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高中化学奥林匹克竞赛辅导全真模拟试题(1)


高中化学奥林匹克竞赛全真模拟试题( 高中化学奥林匹克竞赛全真模拟试题(一) 全真模拟试题
题号

1

2

3 9

4 9

5

6

7 6

8

9 10



满分

12 13

10 10

9 14 8

100

得分

评卷人 小时。迟到超过半小时者不能进考场。 小时内不得离场。时间到,把试卷( 竞赛时间 3 小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后 1 小时内不得离场。时间到,把试卷(背面 朝上)放在桌面上,立即起立撤离考场。 朝上)放在桌面上,立即起立撤离考场。 试卷装订成册,不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内,不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。 试卷装订成册,不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内,不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。不 得持有任何其他纸张。 得持有任何其他纸张。 姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置,写在其他地方者按废卷论处。 姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置,写在其他地方者按废卷论处。 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
1.008

He 4.003 Ne O B C N F Li Be 6.941 9.012 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 Al Si P S Cl Ar Na Mg 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95 22.99 24.31 Ge As Se K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Br Kr 39.10 40.08 44.96 47.8850.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.39 69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 83.80 In Sn Sb Te I Xe Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 98.91 101.1 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 131.3 Hf Ta W Re Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Cs Ba Os 132.9 137.3 La-Lu 178.5 180.9 183.9 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210] [210] [222] Fr Ra [223] [226] Ac-Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt H

相相相相相相

第 1 题(12 分)最近出版的“重大发现记实”中,Cute 教授发表了关于外星文明遗迹的研究结果。他认为 外星人与人类非常相似,他们可能在亿万年前来过地球,留下了非常奇异的碑记。一些碑文已经破译被证明是 外星人当地大学的大学生所用的普通化学教科书的几章。这些内容的最初几行就相当今人,看上去象是那个奇 妙的世界里的物质定律,与我们的星球所遵循的规律不同。特别是原子结构也用四个量子数来描述,只有一个 重大的区别: n=1,2,3…… L=0,1,2,3,…,(n-1) M=-2L,-(2L-1),…,-1,0,+1,…,+(2L-1),+2L MS=+1/2,-1/2 Cute 教授允诺要继续发表相关研究,一旦他找到了财政支持,将继续他的破译工作并描述出 X 星球上的周 期表和一些基础化学内容。然而以揭示的碑文内容就足以预见一些重要事实。 1-1 原子;
-1-

试创造出 X 周期表的前两个周期, 为简便起见, 用我们的化学符号来表示与我们原子有相同电子的 X

1-2 1-3

猜测在那里可用作洗涤和饮用的 X-水可能是什么?写出全部可能,并说明理由。依据你所构造的 X 写出“甲烷(X 的氢化物)在氧气中燃烧”的反应,这是给人类提供能量和热源的主要过程;解释你

周期表,写出他的化学式。 选择 X 元素的原因?

第 2 题(13 分)光气学名“碳酰氯” ,化学式 COCl2,是窒息性毒剂之一。 2-1 光气化学性质活泼,具有酰卤的典型反应,易发生水解、氨解和醇解。 ; ; ; ,异氰酸苯酯的结构 (1)光气与足量乙醇反应所得产物的化学名称是 (2)光气与足量氨气反应的化学方程式 (3)足量苯在 AlCl3 催化剂作用下与光气反应所得产物的结构简式 (4)光气与苯胺分两步反应可得异氰酸苯酯,中间产物的结构简式是 简式是 2-2 。 实验室可用四氯化碳和发烟硫酸(H2SO4·SO3)反应制备光气,写出化学方程式。

2-3

BTC 是一种稳定的白色结晶体,熔点为 78~82℃,沸点为 203~206℃。1mol BTC 可在一定条件下

分解产生 3mol 光气,所以又被称为“三光气” 。工业上可以利用碳酸二甲酯的氯代反应制备 BTC。BTC 的反应 活性与光气类似,可以和醇、醛、胺、酰胺、羧酸、酚、羟胺等多种化合物反应,因此低毒性的 BTC 在化学反 应中完全可替代剧毒(被禁用)的光气合成相关的化工产品。 (1)BTC 分子中所有氯原子都等价,试写出结构简式 (2)除毒性外,BTC 比光气还有什么优点? (2) (1)

2-4
-2

2004 年 6 月 15 日福建省物质结构研究所(简称物构所)一下属企业,因实验操作不当造成有毒光气

泄漏。造成1人死亡,260 多人送医院救治。光气遇热按照下式分解:COCl2(g)=CO(g)+Cl2(g),Kp=4.44×10 (668K,K 为标准平衡常数) ,在密闭容器中,当混合气体总压力为 300kPa 时,计算该混合气体的平均分子 量。

-

-

-2-

第 3 题(9 分)在真空下,在 230℃时分解,CsB3H8 可产生下列化学反应: □CsB3H8 3-1 3-2 □Cs2B9H9+□Cs2B10H10+□Cs2B12H12+□CsBH4+□H2

配平上述反应。单线桥标明电子的转移方向和数目。 不用硼氢化物的钠盐进行实验的原因是

3-3

B9H92-离子可通过 B10H102-离子的热分解得到。已知 B9H92-为三角棱柱的三个面上带三个“帽子” , (填“稳定”或“不稳定”。 )

2- 而 B10H10 的结构为上下两个四边形在上下各带一个“帽子” 。两种离子围成的封闭多面体均只有三角形面。则

B9H92-离子较 B10H102-离子 3-4
2-

B12H12 是一个完整的封闭二十面体,可用 NaBH4 与 B2H6 反应制备其钠盐。已知产物中化合物只有

一种。试写出制备 Na2B12H12 的化学反应方程式。

第 4 题(9 分)化合物

(A)是我国蟾蜍皮中的一种物质,由

(B)

合成该化合物的路线如下: B ?a C ?? D ?LiAlH 4 → E ?2 CH?/? → F ?b A ?→ ?→ ?? ?→ ? 3Cl 吡啶 ? 4-1 写出 C~F 各物质的结构简式;

4-2

写出 a、b 的反应条件或使用的无机试剂;

4-3

E→F 中吡啶(

)的作用是什么?

第 5 题(10 分)疏水作用是决定生物分子的结构和性质的重要因素,特别是在蛋白质的折叠,药物分子与 受体(蛋白质、DNA 等)的相互作用中扮演着重要的角色。非极性化合物例如苯、环己烷在水中的溶解度非常 小,与水混合时会形成互不相溶的两相,即非极性分子有离开水相进入非极性相的趋势,即所谓的疏水性 (Hydrophobicity) ,非极性溶质与水溶剂的相互作用则称为疏水效应。 5-1

△ 式中ΔH是焓变, 有关相似相溶原则可以用热力学自由能的降低来理解。 △G<0; G=△H-T△S, (
-3-

代表降低体系的能量因素;ΔS是体系熵增的因素。在常温下(25° C) ,非极性溶质溶于水焓的变化(△H)通 常较小,有时甚至是负的,似乎是有利于溶解的;但实际上溶解度不大!请分析原因。

5-2

疏水基团之间的相互作用通常被认为是没有方向性的,但是最近对剑桥晶体结构数据库(CSD)和蛋

白质晶体结构数据库(PDB)的研究发现,疏水作用是有方向倾向性的。请分析富电子的吲哚芳环与苯环、缺 电子的恶唑环与苯环的可能接触方式,画出示意图。

5-3

下面的研究有助于进一步揭示疏水效应和疏水作用的本质。 芳香化合物在水中的溶解度其实也不是很
+ +

小,这取决于相互间的氢键作用,该氢键是因为什么而产生?_________;Na ,K 等阳离子能与有些芳香化 合物很好的互溶取决于 。

第 6 题(10 分)今有一金属卤化物 A,在水溶液中完全电离,生成一种阴离子和一种阳离子,个数比为 4∶ 1。取 4.004g A 溶于水,加入过量 AgNO3 溶液,生成 2.294g 白色沉淀。经测定,阳离子由 X 和 Y 两种元素 构成,结构呈正方体状,十分对称。任意两个相离最远的 X 原子的连线为此离子的三重轴,任意两个相离最远 的 Y 原子的连线为此离子的四重轴(n 重轴表示某物质绕此轴旋转 360°/n 的角度,不能察觉其是否旋转过) 。 6-1 6-2 6-3 6-4 写出 A 的化学式 写出 X 和 Y 的元素符号 (阴阳离子分开写) 、

在右框中画出 A 溶液中阳离子的结构: 小明把一种常见含 X 的二元化合物的晶胞去掉所 。

有的 X 原子,发现剩余部分与 A 溶液中阳离子的结 构竟十分相似。这种常见二元化合物是 6-5 么样的作用力,并简略说明你的依据: 你认为 A 溶液中阳离子中,同种原子间存在着什

第 7 题(6 分)科学家预言,燃料电池将成为 20 世纪获得电力的重要途径。因为燃料电池有很多的优点。 它的能量转化率比火力发电高一倍多,环境污染少,节能。按燃料电池化学成分的不同,有氢、一氧化碳、联 氨、醇和烃等类型;按电解液的性质不同,可分为碱性、酸性、熔盐和固体电解质、高聚物电解质、离子交换 膜等类型。 以渗透于多孔基质惰性导电物材料为电极,用 35%~50%KOH 为电解液,天然气和空气为原料,构成的电 池为碱性燃料电池。请写出: 阳极反应: 电池总反应式: ;阴极反应: 。 ;

用两种或多种碳酸盐的低熔点混合物为电解质,例如 Li2CO3 52%、Na2CO3 48%,采用吸渗锦粉作阴极,
-4-

多孔性氧化镁作阳极,以含一氧化碳为主要成分的阳极燃料气,混有 CO2 的空气为阴极燃气,在 650℃电池中 发生电极反应,这种电池在国外已经问世。请写出有关的反应式。 阳极反应: 电池总反应式: ;阴极反应: 。 ;

第 8 题(9 分)有强烈气味的无色液体 A 在 100℃蒸馏时,其组成不变。此液体的蒸气密度(相对于空气) 随温度而改变,100℃时为 1.335,20℃时为 1.50。若将液体加到新制的氢氧化铜(取化学计量的碱)中,沉淀 溶解,形成淡蓝色溶液。将 1g 液体 A 与过量浓硫酸在一起加热时,放出密度(相对于空气)为 0.966 的气体 360mL,若将 1g 液体 A 加到含过量 MnO2 的硫酸溶液中,则放出同样体积的、比前一种气体重 1.57 倍的另一 种气体(体积均以标准状态计) 。 8-1 确定液体 A 的组成,并以必要的计算和反应的化学方程式证明答案。

8-2

为什么蒸馏时此液体的组成不变?为什么它的蒸气的相对密度随温度的变化而变化?

第 9 题(14 分)日本的白川英树等于 1977 年首先合成出带有金属光泽的聚乙炔薄膜,发现它具有导电性。 这是世界上第一个导电高分子聚合物。研究者为此获得了 2000 年诺贝尔化学奖。 9-1 9-2 9-3 9-4 9-5 写出聚乙炔分子的顺式和反式两种构型。再另举一例常见高分子化合物,它也有顺反两种构型(但不 若把聚乙炔分子看成一维晶体,指出该晶体的结构基元。 简述该聚乙炔塑料的分子结构特点。 假设有一种聚乙炔由 9 个乙炔分子聚合而成,聚乙炔分子中碳–碳平均键长为 140pm。若将上述线型 如果 3 个乙炔分子聚合,可得到什么物质。并比较与由 9 个乙炔分子聚合而成的大环轮烯分子在结构 具有导电性) 。

聚乙炔分子头尾连接起来,形成一个大环轮烯分子,请画出该分子的结构。 上有什么共同之处。

-

-

-5-

第 10 题(8 分)称取含铅试样 0.500g,用 HNO3 溶解,然后用 1mol/LNaOH 溶液将试液调至中性。①加入 足量 K2CrO4 溶液,铅完全生成铬酸铅沉淀;②将沉淀过滤洗净,用酸溶解,调节溶液为酸性;③再加入足量的 KI 溶液,释放出 I2;④用 0.100mol/LNa2S2O3 溶液滴定至终点时,消耗 30.0mL。 10-1 10-2 写出上述①、②、③、④步主要离子反应方程式; 写出该含铅试样中 Pb 的质量分数计算式和结果。

参考答案: 参考答案: 1-1 n=1,L=0,M=0 n=2,L=0,M=0 n=2,L=1,M=0,+1,-1,+2,-2 第一周期:H、He(2 分) 第二周期:Li、Be、B、C、N、O、F、Ne、Na、Mg、Al、Si(2 分) 1-2 氢在两种情况下都一样,但是哪一个 X 元素可以作氧的替代物?至少有三种元素与“我们的氧”具有 相同的性质:Mg(其核外层少 2 个电子) ,Ne(只有一个充满 p 轨道) ,还有 Na,因为它位于上述二者之间, 其性质一定与二者有相同之处。因此,有三个明显的“侯选者”去作为“X—水” 分) 2Mg、H3Na、H4Ne (3 ;H (1 分) 。目前,至少在 Cute 教授的进一步研究之前,我们还不能确定哪一个是最好的选择。 1-3 现在,我们必须去寻找与生命相关的元素 X-碳,选择是唯一的。因为我们需要当外层所有电子均为 未成对电子对而形成杂化态时具有最大成键可能的元素,只有 O 能满足这样的条件,它以 sp5 杂化形成 X-甲 烷(1 分) ;化学式为 OH6(1 分) 。所以 Mg 代替 X-氧为例,可得如下的反应: X-甲烷在镁中燃烧:OH6+3Mg2=OMg3+3H2Mg(2 分) 2-1 (1)碳酸二乙酯(1 分) (2)COCl2+4NH3 → NH2CONH2+2NH4Cl(1 分) (3) (4) 2-2 -CO- -NHCOCl (1 分) -N=C=O(2 分)

CCl4+H2SO4·SO3 →COCl2+2ClSO3H(或 HCl+SO3) 分) (2
-6-

2-3

(1)Cl3C-O- -O-CCl3(1 分)

(2)BTC 常温下为极稳定的固体物质,便于贮运(1 分) ,使用安全,无污染。 2-4 COCl2(g) 起始 平衡 1mol 1-x CO(g)+Cl2(g) 0 x 0 x

平衡时总的物质的量 n(总)=1+x(1 分)

p x 2 ? ) θ p x 2 (1 分) p 1+ x Kp = = θ p 1? x p 1? x2 ? pθ 1 + x (
x=0.121mol(1 分)

M r = 88 (1 分)
3-1 20CsB3H8
70e

2Cs2B9H9+2Cs2B10H10+Cs2B12H12+10CsBH4+35H2(2 分) ;

20 CsB3H8

(1 分)

最小系数分别为:16、2、1、1、8、28;电子转移数为 56e。 3-2 3-3 3-4 (根据阴阳离子大小匹配原则)铯盐较钠盐稳定(2 分) 不稳定(2 分) 2NaBH4+5B2H6 Na2B12H12+13H2(2 分)

4-1

C:

D:

E:

F:

(各 1 分)

4-2 4-3 5-1 5-2

a:Fe+HCl(还原-NO2) b:浓 H2SO4(各 1 分) 吡啶用于吸收反应中产生的 HCl(1 分) 非极性分子进入水中会导致周围水分子呈有序化排列使熵大量降低(△S<0=,自由能的变化(△G) 边对面的 T 型方式 面对面地平行接触(4 分)

最终是正值(3 分)

5-3

非极性基团芳环的π电子可以与水分子形成弱的氢键, 从而增加了芳香化合物在水中的溶解度 分) (2 ;
+ +

芳环的π电子还可以与 Na ,K 等阳离子形成较强的非共价键相互作用(1 分)
-7-

6-1 6-2

[Mo6Cl8]Cl4(2 分) (阴阳离子分开写) Cl、Mo(各 1 分)

6-3 6-4 NaCl(2 分) 。

(2 分)

6-5 Mo 之间存在着金属-金属键,否则不能形成上述阳离子,静电作用将使它们分开。 Cl 之间只有普通的静电排斥作用,不成键。相比 Mo-Mo 和 Mo-Cl,Cl 之间的距离太大了,不可能形成化学 键。 分) (2 7 阳极反应:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;阴极反应:O2+2H2O+4e-=4OH-;电池总反应式: CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O。 阳极反应:CO+CO3 --2e-=2CO2;阴极反应:O2+2CO2+4e-=2CO3 -; 电池总反应式:2CO+O2=2CO2。 (各 1 分) 8-1 A 溶液是含 HCOOH 74%的恒沸溶液(3 分) HCOOH ?浓硫酸 → CO↑+H2O(1 分) ?? 2HCOOH+Cu(OH)2=(HCOO)2Cu+2H2O(1 分) HCOOH+MnO2+H2SO4=MnSO4+CO2↑+2H2O(1 分) 8-2 一定压力下,恒沸溶液有恒定的组成,不能用蒸馏法分离。在溶液或蒸气中存在二聚甲酸(HCOOH)2,
C C C C

2

2

随着温度的升高,二聚甲酸不断解离成 HCOOH,故蒸气密度逐渐减小。 分) (3 9-1
C C C C

(顺式)

C C C

C C C

C

C

(反式) (各 1 分) (各 1 分)

(顺式)天然橡胶 9-2 9-3 -CH=CH-CH=CH-(2 分)

(反式)杜仲胶

聚乙炔的结构单元是 CH,每个碳原子轨道都是 sp2 杂化,形成了三个共平面的,夹角约 120°的杂化轨

道,这些轨道与相邻的碳氢原子轨道键合构成了平面型的结构框架。其余未成键的 pz 轨道与这一分子平面垂直, 它们互相重叠,形成长程的π电子共轭体。 分) (3

9-4

(3 分)

9-5

苯(1 分)

具有相同的对称要素(六重轴) ;都有 3 个顺式双键(苯看作单双键,轮烯还有六个反式双键) 分,答 (1 出一点,其它合理答案也可以) 10-1 10-2 ①Pb ++CrO4 -=PbCrO4↓ ②2PbCrO4+2H+=2Pb ++Cr2O7 -+H2O ③Cr2O7 -+14H++6I-=2Cr ++3I2+7H2O ④2S2O3 -+I2=S2O4 -+2I- (各 1 分) Pb~3S2O32


2

2

2

2

2

3

2

2

207.2×[0.100×0.0300/3]/0.500(2 分) w(Pb)=41.4%(2 分)
-8-


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