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化学竞赛试题精品文档18页

第二十四届化学竞赛试题（2010年9月12日）

第一题（15分）

1-12009念10月合成了第117号元素，从此填满了周期表第七周期所以空格，是元素周期系发展的一个里程碑。

117号元素是用249Bk轰击48Ca靶合成的，总共得到6个117号元素的原子，其中1个原子经p次a衰变得到270Db后发生裂变；5个原子则经q次a衰变得到281Rg后发生裂变。

用元素周期表上的117号元素符号，写出得到117号元素的核反应方程式（在元素符号的左上角和左下角分别标出质量数和原子序数）。

1-2写出下列结构的中心原子的杂化轨道类型：

1-3一氯一溴二（氨基乙酸根）合钴（Ⅲ）酸根离子有多种异构体，其中之一可用如下简式表示。

请依样画出其他所有八面体构型的异构体

第二题（5分）最近我国有人报道，将0.1molL-1的硫化钠溶液装进一只掏空洗净的鸡蛋壳里，将蛋壳开口朝上，部分浸入盛4有0.1molL-1的氯化铜溶液的烧杯中，在静置一周的过程中，蛋壳外表面逐渐出现金属铜，同时烧杯中的溶液渐渐褪色，并变得浑浊。

2-1设此装置中发生的是铜离子和硫离子直接相遇的反应，已知（Cu2+/Cu）和（S/S2-）分别为0.345V和-0.476V，nFE=RTlnK，E表示反应的标准电动势，n为该反应得失电子数。

计算25℃下硫离子和铜离子反应得到铜的反应平衡常数，写出平衡常数表达式。

2-2金属铜和浑浊现象均出现在蛋壳外，这意味着什么？

2-3该报道未提及硫离子与铜离子相遇时溶液的pH。

现设pH=6，写出反应的离子方程式。

2-4请对此实验结果作一简短评论。

第三题（7分）早在19世纪人们就用金属硼化物和碳反应得到了碳化硼。

它是迄今已知的除金刚石和氮化硼外最硬的固体。

1930年确定了它的理想化学式。

左下图是2007年发表的一篇研究论文给出的碳化硼晶胞简图。

3-1该图给出了晶胞中的所有原子，除“三原子”（中心原子和与其相连的2个原子）外，晶胞的其余原子都是B12多面体中的1个原子，B12多面体的其他原子都不在晶胞内，均未画出。

图中原子旁的短棍表示该原子与其他原子相连。

若上述“三原子”都是碳原子，写出碳化硼的化学式。

3-2该图有什么旋转轴？

有无对称中心和镜面？

若有，指出个数及它们在图中的位置（未指出位置不得分）

3-3该晶胞的形状属于国际晶体学联合会在1983年定义的布拉维系七种晶胞中的哪一种？

（注：

国际晶体学联合会已于2002年改称Bravaissystems为latticesystems,后者尚无中文译名。

）

第四题（8分）

4-1分别将O2、KO2、BaO2和O2[AsF6]填入与O—O键长相对应的空格中。

O—O键长

112pm

121pm

128pm

149pm

化学式

4-2在配合物A和B中，O2为配体与中心金属离子配位。

A的化学式为[Co2O（NH3）10]4+，其O—O的键长为147pm；B的化学式为Co（bzacen）PyO2，其O—O的键长为126pm，PyS是吡啶（C5H5N），bzacen是四齿配体[C6H5—C（O-）=CH—C（CH3）=NCH2--]2。

B具有室温吸氧，加热脱氧的功能，可作为人工载氧体。

画出A和B的结构简图（图中必须明确表明O—O与金属离子间的空间关系），并分别指出A和B中Co的氧化态。

配合物

A

B

结构简图

Co的氧化态

第五题（11分）把红热的玻璃棒插入橙红色固体A中，A受热后喷射出灰绿色粉末B和无色无味气体C。

镁在C种加热生成灰色固体D。

B在过量的NaOH溶液中加热溶解，得到绿色溶液E。

将适量H2O2加入E中，加热，得到黄色溶液F。

F酸化后变为橙色溶液G。

向G中加入Pb（NO3）2溶液，得到黄色沉淀H。

5-1写出A、B、C、D、E、F、G和H的化学式。

5-2A中的金属元素M可以形成MO2和ZnM2O4，它们均为磁性材料，广泛用于制作磁带和磁盘。

分别写出MO2和ZnM2O4中M的价电子组态。

5-3写出由E转变为F，F转变为G，G转变为H的离子方程式。

5-4A中的金属元素M可以形成不同形式的羰基化合物或者羰基阴离子，按照18电子规则画出Na2[M2（CO）10]的阴离子结构，指出M的氧化态。

第六题（8分）在我国青海、西藏等地有许多干涸盐湖盛产一种钠盐Q。

Q为一种易溶于水的白色固体。

Q的水溶液用硫酸酸化，得到弱酸X。

X为无色小片状透明晶体。

X和甲醇在浓硫酸存在下生成易挥发的E。

E在空气中点燃呈现绿色火焰。

E和NaH反应得到易溶于水的白色固态化合物Z（分子量37.83）。

6-1写出由Q得到X的离子方程式。

6-2写出X在水中的电离方程式。

6-3写出X和甲醇在浓硫酸存在下生成E的化学方程式。

6-4写出E燃烧反应的化学方程式。

6-5写出由E和NaH制备Z的化学反应方程式。

6-6Z在水溶液里的稳定性与溶液pH有关，pH越大越稳定。

为什么？

6-7近年来，用Z和过氧化氢构建一种新型碱性电池已成为热门的研究课题。

该电池放电时，每摩尔Z释放8摩尔电子，标准电动势大于2V。

写出这种电池放电反应的离子方程式。

第七题（13分）分子筛是一种天热或人工合成的泡沸石型水合铝硅酸盐晶体。

人工合成的分子筛有几十种，皆为骨架型结构，其中最常用的是A型、X型、Y型和丝光沸石型分子筛，化学组成可表示为Mm[AlpSin（p+q）]·xH2O。

7-1Si4+、Al3+和O2-的离子半径分别为41pm、50pm和140pm，通过计算说明在水合铝硅酸盐晶体中Si4+和Al3+各占据由氧构成的何种类型的多面体空隙。

Si4+

Al3+

7-2上述化学式中的n等于多少？

说明理由。

若M为2价离子，写出m与p的关系式。

7-3X光衍射测得Si—O键键长为160pm。

此数据说明什么？

如何理解？

7-4说明以下事实的原因：

①硅铝比（有时用SiO2/Al2O3表示）越高，分子筛越稳定；②最小硅铝比不小于1。

7-5人工合成的A型分子筛钠盐，属于立方晶系，正当晶胞参数a=2464pm，晶胞组成为Na96[Al96Si96O384]·xH2O。

将811.5克该分子筛在1.01325×105Pa、700℃加热6小时将结晶水完全除去，得到798.6升水蒸气（视为理想气体）。

计算该分子筛的密度D。

第八题（6分）在25℃和101.325kPa下，向电解池通入0.04193A的恒定电流，阴极（Pt，0.1molL-1HNO3）放出氢气，阳极（Cu,0.1molL-1NaCl）得到Cu2+。

用0.05115molL-1的EDTA标准溶液滴定产生的Cu2+，消耗了53.12mL。

8-1计算从阴极放出的氢气的体积。

8-2计算电解所需的时间（以小时为单位）。

第九题（11分）

9-1画出下列转换中A、B、C和D的结构简式（不要求标出手性）。

9-2画出下列两个转换中产物1、2和3的结构简式，并简述在相同条件下反应，对羟基苯甲醛只得到一种产物，而间羟基苯甲醛却得到两种产物的原因。

原因：

第十题（7分）灰黄霉素是一种抗真菌药，可由A和B在三级丁醇钾/三级丁醇体系中合成，反应式如下：

10-1在下面灰黄霉素结构式中标出不对称碳原子的构型。

10-2写出所有符合下列两个条件的B的同分异构体的结构简式：

①苯环上只有两种化学环境不同的氢；②分子中只有一种官能团。

10-3写出由A和B生成黄霉素的反应名称。

第十一题（9分）化合物A由碳、氢、氧三种元素组成，分子量72，碳的质量分数大于60%。

A分子中的碳原子均为sp3杂化。

A与2-苯基乙基溴化镁在适当条件下反应后经水解生成B。

B在质子酸的催化作用下生成C。

经测定B分子只含1个不对称碳原子，其构型为R。

请根据上述信息回答下列问题：

2-1写出A的分子式。

2-2画出A、B和C的结构简式（列出所有可能的答案）。

2-3简述由手性化合物B合成C时手性能否被保留下来的理由。

第二十三届竞赛试题（2009年9月13日）

第一题（20分）

1-1Lewis酸和Lewis碱可以形成酸碱复合物。

根据下列两个反应式判断反应中所涉及Lewis酸的酸性强弱，并由强到弱排序。

F4Si—N（CH3）3+BF3-----F3B—N（CH3）3—SiF4;F3B—N（CH3）3+BCl3----Cl3B—N（CH3）3—BF3

1-2

（1）分别画出BF3和N（CH3）3的分子构型，指出中心原子的杂化轨道类型。

（2）分别画出F3B—N（CH3）3和F4Si—N（CH3）3的分子构型，并指出分子中Si和B的杂化轨道类型。

1-3将BCl3分别通入吡啶和水中，发生两种不同类型的反应。

写出这两种反应的化学方程式。

1-4BeCl2是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。

分别画出它们的结构简式，并指出Be的杂化轨道类型。

1-5高氧化态Cr的过氧化物大多不稳定，容易分解，但Cr（O2）2[NH（C2H4NH2）2]却是稳定的。

这种配合物仍保持Cr的过氧化物的结构特点。

画出该化合物的结构简式，并指出Cr的氧化态。

1-6某些烷基取代的金属羰基化合物可以在其他碱性配体的作用下发生羰基插入反应，生成酰基配合物。

画出Mn（CO）5（CH3）和PPh3反应的产物的结构简式，并指出Mn的氧化态。

第二题（6分）下列各实验中需用浓HCl而不能用稀HCl溶液，写出反应方程式并阐明理由。

2-1配制SnCl2溶液时，将SnCl2（s）溶于浓HCl后再加水冲稀。

2-2加热MnO2的浓HCl溶液制取氯气。

2-3需用浓HCl溶液配制王水才能溶解金。

第三题（5分）用化学反应方程式表示：

3-1用浓氨水检查氯气管道的漏气。

3-2在酸性介质中用锌粒还原Cr2O72-离子时，溶液颜色经绿色变成天蓝色，放置后溶液又变为绿色。

第四题（4分）我国石油工业一般采用恒电流库伦分析法测定汽油的溴指数。

溴指数是指每100克试样消耗溴的毫克数，它反映了试样中C=C的数目。

测定时将V（毫升）试样加入库伦分析池中，利用电解产生的溴与不饱和烃反应。

当反应完全后，过量溴在指示电极上还原而指示终点。

支持电解质为LiBr，溶剂系统仅含5%水，其余为甲醇、苯与醋酸。

（设d为汽油试样密度，Q为终点时库伦计指示的溴化反应消耗的电量（库伦））。

4-1导出溴指数与V、d和Q的关系（注：

关系式中只允许有一个具体的数值）。

4-2若在溶剂体系中增加苯的比例，说明其优缺点。

第五题（8分）皂化当量是指每摩尔氢氧根离子所能皂化的酯（样品）的质量（mg）。

可用如下方法测定皂化当量（适用范围：

皂化当量100-1000mgmol-1，样品量5-100mg）：

准确称取X（mg）样品，置于皂化瓶中，加入适量0.5molL-1氢氧化钾醇溶液，接上回流冷凝管和碱石灰管，加热回流0.5～3小时；皂化完成后，用1～2mL乙醇淋洗冷凝管内壁，拆去冷凝管，立即加入5滴酚酞，洗涤完的醇溶液也均移入锥形瓶中；向锥形瓶滴加0.5molL-1氢氧化钾醇溶液，直至溶液显浅红色；然后用0.0250molL-1盐酸溶液滴定至刚好无色，消耗盐酸V1（mL）；再加入3滴溴酚蓝指示剂，溶液显蓝色，用0.0250molL-1盐酸溶液滴定至刚刚呈现绿色，即为滴定终点，消耗盐酸V2（mL）。

在没有酯存在下重复上述实验步骤，消耗标准盐酸溶液分别为V3和V4（mL）。

5-1碱石灰管起什么作用？

5-2写出计算皂化当量的公式。

5-3样品中的游离羧酸将对分析结果有什么影响？

如何消除影响？

第六题（10分）

6-1文献中常用下图表达方解石的晶体结构。

图中的平行六面体是不是方解石的一个晶胞？

简述理由。

6-2文献中常用下图表达六方晶体氟磷灰石的晶体结构：