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2009-2014年(24-28届)中学化学奥林匹克竞赛江苏赛区夏令营暨选拔赛试题


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2010 年“扬子石化”杯 第 24 届全国高中生化学竞赛(江苏赛区)夏令营暨选拔赛试题
(2010 年 7 月 22 日 题 号 满 分 得 分 评卷人 1 9 2 9 3 6 4 8 5 12 8:30—11:30 共计 3 小时) 6 10 7 12 8 10 9 10 10 14 总分 100

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·竞赛时间 3 小时。迟到超过 30 分钟者不能进入考场。开考后 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。 ·所有解答必须写在指定位置,不得用铅笔填写。 ·姓名、准考证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。 ·允许使用非编程计算器以及直尺等文具。

第 1 题(9 分)将氟气通入氢氧化钠溶液中,可得到 OF2。OF2 是一种无色、几乎无味的剧 毒气体,主要用于氧化、氟化反应、火箭工程助燃剂等。请回答下列问题: 1-1 OF2 的中文名称是 ,OF2 中 O 的化合价为 ,OF2 中 O 原子的杂 化轨道类型是 ,OF2 分子的空间构型为 。 1-2 与 H2O 分子相比,OF2 分子的键角更 (填“大”或“小”) 。 1-3 与 H2O 分子相比,OF2 分子的极性更 (填“大”或“小”) ,原因是 。 1-4 OF2 在常温下就能与干燥空气反应生成二氧化氮和无色气体氟化氮, 该反应的化学方程 式为(已知反应中 N2 和 O2 的物质的量之比为 4:1) 。 第 2 题(9 分)金属钛无毒、密度小而强度高,广泛应用于航天材料、人造骨骼的制造等, 有航天金属和生命金属的美誉。 2-1 A 为+4 价钛的卤化物,A 在潮湿的空气中因水解而冒白烟。向硝酸银-硝酸溶液中滴加 A,有白色沉淀 B 生成,B 溶于氨水。取少量锌粉投入 A 的盐酸溶液中,可得到含 TiCl3 的紫色溶液 C。 将 C 溶液与适量氯化铜溶液混合有白色沉淀 D 生成,混合溶液褪为无色。 ①B 的化学式为: ;B 溶于氨水所得产物为: ; ②A 水解的化学反应方程式为: ,理论 计算可知,该反应的平衡常数很大,增加 HCl 浓度不足以抑制反应的进行,可是在浓 盐酸中,A 却几乎不水解,原因是: ; ③C 溶液与适量氯化铜溶液反应的化学方程式为: 。 2-2 已知钛的元素电势图(Eθ/V)为:

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则:Ti2+ (填“能”或“不能”)在水溶液中稳定存在;Ti 溶于热浓盐酸的化学方程式 为: 。 第 3 题(6 分) 具有独特的 P、N 杂化结构和突出的热学、电学性能的环境友好的磷腈化 合物是目前无卤阻燃研究的热点之一,尤其是 HPCTP 更引起人们的关注。HPCTP 的合成路 线如下:

Pyridine、TBAC 和 PhOH 分别为吡啶、四丁基溴化铵和苯酚。HPCTP 的红外光谱表明分 子中存在 P—N、P—O—C、P=N 的吸收峰以及单取代苯环的特征峰;HPCTP 的核磁共振谱表 明分子中只有一种化学环境的磷; X 射线衍射分析表明 A 和 HPCTP 分子结构均具有很好的对 称性。 3-1 分别写出化合物 A、HPCTP 的结构式: A 3-2 HPCTP 。

化合物 A 反应生成 HPCTP 的反应类型是

第 4 题(8 分) 葡萄糖是自然界分布最广且最为重要的一种单糖,它是一种多羟基醛。葡 萄糖是生物体内新陈代谢不可缺少的营养物质。口服葡萄糖(ORAL GLUCOSE)一般呈粉状, 是最基本的医药原料,它能迅速增加人体的能量、耐力,可用作血糖过低、感冒发烧、头晕 虚脱、四肢无力及心肌炎等症的补充液。葡萄糖含量的测定可用碘量法,某样品测定过程如 下: 称取约 10.00g 葡萄糖试样于 100mL 烧杯中, 加入少量水溶解后定量转移到 250mL 容量 瓶中, 定容并摇匀。 用移液管吸取该试样 50.00mL 于 250mL 碘量瓶中, 准确加入 0.05000mol/L I2 标准溶液 30.00mL(过量) 。在摇动下缓缓滴加 1.0mol/LNaOH 溶液,直至溶液变为浅黄色。 盖上表面皿,放置约 15min,使之反应完全。用少量水冲洗表面皿和碘量瓶内壁,然后加入 8mL0.5mol/LHCl, 析出的 I2 立即用 0.1000mol/L Na2S2O3 标准溶液滴定至浅黄色。 加 2mL 淀粉 指示剂,继续滴定至蓝色恰好消失即为终点,消耗了 Na2S2O39.96mL。[M(C6H12O6)=180.2] 4-1 写出下列离子反应方程式: ①碘标准溶液与 NaOH 溶液反应: ②葡萄糖在碱性条件下与 IO—反应: ③硫代硫酸钠与碘反应: 4-2 该样品葡萄糖含量为 。 ; ; ;

第 5 题(12 分) 5-1 CaC2 的晶体结构如右图所示,其中 C—C 键长为 0.119nm,图中所给的 晶胞 (填“是”或“不是”)正当晶胞。该结构有 个对称面。 碱金属或碱土金属都可以和氧原子形成具有与 CaC2 相同结构的化合物 如 KO2、BaO2。若 KO2、BaO2 中 O—O 键长、CaC2 中 C—C 键长分别为 a、b、 c,其相对大小为 。 5-2 以 CaC2 为还原剂,以 MgO 为原料可以冶炼镁,还原温度为 1150℃左 右,反应产物中基本没有 CO 的原因是: 反应需要抽真空进行的理由是: 。



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工业用焦炭和生石灰在 2000℃左右制备 CaC2, 原料中往往含有 MgO、 SiO2、 Fe2O3、 Al2O3、 S、P 等杂质,这些都不利于电石的生产。其中 S 的存在形式一般为 FeS2 或硫酸盐,产品 中 S 的主要存在形式是 。 5-4 欲分析电石中 CaC2 含量,可称取 mg 试样于 150mL 锥形瓶中,加 5mL 水、再加 8mL 硝酸(浓度 c1mol/L) 、4~5 滴氢氟酸(浓度 c2mol/L) 、5mL 高氯酸(c3mol/L) ,在电热 板上加热溶解并蒸发冒白烟至试液体积约为 2~3mL,取下稍冷却加 15mL 盐酸(浓度 c4mol/L)使盐类溶解后,移入 250mL 容量瓶中,以水稀释至刻度,摇匀。准确移取 25mL 试液于 500mL 锥形瓶中,加 100mL 水、5mL 硫酸镁溶液,摇匀,加钙指示剂少许,用 EDTA 标准溶液(溶度 cmol/L)滴定至紫红色变蓝色为终点,用去 VmLEDTA(已知 EDTA 与 Ca2+反应时物质的量之比为 1:1) (1)写出 CaC2 百分含量的表达式(注:表达式中只允许有一个具体的数值) : 5-3

(2)为什么要先加 5mL 水?否则将会发生什么结果? 第 6 题(10 分) ZnSe 是一种光电性能优异的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,人们开发出了多种制备 ZnSe 纳米粒子的方法。某研究小组用如下方法制备了 ZnSe 纳米粒子:⑴将 1 mmol 的 Zn(NO3)2· 6H2O 溶于水中形成无色溶液,往该溶液中加入 1 mmolSeO2,超声完全溶解后形成 无色澄清溶液;⑵再加入过量的水合肼(N2H4· H2O) ,超声几分钟后将溶液转移到内衬聚四 氟乙烯套的不锈钢高压反应釜中, 将高压反应釜拧紧密封后放在 160℃的恒温干燥箱中保温 12 小时(已知肼有强还原性,Se 在碱性条件下可以发生歧化反应) ;⑶反应结束后自然冷却 至室温,得到淡黄色沉淀,将产物用蒸馏水和无水乙醇洗涤数次,干燥后得到产物。将产物 用 X—射线粉末衍射仪(XRD)和 X 射线能谱仪进行物相和成分分析,发现其 ZnSe 和 Se 的 原子个数比接近 1:1。 6-1 写出过程⑴中的化学方程式: 6-2 写出⑵中的离子方程式: 6-3 产物样品的红外光谱分析结果如图 1 所示,该谱图反映出产物有明显的 N—H、N—N 吸收峰。这是因为产物中可能含有: 。

6-4

产物样品的热重(重量—温度关系图)分析结果如图 2 所示,根据图 1 和图 2 提供的 信息,推测产物的化学式可能为: 。

第 7 题(12 分) 癌症是威胁人类健康的主要疾病之一。肿瘤的发病涉及到多种因素多个 步骤的病理过程。研究表明,肿瘤的发生与核小体核心蛋白 N—端的赖氨酸残基的乙酰化和

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去乙酰化的失衡有着密切的关系。组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases,HDACs)抑制 剂通过调节组蛋白 N—端的赖氨酸残基的乙酰化和去乙酰化,激活抑癌基因,从而抑制肿瘤 细胞生长,诱导肿瘤细胞凋亡,因此是近几年来抗肿瘤药物的研究热点之一。下面是一种 HDAC 抑制剂(F)的合成路线,请根据该路线回答问题:

7-1 A 7-2

写出 A、B、D、E 的结构式: B
2+

D
2+

E

F 与 Zn 配位是其发挥作用的前提之一。F 中哪个部位最易与 Zn 配位?为什么?

7-3 以 3-(2-异丁基-4-羟基)苯基丙酸为原料,也可以合成一种 HDAC,该原料可能的立体 异构体有 种。 第 8 题(10 分)卡巴拉丁(合成路线中化合物 G)是老年人认知障碍的重要治疗药物。国 外临床试验证明该药物对改善痴呆患者的认知症状及日常活动能力具有一定的作用, 且副作 用少。它的合成方法如下:

请回答下列问题: 8-1 由 A 到 B 的试剂和反应类型是: 8-2 由 B 到 C 的试剂为: 8-3 H 的结构简式为: 8-4 如何由 E 获得 F? 8-5 用系统命名法命名 F:

。 。 。

第 9 题(10 分)替米呱隆(Timiperone)是一种抗精神病药,主要用于治疗精神分裂症。其 合成路线如下:

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9-1 A

写出 A、B、C 的结构式: B C

9-2 将 A 转化为 B 的目的是: 9-3 4—氨基吡啶与 B 的反应中是环上的 N 而不是氨基 N 参加了反应,原因是: 。 第 10 题(14 分) 随着哥本哈根气候大会的结束,气候全球变暖牵动全球,“低碳生活”渐 进人心。世界各国也纷纷将发展解决化石能源危机和缓解环境污染问题的绿色能源作为 21 世纪的国家战略之一。 氢能是最为理想的能源之一, 氢能的发展最关键的技术难题是氢的储 存。在储氢材料研究领域,新加坡国立大学 Ping Chen 等人的研究成果成为一个重要的里程 碑,他们在《Nature》上撰文,宣布 Li3N 可以作为一种新型无机贮氢材料,并指出 Li3N 的 吸氢反应过程按如下两步进行:

在这两步反应中,四种固体化合物之间的转化也伴随四种不同的晶体结构间的转化。 10-1 LiH 属于立方晶系,晶胞参数 a=4.075? 。晶体中 H 原子作 Al 堆积,A、B、C 表示 H 的 堆积层,a、b、c 表示 Li 的堆积层,那么 LiH 沿正当晶胞体对角线方向的堆积周期是 |AcBaCb|。则:LiH 的晶胞类型是 ;请画出 LiH 正当晶胞沿着体对角线 方向的投影(用实线圆圈“○”表示 H 的投影、用虚线圆圈“ ”表示 Li 的投影,如投影 重合则用“ ”表示,每种原子不少于 7 个)

10-2 Li2NH 是吸氢反应过程中的关键产物,确定 Li2NH 晶体中各原子的存在状态是揭示其 储氢机理和对该类材料进行改进的关键。实验已经确定 Li 以正离子 Li+形式存在。然而, 由于目前实验手段的限制, H 的位置很难准确确定, 因而 Li2NH 的结构目前还存在争议。 现在普遍认可的是日本学者 Noritake 等利用同步加速器 X—射线衍射方法测得的结构: Li2NH 属于立方晶系,晶胞参数 a=5.074 ? ;N 和 H 的原子坐标:N(0.00,0.00,0.00) H(0.11,0.11,0.00) 。已知 H 和 N 的共价半径分别为 0.37 ? 和 0.74 ? ,试通过计算说 明 Li2NH 中 N 和 H 的存在状态。

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10-3 若 Li2NH 晶体中 Li 填充在四面体空隙中,并采取简单立方堆积,则 Li2NH 与常见的 晶体结构类似,且做出上述推断前提是 Li2NH 晶体中 N、H 为 结构。 10-4 α—Li3N 属于六方晶系, 晶体结构如下图所示。 据图请画出一个 α—Li3N 的六方晶胞 (大 球表示 N 原子、小球表示 Li 原子) 。

10-5 晶体结构测试表明:LiNH2 属于四方晶系,晶胞参数 a=5.037? ,c=10.278? ,一个晶胞 包括 4 个 LiNH2。若以材料中 H 的密度作为材料的储氢能力,通过计算比较 Li2NH、LiH、 LiNH2 的储氢能力。

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2011 年“扬子石化杯” 第 25 届全国高中生化学竞赛(江苏赛区)选拔赛暨夏令营试题 (2011 年 7 月 22 日 8:30~11:30 共计 3 小时) 题 号 满 分 得 分 评卷人 注意事项: 1. 考试时间 3 小时。迟到超过半小时者不能进入考场。开考后 1 小时内不得离场。 2. 所有解答必须写在指定位置,用铅笔解答无效(包括作图) 。草稿纸另发。不得将任何纸 张带入考场。 3. 姓名、准考证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。 4. 凡要求计算者,须给出计算过程,没有计算过程无效。 5. 用涂改液涂改的答案无效。 6. 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
H 1.00 8

1 9

2 9

3 6

4 8

5 12

6 10

7 12

8 10

9 10

10 14

总分 100

相对原子质量

He 4.00 3

2009-2014 年(24-28 届)中学化学奥林匹克竞赛江苏赛区夏令营暨选拔赛试题 Li 6.94 1 Na 22.9 9 K 39.1 0 Rb 85.4 7 Cs 132. 9 Fr [223] Be 9.01 2 Mg 24.3 1 Ca 40.0 8 Sr 87.6 2 Ba 137. 3 Ra [226] B 10.8 1 Al 26.9 8 Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Sc 47.8 50.9 52.0 54.9 55.8 58.9 58.6 63.5 65.3 69.7 44.96 8 4 0 4 5 3 9 5 9 2 Zr Nb Mo Ru Rh Pd Ag Cd In Y Tc 91.2 92.9 95.9 101. 102. 106. 107. 112. 114. 88.91 [98] 2 1 4 1 9 4 9 4 8 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl La- 178. 180. 183. 186. 190. 192. 195. 197. 200. 204. Lu 5 9 8 2 2 2 1 0 6 4 Ac- Rf Db Sg Bh Hs Mt La
-1 -1

共 54 页 22 N O F 14.0 16.0 19.0 1 0 0 P S Cl 30.9 32.0 35.4 7 7 5 Se Br As 78.9 79.9 74.92 6 0 Sb Te I 121. 127. 126. 8 6 9 Bi Po At 209. [210] [210] 0 Ne 20.1 8 Ar 39.9 5 Kr 83.8 0 Xe 131. 3 Rn [222]

C 12.0 1 Si 28.0 9 Ge 72.6 1 Sn 118. 7 Pb 207. 2

气体常数 R = 8.31447J· K · mol

法拉第常数 F = 96485C· mol

-1

阿佛加德罗常数 NA=6.022142×10 mol

23

-1

第 1 题(8 分)1964 年,美国的 F.A.Cotton 研究小组测定了 K2[Re2Cl8] ·2H2O 的晶体结构, 他们惊讶地发现在[Re2Cl8]2-结构(如右图所示)中 Re-Re 间距离异常的短,仅为 224pm(金属 Re 中 Re-Re 间的平 均距离为 275pm) 。 此后, 类似结构的化合物不断被发现, 无机化学这个古老的学科因此开辟了一个新的研究领域。 关于[Re2Cl8]2- 的结构,请回答下列问题: 1-1 Re 原子的价电子组态是 ,[Re2Cl8]2-中 Re 的化合价为 ; 21-2 [Re2Cl8] 中 Re-Re 间距离特别短,是因为存在四重键,它们分别是 __ 键、 __ 键、 __ 键(请填键型和个数) ; 1-3 Cl 原子的范德华半径和为 360pm,因此理应期望[Re2Cl8]2- 为 式构型,但实验结 果如图所示却为重叠式构型, 其原因是 _________________________________ 。 第 2 题(6 分)最近国外一研究小组报道了利用高真空阴离子聚合制作“纳米章鱼” (星形 高分子链结构)的研究成果。这意味着人们有可能根据需要,定向合成特殊形状的高分 子。制作“纳米章鱼”所用的原料是苯乙烯和对苯乙烯,溶剂是环己烷,催化剂是正丁 基锂。合成过程如下图所示:

2-1 显然,上述“章鱼”的爪臂是一种高聚物,其单体是 ,爪臂的长度取决于 ; 2-2 研究发现,控制聚苯乙烯活性链(A)和对苯乙烯(B)的物质的量(摩尔数)之比,可 以得到不同爪臂数的“章鱼” 。当 A:B =2:1 时, “章鱼”的爪臂数是 2;当 A:B=3:2 时, “章鱼”的爪臂数是 3。据此,若要合成爪臂数为 4 的“章鱼” ,A:B 应该为 ; 2-3 然而实际合成时,即使保持 A:B=3:2, “章鱼”的爪臂数也往往会少于 3,可能的原因是 。 2-4 通过对反应产物进行分级沉淀,可以分离出不同爪臂数的“章鱼” 。你认为进行分级沉

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淀的主要依据是 。 第 3 题(6 分) 3-1 解热镇痛药阿司匹林(乙酰水杨酸)是一种一元酸,其 pKa=3.50,服用后以未离解的分 子型体在胃中被吸收。 如果患者先吃了调节胃液酸度的药物, 使得胃的内容物的酸度保 持为 pH=2.95,再吃两片阿司匹林药片,其中含阿司匹林 0.65g。假如服后阿司匹林可 立即溶解,且不改变胃内容物的酸度,则可能被吸收的阿司匹林有 g。 3-2 阿司 匹林 的含 量可以 用 酸碱 滴定 法测 定。取 某 试样 0.2500g ,准 确加 入 50.00mL 0.1020mol·L-1NaOH 溶液,煮沸、冷却后,再以浓度为 0.05264mol·L-1 的 H2SO4 溶液回 滴过量的 NaOH,,以酚酞指示终点,共消耗 H2SO423.75mL。则该试样中阿司匹林的质 量分数为 %。 3-3 肾结石的主要成分是草酸钙。研究发现,大量饮水、少吃草酸含量高的食物、服用补钙 剂与吃饭时间错开等均可以降低患肾结石的风险。已知:Ksp(CaC2O4)=2×10-9,则纯水 中草酸钙的溶解度为 mol·L-1;0.10 mol·L-1CaCl2 溶液中草酸钙的溶解度 为 mol·L-1。 第 4 题(12 分)顺铂,即顺式-二氯二氨合铂(Ⅱ) ,1967 年被现具有抗肿 瘤活性,1979 年经美国食品和医药管理局(FDA)批准,成为第一个 用于临床治疗某些癌症的金属配合物药物。 现今顺铂已成为世界上用于 治疗癌症最为广泛的 3 种药物之一。 4-1 在顺铂中,中心原子 Pt 的杂化方式为 ,顺铂的磁矩为 ; 4-2 将 1mmol 氯亚铂酸钾(K2PtCl4)溶于水,搅拌条件下,加入 8mmol 碘化钾溶液,室温 搅拌 30min 后,过滤。搅拌条件下,加入 2.5mmol 的环己胺溶液到滤液中,室温反应 25min,可得到产物 A,产率为 78.36%。在 1mmol 产物 A 中分别加入高氯酸 1.0mL 和无 水乙醇 30mL,50℃搅拌反应 25h,过滤,得到铂配合物 B,产率为 98.25%。B 的元素 分析结果为 C:13.14%,N:2.56%,H:2.39%,Pt:35.60%,红外光谱、紫外光谱等分 析结果表明,B 有对称中心,存在两种 Pt—I 键、一种 Pt—N 键,Pt 的配位数仍然为 4. 体外抗肿瘤活性研究表明该配合物 B 对 5 种人的肿瘤细胞的增殖抑制作用明显好于临床 用药顺铂。写出化合物 B 的分子式,画出它的可能结构。 4-3 Pt 也有八面体场配合物,如[Pt(Py)(NH3)(NO2)ClBrI](其中 Py 为吡啶) ,如果只考虑 NO2 的硝基配位方式,请在下图中添加其余基团,以画出[Pt(Py)(NH3)(NO2)ClBrI]结构中 Py 和 NH3 对位的所有同分异构体(所给图可不全用完,如果不够时也可以自行增加) 。

第 5 题(15 分)X 元素是一种重要的生命元素,在人体中参与血红蛋白、细胞色素及多种酶 的合成,促进生长,在血液运输氧和营养物质的过程中,X 元素起了重要作用。人体缺 少该元素会发生小细胞性贫血、免疫功能下降和新陈代谢紊乱,使人的脸色萎黄,皮肤 也失去光泽。 A 是含 X 元素的复盐,为浅绿色晶体,A 中含结晶水的质量分数为 27.6%。A 是一

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种重要的化工原料,还可以被直接用来做净水剂、治疗贫血等。A 在空气中较稳定,在 定量分析中常被用作氧化还原标定的基准物质。 将 A 溶于水中,加入氨水和双氧水,得到大量红棕色沉淀 B。B 与 KHC2O4 溶液共 热得到黄绿色溶液,过滤、蒸发、浓缩后有翠绿色晶体 C 析出,C 中含结晶水的质量分 数为 11.0%。若向 B 的浓 NaOH 悬浮液中通 Cl2 可得含 D 的紫红色溶液,向该溶液中加 入 BaCl2 溶液则有红棕色沉淀 E 生成。D 是一种新型水处理剂,在酸性条件下氧化性极 强而不稳定。 5-1 元素 X 的中文名称是 ____ ; 5-2 写出下列物质的化学式: A 、B 、C 、E 5-3 写出向 B 的浓 NaOH 悬浮液中通氯气的离子反应方程式: 5-4 已知 EAΘ: +1.763V +0.645V O2(g) H2O2(aq) +0.769V -0.4089V X X3+ G H2O(l)

在酸性溶液中 H2O2 氧化 G 的 EΘ 为 若能进行,写出反应方程式:

,该反应能否发生自发进行?

5-5 实验表明,室温下碘单质不能氧化 G,但加入 KCN 后却可以。请通过标准状态下电极电 势的计算解释这一现象。 — 已知:EΘ(I2/I )=0.54V,EΘ(X3+/G)=0.77V,lgK 稳 Θ[G(CN)64-]=35,lgK 稳 Θ[G(CN)63-]=42 第 6 题(10 分)随着便携式电子设备的大量使用,具有高能量密度特点的锂二次电池的重 要性日益突出。目前多采用无机金属氧化物作为正极,但这类材料的比容量普遍低于 200mA·h/g,能量密度难以提高。元素硫作为锂二次电池正极材料,具有极高的理论容量 (1672 mA·h/g) ,因此锂硫电池的开发引起人们的关注。研究人员尝试将二硫或多硫基桥 接于各种有机或无机化合物中,从而得到正极材料。 某研究小组尝试将 S—S—S 交联于聚磷氮烯分子中, 得到一类新型的具有高能量密度和 安全性的无机化合物聚三硫代磷氮烯。制备该材料的方法如下:将一定量的 PCl5 和 NH4Cl 分别溶解于四氯乙烷中制成溶液, 将 PCl5 溶液滴加到沸腾状态的氯化铵溶液中, 在一定条件 下充分反应后,重结晶得到中间产物 A。将纯化后的 A 在 Ar 气氛下加热聚合,得到灰白色 橡胶状固体 B。 将 B 与溶有 S 和 Na2S 的 N,N—二甲基甲酰胺 (DMF) 溶液在沸腾条件下反应, 减压蒸馏除去溶剂 DMF 后,用去离子水洗涤所剩棕黄色固体,经 AgNO3 检验,确认 NaCl 完全除掉后,对所得产品真空干燥,得到可用于制作电池正极的干燥聚合物粉末 C。 从各物质表征信息可知,A 含有 P、N、Cl,它们的原子个数比为 1:1:2,为环状结构的 分子;B 为链状聚合分子;C 的红外(IR)光谱如图 1 所示。元素含量测试结果表明聚合物 C 的主要元素组成与含量为 P:22.0%、N:9.9%、S:68.1%。C 的热重分析如图 2 所示。

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6-1 写出生成 A 的化学反应方程式; 6-2 写出 B 和 C 的结构式: B C

6-3 C 实际使用的温度范围是 ,该材料具有较好导电性的原因是 。 第 7 题(11 分)碳是元素周期表中最神奇 的元素,它不仅是地球上所有生命的 基础元素,还以独特的成键方式形成 了丰富多彩的碳家族。碳元素有多种 同素异形体:除金刚石和石墨外, 1985 年克罗托 (H.W.Kroto) 等人发现 了 C60,并获 1996 年诺贝尔化学奖; 1991 年日本 NEC 的电镜专家饭岛澄 男(Iijima S)首先在高分辨透射电子 显微镜下发现碳纳米管(图 1) ;2004 年安德烈·盖姆(Andre Geim)和康 斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)首次用胶带纸从高定向热解石墨上成功分 离出单层石墨片——石墨烯(图 2) ,并获得 2010 年诺贝尔物理学奖;2010 年我国中 科院化学所的科学家成功地在铜片表面上通过化学方法合成了大面积碳的又一新的同 素异形体——石墨炔(图 3) 。这些新型碳材料的特性具有从最硬到极软、从全吸光到 全透光、 从绝缘体到高导体等极端对立的特异性能。 碳材料的这些特性是由它们特殊的 结构决定的,它们的发现,在自然科学领域都具有里程碑的重要意义。 7-1 碳纳米管研究较多的有图 1 所示的齿式和椅式两种结构。 假如我们把它近似地看成一维 晶体(假设管是无限长的) ,请分别在图 1 中画出它们的一维结构基元。 7-2 石墨炔是我国科学家发现的一种重要的大面积全碳材料,应用前景广阔,试在图 3 中构 建出其二维结构基元。 7-3 石墨烯不仅自身具有优良性质,而且是一种优良的掺杂载体。科学家估计:以石墨烯代 替石墨掺杂锂离子,制成的锂电池具有更见优良的性能,假设以 Li+:C=1:2 的比例在石墨烯 层间掺杂锂离子, 试构建这种材料的晶胞结构示意图; 嵌入离子的密度与材料性质密切相关, 假设掺杂后相邻两层石墨烯层间距为 540pm,C—C 键长为 140pm,列式计算该掺杂材料中 锂离子的密度。

7-4 在 C60 中掺杂碱金属能合成出具有超导性质的材料,经测定 C60 晶体为面心立方结构, 直径约为 710pm。 一种 C60 掺杂晶体是有 K+填充 C60 分子推积形成的一半四面体空隙, 以 “口” + + 表示空层,并在晶体中保留一层 K ,抽去一层 K ,依此类推形成的。以 A、B、C 表示 C60 层,a、b、c 表示 K+层,写出该掺杂晶体的堆积周期,并计算 C60 中心到 K+的距离。

第 8 题(8 分)塑化剂(Plasticizers)或称增塑剂、可塑剂,是一种增加材料的柔软性等特 性的添加剂。它不仅使用在塑料制品的生产中,也会添加在一部分混凝土、墙板泥灰、水泥 与石膏等材料中。化合物 B 作为一种塑化剂(简称 DEHP) ,可以由化合物 A 为主要原料制 备,DEHP 只能在工业上使用,不能作为食品添加剂。B 可还原为 C,以 C 为原料经过下列

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步骤反应后,可以合成化合物 F。

8-1 写出化合物 A、B、C、D、E 的结构式: 8-2 化合物 F 中有 种不同类型的氢原子;有 种不同类型的碳原子; 8-3 化合物 F 中的所有氢核 (填“是”或“不是” )在同一个平面上。 第 9 题(12 分)加兰他敏(Galantamine)是一种天然活性生物碱,临床广泛用于阿尔茨海 默病及重症肌肉无力等疾病的治疗。其结构如右图: 药理研究显示, 加兰他敏一方面具有强效的可逆乙酰胆碱酯酶抑制 活性,另一方面又具有神经元烟碱受体构象调节作用,因而较其他胆碱 酯酶抑制剂具有更好的疗效及安全性,应用前景十分广阔。天然加南他 敏主要源于石蒜科植物如石蒜、夏水仙、雪花莲等,其含量仅为万分之 一左右,由于资源有限,且提取工艺复杂,故加兰他敏的价格一直居高不下。有鉴于此,化 学家们对其合成方法进行了研究。下面是其合成路线之一:

9-1 写出 B、C、D、E、G、H、I 的结构式: B 、C 、D 、E 。 、

G 、H 、I 9-2 产物加兰他敏中手性碳 1、2、3 各为什么构型?

9-3 上述合成路线中从(A)到(B)以及(F)与亚甲胺的反应各属于什么反应类型? 第 10 题(12 分)通过不对称反应立体定向合成一对对映异构体是获得手性药物最直接的方 法。以下是科研人员最近设计出的一条合成(R)-(+)-和(S)-(-)-磷酸苯丙呱林的合成路线。已知 饱和碳亲核取代反应有 SN1 和 SN2 两种机理。SN2 反应的立体化学特征为:对发生在手性中 心的反应来说伴随着构型的翻转。

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(TsCl:对甲苯磺酰氯 CH3—C6H4—SO2Cl) 10-1 写出 BDEFG 的结构式,若涉及立体化学,请用 R、S 等符号标明: 10-2 用系统命名法命名化合物 C: 10-3 写出 A 其他含环氧乙烷的所有立体异构体。

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题 号 满 分 得 分 评卷人

2012 年“扬子石化杯” 第 26 届全国高中生化学竞赛(江苏赛区)选拔赛暨夏令营试题 (2012 年 7 月 22 日 8:30~11:30 共计 3 小时) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 8 6 6 12 12 10 14 8 12 12

总分 100

注意事项: 1. 考试时间 3 小时。迟到超过半小时者不能进入考场。开考后 1 小时内不得离场。 2. 所有解答必须写在指定位置,用铅笔解答无效(包括作图) 。草稿纸另发。不得将任何纸 张带入考场。 3. 姓名、准考证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。 4. 凡要求计算者,须给出计算过程,没有计算过程无效。 5. 用涂改液涂改的答案无效。 6. 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。

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气体常数 R = 8.31447J· K · mol

-1

-1

法拉第常数 F = 96485C· mol

-1

阿佛加德罗常数 NA=6.022142×10 mol

23

-1

第 1 题(8 分)长期以来大家都认为草酸根离子 C2O42—为具有 D2h 对称性的平面型结构 (如 图(a)所示) ,近期的理论研究表明:对于孤立的 C2O42—,具有 D2d 对称性的非平面型结构 更加稳定(如图(b)所示,其中 O—C—C—O 的二面角为 90°)根据上述信息,请回答下列问 题:

1-1 草酸根中 C 原子的杂化类型为 ; 2— 1-2 在 C2O4 中存在的离域键为 (请写出离域键的个数和种类) ; 2— 1-3 在 C2O4 中 C—O 键和 C—C 的键级分别为 和 ; 1-4 D2d 结构比 D2h 结构稳定的原因是 。 第 2 题(6 分)人体内胰蛋白酶浓度水平通常被认为是胰脏健康与否的晴雨表,因而简单、 快速、 高效地检测胰蛋白酶浓度也在生物医学上颇为重要。 下图 1 为一种胰蛋白酶荧光 检测方法示意图。AIE 探针分子先与 BAS 相互作用形成复合物,显示荧光;该复合物与 胰蛋白酶作用,荧光减弱,减弱程度和胰蛋白酶浓度相关,据此可进行定量分析。

请回答以下问题: 2-1 胰蛋白酶也是一种蛋白质,蛋白质是由

通过

等相互连接而成的生物大分

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子; 2-2 上图中 AIE 探针分子的化学式为 ; 3-3 由题意判断,AIE 探针分子与 BSA 主要是通过 作用形成复合物的; A.氢键 B.静电作用 C.配位键 检测中,胰蛋白酶浓度越大,则荧光减弱越多,是因为



第 3 题(6 分)镁合金在军事工业和民用上均具有重要的意义。从海水中提取氧化镁,纯度 可达 99.7%,能满足冶金工业的特殊需要。下列是从模拟海水中制备 MgO 的实验方案, 实验过程中,假设溶液的体积不变:

已知: 模拟海水中包含的各离子及浓度为: Na+ 0.439 mol· L—1、 Mg2+ 0.0500 mol· L—1、 Ca2+ 0.0100 mol· L—1、Cl— 0.560 mol· L—1、HCO3— 0.00100 mol· L—1。 Ksp(CaCO3)=4.96×10—9;Ksp(MgCO3)=6.82×10—6;Ksp[Ca(OH)2]=4.68×10—6; Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10—12。 3-1 沉淀物 X 的化学式 ,生成沉淀物 X 反应的离子方程式为: 3-2 为了使沉淀物 Y 为纯净物,步骤②加入的 NaOH 固体最多不能超过 克。

第 4 题(12 分)锡铅合金可用以下方法测定:用浓盐酸和浓硝酸的混合酸溶解 0.4112g 合金 样品后, 再加热 5 分钟, 冷却溶液, 待析出沉淀后, 加入 25.00mL 的 0.2023 mol· L—1EDTA 二钠盐(Na2H2Y) ,待沉淀溶解,定容至 250.00mL.取 25.00mL 溶液,加入 15mL30%的 六次甲基四胺、两滴二甲酚橙作指示剂,用 0.01000 mol· L—1 标准硝酸铅溶液滴定至终 点(黄色至红色) ,消耗硝酸铅溶液 15.80mL。 (已知 Sn(Ⅳ)与 F—形成的络合物比 EDTA 形成的络合物更稳定。 ) 4-1 用混酸溶解合金样品后,加热 5 分钟的目的是: ; 4-2 加六次甲基四胺的作用是 ; 4-3 沉淀中锡和铅的存在形式分别为 、 ; 4-4 加 NaF 固体的作用是 ; 4-5 该样品中锡的百分含量为 ,铅的百分含量为 。 第 5 题(12 分)金属羰基化合物是指过渡金属元素与 CO 中性分子形成的一类配合物。1890 年 Mond 首次制得 Ni(CO)4。研究者发现将 CO 通过还原镍丝,然后再燃烧,就发出绿色 的光亮火焰,若使该气体冷却,则得到一种无色液体;若加热这种气体,则分解出 Ni 和 CO。之后,化学家们又陆续制得了许多其他过渡金属羰基化合物。通式为 Mx(CO)y 的二元金属羰基化合物一般是典型的共价化合物,它们难溶于水、易溶于有机溶剂、熔 点低,许多羰基化合物易升华、受热易分解。 5-1 纯净的 CO 燃烧时应发出 色火焰,四羰基合镍应是 色液体; 5-2 CO 与 N2、CN—、NO+等分子和离子为等电子体,结构相似,分子中也有三重键,但和 N2 还是有所不同。请画出 CO 结构式,并表明 C、O 原子所带部分电荷的正负号; 5-3 CO 中的 原子更容易给出电子形成配位键,原因是 ;

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5-4 工业制取纯镍是在 50℃下, 用 CO 和粗镍反应生成 Ni(CO)4, 后者在高温下分解得到纯镍。 —1 Θ 此过程在标准状态(298K)下△ r Em = kJ · mol ,该过程在高于 ℃将转 化为自发过程。 已知: Ni(s) CO(g) Ni(CO)4(l) —1 Θ △ r Hm /kJ · mol 0 -111 -605 —1 — 1 Θ S m /J · mol · K 30 198 402 —1 Θ △ f Gm /kJ · mol 0 -137 -587 5-5 为了解释金属羰基配合物的稳定性,1923 年英国化学家西奇维克(N.V.Sidgwick)提出 有效原子序数规则,又称 18 电子规则。若 77 号元素 Ir 可形成化合物 Ir4(CO)12,试根据 18 电子规则画出 Ir4(CO)12 的结构: 。 第 6 题(10 分)研究发现,氨基酸与多金属氧酸盐能够通过氢键形成超分子化合物,晶体 中常含有结晶水, 这类物质展示其独特的晶体结构和新颖的物理化学性质, 对探究新型功 能材料十分重要。 某研究小组采用一种简便的溶液法,将一定量的组氨酸(分子式:C6H9N3O2,英文缩

写:His,结构式:

) 、结构助剂及去离子水放入 100mL 锥形瓶中,搅拌混

合均匀,2h 后加入一定量的 K4SiW12O40· nH2O,并在 80℃下继续搅拌 2h,,反应完成后, 用布氏漏斗过滤, 然后将滤液放置两周, 即可得到带有结晶水的无色组氨酸多金属硅钨酸 盐超分子晶体。 对该超分子晶体进行元素分析, 结果为 (质量百分含量) : C4.50%; H 1.05%; N 2.47%; Si 0.91%;W 67.02%。热重分析如图 1 所示,呈现三步失重的现象,分别失重 3.0%、9.3%、 7.5%。请回答: 6-1 该 超分 子化合 物中 C 与 W 的 物质的 量之比 为 ,该超分子化合物的化学式 为 ; 6-2 热 重 分 析 中 , 第 一 步 失 重 3.0% 是 因 为 造 成 的 , 第 二 步 失 重 9.3% 是 因 为 造成的,第三步失重是多酸骨架断裂分解所致, 该多酸阴离子的化学式为 ; 6-3 该超分子化合物的各组分间主要是靠 作 用结合在一起的; 6-4 该超分子化合物在 ℃以下稳定。 第 7 题(14 分)“结构决定性质,性质反映结构。”这一规律在自然科学领域处处体现,科 学家利用这一规律可以通过物质结构认识其性质, 预测其性质并进行结构改造而获得具有 特定性质的目标化合物, 这一科学规律日益成为科学家解释机理、 创造先进功能材料从而 造福人类的有力工具。 晶体中的原子间距是决定材料性质的重要结构因素。 如下体系就是 这方面的典型例子: La2CuO4 是 1986 年瑞士科学家缪勒和柏诺兹发现的第一个高温氧化物超导体,其发现 者获得 1987 年的诺贝尔物理学奖。 La2CuO4 的结构可看作是两种钙钛矿型结构的组合, 在

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一个钙钛矿结构单元中 La 和 O 原子一起形成面心立方最密堆积,Cu 和 O 形成 CuO6 配位 八面体。

7-1 图 1 画出了 La2CuO4 晶胞的部分原子,请根据题目给出的结构信息,在图 1 中把晶胞中 的其它原子补充完整。 7-2 Ni 和 Cu 是周期表中相邻的元素,La2NiO4 和 La2CuO4 的晶体结构也极其相似。相似的结 构应该有相似的性质,可人们却惊讶地发现,它们的超导性质大不相同。研究表明: La2CuO4 超导体中铜氧配位八面体结构是其超导性质的关键结构。 它们超导性质不同的主 要原因是: 。 7-3 根据 7-2 的分析结果试推测,如果设计与 La2CuO4 结构相似的 La2MO4 型超导材料,金属 元素 M 可选择的金属元素为 。 7-4 1987 年 2 月, 中国科学家赵忠贤和美国华裔科学家朱经武几乎同时发现了起始转变温度 100K 以上的著名超导体,YBa2Cu3O7 晶胞结构如图 2 所示。YBa2Cu3O7 也是以 La2CuO4 为 母体结构的高温超导材料,CuO5 四方锥和 CuO4 平面四方形是其关键结构,请在图 2 中 分别构建出一个 CuO5 四方锥和一个 CuO4 四方平面 (可以在晶胞外加所需要的原子) 。 在 一个 YBa2Cu3O7 晶胞有 CuO5 四方锥 个,与之共顶相连的 CuO4 四方平面有 个。 7-5 碘是一种非金属元素,但碘晶体却具有金属光泽,且具有各向异性的导电性能。测试表 明:碘晶体属于正交晶系,晶胞参数 a = 713.6 pm,b = 468.6 pm,c = 978.4 pm,Z = 4。 晶体中 I2 沿 yz 平面形成层状结构,I 原子范德华半径为 218 pm,原子坐标(0,0.154, 0.117) , (0,0.654,0.383) , (0.500,0.654,0.117) ,则碘晶体中层内和层间 I2 的接触 距离分别是 、 ;碘晶体具有金属光泽,且导电性能各向异性的主要 原 因 是 。 第 8 题(8 分)藜芦胺(veratramine)是从百合科植物藜芦中分离出来的一种甾体生物碱。 民间用于通经活络、祛风除湿、接骨止痛、止血活血等,并有催吐、杀虫等作用。它的 六氢吡啶环可由中间体 F 来合成。 最近, 美国特拉华州州立大学 Taber DF 课题组从(-)— 香茅醛出发,经多步合成制备出了中间体 F。

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请回答: 8-1 用系统命名法命名化合物 A: ; 8-2 第[1]和第[4]步骤所用的合理试剂的名称或化学式为: [1] 、[4] ; 8-3 第 [3] 步 骤 引 入 对 甲 苯 磺 酰 基 的 作 用 是: 。 第 9 题(12 分)很多含有苯并呋喃结构的化学物具有抗 HIV、抗肿瘤、抗真菌和延缓心血管 老化的活性,我国科学工作者最近报道了一种新颖苯并呋喃类化合物的合成,并提出了 可能的反应机理:

9-1 化合物 B 中双键的构型为 ; 9-2 原料水杨酮的一种含有苯环的同分异构体,与碳酸氢钠反应有 CO2 放出,它的核磁共振 谱表明其有 4 种化学环境不同的氢原子,该同分异构体的结构简式为: 9-3 A、Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的结构简式为: A 、Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 。 第 10 题(12 分)巴尼地平(A,Bamidipine)的盐酸盐是一种新型长效二氢吡啶类钙离子拮 抗剂,用于治疗原发性高血压及肾性高血压。

文献报道的合成方法有多种,我国科技人员研究试验了一种新的方法,具有路线合理、 操作简便、收率高、质量好、适合工业化生产等特点。其合成路线如下:

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10-1 A 的光学异构体共有 个; 10-2 写出 B、D、G 的结构式: B 、D 、G 10-3 H 是一外消旋体,化合物 I 参与的由 H 到 J 的过程称为 10-4 H 和 I 作用生成 种物质,它们之间的关系是

; ; 异构体。

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第 1 题(8 分) 硅元素在地壳中的含量仅次于氧而居于第二位。硅是古老而又年轻的元素, 它既是金砖汉瓦的组成元素,又在现代信息工业中有广泛的应用,请回答以下问题: 1-1 硅原子的最外层电子排布为 ;SiF4 的几何构型为 ,其中 Si 原子 的杂化轨道为 ; SiO2 是硅最重要的化合物, 它熔点高、 硬度大, 是典型的 晶 体。 第 2 题(14 分)铬元素能增加钢铁的抗腐蚀性,适量锰元素可增加钢铁的硬度,这两种元素的 含量是不锈钢品种的重要指标。可用以下方法来分析钢材中 Cr 和 Mn 的含量。 称取 2.500g 钢材样品,将其溶解并将其中的 Cr 和 Mn 氧化为 Cr2O72-和 MnO4-,再通过适当 的操作配制成 100.00mL 溶液 A。移取 A 溶液 50.00mL,调节 pH,加入过量的 BaCl2 溶液,

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期 中 的 铬 完 全 沉 淀 为 2.910gBaCrO4 。 再 取 A 溶 液 25.00mL , 在 酸 性 条 件 下 , 用 含 0.4000mol/LFe2+的溶液滴定,达到滴定终点时,共用去 43.50mL 2-1 写出 Fe2+溶液滴定 Cr2O72-和 MnO4-的离子方程式

2-2 该钢材样品中 Cr%为 %,Mn%为 %。 2-3 含氟牙膏是目前最常见的药物牙膏,欧美国家有 80%的牙膏加有氟化物。其主要作用是 利用刚牙膏中的活性氟促进牙釉质的再矿化,增强牙齿饿抗龋力。制造含氟牙膏时,摩擦剂 不能用碳酸钙或者磷酸钙,因为期中的钙离子容易与活性氟结合,形成非溶性氟化钙,大大 降低牙膏的防龋作用。 已知 CaF2 的 Ksp=3.4×10-11, HF 的 Ka=3.4×10-4。 25℃时将 0.31mol/LHF 溶液与 0.002mol/LCaCl2 溶液等体积混合, (填能或者不能)产生沉淀,氟化钙在纯水中(忽略水解)的溶解度 为 mol/L,而在 0.01mol/LCaCl2 溶液中的溶解度为 mol/L。 第 3 题(14 分) 某元素 A 有不同的氧化态,A 在配位化学发展中起过重要的作用。1798 年, 法国分析化学家塔索尔特发现将 A 的蓝色无水盐 B 放在 NH4Cl 和 NH3·H2O 的溶液中, 并与空 气接触可制得橘黄色的盐 C。1893 年,瑞士化合价 Alfred Werner 发现往 1molC 溶液中加入 足量的 AgNO3 能沉淀出 3mol 氯离子,再根据此类化合物的结构分析、电导研究等,Werner 创建了配位理论,奠定了现代配位化学的基础。 B 在潮湿的空气中会吸湿,颜色逐步变成紫色、紫红色、粉红色,加热后又恢复到蓝色,根 据这一性质,B 常用作干燥剂的干湿指示剂。B 溶于水后加入硝酸银溶液生成白色沉淀 D 和 粉红色溶液 E。D 不溶于稀硝酸,E 中加碱性 H2O2 溶液生成棕黑色沉淀 F。F 溶于 HCl 溶液生 成 B,并放出黄绿色气体 G。B 与饱和 KNO3 溶液在乙酸酸化的条件下可制得难溶钾盐 H。 3-1 请写出以下各物质的化学式 B D E F H 3-2 写出 B 制得 C 的化学反应方程式 3-3 写出由 F 制得 B 和 G 的反应方程式

第 4 题(6 分) 4-1 联胺(NH2-NH2)是一种很好的燃料,其燃烧产物为氮气和水,清洁无污染,符合绿色化学 的要求, 已知 N-N,N-H,O-H,O=O,N 三 N 的键焓分别为 163.0, 388.0, 463.0, 497.0, 946.0(kJ/mol), 请写出联胺燃烧的化学方程式,并计算这一反应的热效应(焓变)

4-2 德国应用化学报道了 KcichiroA 等研究者开发了一款高效能的以联氨为燃料的燃料电池, 有望应用于车辆交通运输。该燃料电池使用碱性介质和 OH-离子交换膜。请写出其负极的电 极反应方程式。

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第 5 题(18 分)价电子排布为 5s25p2 的金属元素 M 的二元化合物 A 为白色固体,A 与水作用 生成沉淀 B,B 缓慢溶于浓盐酸,可得到无色溶液 C,若将固体 A 溶于稀硝酸后,再加入硝酸 银溶液,有白色沉淀 D 析出,D 溶于氨水得到溶液 E,酸化溶液 E 又析出沉淀 D。将 H2S 通 入溶液 C,有棕色沉淀 F 析出,F 溶于(NH4)2S x 的溶液 G,酸化溶液 G,有气体产生和黄色沉 淀 H 析出,少量溶液 C 加入到 HgCl2 溶液中有白色沉淀 I 析出,继续滴加 C 则白色沉淀转化 为灰黑色沉淀 J。 5-1 写出下列物质的化学式 D E F G H J 5-2 写出 A 与水作用生成 B 的化学方程式 5-3 写出 C 与 HgCl2 反应生成 I 的化学方程式 5-4M 的硫代酸盐(含 MaSb2-的盐)在微孔性材料、无氧分子筛、半导体、光电导体、化学传感 剂、催化、离子交换等方面具有嵌在的应用价值,其典型的阴离子结构为[M2S6]4-二聚离子, 请画出其结构(该结构有对称中心,有两种不同的硫原子)

第 6 题(10 分) 2013 年我国研究人员利用先进原子力显微镜技术在国际上首次实现了 8-羟基 喹啉分子间氢键的实空间成像(图 1),成果发表在国际著名期刊《Science》上,这是科学领 域第一次直接看见氢键,被《Nature》评述为 2013 年科学领域三幅最震撼的图片之一。氢 键是一种重要的分子间作用力,广泛存在并对物质的性质影响很大,因此,该研究成果意义 重大。

根据提议完成如下问题 6-1 8-羟基喹啉晶体属于正交晶系, 晶胞参数: a=24.9?,b=28.5 ?,c=3.8 ?;两相邻分子中 O 和 N 的原子坐标分别为(O、N 下标是原子编号):O1(0.067,0.032,0.097)、N1(0.033、-0.050,-0.207) 和 O2(-0.067,-0.032,0.097)、N2(-0.033、0.050,-0.207),据此可计算其氢键键长为 ; 6-2 异氰尿酸也是通过氢键结构的典型代表之一, 在其晶体中异氰尿酸分子通过分子间氢键 形成层状结构(图 2),请在图中画出一个结构基元,该结构基元包含的内容是

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6-3 氢键还是产品改良的重要途径,氟硅酸脲就是典型的例子。氟硅酸 H2SiF6 具有很好的防 治小麦锈病的药效, 但它易分解而失效, 氟硅酸与尿素反应制得的氟硅酸脲晶体, 易溶于水, 和含量相同的氟硅酸具有相同的防锈药效, 并有许多优越性能而成为氟硅酸的替代产品。 晶 + 2+ 体由[(NH2)2CO]2H 和 SiF6 两种离子组成,其中[(NH2)2CO]2H 是由两个尿素分子俘获一个质子 形成的脲合质子,请画出脲合质子[(NH2)2CO]2H+的结构式:

6-4 与氟硅酸相比,氟硅酸脲保持了药性并减小了腐蚀性,减小腐蚀性的主要原因是

6-5 晶体结构测试表明,氟硅酸脲属于四方晶系,晶胞参数 a=926.3pm,c=1789.8pm,晶体密 度 1.66g/cm3,计算说明一个氟硅酸脲晶胞中包含多少个这样的脲合质子。

第 7 题(8 分) 瑞替加滨, 化学名为 N-[2-氨基-4-(4-付苄氨基)苯基]氨基甲酸乙酯, 它是一种神 经元钾通道开放剂和 GABA 增强剂类抗癫痫药物,其合成路线如下:

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根据所列条件,写出 A、B、C、D 的结构简式

A

B

C

D

第 8 题(20 分)弯曲型液晶化合物被证实为双轴向列相,具有独特的性质和潜在的快速响应, 据报道,我国研究人员近来合成了一系列熔点低、稳定性好的弯曲型液晶化合物,期中一个 目标化合物的合成路线如下:

根据上述反应完成下列题目: 8-1 写出同时满足下列条件的化合物 4 的所有同分异构体①为一取代芳烃衍生物; ②苯侧链 不含有环状物且只有一个官能团;③含有一个手性碳

8-2 写出化合物 A、B、C、D 的结构简式

A

B

C

D

8-3 化合物 1 的系统命名为 8-4 最后一步化合物 D 与化合物 3 反应所属具体反应类型为


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