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全国高中化学竞赛初赛模拟试题


2008 年全国高中化学竞赛模拟试题十五
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] [222] -Lu 178.5180.9 183.9186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210][210] 132.9137.3La Fr Ra [223] [226]Ac-Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt H

相 对 原 子 质 量

第一题、1-1 元素周期表是 20 世纪科学技术发展的重要理论依据之一。假设 NH4+是“元 素”NH4 的阳离子, 则“元素” NH4 在周期表中的位置应该是 ; “元素” NH4 的单质常温常压下应为(填“高”或“低”)熔点 (填“固”、“液”或 “气”)体, (填“能”或“不能”)导电;NH4 的碳酸盐应 (填“易” 或“不易”)溶于水。 1-2 放射性元素的发现 19 世纪末 20 世纪初物理学发生巨大变革的基础。 最早发现的具有 放射性的元素是铀,铀也是核电厂的燃料。 235 92 U 是自然界存在的易于发生裂变的唯一核素。
235 92

U 吸收一个中子发生核裂变可得到 142 Ba 和 91 Kr ,或 135 I 和 97Y 等。请写出上述核反应方

程式: 1-3 Al(27.0g/mol) 、Cu(63.5g/mol)的密度分别为 2.70g/cm3、8.93g/cm3,Al 和 Cu 都是 面心立方结构,请求 Al 和 Cu 晶胞体积之比。

第二题、铝是一种重要的金属材料,广泛用于制作导线、结构材料和日用器皿,铝合金大量 用于飞机和其它构件的制造。 十九世纪曾以电解熔融氧化铝的方法制备金属铝, 当时铝由于 价格昂贵而只被贵族用作装饰品。 现代工业上是通过在1000℃左右的高温下电解氧化铝和冰 晶石(Na3AlF6)的熔融液制备铝的。请回答下列问题: 2-1 现代工业电解制备铝过程中正极和负极实际发生的反应分别为: 生 ; 在负极放电产生 。 。 在正极放电产

2-2 电解反应方程式为 2-3 以现代工业方法制备的铝价格下降的可能原因是:

。 2-4 若电流效率为75%,则制备1kg金属铝需以10A电流电解 小时。

2-5 电解NaCl-AlCl3熔融液制备铝比电解Al2O3-Na3AlF6的熔融液制备铝节省电能约30%, 为什么现在仍用后一种方法制备铝___________________________________________

第三题、已知:A,B,C,D,E 为同一元素的氧化物。F 为一种常见的盐。 1、 液态 A 中存在两种离子 2、 金属钠与液态 A 反应可生成 F 和 B,残留在 A 中的 B 和 A 可结合生成 C,使溶液成蓝 绿色 3、 A 和 E 在一定条件下可以互相转化 4、 E 和臭氧反应可以得到 D 回答下列问题 3-1 写出 A, B, C, D,E 的化学式

3-2 由 A 到 E 转化,需要怎样的条件?

3-3 写出 E 和臭氧反应生成 D 的方程式

3-4 试提出金属钠与 A 反应的原理

第四题、利用核能把水分解,制出氢气,是目前许多国家正在研究的课题。下图是国外正在 研究中的一种流程(碘—硫法) ,其中用了过量的碘。

O2

。 900 C 轻相 ,含 H2SO4

核能
重 相 ,含 H I 和 I2 100~ 120 。 C
分离

H2
。 450 C

反应②

HI

HI 、 I2 、 H2O

反应③

SO2 + H2O

I2 、 H2O

反应①

I2



请写出反应①②③的化学方程式并注明条件:

上述流程中循环使用的物质是

第五题、 压电材料是受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料, 磷酸镓晶体是性能 优良的新型压电材料, 过去常用水热法合成, 山东大学晶体材料国家重点实验室采用了高温 溶液法合成了性能更加优良的磷酸镓晶体。 实验原料为反应计量比的 Ga2O3,NH4H2PO4 (二者 物质的量比为 1:2)以及助溶剂 Li2CO3,MoO3(物质的量比为 1:3),反应温度为 1000℃。 5-1、写出合成磷酸镓的化学反应方程式以及助溶剂反应的方程式 5-2、高温溶液法制得的晶体与水热法相比有何优点? 5-3、最早的压电材料 M 由 1880 年,法国物理学家 P. 居里和 J.居里兄弟发现,M 由两种 短周期非金属元素形成,推测 M 的化学式 5-4、压电材料广泛用于制作传感器,可以测量下列哪一些物理量? A.长度 B.时间 C.加速度 D.地震波

第六题、硬水铝石、一水软铝石和三水铝石是构成铝土矿的主要矿物成分。三水铝石中氧化 铝的含量为 65.4%, 晶体结构属典型的层状结构单斜晶系, a=0.864nm , b=0.507nm , c=0.972nm,β=94.34?, Z=8。加热灼烧三水铝石依次可以得到硬水铝石和一水软铝石,硬 水铝石和一水软铝石具有相同的化学式,铝元素含量为 45%,但结构有所不同。一水软铝 石加热可失去全部的氢和四分之一的氧, 而剩余氧仍保持六方最紧密堆积, 铝居八面体空隙, 从而形成化合物 A。 6-1 给出三水铝石和硬水铝石的化学式 6-2 计算三水铝石的密度 6-3 推测 A 的化学式,并指出 A 中铝占八面体空隙的百分比 6-4 一水软铝石又称勃姆石,可由硝酸铝和尿素为原料水热合成,写出合成反应的化学方程 式

第七题、太阳能发电和阳光分解水制氢,是清洁能源研 究的主攻方向,研究工作之一集中在 n-型半导体光电 化学电池方面。下图是 n-型半导体光电化学电池光解 水制氢的基本原理示意图,图中的半导体导带(未充填 电子的分子轨道构成的能级最低的能带)与价带(已充 填价电子的分子轨道构成的能级最高的能带)之间的能 量差Δ E(=Ec-Ev)称为带隙,图中的 e-为电子、h +为空穴。 瑞士科学家最近发明了一种基于上图所示原理的廉价光 电化学电池装置,其半导体电极由 2 个光系统串联而成。系统一由吸收蓝色光的 WO3 纳米 晶薄膜构成;系统二吸收绿色和红色光,由染料敏化的 TiO2 纳米晶薄膜构成。在光照下, 系统一的电子(e-)由价带跃迁到导带后,转移到系统二的价带,再跃迁到系统二的导带, 然后流向对电极。所采用的光敏染料为配合物 RuL2(SCN)2,其中中性配体 L 为 4,4’-二 羧基-2,2’-联吡啶。 7-1.指出配合物 RuL2(SCN)2 中配体 L 的配位原子和中心金属原子的配位数。 7-2.画出配合物 RuL2(SCN)2 的全部可能结构(键合异构体) ,用 Z⌒Z 代表 L(其中 Z 为配 位原子) ,有旋光活性的请说明。 7-3.分别写出半导体电极表面和对电极表面发生的电极反应式,以及总反应式。 7-4.该光电化学电池装置所得产物可用于环保型汽车发动机吗?说明理由。

第八题、 电解含 D2O (重水) 的 H2O, 恒定电流为 1.00A (安培) , 经 100h, 两极共生成 34.5g 气体,请计算产物中 D 和 H 原子数之比。 (一个摩尔电子的总电量为 9.65 ? 104C,即法拉第 常数 F, H、D 相对原子质量为 1.0、2.0)

第九题、9-1 分子式为 C7H14O 的手性醇, 经催化氢化吸收一分子氢后得到一个新的非手性 醇。写出醇的可能结构。

9-2 烃 A 的含氢量为 7.7%,分子量在 300 以下,且能使 Br2-CCl4 和稀冷 KMnO4 溶液褪色, 在温和条件下,1molA 催化加氢可以加 1mol 氢分子,若用 KMnO4 酸性溶液氧化,则仅 得到一种二元酸 B,B 的一溴取代物只有一种。试推出该化合物 A 的可能结构,并命名。

第十题、香料 M 可由下列方法合成,试回答问题

10-1 命名香料 M ________________________________ 10-2 写出 A,B,C,D,E 的结构简式,以及条件 F 的内容

第十一题、 以下是某一类重要的铂配合物的生产方法, 用 NaOH 调节氯铂酸溶液至 pH=12, 煮 沸 2 小时,冷却到室温,缓慢滴加硝酸溶液,调节 pH 至 5,得到黄色沉淀(A) ,洗涤,干 燥后备用。原子吸收光谱测量配合物(A)中铂含量为 65.22%,失重分析实验得到两个阶 段,120℃- 300℃之间失重为 24.09%, 300℃-600℃第二次失重过程为 10.70%。 11-1 写出该铂配合物的化学式和合成该配合物的方程式。

11-2 通过计算,写出第一次失重和第二次失重后的含铂产物的化学式。

11-3 X 射线电子能谱分析表明,该配合物中存在两种 Pt-O 键,试画出该配合物的结构

2008 年全国高中化学竞赛模拟试题十五参考答案 第一题 1-1 1-2 1-3 第二题 2-1 O2


第三周期第 IA 族 低
235 92

固 能 易
235 92 1 97 1 U ?0 n? ??135 53 I ? 39Y ?40 n

1 91 1 U ?0 n? ??142 56 Ba?36 Kr ?30 n

63.5/8.93 :27.0/2.70 =7.11:10.0 =0.71:1.0,铜晶胞体积为铝晶胞体积的 0.71 倍。 O2 Al3+ Al

电解
2-2 2 Al O 2 3

Na3AlF6 ,1000℃

4 Al + 3 O2 ↑

2-3 纯氧化铝熔点很高(>2000℃ ),加入Na3AlF6后由于形成共熔体使其熔点大大降低,从而 使制备铝成本降低 2-4 397 2-5 由于AlCl3没有天然矿藏,制备AlCl3所需氯气仍需电解制得,电能没有省下 第三题 3-1 A:N2O4 B:NO C:N2O3 D:N2O5 E :NO2 3-2 由 A 到 E,需要高温低压 (1 分) 3-3 2NO2+O3==N2O5+O2 (2 分,无氧气不得分) + 3-4 A 自偶电离生成 NO 和 NO3 ,钠电子转移给 NO+,放出 NO 第四题 ①SO2+I2+2H2O ②2H2SO4 ③2HI SO2、I2
110~120℃

2HI+H2SO4

(1 分) (1 分)

900℃

2SO2+O2 +2H2O (1 分)

450℃

H2I2

(1 分,错任一个即 0 分)

第五题 5-1 Ga2O3 + 2 NH4H2PO4 === 2GaPO4 + 2NH3 + 3H2O Li2CO3 + 3MoO3 === Li2Mo3O10 + CO2 5-2 晶体中无结晶水或 OH-,性能更加优良 5-3 SiO2(等电子体) 5-4、C,D 第六题 6-1 Al(OH)3,AlOOH 6-2、1mol 晶胞的质量为 m=8 ? (27+17?3)=624g 1mol 晶胞的体积为 V= NA?abcsinβ = 2.56?102cm3 d=m/v= 2.44g/cm3 6-3、Al2O3 , 2/3 6-4、2Al(NO3)3+ 3 CO(NH2)2 + 7H2O = 2AlOOH +6 NH4NO3 +3 CO2 第七题、

7-1.配体 L 的配位原子是 2 个吡啶环上的 N,中心金属原子的配位数是 6 7-2. (没有旋光活性)

(有旋光活性)

7-3.半导体电极表面发生的电极反应式为:4H++H2O→O2+4H+ + - 对电极表面发生的电极反应式为:4H +4e →2H2
hv O2+2H2↑ 总反应式为:2H2O ? ?? 7-4.可用于环保型汽车发动机。该光电化学电池装置所得产物氢气,属于清洁能源(原材 料) ,可通过氢气燃烧产生的热能用于汽车发动机,亦可经由氢燃料电池产生的电能用 于汽车发动机。

第八题 1.00 ? 100 ? 60 ? 60 / 9.65 ? 104C = 3.73F (2 分) 生成 O2: 3.73 ? 32.0 / 4 = 29.8g (2 分) 氢量: 34.5g ? 29.8g = 4.7g (1 分) 设:D 的物质的量为 x,则 H 的物质的量为(3.73?x) 2.0x + 1.0(3.73?x)= 4.7g x= 0.97 3.73 ? 0.97 = 2.76 D/H(原子) :0.97/2.76 = 0.351 (3 分) 第九题 9-1、CH3CH2CH(CH=CH2)CH2CH2OH CH3CH2CH2CH(CH2CH=CH2)OH CH3CH2CH2CH(CH=CHCH3)OH CH3CH(CH3)CH(C(CH3)=CH2)OH CH3CH2C(CH=CH2)(CH3)CH2OH 9-2、分析:经计算 C,H 比为 1;1,设为 CxHx, 由题意知含一双键和苯环(设为 y 个) ,故不 饱和度为: (2x+2-x)/2=1+4y,有 x=8y 若 y=1 时, x=8, 苯乙烯不符合 若 y=2 时, x=16, C16H16,结构如下,符合

1,2-二对甲苯基乙烯 若 y=3,x=24,分子量大于 300,不符合。

第十题

10-1、Z-4-庚烯醇 10-2、

或 顺式-4-庚烯醇

F H2/Pd,BaSO4 10-3、保护醇羟基 (2 分) 第十一题 11-1、H2Pt(OH)6

或 Pt (OH)4(H2O)2

11-2 PtO2, Pt 11-3


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