第一届我爱奥赛杯化学竞赛.docx
《第一届我爱奥赛杯化学竞赛.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一届我爱奥赛杯化学竞赛.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
第一届我爱奥赛杯化学竞赛
我爱奥赛网2006年第一届“我爱奥赛杯”高中化学竞赛试题
（考试时间：
2006年5月6日9：
00-12：
00）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
总分
满分
4
9
8
8
8
11
8
10
12
10
12
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）
1-123992U经过连续衰变直到20782Pb,期间经过次α衰变，次β衰变。
1-2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。
2-1SCl3+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，原因是什么？
2-2
2-2-1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；
2-2-2A、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：
3-1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。
3-2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。
3-3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。
4-1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。
4-2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
4-2-1Mn原子在Bi原子所形成的__________空隙中，Mn原子的配位数为。
4-2-2试估算MnBi晶体的密度。
4-2-3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：
5-1写出合成配体salen的化学方程式。
5-2推测配合物A的化学式。
5-3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）
6-1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--
6-2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。
6-2-1写出下列含质子溶剂的氨解或醇解反应。
6-2-2写出下列含羟基溶剂的酸解反应。
6-2-3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，原因是什么？
6-3BaTiO3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（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。
7-1鉴别顺铂和反铂可以采用什么方法？
7-2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。
7-3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，写出生成物与产物的结构式。
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。
第9题（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：
9-1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）
9-2请用文字简单描述该反应机理：
9-3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什么？
（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：
9-4写出上述Grubbs催化剂的分子式。
9-5完成下列化学方程式。
第10题（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（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。
11-1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）。
11-2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。
11-3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。
11-4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
参考答案及评分细则
第1题（共4分）
1-18，6，（各1分）
1-2
（2分）
第2题（共9分，每空1分）
2-1三角锥、sp3、<、S有较大核电荷，处于较高氧化态。
2-2
2-2-1O3或SO2
SOCl2（或SO32-、NO3-等）
[:
N≡S:
]+
2-2-2C
第3题（共8分）
3-1BF3+NH3=F3BNH3（2分）（或写成BF3+NF3=F3BNF3也给分）
3-2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）
3-3OsO4+9CO====Os（CO）5+4CO2（2分）
第4题（共8分）
4-1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）
4-2
4-2-1八面体，6（各1分）
4-2-2a2×sin60o×c×Na×ρ=2M（MnBi）
ρ=9.04g/cm3（2分）
4-2-3Mn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）
5-1
（2分）
5-2V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分）
5-3配合物A的结构
（2分）
钒氧化态+4（1分）
第6题（共11分，各1分）
6-1BCl3+3H2O=B（OH）3+3HCl
5ICl+5H2O=5HCl+HIO3+2I2+2H2O
6-2
6-2-1
（产物写成HPO（NH2）2和水也对）
6-2-2
6-2-3
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，
6-3TiCl4+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）
7-1测量偶极矩（1分）
7-2无，（只有顺式配合物）（1分）（2分）
7-3
（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）
9-1
（各1分）
9-2一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）
9-3
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）
9-4C46H64RuPN2Cl2（1分）
9-5（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）
11-1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）
11-2O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）
11-31molLiCoO2Li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）
11-4
（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）
升级会员 