2003年全国化学竞赛初赛模拟试卷19.doc

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2003年全国化学竞赛初赛模拟试卷（19）

第一题（6分）

高分子材料PET在航空、机械等领域用途及其广泛。

其结构简式为：

（1）写出PET的单体。

（2）写出合成PET单体的化学反应方程式。

（3）在由单体合成PET的过程中，可能发生副反应，以至使PET合成的产率极低。

请写出该副反应。

（以上反应可以不必写出反应条件，但一定要配平）

第二题（8分）

气体X对氢气的相对密度为22。

X可由下列步骤合成（cat表示催化剂）：

H2＋N2ABCDEX

试根据题意回答下列问题：

（1）X的化学式为____________；X分子结构呈___________（型）。

（2）液态时的A能与金属钠反应生成F，熔融态的F能与X反应，其中生成一种固体G。

G在受撞击时，生成两种单质，其中一种单质能与Li在常温下反应。

试写出F＋X→G的化学反应方程式。

（3）D在较稀浓度（2mol/L）时能与Mg反应生成X。

试写出化学反应方程式。

（4）实验室制备少量的X，可将B通入K2SO3溶液中制得。

请写出该反应的化学方程式。

第三题（10分）

当前，由于全球温室效应的影响，科学家正在致力于CO2一碳化学的技术研究，将过多的CO2转化为人类所需要的物质，取得了一定成果。

（1）据2002年6月17日的《中国环境报》报道，中国科学院广州化学研究所优秀“海归”科学家孟跃中博士成功进行了世界上首次“CO2聚合与利用”的工业化生产，制成了性能与聚乙烯相似，且能生物降解的塑料，不但解决了CO2的环境问题，也解决了“白色污染”问题。

请问：

CO2在催化剂作用下生成聚合物的最本质的原因是__________。

（2）利用电化学法电解二氧化碳，使之转变成其他可溶于水的物质。

在丙烯碳酸酯和乙腈介质中，用铅做电极电解二氧化碳，其过程如下：

CO2＋e－＝CO2—（慢）；CO2＋CO2—＝（CO2）2—；（CO2）2—＋e－＝C2O42—

①在二氧化碳的电解过程中，有机相介质与水相哪一个更好？

解释其原因。

②在研究中发现，有CO、CO32—生成，请用化学方程式表示其机理；

③在水相中，二氧化碳大多被还原成甲酸根（HCOO—），请推导其机理。

第四题（8分）

在催化剂作用下，将丙酮装到钢管中加热到7500C左右时可生成等物质的量的A和B两种物质。

经分析，物质B中氢、氧元素的质量分数分别为4.76%和38.1%。

将B和乙醇反应可得到C，C和水反应又可生成乙醇和D，B和水反应也能生成D。

D与NaOH反应生成E，固体E和固体NaOH受热生成A。

（1）试确定A～E的化学式：

A________；B_______；C_______；D______；E______。

（2）写出下列反应方程式：

①B→C②C→D③B→D

（3）B能发生双分子加成反应，试写出化学反应方程式。

第五题（18分）

科学探索是艰辛而又漫长的，科学家对H2O2的认识就经历了较为漫长的过程。

最初，化学家对H2O2的结构提出了两种观点：

①；②。

式中表示配位键。

已知在化学反应中O—O键遇到还原剂时易断裂。

化学家Baeyer和Villiger为研究H2O2的结构，设计并完成了下列实验：

a：

制取（C2H5）2SO4：

将C2H5OH与浓H2SO4反应，同时还生成水。

b：

将制得的（C2H5）2SO4与H2O2发生反应，生成化合物A和B。

其中，B呈酸性，且与酸化的BaCl2溶液作用，产生白色沉淀。

c：

将生成的A与H2反应。

已知该反应中H2作还原剂。

试根据上述信息回答下列问题：

（1）试用电子式表示①、②两种结构式：

①的电子式为_________；②的电子式为_________；

（2）根据所学知识，a步实验的化学反应为___________________________，属于_______反应；（C2H5）2SO4属于______类物质。

（3）a步实验的操作中，C2H5OH与浓H2SO4相混和的操作步骤是______________________，原因是______________________________________________；

（4）b步实验的化学反应方程式为_________________________________________，该反应属于_______________反应类型。

A物质的结构简式为_______________。

（5）如果H2O2的结构如①所示，则c步实验的化学方程式为_________________________；假如H2O2的结构如②所示，则c步实验的化学方程式为_________________________________。

（6）为了进一步确定H2O2的结构，还需在c步实验后，添加一步实验d，则d步实验的方案是__________________________________________________。

（7）H2O2的结构如右图所示。

若H2O2分子的两面角为a，两个∠OOH均为b，O—H键长为r1pm，O—O键长为r2pm。

则两个氢原子之间的距离为___________pm。

（8）近年来，化学家通过研究发现，H2O2能与许多盐结合，形成过氧化氢合物，如Na2CO3·xH2O2，它可消毒、漂白或作O2源……，国外的洗衣粉中一般都添加上述过氧化氢合物。

有人认为：

Na2CO3·xH2O2其实应该是Na2CO4·xH2O（Na2CO4叫做过氧碳酸钠）。

请你设计一个实验证明该结论的正确性（只要求简述实验方案）。

第六题（10分）

A是最高价氧化物的水合物，其成酸元素X位于VIA族，在A中的质量分数为54.5%。

A的浓溶液与金属B反应，可得C和X的氧化物D。

已知金属B在C中呈＋3价，87.0gA与足量的B反应，最终可生成82.3gC。

若将A和B在盐酸介质中反应，可生成D和E。

已知E中阴离子呈平面正方形，B位于正方形中心。

（1）写出A～E的化学式：

A_________；B________；C_______；D_______；E_______；

（2）写出A＋B→C＋D；A＋B＋HCl→D＋E的化学反应方程式。

（3）A＋B＋HCl→D＋E反应中，可能会有一种气体单质产生。

该单质是什么？

为什么？

第七题（10分）

A是卤化物，可写为YClx，在NaOH溶液中加热可得到化合物B。

若将1.29gA加到足量水中，再加入足量的CaCO3悬浊液，可得到224mL气体C，该气体对空气的相对密度为1.52。

（1）试确定A～C的化学式：

A__________；B__________；C_____________。

（2）写出A与CaCO3悬浊液反应的化学方程式。

（3）简述A能够与CaCO3悬浊液发生反应的原因。

第八题（10分）

将标准状况下11.2LNH3气体溶于100mL水中，得到密度为0.868g·cm－3的氨水。

取上述氨水30mL与70mL2mol·L－1的AlCl3溶液相混合，生成ag沉淀，则a数值为___________；往上述反应后未过滤的浊液中加入VmL5mol·L－1的NaOH溶液后，沉淀物的质量仍为ag。

则V的取值范围（或某一确定值）为___________________。

第九题（6分）

已知CO2的水溶液，H2CO3能发生电离：

H2CO3H＋＋HCO3－pKa1＝6.35

HCO3－H＋＋CO32－pKa2＝10.33。

在CO2的水溶液中，[H2CO3]＋[HCO3－]＋[CO32－]＝K（常数）。

为方便计算，假定K＝1mol/L。

（1）试计算当pH＝3～13时，HCO3－的浓度；

（2）试计算当pH值等于多少时，HCO3－浓度最大？

其值为多少？

（3）画出pH与[HCO3－]物质的量分数x（[HCO3－]）关系曲线。

第十题（10分）

标准生成热是指某温度下，由处于标准状态的各种元素的最稳定状态的单质生成标准状态下单位物质的量（1mol）某纯物质的热效应。

放热用“－”表示，吸热用“＋”表示。

已知某含碳、氢、氧三元素的有机物X3.00g燃烧放出热量46.32kJ。

已知X中没有O—O和O—H键。

又知X的摩尔燃烧热为－926.4kJ/mol，CO2和H2O的标准生成热分别为－393.5kJ/mol、－241.8kJ/mol；X的标准生成热为－344.2kJ/mol。

（1）确定X的分子式。

（2）写出X可能的同分异构体。

（3）确定X的结构。

（4）写出分子中各种元素的物质的量与能量的关系式，并用能量关系验算其结果的正确性。

第十一题（4分）

1962年英国青年化学家巴特列第一次制得了XePtF6化合物，突破了“惰性元素”的禁区。

此后人们相继合成了氙的系列化合物，以及原子序数较大的稀有气体氪、氡的化合物。

对于原子序数较小的氦、氖尚未制得化合物。

有人从理论上预言了它们的化合物是可以制得的。

不久澳洲国立大学的拉多姆宣布了化学上一奇闻，氦能够与碳结合形成分子。

像CHexx＋不仅存在，而且能够用实验手段观察到，并借助计算机算出了CHe33＋、CHe44＋的键长分别为：

0.1209nm，0.1213nm。

如果CHe33＋、CHe44＋果真存在的话，请你写出它们的立体结构式，并完成下列化学方程式：

（1）CHe44＋＋H2O→

（2）CHe44＋＋HCI→

参考答案

第一题

（1）

（2）＋H2O

（3）第二题

（1）N2O；直线型；

（2）NaNH2＋N2O＝NaN3＋H2O；（3）10HNO3（稀）＋4Mg＝4Mg（NO3）2＋N2O↑＋5H2O；（4）K2SO3＋2NO＝K2SO4＋N2O第三题

（1）CO2分子有C＝O双键。

（2）①有机相介质更好。

因为在水相中，生成的CO2－，甚至（CO2）2－会很容易夺去水中的活泼氢（H＋），生成HCO2或H（CO2）2，从而无法将反应进行下去，故不宜用水相电解CO2，用有机相作为介质是较好的选择。

②CO2－＋CO2－CO＋CO32－；③CO2＋e→CO2－，CO2－＋e→CO22－；CO22－＋H＋→HCOO－。

第四题

（1）A：

CH4；B：

CH2＝C＝O；C：

CH3COO2H5；D：

CH3COOH；E：

CH3COONa；

（2）①CH2＝C＝O＋C2H5OHCH3COOC2H5；②CH3COOC2H5＋H2OC2H5OH＋CH3COOH；③CH2＝C＝O＋H2O＝CH3COOH；（3）2CH2＝C＝O第五题

（1）；；

（2）2C2H5OH＋[（C2H5）2SO4]；酯化反应（或取代反应）；酯类；（3）将浓硫酸慢慢加到乙醇中，并搅拌；因为浓硫酸的密度比乙醇大，且反应放热，搅拌可使温度降低，防止副反应和乙醇被浓硫酸氧化；（4）（C2H5）2SO4＋H2O2→（C2H5）2O2＋H2SO4；取代反应；（C2H5）2O2；（5）（C2H5）2O→O＋2H2→C2H5OC2H5＋H2O；C2H5—O—O—C2H5＋H2→2C2H5OH；（6）将产物分别加入到水中，若能够分层的为乙醚，H2O2结构应为①式；若不能分层的为乙醇，H2O2的结构应为②式；其他答案，如比较沸点等均视为正确答案。

（7）（8）将物质加热分解，若物质能够脱水而又不失去氧化能力，则必是Na2CO4·xH2O；也有可能两种形式的化合物之间发生重排：

Na2CO3·xH2O2Na2CO4·xH2O；

用乙醚可以从过氧化氢合物的水溶液中萃取出H2O2，而从过氧化合物中是萃取不出H2O2的，借此即可加以鉴别。

第六题

（1）A：

H2SeO4；B：

Au；C：

Au2（SeO4）3；D：

SeO2；E：

H[AuCl4]；

（2）6H2SeO4＋2Au→Au2（SeO4）2＋3SeO2＋6H2O

3H2SeO4＋8HCl＋2Au→2HAuCl4＋6H2O＋3SeO2

（3）Cl2；因为H2SeO4是一种氧化性酸。

同时HAuCl4生成后，增强了Au的还原性，氧化还原反应增强，此时H2SeO4会把Cl－氧化成Cl2。

第七题

（1）A：

C2H5Cl；B：

C2H5OH；C：

CO2；

（2）2C2H5Cl＋2H2O＋CaCO3＝2C2H5OH＋CaCl2＋CO2↑＋H2O

（3）C2H5Cl与水发生可逆反应：

C2H5Cl＋H2OC2H5OH＋HCl。

当加入CaCO3，HCl与之反应：

CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋CO2↑＋H2O。

随着HCl不断减少，促进了C2H5Cl的不断水解。

第八题a＝3.12g；V＝104mL。

第九题

Ka1＝，Ka2＝，

则＝1，

将等式变形为：

，

[HCO3－]＝。

（1）当pH＝3～13时，HCO3－的浓度为

（2）由于＋1＋≥1＋2，即当＝时，有最小值，此时[HCO3－]有最大值。

即：

当[H＋]＝时，也就是pH＝1/2（pKa1＋pKa2）＝1/2（6.35＋10.33）＝8.34时，[HCO3－]有最大值，最大值为：

[HCO3－]max＝＝，代入数据得：

[HCO3－]max≈0.98（mol/L）。

（3）画图为：

第十题

（1）C2H4O2；

（2）HO—CH＝CHOH；CH3COOH；HCOOCH3；C（OH）2＝CH2；HO—CH2CHO；

（3）HCOOCH3；

（4）－926.4kJ/mol×1mol＝－393.5kJ/mol×n（C）＋（－241.8kJ/mol×－（－344.2kJ/mol）×1mol＝－393.5kJ/mol×2mol－241.8kJ/mol×2mol－（－344.2kJ/mol）×1mol＝－926.4kJ。

结论正确。

第十一题

本题实际考查等电子体知识。

由于CHe33＋、CHe44＋分别与CH3和CH4为等电子体，而CH3一般为平面三角形，CH4为正四面体。

因此参赛者应该很容易画出CHe33＋、CHe44＋的结构：

（1）由于CHe33＋、CHe44＋很难合成，因此这类微粒的内能一定很高，表现出很强的氧化性，生成内能很低的He等物质。

对于这类微粒，参赛者应该首先写出“复分解反应”：

CHe44＋＋4H—OH→C（OH）4＋4[HHe]＋。

C（OH）4分解为CO2和H2O；[HHe]＋分解成H＋和He。

CHe44＋＋2H2O→CO2＋4He＋4H＋；

（2）对于CHe44＋与HCl反应依此类推：

CHe44＋＋4HCl→CCl4＋4He＋4H＋

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