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2014年高中化学奥林匹克竞赛模拟训练5


赣州三中化学竞赛训练 5

2014-5-22

中国化学会第 21 届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题
(2007 年 9 月 16 日 9:00 - 12:00 共 3 小时)
题号 满分 得分 评卷人 ? ? ? ? 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。 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。 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。 1 12 2 6 3 10 4 7 5 10 6 12 7 8 8 4 9 10 10 12 11 9 总分 100

第 1 题(12 分) 通常,硅不与水反应,然而,弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解,生成 Si(OH)4。 1-1 已知反应分两步进行,试用化学方程式表示上述溶解过程。

早在上世纪 50 年代就发现了 CH5+的存在,人们曾提出该离子结构的多种假设, 然而,直至 1999 年,才在低温下获得该离子的振动-转动光谱,并由此提出该离子的 如下结构模型:氢原子围绕着碳原子快速转动;所有 C-H 键的键长相等。 1-2 该离子的结构能否用经典的共价键理论说明?简述理由。

1-3 该离子是( A.质子酸

) 。 B.路易斯酸

C.自由基

D.亲核试剂
1

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2003 年 5 月报道,在石油中发现了一种新的烷烃分子,因其结构类似于金刚石,被称 为“分子钻石” ,若能合成,有可能用做合成纳米材料的理想模板。该分子的结构简图如 下:

1-4 1-5 1-6 1-7 1-8

该分子的分子式为 该分子有无对称中心? 该分子有几种不同级的碳原子? 该分子有无手性碳原子? 该分子有无手性?



第 2 题(5 分) ﹡ 羟胺和用同位素标记氮原子(N )的亚硝酸在不同介质中发生反应,方程式如下: ﹡ NH2OH+HN O2→ A+H2O ﹡ NH2OH+HN O2→ B+H2O ﹡ ﹡ ﹡ A、B 脱水都能形成 N2O,由 A 得到 N NO 和 NN O,而由 B 只得到 NN O。 请分别写出 A 和 B 的路易斯结构式。

第 3 题(8 分) X-射线衍射实验表明,某无水 MgCl2 晶体属三方晶系,呈层形结构,氯离子采取立方 最密堆积(ccp) ,镁离子填满同层的八面体空隙;晶体沿垂直于氯离子密置层的投影图如 -3 下。该晶体的六方晶胞的参数:a=363.63pm,c=1766.63pm;p=2.53g· cm 。

3-1 以“

”表示空层,A、B、C 表示 Cl 离子层,a、b、c 表示 Mg 离子层,给出三方层

-

2+

型结构的堆积方式。

2

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3-2 计算一个六方晶胞中“MgCl2”的单元数。

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3-3 假定将该晶体中所有八面体空隙皆填满 Mg 离子,将是哪种晶体结构类型?

2+

第 4 题(7 分) 化合物 A 是一种热稳定性较差的无水的弱酸钠盐。 用如下方法对其进行分析: 将A与 惰性填料混合均匀制成样品,加热至 400℃,记录含 A 量不同的样品的质量损失(%) ,结 果列于下表: 样品中 A 的质量分数/% 样品的质量损失/% 20 7.4 50 18.5 70 25.8 90 33.3

利用上述信息,通过作图,推断化合物 A 的化学式,并给出计算过程。

第 5 题(10 分) 甲苯与干燥氯气在光照下反应生成氯化苄, 用下列方法分析粗产品的纯度: 称取 0.255g 样品,与 25 mL 4mol· L-1 氢氧化钠水溶液在 100 mL 圆底烧瓶中混合,加热回流 1 小时; 冷至室温,加入 50 mL20%硝酸后,用 25.00mL 0.1000mol· L-1 硝酸银水溶液处理,再用 0.1000mol· L-1NH4SCN 水溶液滴定剩余的硝酸银,以硫酸铁铵为指示剂,消耗了 6.75 mL。 5-1 写出分析过程的反应方程式。 5-2 计算样品中氯化苄的质量分数(%) 。
3

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5-3 通常,上述测定结果高于样品中氯化苄的实际含量,指出原因。 5-4 上述分析方法是否适用于氯苯的纯度分析?请说明理由。

第 6 题(12 分) 在给定实验条件下, 一元弱酸HA在苯 (B) 和水 (W) 的分配系数KD=[HA]B/[HA]W=1.00。 已知水相和苯相中HA的分析浓度分别为3.05×10-3 和3.96×10-3 mol· L-1。在水中,HA按 HA?H++A-解离,Ka=1.00×10-4;在苯中,HA发生二聚:2HA?(HA)2。 6-1 计算水相中各物种的浓度及pH。 6-2 计算化合物HA在苯相中的二聚平衡常数。 6-3 已知HA中有苯环,1.00gHA含3.85×1021个分子,给出HA的化学名称。 6-4 解释HA在苯中发生二聚的原因,画出二聚体的结构。

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第 7 题(8 分) KClO3 热分解是实验室制取氧气的一种方法。 KClO3 在不同的条件下热分解结果如 下: 实验 A B C 反应体系 KClO3 KClO3+Fe2O3 KClO3+MnO2 第一放热温度/℃ 400 360 350 第二放热温度/℃ 480 390

已知⑴K(s)+1/2Cl2(g)=KCl(s) △H (1)=-437 kJ· mol-1 ⑵K(s)+1/2Cl2+3/2O2(g)= KClO3(s) △H (2)=-398 kJ· mol-1 ⑶K(s)+1/2Cl2+2O2(g)= KClO4(s) △H (3)=-433 kJ· mol-1 7-1 根据以上数据,写出上述三个体系对应的分解过程的热化学方程式。 7-2 用写 MnO2 催化 KClO3 分解制得的氧气有轻微的刺激性气味,推测这种气体是什么, 并提出确认这种气体的实验方法。

5

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第 8 题(4 分) 用下列路线合成化合物 C:

反应结束后,产物中仍含有未反应的 A 和 B。 8-1 请给出从混合物中分离出 C 的操作步骤;简述操作步骤的理论依据。

8-2

生成 C 的反应属于哪类基本有机反应类型。

第 9 题(10 分) 根据文献报道,醛基可和双氧水发生如下反应:

为了合成一类新药,选择了下列合成路线:

6

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9-1 9-2 9-3

请写出 A 的化学式,画出 B、C、D 和缩醛 G 的结构式。 由 E 生成 F 和 F 生成 G 的反应分别属于哪类基本有机反应类型。 请画出化合物 G 的所有光活异构体。

第 10 题(12 分) 尿素受热生成的主要产物与 NaOH 反应,得到化合物 A(三钠盐) 。A 与氯气反应, 得到化合物 B,分子式 C3N3O3Cl3。B 是一种大规模生产的化工产品,全球年产达 40 万吨以 上,我国年生产能力达 5 万吨以上。B 在水中能持续不断地产生次氯酸和化合物 C,因此 广泛用于游泳池消毒等。 10-1 画出化合物 A 的阴离子的结构式。 10-2 画出化合物 B 的结构式并写出它与水反应的化学方程式。 10-3 化合物 C 有一个互变异构体,给出 C 及其互变异构体的结构式。 10-4 写出上述尿素受热发生反应的配平方程式。

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第 11 题(12 分) 石竹烯(Caryophyllene,C15H24)是一种含双键的天然产物,其中一个双键的构型是反 式的, 丁香花气味主要是由它引起的, 可从下面的反应推断石竹烯及其相关化合物的结构。 反应 1:

反应 2:

反应 3:

反应 4:

8

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石竹烯异构体—异石竹烯在反应 1 和反应 2 中也分别得到产物 A 和 B,而在经过反应 3 后 却得到了产物 C 的异构体,此异构体在经过反应 4 后仍得到了产物 D。 11-1 在不考虑反应生成手性中心的前提下,画出化合物 A、C 以及 C 的异构体的结构式; 11-2 画出石竹烯和异石竹烯的结构式; 11-3 指出石竹烯和异石竹烯的结构差别。

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