我爱奥赛网第一届我爱奥赛杯高中化学网络联赛试题及答案.docx
《我爱奥赛网第一届我爱奥赛杯高中化学网络联赛试题及答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《我爱奥赛网第一届我爱奥赛杯高中化学网络联赛试题及答案.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
我爱奥赛网第一届我爱奥赛杯高中化学网络联赛试题及答案
学校班级考场考号姓名
装订线
我爱奥赛网2006年第一届“我爱奥赛杯”高中化学竞赛试题
(2006年5月6日9:
00-12:
00共计3小时)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
总分
满分
4
11
8
8
9
11
7
10
13
9
10
100
得分
评卷人
●竞赛时间3小时。
迟到超过30分钟者不能进考场。
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。
●姓名、考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。
●请将答案写在指定的位置。
●允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
第1题(4分)
1、23992U经过连续衰变直到20782Pb,期间经过次α衰变,次β衰变。
2、现已知的一千多种放射性同位素中,绝大部分是人工产生的。
如就是用中子轰击而得到的人造元素,写出该核反应式______________________________
第2题(9分)
等电子原理通常是指原子数和价层电子数都相同的化合物,可能具有相似的结构。
例如:
CO32-、SO3、NO3-都有24个价电子,都为平面三角形结构,都有3个σ键和1个∏46键。
试根等电子原理、VSEPR理论和八电子隅规则讨论以下化合物或离子的结构。
(1)SCl3+和PCl3是等电子体,SCl3+空间构型是,S以杂化轨道与Cl形成共价键。
SCl3+中S-Cl键键长(填>、=或<)PCl3中P-Cl键键长,原因是
。
(2)
化合物A的分子中原子的连接顺序为N—S—F,A与为等电子体,
结构式为(要体现分子的几何构型)。
A可以结合一个F_成为阴离子B,B与为等电子体;
A还可以失去一个F_成为阳离子C,C的结构式为;
A、B、C中具有最短的S-N键的是.
第3题(8分)
化学物质的制备方法种类繁多,千差万别,下面涉及到几种物质的制备。
请回答提出的问题:
1.原子序数小于10的几种元素组成的两种气态化合物分子式均为AB3形式,将他们在常温下通入真空瓶中,生成一种白色粉末,除此之外没有其他生成物,试推断生成该白色化合物的反应方程式。
2.为了得到铬(Ⅲ)的乙二胺(en)配合物,我爱奥赛网的一位网友在CrCl3的水溶液中边搅拌边加入乙二胺,结果得到一种灰蓝色的沉淀,沉淀中并无乙二胺配体。
试用方程式解释实验现象,并提出实验的改进方法
3.某些羰基化合物也可以由氧化物与CO反应制得,与铁为同一族的锇的四氧化物与CO制备得到锇的羰基化合物,写出反应方程式
第4题(8分)
磁性材料在人们的日常生活中有着重要的应用,对磁性材料的研究也是日渐深入。
回答下列问题。
1.磁致冷材料是用于磁致冷系统的具有磁热效应的物质,用它可制成磁冰箱。
磁致冷首先是给材料加磁场,使磁矩按磁场方向整齐排列,如A状态所示;然后再撤去磁场使磁矩的方向变得杂乱,如B状态所示,通过这个过程达到致冷的目的。
请从热力学的角度解释上述过程。
2.磁光盘机(MagneticOpticalDiskDrive,MO):
这是一种可重写的光盘驱动器,它使用磁光盘片作存储媒体。
磁光存储是一种采用激光和磁场共同作用的存储技术,磁光存储的研究是Williams等在1957年使MnBi薄膜磁化并用光读取之后开始的。
下图是MnBi的晶体结构,属于六方晶系,晶胞参数为a=b=427pm,c=615pm
(1)Mn原子在Bi原子所形成的__________空隙中,Mn原子的配位数为______
(2)
试估算MnBi晶体的密度
(3)从原子结构上简要解释MnBi适合做磁光材料的原因。
第5题(共8分)
胰岛素是一种信号激素,它在动物体内对脂肪和碳水化合物的代谢起重要作用。
近年来科学家发现金属钒化合物有很好的体外胰岛素活性。
通过选择适当的配体与钒化合物形成的钒配合物,可以有效降低有机毒性,延长药物作用时间。
某钒的配合物A具有VO(N2O2)配位结构形式,所有的氮、氧原子都为配位原子。
且配合物中只检测到一种V-N键,两种V-O键。
经检测配合物A中含钒元素15.3%,氢元素4.20%,该配合物可由钒的乙酰丙酮盐[三乙酰丙酮合钒(III)]在配体salen的甲醇溶液中搅拌制得。
配体salen可由配比为2:
1的水杨醛(邻羟基苯甲醛)和乙二胺合成。
回答下列问题:
1.写出合成配体salen的化学方程式
2.推测配合物A的化学式
3.画出配合物A的结构,指出配合物A中钒氧化态
第6题(11分)
(1)水解:
水解反应可以看成是“正”“负”结合的复分解反应。
如AB型化合物的水解是发生在A+、B-、H+、OH-四种微粒之间的“正”、“负”结合,即AB+H2O=AOH+HB。
如果水解产物不稳定则产物可能继续发生歧化反应。
完成下列水解反应:
BC13+H2O--
ICl+H2O--
(2)溶剂解:
H2O是常用的含质子的溶剂和含羟基的溶剂。
其它含质子的溶剂有NH3(液)、C2H5OH等,含有羟基的试剂有CH3COOH、O2NOH等,它们也可发生类似于水解的溶剂解反应。
①写出下列含质子溶剂的氨解或醇解反应:
②写出下列含羟基溶剂的酸解反应:
③溶剂解是在“纯”溶剂中的反应,如液氨、冰醋酸等。
如果在溶剂的水溶液(如氨水)中发生反应,则一般发生水解反应,而不是溶剂解反应,原因是。
(3)BaTiO3是一种压电材料,以往是用TiO2和BaCO3磨成细粉,(半径约10-6m),混匀,在1800℃反应24h,只在细粉表面形成极薄的一层BaTiO3。
目前的方法:
使TiC14、BaC12进行醇解,醇解产物可以在分子级水平上混匀,而后进行水解、过滤、加热干燥得质量极高的压电材料。
写出新法制BaTiO3材料的化学方程式:
第7题(共8分)
二氯二氨合铂有两种几何异构体,一种是顺式,一种是反式,简称顺铂和反铂。
顺铂是一种常用的抗癌药,而反铂没有抗癌作用。
(1)鉴别顺铂和反铂可以采用的方法
(2)若用1,2-二氨基环丁烯二酮代替两个NH3与铂配位,则生成的产物(填有或无)顺反异构体?
写出产物的结构式
(3)若把1,2-二氨基环丁烯二酮上的C=C双键加氢后,再代替两个NH3与铂配位,写出生成物的结构式。
产物的结构式为:
第8题(10分)
化合物A能发生如下列框图的转化关系(A--J均含相同元素),化合物A是一种黑色固体,不溶于水、稀醋酸及稀NaOH溶液中,而易溶于热HCl溶液中,红色沉淀H不溶于稀酸或稀碱中,但可溶于热HNO3中。
判断框图中A—J各物质中该元素的主要存在形式的化学式。
ABCDE
FGHIJ
第9题(共12分)
瑞典皇家科学院把2005年度诺贝尔化学奖授予三位有机化学家——法国科学家伊夫·肖万(YvesChauvin)和美国科学家理查德·施罗克(RichardR.Schroch)、罗伯特·格拉布(RobertH.Grubbs),以表彰他们在烯烃复分解反应研究方面做出的贡献。
(一)烯烃复分解反应是由金属烯烃配合物(也称金属卡宾)催化的不饱和碳碳双键或三键之间的碳架重排反应。
金属卡宾是指一类含有金属钼、钌等的有机物,其结构可示意为R-M=CH2(R表示有机基团、M表示金属原子)或[M]=CH2,烯烃复分解反应的主要类型有:
(1)请在上图方框中写出生成物的结构
(二)烯烃复分解反应的伊夫·肖万机理如右图:
(以关环复分解为例)
(2)请用文字简单描述该反应机理:
(3)若把C6H5CH=CHCH3与催化剂[M]=CH2在一定条件下混合反应,则可能生成的新化合物有:
(三)Grubbs催化剂,具有非常广泛的官能团实用性,且稳定、易制备。
反应产物的产率高,催化剂的用量少。
它可催化关(成)环复分解反应,它的结构如下:
(4)上述Grubbs催化剂的分子式为。
(5)完成下列化学方程式:
第10题(共10分)
氮芥类药物是目前临床应用的一类重要抗肿瘤药物,近几年,国际上每年都有大量文献报道新型氮芥类衍生物的合成。
以下是两种新型氮芥衍生物(6)和(7)的合成路线,请在在框内填入适当的结构简式:
(mol比1:
1)
注:
N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)是于1955年开发出来的第一个碳二亚胺型缩合剂,至今DCC仍是多肽合成中最常用的缩合剂之一。
第11题(共12分)
近年来锂离子二次电池由于其优异的性能备受关注,与传统的锂电池相比具有能量密度高,电压高,循环性能好等优点,现在已经广泛的用于数码产品中。
锂离子电池负极一般用改性石墨等碳材,目前的发展比较成熟。
而正极材料的开发已经成为制约锂离子电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素,正极材料一般都是锂的氧化物,如LiCoO2,LiNiO2和钒的氧化物等。
1.下图是锂离子二次电池工作原理示意图,请说明其工作原理(100字以内)
2.某一种正极材料具有LixMnyOz的化学式,在该材料的晶胞中,O离子的堆积方式与NaCl晶胞中Cl离子堆积方式相同,Li离子占据1/8的O离子形成的四面体空隙,Mn离子占据1/2的O离子形成的八面体空隙。
试求x,y,z的值。
3.电容量(单位:
mAh/g)是衡量电池性能的一个重要指标,试计算正极材料物质LiCoO2的理论电容量
4.如何衡量正极材料的好坏?
请至少从3个方面进行分析。
我爱奥赛网2006年第一届“我爱奥赛杯”高中化学竞赛试题
参考答案及评分细则
第1题(共4分)
1、8,6,(各1分)2、
(2分)
第2题(共9分,每空1分)
(1)三角锥、sp3、<、S有较大核电荷,处于较高氧化态。
(2)
O3或SO2
SOCl2(或SO32-、NO3-等)
[:
N≡S:
]+
C
第3题(共8分)
1、BF3+NH3=F3BNH3(2分)(或写成BF3+NF3=F3BNF3也给分)
2、乙二胺水溶液为碱性,铬(Ⅲ)易发生水解
[Cr(H2O)6]3++3en===Cr(OH)3↓+3enH++3H2O或反应物写成Cr3+,生成物为enH22+亦给分(2分)
改进方法:
用CrCl3的无水盐,以乙醚(其他合理有机溶剂亦可)为溶剂,加入乙二胺搅拌(2分)
3、OsO4+9CO====Os(CO)5+4CO2(2分)
第4题(共8分)
1、磁致冷首先是给材料加磁场,使磁矩按磁场方向整齐排列,磁熵变小;然后再撤去磁场,使磁矩的方向变得杂乱,磁熵变大,这时材料从周围吸收热量,通过热交换使周围环境的温度降低,达到致冷的目的。
或B至A,⊿S<0,T⊿S<0,吸热,反之放热。
(2分)
2、
(1)八面体,6(各1分)
(2)a2×sin60o×c×Na×ρ=2M(MnBi)
ρ=9.04g/cm3(2分)
(3)Mn和Bi都有较多的未成对电子,表现为顺磁性,外加磁场时可以被磁化
(提到未成对电子较多即可)(2分)
第5题(共8分)
1、(2分)
2、(3分)V原子为一个,式量为50.9/0.153=333,
含H量求出H原子数:
333/0.0420=14,
N为2个,O为3个,求出C16个,所以分子式为:
C16H14N2O3V
3、(2分)配合物A的结构
钒氧化态+4(1分)
第6题(共11分,各1分)
(1)BCl3+3H2O=B(OH)3+3HCl
5ICl+5H2O=5HCl+HIO3+2I2+2H2O
(2)①
(产物写成HPO(NH2)2和水也对)
②
③氨水电离生成OH-,且大部分氨分子被水缔合包围,无法发生氨解作用。
所以水解倾向强于氨解或酸解,
(3)TiCl4+4C2H5OH=Ti(OC2H5)4+4HCl
BaCl2+2C2H5OH=Ba(OC2H5)2+2HCl
Ti(OC2H5)4+Ba(OC2H5)2+3H2O=BaTiO3+6C2H5OH
第7题(共8分)
(1)测量偶极矩(1分)
(2)无,(只有顺式配合物)(1分)(2分)
(3)(4分,各2分)
第8题(共10分,各1分)
A:
CuO;B:
CuCl42-;C:
CuCl32-或CuCl2-;D:
CuCl;E:
Cu(NH3)2+;
F:
Cu(NH3)42+;G:
Cu(CN)2-;H:
Cu;I:
Cu(H2O)62+;J:
Cu(OH)2
(离子写成对应的酸和盐的形式,得0.5分)
第9题(共12分)
(1)(各1分)
(2)一个双键首先与金属卡宾发生环加成反应生成金属杂环丁烷中间体,然后开环还原消除形成新的金属卡宾,继而与另一双键发生环加成和开环消除反应。
(2分)
(3)
CH2=CHCH3C6H5CH=CH2CH2=CH2C6H5CH=[M]CH3CH=[M]
(共3分:
错一个扣0.5分,漏一个扣0.5分,直至该小题0分)
(4)C46H64RuPN2Cl2(1分)
(5)(共4分,每个方程式2分)
第10题(共10分,各2分)
(mol比1:
1)
第11题(共12分)
1、充电时Li+从正极化合物中脱出并嵌入负极晶格,正极处于贫锂态;放电时Li+从负极脱出并插入正极,正极为富锂态。
为保持电荷的平衡,充、放电过程中应有相同数量的电子经外电路传递,与Li+一起在正负极间迁移,使正负极发生氧化还原反应,保持一定的电位。
(3分)
2、O原子为面心立方结构,每个晶胞共有8个四面体空隙,4个八面体空隙
x=1,y=2,z=4,(3分)
3、1molLiCoO2Li离子完全脱嵌时转移的电量为96500C(法拉第常数)
由单位知mAh/g指每克电极材料理论上放出的电量:
mAh=1×10-3A×3600s=3.6C
LiMnO2的理论电容量=96500C/M(LiCoO2)/3.6C=273.89mAh/g(3分)
4、
(1)正极材料应有较高的氧化还原电位,从而使电池有较高的输出电压;
(2)锂离子能够在正极材料中大量的可逆地嵌入和脱嵌,以使电池有高的容量;
(3)在锂离子嵌入/脱嵌过程中,正极材料的结构应尽可能不发生变化或小发生变化,以保证电池良好的循环性能;
(4)正极的氧化还原电位在锂离子的嵌入/脱嵌过程中变化应尽可能小,使电池的电压不会发生显著变化,以保证电池平稳地充电和放电;
(5)正极材料应有较高的电导率,能使电池大电流地充电和放电;
(6)正极不与电解质等发生化学反应;
(7)锂离子在电极材料中应有较大的扩散系数,便于电池快速充电和放电;
(8)价格便宜,对环境无污染。
(3分,写对一条得1分)