cd
112.4
In
114.8
Sn
118.7
Sb
121.8
Te
127.6
I
126.9
Xe
131.3
Cs
132.9
Ba
137.3
La－Lu
Hf
178.5
Ta
180.9
W
183.8
Re
186.2
Os
190.2
Ir
192.2
Pt
195.1
Au
197.0
Hg
200.6
Tl
204.4
Pb
207.2
Bi
209.0
Po
[210]
At
[210]
Rn
[222]
Fr
[223]
Ra
[226]
Ac－La
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
Ds
第第题（5分）
1．铁、铜、镍、铅等金属元素（1分）
2．煤和其它物质的燃烧（1分）
3．1.8×10－9mol（1分）
4．降低水的凝固点，防止水在较冷温度下结冰（1分）
升高水的沸点，减少水的蒸发（稀溶液的依数性）（1分）
题（5分）
1．锰结核是太平洋深处的一种海洋矿物，除含有锰元素外还含有（至少填出二种元素）等多种金属元素。
2．飘尘是污染大气的有害物质之一，如果飘尘和空气中的SO2接触，使部分SO2氧化成SO3，危害就更严重了。
地球上每年排入大气中的飘尘约1亿吨，引起飘尘污染的主要原因是。
3．25℃时，1mol纯水中含氢离子mol。
4．汽车散热器的冷却水中常加人一些非电解质（如乙二醇），其作用是
和。
第第题（9分）
1．大大（各1分）
2．苯胺氮原子上的未共用电子对与苯环形成p－π共轭体系，而使氮原子上电子密度降低，所以碱性比氨弱，不能用石蕊试纸检验其碱性。
（1分）
3．由－NO2的吸电子使Cl－C的C上更正，易亲核，水解是亲核取代（1分，空间位阻效应解释也可）
4．－NO2拉电子使CH3上氢的酸性增强：
CH3NO2H＋＋－CH2NO2（1分）
5．对于酚类化合物，后者因－NO2两侧邻近甲基的排斥力，迫使—NO2偏转平面，从而使其拉电子共轭效应大幅度减弱，而甲基的推电子作用影响相对较小；（2分）
在取代苯胺中，由于前者—N（CH3）2中两个邻位的硝基在甲基空间效应的作用下，无法很好地与苯环共平面，使其拉电子共轭效应大大降低，而后者则无此空间效应的影响。
（2分）
题（9分）
已知苯环上如带有甲基会使环上的亲电取代反应容易进行，称作甲基的推电子效应。
有了硝基会使环上的亲电取代反应难以进行，称为－NO2的拉电子效应。
试预期或解释下列问题：
1．CH3NH2的碱性应比NH3；HO－－NO2的酸性比－OH的酸性。
2．苯胺不能用石蕊试纸检验其碱性，为什么？
3．由氯苯制苯酚需要很苛刻的条件，但2，4，6一三硝基氯苯0℃水解成苦味酸，试予以理论上的说明。
4．CH3NO2为什么能溶于KOH溶液？
5．解释下面两组物质的酸碱性强弱关系：
酸性：
碱性：
第第题（7分）
1．阳极：
Pb→Pb2＋＋2e－（1分）Pb2＋＋2CH3SO3－→Pb（CH3SO3）2
阴极：
2H＋＋2e－→H2（1分）
总反应：
Pb＋2CH3SO3H→Pb（CH3SO3）2＋H2（1分）
2．阻止Pb2＋向阴极移动。
（1分）
如没有隔膜，Pb2＋将向阴极移动，发生阴极析铅的副反应：
Pb2＋＋2e－→Pb（1分）
3．不需要。
为甲磺酸为强电解质，其水溶液具有很强的导电性，故没必要再加入支持电解质。
（1分）
4．实现氧化还原反应靠的是清洁而干净的电子，无三废排放，符合环境保护的要求。
（1分）
题（7分）
甲磺酸铅通常为50%～58%的水溶液，在电镀及电子工业中有广泛地应用。
电化学合成法制备甲磺酸铅的要点：
以甲磺酸为电解液，金属铅做为阳电极，石墨做阴极，聚乙烯磺酸型阳离子交换膜为阴阳极室隔膜。
1．写出电极反应方程式和总反应方程式。
2．使用隔膜的目的是什么？
不使用会有什么后果。
3．是否需要加入支持电解质？
为什么？
4．电化学合成法比一般的化学合成法有什么优点？
第第题（分）
1．n（Fe）＝9.30mmoln（KNO3）＝2.50moln（K2Cr2O7）＝0.30mol（1分）
6Fe2＋＋Cr2O72－＋14H＋＝6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O（1分）
n（Fe2＋）︰n（NO3－）＝7.50︰2.50＝3︰1（1分）
即：
NO3－＋3Fe2＋＋4H＋＝3Fe3＋＋NO↑＋2H2O（1分）
2．氧气将部分Fe2＋氧化为Fe3＋，加入的KNO3不变，则滴定中消耗K2Cr2O7偏小（＜18.00mL），使n（Fe2＋）︰n（NO3－）＞3︰1，反应中KNO3将得到价态更低的还原产物。
（2分）
3．2Fe3＋＋Sn2＋＝2Fe2＋＋Sn4＋2Hg2＋＋Sn2＋＋2Cl－＝Hg2Cl2↓＋Sn4＋（各1分）
题（8分）
纯铁丝521mg，在惰性气氛下溶于过量的盐酸中，往上述热溶液中加253gKNO3，反应后以0.0167mol/L的K2Cr2O7溶液滴定剩余的Fe2＋离子，消耗VrnL达到终点。
1．V＝18.00，通过计算写出Fe2＋离子和NO3－离子在酸性条件下反应的化学方程式。
2．若纯铁丝在大气中溶于盐酸，其他步骤同上。
根据这个实验结果写出Fe2＋离子和NO3－离子在酸性条件下反应的化学方程式时，与惰性气氛下计算得到的方程式有何不同？
3．一旦部分Fe2＋被氧化后，可以在溶解后，经SnCl2、HgCl2处理后，再在热溶液中加入KNO3处理。
写出处理中的反应方程式。
第第题（7分）
1．4.1CH3COOLi＋0.1Fe（NO3）3＋0.9Si（OC2H5）4＋4H2O
＝Li4.1Fe0.1Si0.9O4＋4.1CH3COOH＋0.3HNO3＋3.6C2H5OH（2分）
2．但固相法不易保证成分的准确性、均匀性且合成温度较高。
溶胶－凝胶此法合成离子导体具有纯度高，均匀性好，颗粒小，反应过程易于控制等优点。
（2分，答出要点即可）
3．脱去吸附水（1分）及NO3－氧化分解有机物成分烧失（1分）（约）603（1分）
题（7分）
Li4SiO4具有有利于离子传导的结构，为锂离子导体理想的基质材料。
实验发现用三价离子M3＋如B，Al，Ga，Cr，Fe，In能取代Li或Si（Li4＋xMxSi1－xO4，Li4－3yMySiO4）可大大提高它的离子电导性。
Li4.1Fe0.1Si0.9O4是其中重要的一种，可用溶胶－凝胶法合成：
称取一定量的CH3COOLi，Fe（NO3）3合成，用稀硝酸溶解，按化学计量摩尔比加入Si（OC2H5）4，并加入适量的无水乙醇，使Si（OC2H5）4∶C2H5OH＝1∶4做共溶剂，再加入金属离子摩尔总和1.5倍的柠檬酸，用NH3·H2O调整pH＝2～3。
样品在80℃回流使其水解缩聚，然后在70℃缓慢蒸发，实现溶液－溶胶－凝胶的转化。
在120℃干燥得到干凝胶。
干凝胶在高温下进行一定时间热处理，于750℃得到超细粉。
1．写出制备Li4.1Fe0.1Si0.9O4的化学方程式。
2．溶胶－凝胶法是近几年发展起来的湿化学合成方法，比以前较多使用的固相法有何优点？
3．右图为Li4.1Fe0.1Si0.9O4干凝胶的TG－DTA曲线。
从图中可以发现在248℃处都有一吸热峰，那是干凝胶表面的吸热峰；在417℃左右的峰为放热峰；而℃的放热峰则为Li4.1Fe0.1Si0.9O4形成峰。
第第题（10分）
1．DNA（1分）
2．A：
CO（NH2）2（或N≡C－NH2）；B：
H－N＝C＝O（各1分）
3．配位键、冠醚和穴状配体、疏水作用（1分，答出1种即可）
4．C：
D：
E：
间苯二甲酸F：
1，3，5－苯三甲酸（各1分）
题（10分）
超分子自组装是指一种或多种分子依靠分子间相互作用，自发地结合起来，形成分立的或伸展的超分子。
氢键是超分子自组装中最重要的一种分子间相互作用。
1．列举在自然界中普遍存在，最重要的通过氢键自组装的超分子。
2．右图A和B在分子的3个方向上形成分子间通过氢键组装成大片薄饼状的超分子。
写出A、B的结构简式和合成A、B的简单物质。
3．除氢键外，哪些作用也可形成超分子
4．C、D、E、F是简单的芳香酸，他们通过氢键作用：
C形成二聚分子；D形成直线状超分子；E形成锯齿状超分子；F形成蜂窝状平面超分子（类似右图）。
画出C、D形成的分子的结构图；写出E、F的名称。
第第题（10分）
1．A：
COSB：
CO2C：
SO2D：
H2SE：
SF：
HCOOHG：
CO（各1分）
2．S8（3分）
题（10分）
在金星大气中存在可观数量的化合物A，A在地球上是一种只有微生物生命活动才能形成的物质。
化合物A的分子呈直线型，有弱极性。
A在空气中极易着火生成等物质的量的B气体和C气体；A不溶于水，但加热条件下与水蒸气作用，生成B气体和D气体；气体C和D在有水存在的条件下迅速反应，生成固体E；如果在催化剂作用下A水解可以得到固体E和F的溶液。
在交流放电的情况下，A分解生成E固体、G气体两种物质。
1．写出A～G各物质的化学式；
2．用X射线衍射法测得由A电解得到的E的晶体为正交晶系，晶胞参数a＝1048pm，b＝1292pm，c＝2455pm。
已知该物质的密度为2.07g·cm－3，每个晶胞中有16个E分子。
确定E分子中原子的组成。
第第题（8分）
1．KBrO3＋5KBr＋6HCl＝3Br2＋6KCl＋3H2O（1分）
5Br2＋HOOCNH2CHCH2S－SCH2CHNH2COOH＋6H2O
＝2HO3SCH2CHNH2COOH＋10HBr（1分）
Br2＋3I－＝I3－＋2Br－I3－＋2S2O32－＝3I－＋S4O62－（1分）
2．氧化胱氨酸的反应是很快的，而KBrO3氧化KBr才是决定反应速率的一步。
当碘量瓶中刚刚开始出现黄色时，Br2与胱氨酸已完全反应，（但Br2的浓度仍然很小，并且没有来得及扩散到空气中。
此时加入KI，就不会再有Br2生成。
因为I2在I－过量的水溶液中生成I3－离子，挥发性比Br2弱得多，可以避免Br2挥发所带来的误差。
）（2分）
迅速加KI的目的是尽可能减少溴的挥发（1分）
3．（2分）
题（8分）
测定胱氨酸试剂的纯度是定量分析化学设计实验中的一个课题。
胱氨酸的结构简式是：
HOOCNH2CHCH2S－SCH2CHNH2COOH；在氧化剂Br2的作用下，S－S断裂生成－SO3H，该反应非常容易进行。
测定过程如下：
移取25.00mL胱氨酸溶液（含胱氨酸样品mg）、25.00mLKBrO3溶液（c1mol/L）于碘量瓶中，加1gKBr、2mLHCl进行反应，在刚开始出现黄色时立即开盖加入1gKI，迅速加盖、旋摇溶解。
加100mLH2O稀释，立即用Na2S2O3标准溶液（c2mol/L）滴定至浅黄色，加入2mL淀粉溶液，继续滴至蓝色消失为终点。
平行滴定3次（平均消耗VmL）。
1．写出滴定反应中发生的化学方程式
2．为什么刚出现黄色时就可加KI（如果充分反应10分钟会呈现深黄褐色）？
加入KI的过程中要求开盖和加盖间的时间极短，目的是什么？
3．列出计算胱氨酸纯度的式子.
第第题（8分）
1．A：
BB：
AlC：
H（各1分）
2．Al（BH4）3（AlB3H12）（2分）
3．（2分）
4．Al（BH4）3＋12H2O＝Al（OH）3＋3B（OH）3＋12H2↑（1分）
题（8分）
短周期的元素A、B、C可形成化合物X。
A、B是同主族元素，A的常见配位数是4，B的常见配位数是4或6。
X是共价型的分子，分子中A、B原子位于同一平面上；C元素的核磁共振表明X分子中有2种类型的C原子，个数比是1︰1。
X与热水缓慢反应，1.000gA与水反应后可得到3.76L（标准状况）的单质气体。
1．写出A、B、C的元素符号；
2．写出X的化学式；
3．画出X的结构式。
第第题（13分）
1．N－苯甲酰－N－苯基羟胺根离子（以下用X－表示）的相对分子质量为212，氧的质量分数为15.1%。
当只有此配体与钒配位，氧的质量分数必小于15.09%，而实际为15.2%，所以一定有配位氧原子（1分）。
设钒与1个氧、3个X－络合（钒最高＋5），氧的质量分数为15.9%，需要增加X－数目和减少配位O数目，这都是不可能的；因此配合物中可能存在第3种配体，从条件来看反应是在盐酸介质中进行的，可能存在Cl－做配体（1分）。
设钒与1个配位氧、x个X－、y个Cl－配位（x＋y≤3），当x＝1，y＝1时，氧的质量分数为15.3%；当x＝1，y＝2时，氧的质量分数为13.8%；当x＝2，y＝1时，氧的质量分数为15.2%；符合题设（1分）。
（其他合理推论也可）
即该配合物的化学式为VO（C13H10NO2）2Cl（2分）
2．该配合物的结构如下：
（各1分）
3．第一种最稳定（1分），分子的对称性最好，极性最弱（1分）
题（13分）
钒与N－苯甲酰－N－苯基羟胺根离子在4mol/L盐酸介质中形成紫红色的单核配合物，该配合物溶液可进行比色测定，用以定量测定钢中钒的含量。
该配合物是电中性分子，实验测得其氧的质量分数为15.2%。
1．通过计算确定该配合物的化学式；
2．画出它的全部可能立体结构（不要求光学异构体）。
3．指出其中最稳定的是哪一种。
与其它几种相比，它在分子结构上有什么特点？
第第题（15分）
1．
（3分，其中反应物、介质各1分，反应条件不要求）
2．
（1）CH3CH2CH2CHO＋2HCHOOHCH3CH2C（CH2OH）2CHO（2分）
OHCH3CH2C（CH2OH）2CHO＋HCHO＋CO23－＋H2O
→CH3CH2C（CH2OH）3＋HCOO－＋HCO3－（2分）
（2）HCOO－后处理：
2HCOO－＋O2→HCO3－（1分）
2HCO－CO32－＋CO2↑＋H2O（1分）
3．
（1）A：
CH2＝CHCOOCH3B：
CH2BrCHBrCOOCH3C：
H2NCH2CH2NH2
D：
CH3－－SO2HNCH2CH2NHSO2－－CH3（各1分）
（2）2，3－二溴丙酸甲酯对甲苯磺酰氯（各1分）
题（15分）
1．苄基－2－萘基醚是芳香族的混醚，其传统合成方法采用威廉森法。
主要用于合成苄氧萘青霉素等医药工业，且广泛地作为合成香料，用于皂用香精、化妆品香精、草霉香精及调合香精等香料工业。
写出合成苄基－2－萘基醚的化学方程式。
2．三羟甲基丙烷（简称TMP）是重要的化学中间体和精细化工产品，广泛应用于生产高级醇酸树脂和聚氨脂、聚脂、合成干性油、高级润滑油、印刷油墨、增塑剂、玻璃钢、纺织助剂等，在许多方面其性能优于甘油、新戊二醇和季戊四醇。
工业上可以用正丁醛和甲醛（实际消耗量为1︰3）为原料，用碳酸氢钠和碳酸钠混合碱溶液作为缩合催化剂，再加入少量的助催化剂三乙胺，在25～85℃常压条件下合成。
（1）写出分步反应方程式。
（2）如果该合成是绿色工艺，如何处理副产物。
3．N，N－双（对甲苯磺酰基）－2－哌嗪羧酸甲酯是合成抗结核病及抗类风湿病药物2－哌嗪羧酸的中间体。
其合成路线如下：
A＋Br2→BC＋CH3－－SO2Cl→DB＋D→
（1）写出A、B、C、D的结构简式；
（2）命名B和CH3－－SO2Cl。
命题：
胡波2004年10月于浙江慈溪中学
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参考答案（0502）
中学综合学科网 第7页（共7页）
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