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2008年第22届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)备用试卷


2008 年第 22 届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)备用试卷

20081019

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2008 年第 22 届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)备用试卷
2008 年 10 月 19 日 ? 9:00-12:00

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。

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H

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 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh P d Ag Cd In 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 178.5180.9 183.9186.2 190.2 192.2 195.1197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210][210] 132.9137.3La Fr Ra [223] [226]Ac-Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt

相对原子质量

第 1 题(8 分)X 是碘一氧系中研究得最多的稳定化合物,白色粉状固体,分解温度 573K,相对分子质 量 334。在 343K 时能将一氧化碳定量地转变为 CO2,这一性质被用于合成氨厂中测定合成气中 CO 的含 量。 1—1 写出 X 的化学式及其热分解反应方程式

1—2 写出 X 与 CO 反应的化学方程式,并简述 X 能用于测定合成气中 CO 含量的理由。

1—3 画出 X 的分子结构示意图

1

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1—4 X 的水溶液中添加盐酸并将逸出的气体通入氯仿中得化合物 Y,Y 是制造一种灭火器的原料,写 出上述两步反应的化学方程式。

第 2 题(11 分)钯是一种重要的贵金属,自然界中常以伴生矿和二次形态存在,提取、分离、提纯和回 收工作显得很为重要, 溶剂萃取法易实现工业化作业, 萃取剂容易回收利用。 回收钯的中间物常以 PdCl42形态存在于溶液中,利用某些含硫萃取剂可以有效地将钯与其它贵,贱金属分离,如二丁基硫醚(以 A 表示)的煤油溶液对钯(Ⅱ)的萃取率>99.9%,而此时钯和铂的分离系数达到 1578,与铜、铁和镍等的分 离系数均高于 7500,可有效地将贱金属分离。图 1 是在固定酸度、钯浓度、 A 浓度和相比的条件下 lgD~lg[Cl-]的关系,图 2 是在固定酸度、钯浓度、Cl-浓度和相比时 lgD~lg[A]的关系。整个萃取过程中钯 (Ⅱ)的配位数和温度保持不变。 (注:D 为分配系数,其值指有机相中金属组分浓度与平衡水相中金属 组分浓度之比)

2—1 推断萃取配合物的化学组成(列出推断过程)及写出萃取钯的化学反应方程式。

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2—2

写出萃取配合物的结构式及其异构体。

2—3

简述 A 能高效萃取钯的原因。

2—4 萃取过程属什么反应类型。

第 3 题(11 分) 3—1 PCl3 和 NH3 在 CHCl3 中于 195K 时生成 A 物质, A 不稳定在稍高温度下即分解为一种不溶于液氨、 氯仿等溶剂中的黄色无定形物质 B,B 中含磷 68.89%。写出生成 A 的化学反应方程式和 A 分解为 B 的 反应方程式,画出 B 的路易斯结构式。

3—2

POCl3 和 NH3 作用生成一种易溶于水的晶体 C,它在 NaOH 溶液中水解浓缩得化合物 D,D 于

483K 时置于真空条件下发生缩合反应生成 E,数天后将 E 在水中重结晶得到含十个结晶水的盐类 F,F 和十水焦磷酸钠是等电子体。 (1)写出 POCl3 和 NH3 作用生成 C 的反应方程式。

(2)写出 C 在 NaOH 溶液中水解生成 D 的反应方程式。

(3)写出 D 转变为 E 的反应方程式,画出 E 的阴离子结构简式。

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3—3 过氧化氢作用于冷的饱和的硫代硫酸钠溶液,冷却后得一种含硫为 40.37%的固体,写出化学 反应方程式及其阴离子结构。

第 4 题 (10 分) 锂电池广泛用于手机、数码相机及便携式电脑中。锂电池的负极通常由金属锂构成,正 极由二氯亚砜和碳材料构成。此种锂电池在放电时有气体产生。

4-1 写出锂电池放电时的负极反应、正极反应及总反应。

4-2

从下面所给电对中选择合适的电对,利用其标准电极电势计算电池反应的标准电动势。

E ? ( Li / Li ? ) ? ?3.045 V ; E ? (Cl2 / Cl ? ) ? 1.360 V; E ? ( S / S 2? ) ? ?0.310 V ; E ? ( S 4? / S ) ? ?0.520 V

4-3

常温下, 若电池反应系数为整数时的平衡常数为 1.0× 103 Pa,求所产生气体的平衡分压。
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4-4

该反应的熵是增加还是减少?反应是否自发进行?

第 5 题(12 分)锌铝合金的主要成分有 Zn、Al、Cu、Si 和 Fe 等元素。称取该合金样品 1.1255g,用 HCl 和 H2O2 溶解、煮沸除去过量 H2O2 后过滤,滤液定容于 250mL 容量瓶中。按下列步骤测定各组分含量: 5-1 用移液管移取 50.00mL 滤液于 250mL 碘量瓶中, 控制溶液的 pH=3~4, 加入过量 KI 溶液, 用 6.45mL 0.01122mol?L?1Na2S2O3 溶液滴定至终点。写出碘量瓶中发生的化学反应方程式;溶液的 pH 太低或过 高对分析结果有何影响?该滴定反应可用什么指示剂指示终点;计算合金中 Cu 的质量分数;

5-2 另取 25.00mL 滤液于 250mL 锥形瓶中,加入过量的 EDTA 溶液,煮沸稍冷后加入适量六次甲基四胺 调 pH=5~6,再过量 5mL,用 Zn2+标准溶液滴至指示剂刚好变色,然后加入过量 NH4F 煮沸,再用 0.03245mol?L?1Zn2+标准溶液 22.50mL 滴至终点。计算合金中 Al 的质量分数;说明加入过量 NH4F 的 作用; 解释为何前后两次用 Zn2+标准溶液滴定。 若三次平行测定 Al 的质量分数分别为 0.1758、 0.1748 和 0.1752mL,计算结果的相对平均偏差。

第 6 题 (12 分) LiMO2(M 为过渡金属)晶体是良好的导电材料,属六方晶系。其中 Li 在晶胞的顶点, 三个 M 原子在六棱柱的三个不相邻的三角形的中线上并位于 1/2 的高度上,O 原子也在这条中线上但高 度分别为 1/4 和 3/4。 6-1 试画出 LiMO2 的一个晶胞。 6-2 写出 Li, M 及 O 原子的分数坐标。
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6-3 这个晶胞中 O 原子占据的是什么空隙?占据率是多少?

6-4

试推测其导电机理。

第 7 题 (8 分) CaWO4 是一种无机发光材料,属四方晶系,晶胞参数为 a=525pm,c=1135pm,相当与由二 个小立方体组成。上下两底面的 8 个顶点是 WO42-,上面小立方体的 3 个面心是 WO42-,下面小立方体 的 3 个面心是 WO42-,Ca2+填在上下二个小立方体的其余面心位置上,4 个侧棱中点为 Ca2+。 7-1 试画出 CaWO4 的一个晶胞。晶胞中有几个结构基元,结构基元是什么?

7-2

推测其发光机理。

第 8 题(6 分)化合物 A,B,C 都具有分子式 C5H8 ,它们都能使溴的四氯化碳溶液褪色。A 与硝酸银氨溶 液作用可生成沉淀,B,C 不能,当用热的高锰酸钾溶液氧化时,化合物 A 得到丁酸和二氧化碳,化合物 B 得到乙酸和丙酸,化合物 C 得到戊二酸。试写出 A,B,C 的结构式。

第 9 题(10 分)滴滴涕(DDT)是 20 世纪 60 年代前广为应用的一种杀虫剂,它是由三氯乙醛和氯苯 通过如下反应制备得到:

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DDT 因其稳定性、脂溶性、药效普适性等特点,而大量生产,普遍使用,以致最终造成环境污染。 从 70 年代初起,美国、瑞士等国相继禁止生产 DDT 。我国政府 1985 年明令全部禁止使用 DDT 。 为了杀灭对人类有害的昆虫,而又避免或减少污染环境和破坏生态平衡,化学工作者进行了不懈的 努力,研制出多种新型杀虫剂,以代替 DDT 等农药。例如化合物 A(如下)就是其中的一种。

请完成下列各题: 9-1 氯苯是一种重要的化工原料,由苯和氯气生产氯苯的反应是( ) A. 化合反应 B. 分解反应 C. 取代反应 ( ) D. 加成反应

9-2 下列关于 DDT 的说法不正确的是

A. DDT 也能杀死有益的生物 B. DDT 极易溶于水 C. DDT 是烃的衍生物 9-3 化合物 A 含有的官能团有 D. DDT 不易被生物分解 。

9-4 南极企鹅和北极土著居民的体内也曾发现微量的 DDT,造成这种情况的主要原因是__________。 实验又证实,当初美国加利福尼亚州受污染的达莱湖里大鱼体内一类组织中, DDT 的浓度竟高达 7500 ppm,可毒死食鱼鸟。这类组织是 。

9-5 为 避 免 或 减 少 污 染 环 境 和 破 坏 生 态 平 衡 , 对 化 学 新 农 药 必 备 的 生 物 化 学 特 性 , 应 作 何 规 定? 。

第 10 题(12 分)写出下列反应机理 10-1

NH2
10-2

NaNO 2/HCl H2O

OH

+

OH

OH

CH3CN
H+

O

N

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