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第25届全国高中生化学竞赛初赛试题


中国化学会第 25 届全国高中生化学竞赛初赛试题
第1题 题 (15 分) 1-1 2011 年是国际化学年,是居里夫人获得诺贝尔化学 奖 100 周年。居里夫人发现的两种化学元素的元素符号 和中文名称分别是 和 。 1-2 向 TiOSO4 水溶液中加入锌粒, 反应后溶液变为紫 色.在清液中加入适量的 CuCl2 水溶液,产生白色沉淀.生 成白色沉淀的离子方程式是:

第2题 题 (11 分)
O 表示)

2-1 画出 2,4-戊二酮的钠盐与 Mn3+形成的电中性配合物 的结构式(配体用 O

继续加 CuCl2 水溶液,白色沉淀消失,其离子方程式是: 2-2 已知该配合物的磁矩为 4.9 玻尔磁子,配合物中 Mn 1-3 20 世纪 60 年代维也纳大学 V. Gutmann 研究小组报 道, 三原子分子 A 可由 SF4 和 NH3 反应合成; 被 AgF2 A 氧化得到沸点为 27°C 的三元化合物 B。A 和 B 分子中 的中心原子与同种端位原子的核间距几乎相等;B 分子 有一根三重轴和 3 个镜面。画出 A 和 B 的结构式(明确 示出单键和重键,不在纸面上的键用楔形键表示,非键 合电子不必标出)。 A B 2-4 画出 2,4-戊二酮负离子的结构简式(须明确示出其共 轭部分),写出其中离域 π 键的表示符号. 的未成对电子数为 。 2-3 回答:该配合物有无手性?为什么?

2-5 橙黄色固体配合物 A 的名称是三氯化六氨合钴(III), 是将二氯化钴、浓氨水、氯化铵和过氧化氢混合,以活 1-4 画出 Al2(n-C4H9)4H2 和 Mg[Al(CH3)4]2 的结构简式. 性炭为催化剂合成的。机理研究发现,反应过程首先得 到 Co(NH3)62+离子,随后发生配体取代反应,得到以新 配体为桥键的双核离子 B4+,接着发生桥键均裂,同时 两个中心原子分别将一个电子传递到均裂后的新配体 上,得到两个 C2+离子,最后 C2+离子在活性炭表面上发 生配体取代反应,并与氯离子结合形成固体配合物 A。 1-5 已 知 E?(FeO42-/Fe3+)=2.20V, E?(FeO42-/Fe(OH)3)= 写出生成配合物 A 的总反应方程式, 画出 B4+和 C2+离子 的结构式。 总反应方程式: B4+ C2+

0.72V。 (i)写出氯气和三氯化铁反应形成高铁酸根的离子 方程式。(ii)写出高铁酸钾在酸性水溶液中分解的离子方 程式。(iii)用高铁酸钾与镁等组成碱性电池,写出原电池 的电极反应。

第3题 题

(8 分)近年来,某些轻元素的含氢化合物及其复

合体系 作为氢源受到 广泛关注 。化合 物 A(XYH2)和
1/5

B(XH)都是具有潜在应用价值的释氢材料。A 受热分解 生成固体化合物 C 并放出刺激性气体 D,D 可使湿润的 pH 试纸变蓝。A 和 B 混合可优化放氢性能。研究发现, 该混合体系的放氢反应分三步进行: 2A = C + D (1) (2) D + B = A + H2 C + B = E + H2 (3) 将 A 和 B 按 1:2 的摩尔比混合,在催化剂作用下,所含 的氢全部以氢气放出,失重 10.4%。 A、C、E 均能水解生成 F 和 D。G 是由 X 和 Y 组成的 二元化合物,其阴离子是二氧化碳的等电子体,G 分解 生成 E 和一种无色无味的气体 I。写出 A、B、C、D、E、 F、G 和 I 的化学式。 A B E 第4题 题 F C G D I 第5题 题 (10 分) 1965 年合成了催化剂 A,实现了温和

条件下的烯烃加氢。 5-1 A 是紫红色晶体,分子量 925.23,抗磁性.他可以通 过 RhCl3·3H2O 和过量的三苯基膦(PPh3)的乙醇溶液回流 制得。画出 A 的立体结构。 5-2 A 可能的催化机理如下图所示(图中 16e 表示中心 原子周围总共有 16 个价电子) :

(9 分)固溶体 BaInxCo1-xO3-δ 是兼具电子导电性

与离子导电性的功能材料, 的氧化数随组成和制备条 Co 件 而 变 化 ,In 则 保 持 +3 价 不 变 。 为 测 定 化 合 物 BaIn0.55Co0.45O3-δ 中 Co 的氧化数,确定化合物中的氧含 量,进行如下分析: 称取 0.2034g 样品,加入足量 KI 溶液 和适量 HCl 溶液,与样品反应使其溶解.以淀粉作指示剂 用 0.05000mol·L-1Na2S2O3 标准溶液滴定,消耗 10.85ml。 4-1 写出 BaIn0.55Co0.45O3-δ 与 KI 和 HCl 反应的离子方程 式。 4-2 写出滴定反应的离子方程式。 4-3 计算 BaIn0.55Co0.45O3-δ 样品中 Co 的氧化数 SCo 和氧 的缺陷量 δ(保留到小数点后两位). 画出 D 的结构 5-1 A 5-2 D

5-3 确定图中所有配合物中心原子的氧化态。 A B C D E 5-4 确定 A、C、D 和 E 的中心离子的杂化轨道类型。 A C D E 5-5 用配合物的价键理论推测 C 和 E 显顺磁性还是抗磁 性,说明理由。

第6题 题

(10 分)NO2 和 N2O4 混合气体的针管实验是高中

化学的经典素材、理论估算和实测发现,混合气体体积 由 V 压缩为 V/2,温度由 298K 升至 311K。已知这两个
2/5

温度下 N2O4(g)?? 2NO2(g)的压力平衡常数 Kp 分别为 0.141 和 0.363。 6-1 通过计算回答,混合气体经上述压缩后,NO2 的浓度 比平衡前增加了多少倍. 6-2 动力学实验证明,上述混合气体几微秒内即可达成 化学平衡.压缩后的混合气体在室温下放置,颜色如何变 化?为什么?

第7题 题

(9 分)12000 年前,地球发生过一次大灾变,气

温骤降,导致猛犸灭绝,北美 Clovis 文化消亡。有一种 假设认为,灾变缘起一颗碳质彗星撞击地球。2010 年几 个研究小组发现,在北美和格林兰该地质年代的地层中 存在超乎寻常浓度的纳米六方金刚石,被认为是该假设 的证据。 7-1 立方金刚石的晶胞如图 7-1 所示。画出以两个黑色 碳原子为中心的 C-C 键及所连的碳原子。 7-2 图 7-2 上、下分别是立方金刚石和六方金刚石的碳 架结构,他们的碳环构型有何不同? 7-3 六方硫化锌的晶体结构如图 7-3 所示。用碳原子代 替硫原子和锌原子,即为六方金刚石。请在该图内用粗 线框出六方金刚石的一个晶胞,要求框线必须包含图中 已有的一段粗线,且框出的晶胞体积最小。 7-4 六方金刚石中周期性重复的最小单位包含 原子。 个碳

第8题 题

(10 分) 化合物 B 是以 β-紫罗兰酮为起始原料制备维生素 A 的中间体。

由 β-紫罗兰酮生成 B 的过程如下所示:

3/5

8-1 维生素 A 分子的不饱和度为 峰。画出 C 的结构简式。 8-3 画出中间体 B 的结构简式. C



8-2 芳香化合物 C 是 β-紫罗兰酮的同分异构体,C 经催化氢解生成芳香化合物 D,D 的 1H NMR 图谱中只有一个单

B

8-4

以上由 β-紫罗兰酮合成中间体 B 的过程中,(2)、(3)、(4)、(6)步反应分别属于什么反应类型(反应类型表述须

具体,例如取代反应须指明是亲电取代、亲核取代还是自由基取代)。 (2) (3) (4) (6)

第9题 题

(10 分)化合物 A、B、C 的分子式均为 C7H8O2.

它们分别在催化剂作用和一定反应条件下家足量的氢, 均生成化合物 D(C7H12O2).D 在 NaOH 溶液中加热反应后 再酸化生成 E(C6H10O2)和 F(CH4O). A 能发生如下转化: 10-1 用共振式表示威斯迈尔试剂正离子.

生成物 N 分子中只有 3 种不同化学环境的氢,他们的数目 比为 1:1:3. 9-1 画出化合物 A、B、C、D、E、M 和 N 的结构简式. 9-2 A、B、C 互为哪种异构体? ①碳架异构体 ③官能团异构体 ②位置异构体 ④顺反异构体 10-2 由甲氧基苯转化为对甲氧基苯甲醛的过程中,需经 历以下步骤: (1)芳香亲电取代; (2)分子内亲核取代; (3)亲核加成; (4) 质子转移; (5)消除. 画出所有中间体的结构简式.
(1) OCH3 (3) (2)

9-3 A 能自发转化为 B 和 C,为什么? 9-4 B 和 C 在室温下反应可得到一组旋光异构体 L.每个 旋光异构体中有 不对称碳原子.

第10题 (8 分) 威斯迈尔反应是在富电子芳环上引入甲 题 酰基的有效方法.其过程首先是 N,N-二甲基甲酰胺与 POCl3 反应生成威斯迈尔试剂:

CHO (5) OCH3 (4)

接着威斯迈尔试剂与富电子芳环反应,经水解后在芳环 上引入甲酰基,例如:

10-3 完成下列反应:

4/5

5/5


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