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2011高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座全真模拟试题


高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座全真模拟试题(四)
题号 总分

1 8

2

3

4

5

6 6

7 12

8 8

9 10 9 11

满分

/>11 12 12 11

100

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。
1.008

He 4.003 O Ne B C N F Li Be 6.9419.012 10.8112.0114.01 16.0019.00 20.18 Al Si P S Cl Ar Na Mg 26.9828.09 30.97 32.0735.45 39.95 22.99 24.31 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 39.1040.08 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 79.9083.80 Sn Sb Te I Xe Ru Rh P d Ag Cd In Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc 85.4787.62 88.9191.22 92.91 95.94 98.91101.1 102.9106.4 107.9 112.4 114.8118.7 121.8127.6 126.9 131.3 Hf Ta W Re Os Ir P t Au Hg Tl P b Bi P o At Rn Cs Ba [210] 132.9137.3La Lu 178.5 180.9 183.9186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210][210] [222] Fr Ra [223] [226]Ac-Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt H

相 原 质 对 子 量

第 1 题(8 分)根据提供的信息写出相应的化学方程式: 据认为“红巨星”星体内部发生着合成重元素的中子俘获反应,例如 30 Zn 可以俘获 1 个中子形成 A,过剩的能量以光子形式带走;A 发生β 衰变转化为 B。 试写出平衡的核反应方程式。 1-1
68

1-2

铍与某些普通配体形成的配合物相当稳定,比如铍的化合物 A 为无色可升华的分子

型化合物,易溶于氯仿并可从氯仿溶液中重结晶。A 物质中心氧原子周围按四面体方式排布 4
-1 -

个 Be 原子,Be 原子两两间又被醋酸根所桥联。该物质可以通过碳酸铍与醋酸反应制备,请写 出该制备反应的化学方程式;

1-3

ClF3 是比 F2 更有效的氟化剂,遇有机物往往爆炸,能燃烧石棉,能驱除许多金属氧

化物中的氧。比如气态 ClF3 与 Co3O4 反应,作为还原剂的元素有两种,物质的量之比为 1︰4, 请写出反应方程式。

第 2 题(11 分)上世纪末,中国科大的化学家把 CCl4(l)和 Na 混合放入真空容器中,再 置于高压容器中逐渐加热,可得一些固体颗粒。经 X-射线研究发现:该固体颗粒实际由 A 和 B 两种物质组成,其中 A 含量较少,B 含量较多。试回答下列问题: 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 CCl4 和 Na 为何要放在真空容器中?随后为何要置于高压容器中? 指出 CCl4 分子的结构特点和碳原子的杂化态。 上述实验的理论依据是什么?请从化学反应的角度加以说明。 试确定 A、B 各为何物?A、B 之间有何关系? 写出上述反应方程式,并从热力学的角度说明 A 为何含量较少,B 为何含量较多? 请你从纯理论的角度说明:采取什么措施后,A 的含量将大幅度增多? 请评述一下上述实验有何应用前景?

第 3 题(12 分)罂粟碱可以按下列路线(不得增加反应步骤)合成: A( ) ?a B ?b C ?c D( ?? ?? ?? )

-2 -

?D 200 C ?d E ?SOCl 2 ? F ??? G ?P2O5 ? H ?Pd, C / ??? I ? ? ? ? ?? ???2 H (
o



3-1 3-2

命名反应物 A; 写出合成的中间产物 B、C、E、F、G、H 的结构简式

3-3

确定无机试剂 a、b、c、d

第 4 题(12 分)钢铁表面发蓝(或发黑,在钢铁表面形成一层致密的氧化物 Fe3O4)可提 高其耐磨、耐蚀性能。其原理是: ①在 NaOH 溶液中,将铁粉溶解在 NaNO2 溶液中,除水之外,还可产生 A 和 C。其中 C 为气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。 ②A 能在过量的 NaNO2 溶液中继续反应,生成 B 和 C。 ③A 和 B 的溶液能继续反应,生成 Fe3O4。 经研究发现:A 和 B 的焰色反应均为黄色,其导电性实验均为 K2SO4 型。生成物中 A 与 C、B 与 C 的物质的量之比均为 3︰1。回答下列问题: 4-1 写出并配平化学反应方程式。

4-2

实践中发现适当提高温度或增大 NaNO2 溶液的浓度有利于氧化膜增厚,但加大

NaOH 溶液浓度对膜层厚度影响不大。试说明原因。

4-3

发蓝层遇光气(COCl2) ,若不及时清洗,则发蓝层的完整性将被破坏。写出有关的

化学反应方程式。

4-4

有一种隐形材料 D 可由 B 与 Zn(NO3)2 反应生成,也可用以硝酸铁、硝酸锌、氢氧

化钠等为原料的水热合成法。请确定 D 的化学式,并判断上述制备 D 的反应是否属于氧化还 原反应。此法所得产品 D 能够隐形的原因是什么?
-3 -

第5题(11分)卡宾又称为碳烯,是某些有机反应的中间物质,碳原子最外层有两个电子 没有参与成键。由于其结构的特殊性,所以有很高的活性。卡宾主要分单线态和三线态两种状 态,三线态稳定性最差。然而,2001 年Nature 杂志报道了日本研究人员偶然获得了迄今为止 最稳定的三线态卡宾(如图,实心圆点表示电子),其在室 温溶液中半衰期高达19 分钟, 比1999 年报道的最长半衰期 三线态卡宾的半衰期长10 分钟。三线态对于形成铁磁性有 机材料具有潜在意义, 故该偶然发现有可能导致新的有机磁 性材料。 回答下列问题: 5-1 5-2 5-3 5-4 合成中重要的碳烯是二氯卡宾(︰CCl2),请分 右图中A 的化学式为___________________ 分子B中所有苯环是否会共平面,为什么? 比较 A 和 B 的稳定性,并说明可能的原因。 析其具有高反应活性的原因。

第 6 题(6 分)合成氨工业中,原料气(N2,H2 及少量 CO,NH3 的混合气)在进入合成 塔前常用[Cu(NH3)2]Ac 溶液来吸收原料气中的 CO,其反应为: [Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3 [Cu(NH3)3]Ac·CO+Q

6-1 6-2 6-3 6-4

命名:[Cu(NH3)2]Ac 必须除去原料气中的 CO 的原因是 [Cu(NH3)2]Ac 吸收 CO 的生产适宜条件应是 ; ;

吸收 CO 的[Cu(NH3)2]Ac 溶液经适当处理后又可再生,恢复其 CO 的吸收能力以供 。
-4 -

循环使用,[Cu(NH3)2]Ac 再生的适宜条件是

第 7 题(12 分)2001 年曾报道,硼镁化合物刷新了金属化合 物超导温度的最高记录。该化合晶体结构中的一种重复单位如右 图所示。镁原子间形成正六棱柱,六个硼原子位于棱柱内。 7-1 7-2 则该化合物的化学式可表示为 ; 画出该晶体的晶胞示意图(Mg 原子在晶胞的顶点) ;

7-3 7-4 7-5 7-6

Mg 原子的配位数是 B 原子的空间排列方式与

,B 原子的配位数是



(物质名称)的排列方式类似;并判断 Mg、B 在

平面片层的排列是否为最密排列。 如果将 B 原子画在晶胞的顶点,在右框中画 上述所画两个晶胞的体积比是 。 出此时晶胞的示意图;

第 8 题(8 分)近年来,化学家将 F2 通入 KCl 和 CuCl 的混合物中,制得了一种浅绿色的 晶体 A 和一种黄绿色气体 B。经分析,A 有磁性,其磁矩为μ =2.8B.M,且能被氧化。将 A 在高温高压下继续和 F2 反应,可得 C,C 的阴离子和 A 的阴离子共价键数不变(阴离子结构 对称) 。已知 A、C 中铜元素的质量分数分别为 21.55%和 24.85%。 8-1 8-2 8-3 试写出 A~C 的化学式,分别指出 A、C 中铜的化合价和价电子构型。 写出上述化学反应方程式。 简述 A、C 阴离子形成的原因。

第 9 题(9 分)20 世纪 60 年代,化学家发现了一类酸性比 100%的硫酸还要强的酸,称
-5 -

之为魔酸,其酸性强至可以将质子给予δ 受体,CF3SO3H 就是其中常见的魔酸之一。 9-1 试写出 CH3CH3 与 CF3SO3H 可能的反应式。

9-2

以上反应所得产物活性均很高, 立即发生分解, 试写出分解以后所得到的全部可能产物。

第 10 题 ( 11 分 ) 1866 年 H. Rithausen 从 谷 胶 的 硫 酸 分 解 产 物 中 分 离 出 谷 氨 酸 ( ) 。1890 年 L. Wollf 合成并确定了它的结构,1908 年池田菊苗从海带 ) ,它才是具有鲜味的成分,
- - -10

的热水提取物中分离出谷氨酸的钠盐( 即味精。 10-1

谷氨酸的电离常数 Ka1=6.46×10 3, a2=5.62×10 5, a3=2.14×10 K K

; a= -lgKa, pK

所以 pKa1=2.19,pKa2 = 4.25,pKa3 = 9.67。 目前工业上生产味精的方法有水解法、糖蜜提取法、淀粉发酵法及合成法等。当前我国生 产的味精主要采用淀粉发酵法。 以发酵法生产的工艺流程如下:淀粉 ?水解 葡萄糖 ?尿素 ? 发酵 ?等电点? 谷氨酸铵 ? ? ?? ? ? ?

? L-谷氨酸 ?中和、浓缩、结晶 ? 谷氨酸-钠盐。 ?? ???? ?
若生成谷氨酸二钠盐,则不具有鲜味,所以工业生产中控制各阶段的 pH 是一项关键。
-6 -

(1)Ka1、Ka2、Ka3 相对应的基团各是哪个? (2)计算谷氨酸等电点的 pH(所谓等电点,就是谷氨 酸呈电中性时所处环境的 pH) 。在下面正确的选项上画圈。 A.2.19 B.3.22 C.4.25 D.6.96 (3)中和、脱色、结晶时的 pH 应保持在多少?在下 面正确的选项上画圈。 A.3.22 B.4.25 C.6.96 D.9.67 (1)

(4)用什么物质脱色? 10-2 味精中有效成分是谷氨酸钠,可用沙伦逊甲醛滴定法测定其含量。准确称取味精 1.000g, 加蒸馏水溶解后稀释到 10.0mL; 从中取 2.0mL 放入 100mL 锥形瓶中, 加入 2.0mL 36% 的甲醛溶液, 加入 20mL 水。 以酚酞为指示剂, 0.1000mol/L (1) 用 的标准 NaOH 溶液进行滴定,消耗 10.80mL。 (1)谷氨酸钠与甲醛反应得到化学式为 C6H8NO4Na, 写出结构简式。 (2)加入甲醛的目的是什么?

(3)计算该味精中谷氨酸钠的含量。

10-3

味精中往往会加入食盐,某学生设计如下实验方案测定 NaCl 含量:取味精样品

5.0g,并溶于蒸馏水;加入足量用稀硝酸酸化的硝酸银溶液,使沉淀完全;过滤;用蒸馏水反 复洗涤沉淀多次;将沉淀低温烘干、称量;重复操作 3 次,计算 NaCl 含量。 另一学生觉得这个实验方案的误差较大, 且测定沉淀的质量很不方便。 于是他设计了另一 个实验方案来测定 NaCl 的含量。已知 AgSCN 是难溶于水的沉淀。 请简要写出测定 NaCl 含量的新方案。

-7 -

-8 -

参考答案: 1-1 1-2 1-3 2-1 2-2 2-3
68 1 69 30 Zn? 0 n?30 Zn ?

?

69 69 ? 30 Zn?31 Ga ? e (各

2 分)

4BeCO3+6CH3COOH → 4CO2↑+3H2O+Be4O(OOCCH3)6(2 分) 2Co3O4+6ClF3 → 6CoF3+3Cl2+4O2↑(2 分) 放在真空容器中是为了防止 Na 被空气中的氧气氧化;随后放在高压容器中是为了 正四面体;碳原子的杂化形态为 sp ; 分) (1 上述实验是武慈反应,即卤代烃与钠的反应,生成碳原子数更大的烃。因为 CCl4
3

生成金刚石,因为生成金刚石需要高温高压。 分) (2

3 3 中碳原子为 sp 杂化,反应后,许许多多的碳原子通过 sp 杂化学形式成键,即组成网状的金

刚石。 分) (2 2-4 2-5 2-6 2-7 3-1 3-2 A 为金刚石;B 为石墨,它们互为同素异形体。 分) (2 化学反应为:CCl4+4Na → C+4NaCl 金刚石和石墨的稳定形态相比,金刚石的内 从纯理论的角度看,采取高温高压,将使一部分石墨转化成金刚石,使金刚石的含 上述实验开辟了人造金刚石的另一途径。 分) (1 4-甲基邻苯二甲醚(2 分) B: C: E:

能大,不稳定,易转化为内能较低的石墨。 分) (2 量大幅增多。 分) (1

F:

G:

H:

(各 1 分)

3-3

a:NBS/CCl4 b:KCN c:H2/Ni d:H3O ,△(各 1 分) Na2FeO2+NaNO2+5H2O=3Na2Fe2O4+NH3↑+7NaOH Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4+4NaOH(各 1 分)



4-1 3 Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+NH3↑+H2O

4-2

因 NaNO2 是氧化剂,增大 NaNO2 浓度可使反应向生成 Fe3O4 方向移动;而升高温度

- 可以增强 NaNO2 的氧化性; 由于 NaOH 是介质, 当它的浓度达到一定要求后, 再升高 c(OH ),

对化学平衡(生成氧化物层厚度)影响不大,何况还抑制 Na2Fe2O4、Fe3O4 的生成。 分) (3 4-3 2 Fe3O4+9COCl2=6FeCl3+8CO2↑+CO↑。 分) (2
-9 -

4-4 D:ZnFe2O4; 分) (2 左右。 分) (1 5-1

非氧化还原反应; 分) D 晶粒直径应在 10nm(纳米) (1

卡宾碳原子最外层只有六个电子,不太稳定(2 分)(考查 8 电子稳定结构的经典

规律)。(还有“-Cl 吸电子,使其成为强的亲电试剂”也是原因之一) 5-2 5-3 5-4 ︰C41H26(2 分)(注意卡宾的对称性,不写这两个电子也给分) 不会(1分),中心碳原子是sp杂化,两侧的苯环是互相垂直的。(1分) 苯环为富电子基团,B 的两个不饱和碳原子最外层各有七个电子,且与三个苯环相

连, 稳定化作用强。 比 A 稳定,该卡宾寿命长的原因正是二者互变的结果。 分, B (2 答出 “因 为共轭才稳定”即可) 6-1 6-2 6-3 6-4 醋酸二氨合铜(Ⅰ) 分,不指明铜的化合价给 1 分) (2 防止催化剂中毒(1 分) 低温(1 分) 、加压(1 分) 高温低压(1 分)

关注与实际生产生活结合的平衡问题, 运用相关的平衡原理去解释问题; 另外请不要忽略 配合物的命名。 7-1 MgB2(2 分)

7-2

(2 分)

7-3 7-4

6 个 12 个(2 分) 石墨(1 分) B 不是 Mg 是(1 分)

7-5

(2 分)

7-6 8-1 8-2 8-3 9-1

1︰1(2 分) A:K3CuF6;B:Cl2;C:K2CuF6(各 1 分) ;
8 7 A、C 中铜原子价态分别为+3、+4(1 分) 。价电子构型分别为 3d 和 3d (1 分)

3 F2+3 KCl+CuCl 2 K3CuF6+F2


K3CuF6+2 Cl2↑ 2 K2CuF6+2 KF(各 1 分)

主要是由于 F 半径小,电负性大,配位能力强(1 分)

- 10

+ H CH3CH3+CF3SO 3H CH3 CH3
H CH3CH3+CF3SO 3H CH3CH2 H

_

CF3SO 3
(2 分)

+ CF3SO 3

_
(2 分)

(生成二电子三中心键) 9-2

+ H CH3 CH3
H CH3CH2 H

_ CH4+CF3SO 3CH3
(2 分)

CF3SO 3

+ CF3SO 3

_ H2+CF3SO 3CH2CH3+CH2=CH2
(3 分)

10-1 (1) (2)B(1 分) (3)C(1 分) (4)用活性炭脱色(1 分) 10-2 (1)

(2 分)

(1 分)

(2) “掩蔽”氨基后滴定羧基,防止氨基对羧基和 NaOH 中和反应的影响(1 分) (3)91.32%(2 分) 10-3 取一定量的味精溶于水,加入过量标准 AgNO3 溶液(1 分) ,以 Fe3 为指示剂(1


分) ,用标准 KSCN 溶液进行滴定(1 分) 。

-11 -


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