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2005年全国高中学生化学竞赛实验试题


2005 年第 3 期









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由反应机理建立反应的速率方 程。在科 学研究工作中 , 往往 根据实践经验先假设 反应机理 , 然后再用各种实验方法 和手 段 , 检验所设反应机理的正确性。 硝酰胺在水溶液 中的分解反应为 : NO2

NH 2 实验测得其速率方程 为 : rNO 2NH 2 = d cNO 2NH 2 dt = kcNO 2NH 2 / cH3 O + N2 O ( g) + H 2 O

在 2003 年 8 月的一篇论文 中报道 , 青 蒿素 与疟 虫接触 后直 接与疟虫的细胞膜作用 而起到 杀虫效 果 , 故 半衰期 短 , 疟虫 也难以产 生抗 药 性。此 外 , 青 蒿 素还 没 有抗 疟 常 用药 奎 宁 所产生的 副作 用。我国 研制的 青蒿 素类药 物 蒿甲 醚 于 2004 年接受了泰国最高医学奖的表彰。青蒿素的 结构式 如 1 所示。 8- 1 8- 2 8- 3 青蒿素分子中有什么官能团 ? 青蒿素分子中有几个手性碳原子 ? 青蒿素的全合成工作也是 由我国 的科研 人员首

7- 1 有研究者提出下列 3 种反应机理 , 你认为何 者是 合理的 ? 并写出 k 的表达式。 ① ② NO2 NH 2
k1

次完成的 , 根据给予的反应过程写 出 a, b, c, d, e, f, g, h, , j 所代表的反应试剂。 i 8- 4 + H 2O 全合成工 作中 最后 一步 从 10 到 1 的 反应 涉及 到哪几种化学反应类型 ?

N2 O ( g) + H 2 O
k1 k- 1

NO2 NH 2 + H 3 O +

NO2 NH 3 +

( 瞬间达到平衡 ) NO2 NH 3 +
k2

N2 O ( g) + H 3 O +
k1 k- 1

( 缓慢反应 ) ( 瞬间达到平衡 ) ( 缓慢反应 )

③ NO2 NH 2 + H 2 O NO2 NH k2

+ H 3 O+

N2 O ( g) + OH k3

H 3 O + + OH -

2H 2 O

( 快速反应 )

7- 2 在实验温度和 pH 恒定的 缓冲介 质中 , 将反应 在 密闭的容器中进行 , 测 得 N 2 O 气 体的 压力 p 随 时间 的变 化 数据如下表 :
t / m in p / kPa 0 0 5 6. 80 10 12. 40 15 17 . 20 20 20 . 80 25 24 . 00 40 . 00

求 NO 2 NH 2 分解反应的半衰 期 t1/ 2, 并证 明 lgt1 /2 与缓 冲 介质的 p H 呈线性关系。 第 8题 青蒿素是我国科 技工作者于 1972 年从中药青蒿中 提取 得到的 , 其结构在 1976 年得到 确认。据英 国的《 自然 》 杂志

2005年全国高中学生化学竞赛实验试题
上海化学化工学会 1 实验内容
盐泥是氯碱工 业中 的废渣 , 分 为一 次盐泥 和二 次盐 泥。 一次盐泥中含有镁、 钙、 铁、 铝、 锰 的硅酸盐和 碳酸盐等 成分 , 其中含镁 ( 以 M g( OH ) 2计 ) 约 15 % 。本实 验要 求从一 次盐 泥中提取 M gSO4 7H 2 O。 7H 2 O。 本实验考试具体 内容包括下列 3个 部分 : ( 1) 从一次盐泥 中提取 M gSO4 ( 2) 测定 M gSO4 7H 2 O 的含量。
M gSO 4 C aSO4

华东理工大学命题组
K sp ?[ Ca( OH ) 2 ] = 3. 7 10- 6

从盐泥中提取七水合硫酸镁
K sp ?[ Fe( OH ) 3 ] = 3. 0 10 - 39 K sp ?[ Fe( OH ) 2 ] = 8. 0 10 - 16 K sp ?[M n( OH ) 2 ] = 4. 0 K sp ?[ A l( OH ) 3 ] = 1. 3 10- 14 10- 33
温度 / 0 10 20 40 溶解度 7H 2 O 20 . 3 23 . 3 25 . 2 30 . 8 35. 3 35. 8 33. 4 2H 2 O 0. 223 0 . 224 0 . 255 0 . 265 0 . 244 0. 234 0. 205 60 80 100

2. 2 物质的溶解度 ( g /100g H2 O )

( 3) 回答思考题 并完成实验报告。

2 物质的某些性质
2. 1 K
? sp

[ M g ( OH ) 2 ] = 6. 0 10- 10

64 2. 3 相 对 原 子 质 量 : H Mg 24 . 31 , Zn 65 . 39 1. 01, O 16. 00, S 32. 07,









2005 年第 3 期

品质量并经监考教师签 字。 4. 2 M gSO4 7H2 O 的含量测定 注意 : 所有分析实验必须 平行测定 3 次 , 原始数据、 计算 结果及相对极差需填入 实验报告中 , 并需经监考教师签字。 ( 1) 0. 02 mo l L- 1 EDTA 标准溶液的标定 自行计算标定 0. 02 m o l L- 1 EDTA 标 准溶 液的锌 粒称 量范围 , 写在实验报告纸上 , 经监考 教师签字 后 , 由监 考教师 发放有关实验说明 ( 见附录 ), 然后进行 EDTA 标 定实验。若 不会计算 , 可向监考教师直接索取有关实验说明 ( 见附录 ) 继 续实验 , 但要扣计算分。 ( 2)M gSO 4 7H 2 O 的含量测定 7H 2 O 产品若干克 ( 计算称量范围 , 写

3 主要试剂和仪器
3. 1 试剂 各 人实 验桌上 : 工 业盐 泥 ( 26 克 ), 6 m o l L- 1 HC,l 1: 1 NH 3 H 2 O, 铬黑 T 指示剂 , EDTA 标准溶液 ( 500 mL ) 。 公 用 实 验 桌 上 : 6m o l Zn 粒 ( 基准 ) 。 3. 2 仪器 ( 1) 玻璃器皿
烧杯 烧杯 烧杯 烧杯 量筒 量筒 蒸发皿 培养皿 表面皿 150 mL 1个 250 mL 1个 400 mL 1个 1000 mL1个 50 mL 1个 10 mL 1个 200 mL 1个 1套 1个 酸式滴定管 容量瓶 移液管 锥形瓶 称量瓶 洗瓶 胶头滴管 玻璃棒 布氏漏斗、 抽滤瓶 50 mL 250 mL 25 mL 250 mL 1根 1个 1支 3只 1个 1个 2根 1根 1套

L- 1 H 2 SO4 , 25% 三 乙 醇 胺 ,

NH 3 - NH 4 C l缓冲溶液 ( p H = 10) , N aC lO 溶液 ( C. P . ), 丙酮 ,

准确称取 M gSO4

于实验报告纸上 ; 若不 会计 算 , 可向监 考教 师直 接索要 称量 范围 , 但 要扣 计算 分 ) 于 250 mL 锥形 瓶 中 , 加去 离 子水 25 mL, 溶 解 , 加 入 5mL 2 5% 三 乙 醇 胺 , 摇 匀 , 再 加 入 10mL NH 3 - NH 4 C l缓冲溶液 , 摇匀 , 加 入铬黑 T 指 示剂 , 溶液 颜色 呈酒红色 , 用 EDTA 标准溶 液滴 定至 溶液 恰变 为纯 蓝色 , 即 为终点。记 录 EDTA 消 耗 的 体积 V2。 用 监 考 教师 给 你 的 EDTA 标准溶液浓度计算 M gSO4 7 H 2 O 的含量 。

( 2) 器材 : 煤气灯 , 三角架 , 石棉板 , 石棉网 , 铁架台 , 蝴蝶 夹 , 标签纸 , 广泛 pH 试 纸 ( 1 ~ 14) , 精密 pH 试 纸 ( 0 . 5 ~ 5. 0), 滤纸 , 角勺 , 洗 耳球 , 防护眼镜 , 手套 , 毛 刷 , 去 污粉 , 抹布 , 点火枪 ( 二人合用 ) 。 ( 3) 公用仪器 : 电子天 平 ( 感量 0. 01g), 分 析天 平 ( 感量 0. 1m g), 抽滤水泵。

5 思考题
( 1) 盐泥中 加 H 2 SO4反应 时 , 为什么需控制溶液的 pH 为 1~ 2? ( 2) 具体阐明在制备 M gSO4 用。 ( 3) 制备实验中 , 加 N aC l O 加热煮沸 后 , 为什么要立即趁 热抽滤 ? ( 4) 估算 M gSO4 附录 0. 02 m ol L- 1 EDTA 标准溶液标定的实验说明 准确称取 0. 26~ 0. 39 克的锌粒 于 150 mL 的 小烧杯 中 , 盖上表面 皿 , 沿烧杯嘴 尖处滴 加 6 mo l L- 1 H C l 6 mL, 待锌 粒完全 溶解 , 定 量 转移 至 250 mL 容量 瓶中 , 用 水稀 释 至刻 度 , 摇匀。 准确吸 取 25 mL 上 述锌标 准溶液 于 250 mL 锥形瓶 中 , 滴加 1: 1 NH 3 H 2 O 至白 色沉 淀刚 好出 现 , 再 加入 10 mL NH 3 - NH 4 C l缓冲溶液 , 摇匀 , 加去 离子水 20 mL, 加入铬黑 T 指示剂 , 溶液颜色呈 酒红 色 , 用 EDTA 标 准溶 液滴 定至 溶液 恰变为纯蓝色 为终点。记录 EDTA 消耗的体积 V1, 计算 ED TA 的浓度。 7H 2 O 的理论产量。 7H 2 O 时 , 加入 N aC lO 的作

4 实验步骤
4. 1 M gSO4 加 6 m ol 7H2 O 的制备 在盛有 26 g 盐泥 的烧杯 中 , 加水 120 mL, 搅拌 成浆 , 滴 L- 1 H 2 SO4约 18 mL, 边滴 加边充分搅拌 , 防止浆料 外溢。待观察到反应产生的气体较 少时 , 开始加热 并继续滴 加 H 2 SO4 调节溶液 pH 为 1~ 2 , 加 热微沸 20~ 30 分钟 , 保持 溶液体积和 pH 值。待反应完全 , 抽滤 , 用少量温水淋洗。滤 渣弃去 ; 滤液倒入 250 mL 的烧杯中 , 滴加 N aC l O 溶 液至溶液 pH 为 5~ 6, 加热煮沸约 5~ 10 分钟 , 使溶液中产生深褐色沉 淀 , 待溶液体积约 80 mL~ 100 mL, 立即 趁热抽滤 , 用 少量热 水淋洗 ( 滤液 若发 黄 , 则需 再加 N aC lO 重 复 上述 操作 ) 。滤 渣弃去 , 滤液倒入蒸发皿中加热蒸发浓 缩至稀稠 状后 , 熄火 , 取下蒸发皿置于 石棉板 上 , 冷却 , 抽 滤。晶体 用 15 mL 丙酮 洗涤。洗涤后的晶体 放入培 养皿中 , 置于 通风橱 内 , 晾 干 30 分钟。 晾干的 M gSO4 ( 上接第 57 页 ) ( 1) 硝酸银浓度 在 0. 5 m o l/L 以 上 , 并且 选择浓 度相 匹 配的氨水配制银氨溶 液 ; ( 2) 要认 真、 细致 地 调节 甲 酸溶 液 pH 在 10 ~ 12 范 围 内; ( 3) 控制好水浴 的温度 ( 80 参 考 文 ~ 90 献 )。 7H 2 O 产品 在电 子天 平上 称重 , 记 录产

[ 1] [ 2] [ 3]

王 从 俊 , 梁柏 青 . 甲 酸等 物 质 能 起银 镜 反 应 吗 . 化 学教 学 , 1996, ( 7) : 40 - 41 符爱云 , 时敬华 , 吴素春等 . 再论甲 酸等物质的银 镜反应 . 菏泽 师专学报 , 1999 , 21( 2 ) : 78- 79 覃特营 . 无机化学 . 北京 : 中国医药科技出版社 , 2000: 149


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