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2012年高中化学竞赛预赛模拟检测试题4


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2012 年全国化学竞赛(预赛)模拟试卷 04
时间:3 小时
一. (10 分)
A 的单质和 B 的单质在加热下激烈反应得到化合物 X。X 的蒸气密度是同温度下的空气密 度的 5.9 倍。X 遇过量的

水激烈反应,反应完全后的混会物加热蒸干,得一难溶物。后者在空 气中经 1000℃以上高温灼烧,得到化合物 Y。Y 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 在无氧条件下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、G 的化学式:X Y Z G 2.你预计 G 有什么用途?用一两句活说明理由。

满分:100 分

二. 分) (8
有机物的 KMnO4 测定法是常用的分析方法。今移取乙二醇溶液 25.00mL,在碱性溶液中 加入 0.04500mol/L KMnO4 50.00mL, 反应完全后, 将溶液酸化, 这时有锰酸钾的歧化反应发生, 加热溶液至约 60℃,加入 0.3000mol/L Na2C2O4 溶液 10.00mL,摇匀后,用上述 KMnO4 标准液 回滴过量 Na2C2O4,耗去 2.30mL。回答: 1.写出锰酸钾歧化的离子反应方程式; 2.写出高锰酸钾与 Na2C2O4 反应的离子方程式; 3.试求乙二醇试液的浓度(mol/L) 。

三. 分) (7
已知 C 一 C、C—Cl、C-O、Si-Si、Si-Cl、Si—O 键的键能分别为 348、339、358、226、 391、452kJ/mol。因此有机卤硅烷比卤代烷更容易水解。 (CH3)3Si — Cl ( 三 甲 基 氯 硅 烷 ) + H2O
? ? ? (CH3)3SiOH(一种硅醇) ?
? HCl

各种硅酸都容易发生分子间失水成 Si-O- Si 键,而不是生成 Si-Si 键或 Si==O 键。 请写出下列产物的结构简式:

四. (13 分)
某化合物 A(C5H11Br)有光学活性,A 能和 NaOH 水溶液共热后生成 B,B 在室温下易被 + KMnO4 氧化,又能和 Al2O3 共热生成 C(C5 H10) 经 K2Cr2O7(H )作用后生成丙酮和乙酸。 。C
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1.写出 A、B、C 的可能结构式;

2.写出除 C 以外,分子式为 C5H10 的所有可能异构体(包括立体异构体,不含构象异构 体) 。

五. (15 分)
现有 A、B、C、D、E 五种固体物质,常温常压下,A、B 以物质的量之比 2:3 混合溶于水, 得到溶液甲,同时将产生的气体 F、G 引爆,无气体剩余;B、C 以物质的量之比 3:1 分别溶于 水,产生的气体 G、H 混合引爆,也无气体剩余,得到一种液体和一种固体;D 溶于足量水产 生气体 I,溶液为乙,将 I 在足量 G 中燃烧,产生气体 J 全部导入溶液乙中,无沉淀生成,若 将 J 导入甲中,产生白色沉淀;加热固体 E,在 180℃时升华得到 E 的蒸气,并在 273℃时将 2.24L E 蒸气和 0.15mol B 固体都导 (投) 入水中, 产生白色沉淀, 且测得溶液的溶质只有 NaCl; 1mol I 最多能和 2mol F 反应,得到的产物很稳定;A、C、E 三种物质都含有同一种元素。 1. 写出气体的分子式: F 、G 、H 、I 、J 2. 写出化学式 C、电子式 B、结构式 E(g)

3. 写出 J 导入甲和乙的方程式。

六. (10 分)
金属铁的熔点为 1811K。在室温和熔点间,铁存在不同的晶型。从室温到 1185K,金属铁 以体心立方(bcc)的α —铁的晶型存在。从 1185K 到 1667K,铁的晶体结构为面心立方(fcc) 的γ —铁。超过 1667K 直到熔点,铁转化为一种与α 一铁的结构相似的体心立方(bcc)结构, 称为δ 一铁。 1.已知纯铁的密度为 7.874g/cm3(293K) :①计算铁的原子半径(以 cm 表示) ;②计算 3 在 1250K 下铁的密度(以 g/cm 表示) 。注意;忽略热膨胀造成的微小影响。注意你所使用的 任何符号的原义,例如 r=铁原子的半径。 钢是铁和碳的合金,在晶体结构中某些空隙被小的碳原子填充。钢中碳含量一般在 0.1% 到 4.0%的范围内。当钢中碳的含量为 4.3%(质量)时,有利于在鼓风炉中熔化。迅速冷却 时,碳将分散在α —铁的晶体结构内。这种新的晶体称为马氏体,它硬而脆。尽管它的结构 稍有畸变,其晶胞的大小与α 一铁晶胞的大小仍然相同。
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2.已假定碳原子均匀地分布在铁的晶体结构中;①计算含碳量(质量)为 4.3%的马氏 体中α 一铁的每个晶胞中碳原子的平均数;②计算马氏体的密度(以 g/cm3 表示) - 摩尔质量和常数;MFe=55. 85 g/mol MC=12 g/mol NA=6.02214×1023 mol 1

七. (22 分)
某元素 Bi 在自然界储量较低,其存在形式有元素态和化合态(主要为 Bi2O3 和 Bi2S3) 。Bi 是较弱的导体,其电导随温度的升高而降低,但熔触后迅速增加。Bi 的熔点是 545K,熔融后 体积缩小。 的沸点为 1883K Bi (p=1.014×105Pa) 该温度下的蒸气密度为 3.011g/L, , 而在 2280K 和 2770K 时蒸气密度则分别是 1.122g/L 和 0.919g/L。 Bi 不与无氧化性的稀酸反应,但可被浓 H2SO4 或王水氧化为硫酸盐或氯化物(Bi 的氧化态 - - - 为Ⅲ) 。Bi (Ⅲ)的盐可与碱金属卤化物或硫酸盐作用形成络合物(如 BiCl4 、BiCl52 、BiCl63 和 - Bi (SO4)2 等) 也形成 BiN 和 BiH3 等化合物,在这些化合物中,Bi 的氧化态为-Ⅲ,Bi 还可 。Bi 生成 Bi2O4,其中 Bi 的氧化态为Ⅳ。Bi(Ⅲ)的卤化物也可由 Bi 和卤素直接反应生成。Bi(Ⅲ) 的许多盐可溶解在乙醇和丙酮中。这些盐在强酸性介质中是稳定的,在中性介质中则生成含 氧酸盐(羟基盐)沉淀,并渐渐转化成如 XONO3 的型体。Bi(Ⅲ)的盐在碱性溶液中可被强氧 + - 化剂氧化成 Bi(V)的化合物,在酸性介质中 Bi(Ⅴ)的化合物能将 Mn2 氧化为 MnO4 。 Bi 的化合物有毒。在治消化道溃疡药及杀菌药中含少量 Bi 的化合物。在碱性介质中,用 亚锡酸盐可将 Bi 的化合物还原为游离态的 Bi,这可用于 Bi 的定性分析。 请回答下列问题: 1.写出 Bi 原子的电子构型和在门捷列夫元素周期表中的位置;

2. 在沸点或沸点以上, 气态 Bi 分子的型体是什么?写出它们互变过程的平衡常数表达式;

3.写出 Bi 与浓 H2SO4、稀 HNO3 反应的方程式;

4.写出 Bi3 与卤化物、碱金属硫酸盐络合反应的方程式,画出 BiCl63 的几何构型,说明 Bi 用什么轨道成键;





5.写出 Bi(Ⅲ)盐水解反应的方程式;

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6.写出在酸性介质中五价 Bi 化合物与 Mn2 反应的离子方程式;



7.写出 Bi(Ⅲ)化合物与亚锡酸盐发生还原反应的方程式,为什么该反应必须在较低温 度下进行?

8.确定下列原电池的正负极: Pt,H2∣HCl∣BiC13,Bi

八. (15 分)
环丙沙星(G)是一种新型的广谱抗菌药物,其工艺合成路线如下:

1.画出 A、B、D、E、F 的结构式;

2.为何由 A 转化为 B 需使用强碱 NaH 而由 B 转化为 C 的反应使用 NaOC2H5 即可?

3.由 C 转化为 D 是一步反应还是两步反应?简要说明之。

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全国化学竞赛(预赛)模拟试卷参考答案
一. (10 分)
1.X SiCl4(2 分) Y SiO2(2 分) Z Si(NH2)4(2 分) G Si3N4(2 分) 2.耐磨材料(0.5 分) 耐高温材料(0.5 分) Si3N4 是原子晶体,其中 Si-N 健的键 能高,健长短,因此该晶体的熔点高,硬度大。 分) (1

二. 分) (8
1.3MnO42 +4H ===2MnO4 +MnO2↓+2H2O(2 分) - - + + 2.2MnO4 +5C2O42 +16H ===2Mn2 +10CO2↑+8H2O(2 分) 3.0.02307mol/L(4 分)
- + -

三. 分) (7

(1.5 分)

(1 分) (1.5 分) (3 分)

四. (13 分)

1. A:

(2 分)

B: 2.CH2=CHCH2CH2CH3

(2 分)

C:(CH3)2C=CHCH3(2 分)

(CH3)2CHCH=CH2

(共 7 分,少写 1 个扣 1 分)

五. (15 分)
1.F:H2 G:O2 H:H2S I:C2H2 (2 分) J:CO2(各 1 分) (2 分)

2.Al2S3(1 分)

3.2NaAlO2+4NaOH+4H2O+6CO2==2Al(OH)3↓+6NaHCO3(3 分) Ca(OH)2+2CO2==Ca(HCO3)2(2 分)

六. (10 分)
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1.①293K 时铁为体心立方(bcc)晶型,晶胞中铁原子数为 2(1 分) ;晶胞边长为 a,Fe 原子半径为 r,则立方体的体对角线长为 4r。 ?
bcc

?

nM / N A V胞

(1 分)

r=124.1pm(1 分)
3

②1250K 下、fcc,每个晶胞中 Fe 原子数为 4; 分) ρ fcc=8.578 g/cm (2 分) (1 2.①含 C 4.3%(质量)的马氏体α —铁中: C:Fe(原子数)=1:4.786(1 分) 每个晶 3 胞中平均含碳原子数为 0.418(1 分) ②ρ (马氏体)=8.234 g/cm (2 分)

七. (22 分)
1.Bi 其电子构型为:[Xe]4f145d106s26p3(1 分) 第六周期 VA 族。 分) (1 2.根据理想气体状态方程式得:T==1883K 时,M=464.9g/mol,Bi 的原子量为 208.98。在 沸点 1883K 时以 Bi2(g)型体存在; 分) T==2280K 时,M=209.75g/mol;T==2770K 时, (2 M=208.7g/mol;故在沸点以上时以 Bi(g)状态存在。 分) (1 (2 分) 3.2Bi+6H2SO4==Bi2(SO4)3+3SO2↑+6H2O(1.5 分) Bi+4HNO3==Bi(NO3)3+NO↑+2H2O(1.5 分) 4.BiC13+KCl==KBiCl4(1 分) Bi2(SO4)3+K2SO4==2KBi(SO4 )2(1 分) 正八面体(1 分) Bi 以 sp3d2 杂化轨道成键(1 分) 5.Bi(NO3)3+H2O==BiONO3↓+2HNO3 BiCl3+H2O==BiOCl↓+2HCl(各 1 分) + - + + 2+ 6.5NaBiO3+2Mn +14H ==2MnO4 +5Bi3 +5Na +7H2O(2 分) + - - - - 7.2Bi3 +3HSnO2 +6OH ==2Bi+3HSnO3 +3H2O(2 分) 温度高时,HSnO2 发生自氧 化还原,析出黑色 Sn。 分) (1 8. (-)Pt,H2∣HCl∣BiCl3,Bi(+) 分) (1

八. (15 分)

1. A B C D E (各 2 分) 2.A 分子中受一个羰基影响的α —氢酸性较小,故需用强碱 NaH 才能使α —氢离去。B 分子 中受两个碳基影响的活性亚甲基的氢酸性较强,利用乙醇钠即可使其离去。 分) (2 3.由 C 转变成 D,是按加成、消除两步反应进行的。 分) (3

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