2014化学竞赛模拟试题2
2014高中化学奥林匹克竞赛全真模拟试题二
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间到,把试卷(背面朝上) 放在桌面上,立即起立撤离考场。
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纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。
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He O Ne B C N F Li Be
Al Si P S Cl Ar Na Mg
Ge As Se K Ca Sc T i V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Br Kr
In Sn Sb T e I Xe Rb Sr Y
Zr Nb Mo Tc RuRh Pd Ag Cd
Hf T a W Re Os Ir Pt Au Hg T l Pb Bi Po At
Rn Cs Ba
La Fr Ra
Rf Db Sg Bh Hs Mt H
相对原子质量
第1题(6分)完成下列化学方程式
1-1 某校曾发生误将高锰酸钾与红磷相混,造成一死一残的严重事故。试写出这一变化的化学方程式。 1-2 在一支试管中,盛少量As 2S 3和K 2S 粉末(物质的量之比为1︰2),往其中加入足量硝酸并微热。写出化学反应方程式(用一个化学方程式表示,HNO 3还原为NO ) 1-3 在SnCl 2的硫酸溶液中滴入KMnO 4至刚好反应完全。写出离子反应方程式。 第2题(13分)金属X 被喻为“含在口中就熔化的金属”,是1871年俄国化学家门捷列夫在编制化学元素周期表时曾预言的“类铝”、1875年法国化学家布瓦博德朗从闪锌矿中离析出的金属。近年来,X 成为电子工业的新宠,其主要用途是制造半导体材料,被誉为“半导体材料的新粮食”。
2-1 X 的元素符号是,电子构型是呈现的化合价可能是
和 。
2-2 X 的化学性质不活泼,在常温下几乎不与氧和水发生反应,但溶于强酸和强碱。写出离子反应方程式。
2-3 X 的熔点为,沸点却高达2403℃,更奇妙的是X 有过冷现象(即熔化后不易凝固),它可过冷到-120℃,是一种低熔点、高沸点的液态范围最大的金属,是金属制造 材料中的千古绝唱。
并分析X 做该材料时还可能具有哪些性质 。 2-4 X 不能像普通金属那样任意堆放,也不能盛装在玻璃容器内,试分析可能原因,并提出保存方案。
第3题(11分)化合物A 含硫(每个分子只含1个硫原子)、氧以及一种或几种卤素;少量A 与水反应可完全水解而不被氧化或还原,所有反应产物均可溶于水;将A 配成水溶液稀释后分成几份,分别加入一系列0.1 mol/L的试剂,现象如下:
①加入硝酸和硝酸银,产生微黄色沉淀。 ②加入硝酸钡,无沉淀产生。
③用氨水将溶液调至pH =7,然后加入硝酸钙,无现象发生。
④溶液经酸化后加入高锰酸钾,紫色褪去,再加入硝酸钡,产生白色沉淀。 ⑤加入硝酸铜,无沉淀。
3-1 ①、②、③的目的是为了检出什么离子?试分别写出欲检出离子的化学式。 3-2 写出④发生的反应的离子方程式。
3-3 ⑤的欲测物质是什么?写出欲测物质与加入试剂的离子方程式。 3-4 以上测试结果表明A 可能是什么物质?写出 A 的化学式。
3-5 称取7.190g A 溶于水稀释至250.0cm 3。取25.00cm 3溶液加入HNO 3和足量的AgNO 3,使沉淀完全,沉淀经洗涤、干燥后称重,为1.452g 。写出A 的化学式。
3-6 写出A 与水的反应的方程式。若你未在回答以上问题时得到A 的化学式,请用SO 2ClF 代替A 。
第4题(9分)Ar 、Xe 、CH 4、Cl 2等分子能和水形成气体水合物晶体。在这种晶体中, 水分子形成三维氢键骨架体系。在骨架中有空穴,它可以容纳这些气体小分子形成笼型结构。
4-1 甲烷的气体水合物晶体成为可燃冰。已知每1m 3这种晶体能释放出164m 3的甲烷
气体。试估算晶体中水与甲烷的分子比。(不足的数据由自己假定,只要假设合理均按正确论) 4-2 X -射线衍射分析表明,该晶体属于立方晶系a =1200pm 。晶胞中46个水分子围成两个五角十二面体和六个稍大的十四面体(2个六角形面,12个五角形面),八个
CH 4分子可以进入这些多面体笼中。计算甲烷和水的分子数之比和该晶体的密度。 4-3 已知Cl 2的气体水合物晶体中,Cl 2和H 2O 的分子数之体为1︰8
,在其晶体中水分子所围成的笼型结构与可燃冰相同。推测它的结构。
第 5 题(11分)不久前,美国威斯康星洲Emory 大学的研究者们发现了一种可以在温和条件下将硫醚(普通醚的氧原子被硫代替)选择性地氧化为硫氧化物的水溶性催化剂。新催化剂是金(III )配合物
(如图),催化速度比已知以氧气为氧化剂的高温水溶性催化剂高几个数量级。该发现的潜在应用价值是可以在空气中分解掉化妆品、涂料、织物的污染物。回答下列问题:
5-1 下列物质中属于硫醚的有( )。
A .CH 3-SH B .CH 3-S -CH 3 C .CH 3--CH 3 D .CH 3CH 2--OH 5-2 配位键是一种特殊的共价键,共享电子对完全由一个原子提供。该催化剂分子中的配位键是_____________。
5-3 “金(Ⅲ)配合物”中‘Ⅲ’表示_____________。
5-4 氧化硫醚的氧化剂一般选择过氧化氢,由于副产物是水,对环境十分友好,所以,过氧化氢被称为“绿色氧化剂”。
①过氧化氢与水比较:沸点较高的是________;密度较大的是________;常见分子中,与过氧化氢式量相同的分子是__________(填化学式)。
②过氧化氢可以看作二元弱酸,在低温、稀溶液状态下能较稳定地存在,其水溶液俗称双氧水。请设计一条实验室制备少量纯净的双氧水的合成路线(只写出原理即可)。
③HOF 是较新发现的一种特殊物质,该物质容易水解能得到有氧化性的酸性溶液。请写出该水解方程式________________________。
第6题(4分) “瘦肉精”学名盐酸克仑特罗。用作饲料后,猪吃了它能减肥,人吃了它会中毒甚至死亡。自20世纪80年代开始,欧美等世界各国均将其定为禁用药品。
6-1 盐酸克仑特罗的化学名为α-[(叔丁氨基)甲基]一对氨基—3,5一二氯苯甲醇盐酸盐,化学式为C 12H 18Cl 2N 2O ·HCl 。画出它的结构简式。
6-2 在该结构简式上有*标出具有光学活性的原子,并比较它们的强弱。
第7题(6分)科学家预言,燃料电池将成为20世纪获得电力的重要途径。因为燃料电池有很多的优点。它的能量转化率比火力发电高一倍多,环境污染少,节能。按燃料电池化学成分的不同,有氢、一氧化碳、联氨、醇和烃等类型;按电解液的性质不同,可分为碱
性、酸性、熔盐和固体电解质、高聚物电解质、离子交换膜等类型。
以渗透于多孔基质惰性导电物材料为电极,用35%~50%KOH为电解液,天然气和空气为原料,构成的电池为碱性燃料电池。请写出:
阳极反应: ;阴极反应: 电池总反应式: 。
用两种或多种碳酸盐的低熔点混合物为电解质,例如Li 2CO 3 52%、Na 2CO 3 48%,采用吸渗锦粉作阴极,多孔性氧化镁作阳极,以含一氧化碳为主要成分的阳极燃料气,混有CO 2的空气为阴极燃气,在650℃电池中发生电极反应,这种电池在国外已经问世。请写出有关的反应式。
阳极反应: ;阴极反应: ; 电池总反应式: 。
第8题(9分)有强烈气味的无色液体A 在100℃蒸馏时,其组成不变。此液体的蒸气密度(相对于空气)随温度而改变,100℃时为1.335,20℃时为1.50。若将液体加到新制的氢氧化铜(取化学计量的碱)中,沉淀溶解,形成淡蓝色溶液。将1g 液体A 与过量浓硫酸在一起加热时,放出密度(相对于空气)为0.966的气体360mL ,若将1g 液体A 加到含过量MnO 2的硫酸溶液中,则放出同样体积的、比前一种气体重1.57倍的另一种气体(体积均以标准状态计)。
8-1 确定液体A 的组成,并以必要的计算和反应的化学方程式证明答案。
8-2 为什么蒸馏时此液体的组成不变?为什么它的蒸气的相对密度随温度的变化而变化?
第9题(14分)日本的白川英树等于1977年首先合成出带有金属光泽的聚乙炔薄膜,发现它具有导电性。这是世界上第一个导电高分子聚合物。研究者为此获得了2000年诺贝
尔化学奖。
9-1 写出聚乙炔分子的顺式和反式两种构型。再另举一例常见高分子化合物,它也有顺反两种构型(但不具有导电性)。
9-2 若把聚乙炔分子看成一维晶体,指出该晶体的结构基元。 9-3 简述该聚乙炔塑料的分子结构特点。
9-4 假设有一种聚乙炔由9个乙炔分子聚合而成,聚乙炔分子中碳–碳平均键长为140pm 。若将上述线型聚乙炔分子头尾连接起来,形成一个大环轮烯分子,请画出该分子的结构。
9-5 如果3个乙炔分子聚合,可得到什么物质。并比较与由9个乙炔分子聚合而成的大环轮烯分子在结构上有什么共同之处。
第10题(8分)称取含铅试样0.500g ,用HNO 3溶解,然后用1mol/LNaOH溶液将试液调至中性。①加入足量K 2CrO 4溶液,铅完全生成铬酸铅沉淀;②将沉淀过滤洗净,用酸溶解,调节溶液为酸性;③再加入足量的KI 溶液,释放出I 2;④用0.100mol/LNa2S 2O 3溶液
滴定至终点时,消耗30.0mL 。
10-1 写出上述①、②、③、④步主要离子反应方程式; 10-2 写出该含铅试样中Pb 的质量分数计算式和结果。
1-1 30KMnO 4+18P =10K 3PO 4+30MnO 2+4P 2O 5(2分)
1-2 3As 2S 3+6K 2S +56HNO 3=6H 3AsO 4+15H 2SO 4+44NO ↑+4H 2O +12KNO 3(2分) 1-3 5Sn 2++10Cl -+4MnO 4-+32H +=5Sn 4++5Cl 2↑+4Mn 2++16H 2O (2分) 2-1 Ga (1分) [Ar]3d 104s 24p 1(1分) +1 +3(1分)
2-2 2Ga +6H =2Ga 3+3H 2↑ 2Ga +2OH +2H 2O =2GaO 2+3H 2↑(各1分)
+
+
-
-
2-3 30℃(只要高于一般室温,低于体温即可,实际熔点29.78℃)(1分) 高温温度计(2分,写温度计只给1分)
X 的液体受热时能膨胀,且随温度呈线性膨胀。(2分)
2-4 当气温高于29.78℃时,固体像就熔化为液体“逃之夭夭”,故要用容器盛装镓,防止固体爆镓化为液体“潜逃”。(1分)
另外,嫁具有反常膨胀的性质,当镓由液态凝固成固态时,体积要膨胀3%,这样盛装镓的容器的材料就不能装在玻璃容器里注意。(1分,答出大意即可)
要装在具有弹性的塑料袋或橡胶袋中(1分)
3-1 A :SO m X n ,X =F 、Cl 、Br 、I 之一或几种,∴A 为卤氧化硫,∴A 与水的反应可
2----
能是:SOX 2+H 2O →HSO 3+X 或SO 2X 2+H 2O →SO 4+X (不可能是氧化还原反应),
由①、②、③、④、⑤知:A 可能是SOCl 2、SOClBr 或SOBr 2。由⑤的反应现象无I 3-色出
2-2---
现并不能判断无I ,因为有:I 2+SO 3→I +SO 4。(3分)
3-2 若A 为SOX 2,则水解产生SO 2:SOX 2+H 2O →SO 2+2HX ; 5SO 2+2MnO 4-+2H 2O →5SO 42-+2Mn 2++4H +
若为SO 2X 2,则水解:SO 2X 2+H 2O →SO 4-+X -(2分)
3-3 初步判断有无I 3-离子,其离子方程式为:2Cu 2++4I -→2CuI ↓+I 2。需要指出的
2
2-2----
是:由⑤的反应现象无I 3色出现并不能判断无I ,因为有:I 2+SO 3→I +SO 4。(2分)
3-4 A 可能是SOCl 2、SOClBr 或SOBr 2。(1分)
3-5 最后经计算A 为SOClBr 。若A 为SOBr 2,经计算可得沉淀1.29g ;而A 为SOClBr ,可得沉淀1.45g 。(2分)
3-6 SOClBr +H 2O =SO 2+HCl +HBr (1分)
4-1 假设甲烷气体体积果折合成标准状况下的数据,为7.32 kmol。设甲烷水合物晶体的密度与冰密度是相同的,为1g/cm3,则其中的水有:55.56 kmol,因此:CH 4︰H 2O =1︰7.6。说明:甲烷水合物的组成可能是6CH 4·46H 2O 。以上是最简单的参考答案,只要答案为CH ·7~9H 2O ,均可按满分计。(4分)
4-2 n (CH 4)︰n (H 2O )=8︰46=4︰23(1分);ρ=0.92g/cm3。(2分) 4-3 由于n (Cl 2):n (H 2O )=1︰8=6︰48。因此,十四面体笼填入6个Cl 2,2H 2O 进入十二面体笼。(3分)
5-1 B (1分)(A 为甲硫醇;C 为常用有机溶剂二甲基亚砜DMSO ;D 为乙基磺酸) 5-2 Au -S 键(2分)(硫为负二价元素,但存在孤电子对,显然是提供电子对给正三价的金元素)
5-3 正三价(1分)(根据金元素的配位——成键特征分析)
5-4 ①H 2O 2,H 2O 2,H 2S ;(各1分)②燃烧Ba +O 2=BaO 2;BaO 2+H 2SO 4(稀冷)=BaSO 4↓+H 2O 2;(2分)③HOF +H 2O =HF +H 2O 2(2分)
(水解的实质是相互交换离子,非氧化还原反应;HOF 中F 为负价元素)
6-1
(2分)
①确定是盐酸盐,写出有机部分后加·HCl ,②有机部分主干是苯甲醇,对位上有氨基,3,5位上有氯取代基;③醇的α位有甲基取代,而甲基的一个氢原子又被叔丁氨基(-NH(CH3) 3)取代。
6-2 略(与羟基相连的碳原子和中间的氮原子)(1分) C >N (1分) N 的光学活性一般很弱,往往不太考虑。
7 阳极反应:CH 4+10OH --8e -=CO 32-+7H 2O ;O 2+2H 2O +4e -=4OH -;阴极反应:
2
电池总反应式:CH 4+2O 2+2OH -=CO 3-+3H 2O 。
2-2---
阳极反应:CO +CO 3-2e =2CO 2;阴极反应:O 2+2CO 2+4e =2CO 3;
电池总反应式:2CO +O 2=2CO 2。(各1分) 8-1 A 溶液是含HCOOH 74%的恒沸溶液(3分) HCOOH −浓硫酸−−→CO ↑+H 2O (1分)
2HCOOH +Cu(OH)2=(HCOO)2Cu +2H 2O (1分) HCOOH +MnO 2+H 2SO 4=MnSO 4+CO 2↑+2H 2O (1分)
8-2 一定压力下,恒沸溶液有恒定的组成,不能用蒸馏法分离。在溶液或蒸气中存在二聚甲酸(HCOOH)2,随着温度的升高,二聚甲酸不断解离成HCOOH ,故蒸气密度逐渐减小。(3分)
9-1
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
(各1分)
(各1分)
(顺式)天然橡胶 (反式)杜仲胶
9-2 -CH =CH -CH =CH -(2分)
9-3 聚乙炔的结构单元是CH
,每个碳原子轨道都是sp 2杂化,形成了三个共平面的,夹角约120°的杂化轨道,这些轨道与相邻的碳氢原子轨道键合构成了平面型的结构框架。其余未成键的p z 轨道与这一分子平面垂直,它们互相重叠,形成长程的π电子共轭体。(3分)
9-4 (3分)
9-5 苯(1分)
具有相同的对称要素(六重轴);都有3个顺式双键(苯看作单双键,轮烯还有六个反式双键)(1分,答出一点,其它合理答案也可以)
10-1 ①Pb 2++CrO 42-=PbCrO 4↓ ②2PbCrO 4+2H +=2Pb 2++Cr 2O 72-+H 2O
2-3+2-2-+--
③Cr 2O 7+14H +6I =2Cr +3I 2+7H 2O ④2S 2O 3+I 2=S 2O 4+2I (各1
分)
10-2 Pb ~3S 2O 32 207.2×[0.100×0.0300/3]/0.500(2分) w (Pb )=41.4%(2分)
-