化学竞赛初赛模拟一.docx
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化学竞赛初赛模拟一
初赛模拟一
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第一题(6分):
科学家在1937年通过核反应制得一种半衰期为60天的元素。
1-1请补全核反应方程式(原子量为94的Mo原子和氘原子反应,放出一个中子)。
1-2这种人造元素同族的金属M的含氧酸有强氧化性,请写出其与该元素二价离子在H2SO4环境下生成一种不稳定酒红色离子的反应方程式。
1-3请计算水合M2+的理论磁矩,要有推理过程和计算过程。
1-4小明用M及在元素周期表中与M相邻元素的化合物制备出橙、黄、绿、蓝、紫溶液,请写出各颜色溶液中所含溶质的化学式。
第二题:
(11分)
尽管锌也是较早被人类认识到金属,但金属锌的出现却比铜铁等人类更早认识到金属要晚很多。
黄铜比金属锌的应用早了数千年。
2-1据此猜测锌单质长期以来未被古代劳动人民发现利用的原因。
以下事实用来检验你的猜测。
最早用于炼锌的原料是焦炭和含碳酸锌的矿石(炉甘石、水锌矿),主要反应为
ZnO(s)+C(s)==Zn+CO(g)
已知
Zn(s)
Zn(l)
Zn(g)
ZnO(s)
C(s)
CO(g)
CO2(g)
△fHmφ
0
7.4
122.7
-348.3
0
-110.5
-393.5
Smφ
41.6
51.2
148.5
43.6
5.73
197.6
213.7
△fHmφ单位KJ/molSmφ单位J/(mol·k)
并已知Zn的熔点为419.5℃,沸点908℃
2-2在将达到Zn的熔点和沸点的温度下,计算该反应的△fGmφ
2-3要使该反应自发则温度至少需达到多少?
据此,你认为你的猜测对吗?
若不对,请提出新的猜测。
据国内外学者的考证,我国是世界上最早制得和使用锌的国家,明代便掌握了生产金属锌的方法。
我国古代史籍称锌为倭铅、白铅。
明末宋应星所著《天工开物》中,详细描述了炼锌的原料产地,配比、熔炼方法及金属收率,其示意图如右图
2-4猜测此种方法能炼出锌的原因,并说明收集到锌的位置
实际上,氧化锌的还原过程受两个相继发生的、并且能迅速进行可逆平衡的反应所控制
ZnO(s)+CO(g)
Zn(g)+CO(g)(
)
C(s)+CO2(g)
2CO(g)(
)
Coughlin给出了这两个反应的自由能△Gφ(J/mol)
反应(
)△Gφ=178410-109.2T
反应(
)△Gφ=170456-175.3T
2-5通常的炼锌反应发生在1600K,反应后气体中PZn=PCO=0.5atm
计算与两个反应分别平衡的CO2的分压
2-6若温度降低到1200K,气相中仍有PZn=PCO=0.5atm,试判断ZnO的还原反应还能否继续发生?
2-7欲提高Zn的产率,你能想到的方法有?
第三题:
(6分)
叠氮化物常常是危险和爆炸的代名词。
然而越是如此,小明对其的好奇心就越浓厚。
直到某天,小明按捺不住,自己制取了一瓶3%的HN3溶液。
3-1我们知道,HN3具有特强的爆炸性。
试用学过的结构理论说明在爆炸时最先断裂的是哪一根键。
3-2小明测定了溶液的pH,发现其酸度与乙酸相当。
于是他将Zn加入溶液中,却没有产生H2,而生成了另两种气态产物,每1.00gZn能产生0.6849L的气体(标准状况,假设气体全部逸出),试写出其反应方程式。
叠氮酸被亚硝酸氧化的反应曾详细地被研究过,小明做了这个实验发现也生成两种气态产物,其中之一与3-2题中的一种产物相同,两种气态产物的比例也与3-2中相同。
3-3试写出此反应的反应方程式。
3-4已知此反应经过一个中间产物,再断键分解成为这两种气态产物,试写出此中间产物的共振结构式。
第四题:
(5分)
我国钨矿储量占世界第一位,常见的重要钨矿中有白钨矿(CaWO4)其晶胞如图所示。
4-1问图中·°○分别代表什么元素?
4-2该晶胞为体心晶胞还是素晶胞?
为什么?
4-3给出○·的坐标(若只涉及1/2,1/4,3/4)
第五题:
(8分)
有两种石墨,为六方石墨和三方石墨,六方石墨为ABAB…三方石墨为ABCABC…
5-1请分别画出其晶胞
5-2六方石墨a=b=245.6pm,c=669.6pm,三方石墨a=b=245.6pm,c=1004.4pm
分别求出其密度
5-3分别给出六方石墨、三方石墨的点阵形式,并给出每个点阵点所代表的结构基元中有几个C?
第六题:
(14分)
著名的马氏试砷法操作如下:
在酸性条件下用Zn还原As(Ⅲ)(用As2O3表示),生成一种气体,通入硬质石英管并加热,生成明亮砷镜,即说明此人死于砷中毒,之后用NaClO洗去砷镜。
6-1试写出以上涉及的三个反应方程式。
小明想做上述实验,但他惊讶地发现实验室中无纯的As2O3,自己又不认识“上面”的人买不到试剂,经一番努力找到了一份含As2O3和As2O5及惰性杂质的样品。
在幸运地安全完成实验后,他对样品的精确组成产生了兴趣。
精确称量了0.1500g样品后,将之溶解在NaHCO3溶液中,用0.05150mol/LI2标准溶液滴定,用去15.80mL,酸化后加过量KI,析出的I2用0.1300mol/LNa2S2O3溶液滴定,用去20.70mL。
6-2已知H3AsO4为三元酸,pKa1=2.26,pKa2=6.76,pKa3=11.29,试计算pH=8时1mol/LH3AsO4溶液各型体浓度。
6-3写出滴定过程中涉及的所有反应方程式。
6-4为何用I2进行滴定时体系要处在弱碱性环境下?
6-5计算As2O3和As2O5质量分数。
第七题:
(8分)
7-1烯烃以PdCl2为催化剂,被氧化生成醛的Wacker过程在工业上已得到应用,且钯的乙烯配合物在水溶液中很快分解,生成乙醛和Pd,之后加入CuCl2再通入O2,请写出涉及的三个反应及总的反应。
7-2请指出加CuCl2溶液后再通氧气的目的。
Wacker过程可用如下循环表示:
7-3写出A、B、C结构。
第八题:
(5分)
锂电池是现在十分流行的一种手机电池,其负极材料为Li-C6,正极材料为Li0.55CoO2。
8-1试写出电极反应方程式。
8-2现在市售的锂电池都为3.7V,小明买了这样的2节电池串联在一起自制一个移动电源,并用5V的三极稳压管稳定电压,电流输出为1000mA。
现用该自制电池对电池容量为2000mA的手机进行充电,试估算分别在1h和3h后,锂电池中负极消耗的锂质量。
第九题:
(6分)
小明在实验里做合成
已知
9-1请写出ABCD结构式。
9-2写出步骤
(1)中不含自由基、不带形式电荷较稳定的中间体。
第十题(8分)
A的分子式为C8H11Br。
A在金属钠的作用下生成B。
A用Na/NH3(l)还原生成C。
B与C共热生成D,D选择性地加等摩尔H2生成分子E,E中共有3种化学环境不同的H,且比例为3:
2:
1。
B在热的酸性KMnO4溶液中反应只生成一种产物F。
10-1请写出A~F的结构简式。
10-2请给出化合物A、F命名。
第十一题:
(15分)
爱好摄影的小明开始对如何制作照片感兴趣,他查阅资料时发现用到了一种叫做定影液的试剂,用于溶解AgBr,其中溶质为A。
有一种与A中阴离子元素组成相同的阴离子B,有强氧化性,可氧化Mn2+为MnO4-(AgNO3催化下),并不含氢。
又有一种与A元素组成相同的C,是染料工业上常用的还原剂。
C受热易分解生成A,一种盐和一种刺激性气体(1:
1:
1生成)
11-1给出A、C的化学式和B的结构式。
11-2给出B氧化Mn2+的方程式
11-3定影液遇酸失效,有两个反应是它的原因,主反应为歧化,副反应为失水(A与H+的物质的量之比为5:
6进行反应),给出离子方程式。
11-4给出C受热分解的方程式。
爱思考的小明又考虑了一种与A中阴离子中元素同族的元素D,DO2固体常略带红或紫色,以氧化性为主,能氧化H2S,I-甚至有机尘埃,D与HNO3作用生成H2MO3
11-5给出D的元素符号及其在周期表中的位置
11-6解释为什么DO2固体常略带红或紫色(纯DO2为白色)
11-7小明一开始曾猜测底片上含有Hg,但是这是不正确的,他又去查阅了与Hg有关的资料,发现有一种Hg的盐E,其溶液与Hg混合振荡后沉淀Hg消失,生成F的溶液,加入HCl后生成白色沉淀G,加入过量浓HCl又形成H和Hg,G与一种刺激性气体I反应后先生成黑色物质J,随后变为白色难溶的K,给出E、F、G、H、I、J、K的化学式,并写出G到H,G和I反应生成J,J到K的方程式。
第十二题:
(8分)
新铃兰醛(Lurat)是对铃兰醛进一步优化的人工合成香料,因其具有清新的铃兰花香香气,稳定性好,刺激性小而广泛应用于化妆品及肥皂,洗涤剂等日用品。
中间体月桂烯的合成方法之一如下:
但是工业上一般用β-蒎烯热解得到月桂烯。
β-蒎烯可以从松节油中提取,它的结构为:
由月桂烯合成新铃兰醛的路线如下:
12-1已知月桂烯、F、β-蒎烯的化学式相同,请写出B、D、F、月桂烯的结构简式。
B
D
F
月桂烯
12-2写出D
E中间体的结构简式。
12-3请在β-蒎烯的结构式中用“
”表示出热解需断开的C-C键。
如:
12-4写出月桂烯
G步骤中,冰醋酸的作用。
附加题(10分):
有机物A与无机物B在NaOH溶液中因投料比不同可生成两种配合物C、D。
C、D具有相同的对称性和相同的电荷数。
A可由E和F合成,原子利用率为100%。
E、F都只含三种元素,含C量都为54.55%。
E的相对分子量为F的两倍,分子中只含一级、二级碳,与过氧化氢反应能生成肟。
C、D中金属元素含量分别为32.63%、38.72%,且同一环上最多有两个碳原子。
13-1通过计算给出C、D的结构和E、F的结构简式。
13-2给出你认为的最合适的原料B,并给出原因。