化学竞赛1.docx

化学竞赛1.docx

《化学竞赛1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学竞赛1.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

化学竞赛1

张祖德无机化学要点例题习题

P162.10P203.40\41P204.47P214.15

2009年全国高中化学竞赛初赛模拟试卷（C）第1题

中国化学会第24届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）模拟试题（R）第4题

2006年全国高中学生化学竞赛（江苏赛区）夏令营选拔赛试题第1题

中国化学会第24届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）模拟试题（||）第8题

高中化学奥赛培训教程P173题3

冲刺9月P118P1210P3118

中国化学会24届全国高中化学竞赛（省级赛区）模拟试题（4）第五题

（5）第四题

2010年化学竞赛模拟练习

（一）第IX题

模拟试卷（十）第二题

中国化学会第24届全国高中生化学竞赛（省级赛区）模拟试题（N）第一题

中国化学会第24届全国高中生化学竞赛（省级赛区）模拟试题（R）第一题

中国化学会第24届全国高中生化学竞赛（省级赛区）模拟试题（D）第一题

中国化学会第24届全国高中生化学竞赛（省级赛区）模拟试题（P）第三题

“南京工业大学。

扬子石化杯”2006全国高中生化学竞赛（江苏赛区）夏令营选拔赛试题第一题1-11-2

2009年全国高中学生化学竞赛初赛模拟试卷（C）第一题

《高中化学奥林匹克竞赛解题方法大全》（山西教育出版）第四页例题6

《张祖德教练员培训试题》第三章A组第3题B组第1351011题

一、SO3和O3的混合气体经光解作用产生气体A和B。

已知A可助燃，等摩尔量的SO3和O3反应得等摩尔量的A。

振动光谱测定B中存在两种不同环境的氧原子，试确定A______和B_______（分子式），并画出B的分子结构。

写出表示上述光化学反应的化学方程式。

预测B的稳定性和化学性质。

二、1772年，Priestley首次制得了NO，随后被广泛地运用于制造硝酸，化肥，炸药等。

但NO造福人类的同时，也污染空气。

近年，人们又发现了NO在生物学上奇妙作用，NO更被评为2000年的明星分子。

请回答下列有关NO的问题。

（1）写出三种制备NO的反应方程式。

（2）画出NO的分子轨道能级图，算出其键级和磁距，并说明分子中的键型。

（3）试说明NO既然是奇电子分子，为什么不能形成二聚体。

（4）NO对臭氧层有严重的破坏作用，主要表现为对臭氧的催化分解，请写出主要的反应式。

三、在元素周期表中，位于金属锰（Mn）之下的是锝（Tc）和铼（Re）。

铼是1925年由W.Noddack等人发现的，并以莱茵河的名字给她取名为铼。

高铼酸的氧化性比高锰酸弱的多，用稀HNO3氧化Re3+即可得之。

⑴在乙二铵水溶液中，用金属钾K与KReO4反应可得到无色化合物A，已知该化合物含K28.59％，含Re68.09％，则A的化学式为；

反应的化学方程式为。

⑵你认为化合物A是顺磁性还是抗磁性的?

为什么?

⑶在A的阴离子结构中，Re处于中心位置，另一原子L与之配位，L有两种不同的位置，其比例关系为1∶2，试画出该阴离子的草图。

核磁共振（NMR）实验结果却只显示了一种L粒子的信号，试简要解释其原因。

答案

⑴K2ReH9（2分）18K+KReO4+13H2O

K2ReH9+17KOH（2分）

⑵抗磁性，Re化合价+7，所有的电子参与成键（2分）

⑶

氢的各种位置之间有迅速的交换作用（2分）

四.对于一个运动速度V远远小于光速C的自由电子，有同学曾做过如下推演

Mv=p=h/λ=（hν）/（λv）=E/v=1/2mv2/v=1/2mv,所以1=1/2

你能否很快鉴别出这错误究竟发生在哪一步？

五．

（1）O22+是奇特的分子离子，你可以预期它不可能存在的理由是什么？

但在六十年代中期在实验上发现了它的存在，其理由又是什么？

（2）O22+分子离子的位能图如下，其形状称为“火山”形

为形成O22+分子离子，两个O+离子的最小动能是多少？

O22+在热力学上稳定吗？

在动力学上稳定吗？

O22+的离解能是多少？

O22+可以用来储存能量，1个O22+分子离子可储存能量？

O+－O+的键长是多少？

为形成O22+离子，两个O+阳离子之间应相距的最短距离是多少？

六．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。

研究研究者为此获得了2000年诺贝尔化学奖。

（1）写出聚乙炔分子的顺式和反式两种构型。

（2）若把聚乙炔分子看成一维晶体，指出该晶体的结构基元。

（3）假设有一种聚乙炔由九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。

π电子在环上运动的能量可由公式

给出，式中h为普朗克常数（6.26×10－34J·s），me是电子质量（9.109×10－31kg），l是大环周边的长度，量子数0，±1，±2，……。

计算电子从基态跃迁到第一激发态需要吸收的光的波长。

七．氢原子的稳态能量由下式给出：

En=－2.18×10－18

（J），n为主量子数

（1）计算①第一激发态（n=2）和基态（n=1）之间的能量差，②第6激发态（n=7）和基态（n=1）之间的能量差。

（2）上述赖曼系（Lyman）跃迁处于什么光谱范围？

（3）解释：

由Lyman系光谱的第1条线及第6条线产生的光子能否使：

①处于基态的另外的氢原子电离？

②晶体中的铜原子电离？

（铜的电子功函数为Φ=7.44×10－19J）

（4）若由Lyman系光谱的第1条谱线和第6条谱线产生的光子使铜晶体电离，计算这两种情况中从铜晶体发射出的电子的德布罗意波长。

八.共轭多烯烃的π电子可看作自由电子模型。

已知

（1）丁二烯

（2）维生素A（3）胡萝卜素分别为无色、桔黄色和宝石红色，请定性解释这些化合物的颜色。

若维生素A在332nm处吸收最强，试估算箱的长度。

九.按量子论看，电子具有波粒二象性，其波长

。

若电子在半径为r的圆环上运动时，圆的周长必须与电子波半波长的整数倍相合。

（1）今将苯考虑成一个半径为r的圆（r=0.139nm），试给出苯上π电子运动所表现的波长。

（2）试证在π轨道上，电子动能

（3）当n=0时被认为是能量最低的π轨道，则6个π电子将分别填充在哪些轨道上，它们的n值各为多少？

最低空轨道的n值是多少？

（4）紫外光谱是电子在光的作用下从一个轨道跃迁到另一个轨道产生的。

试证明苯分子的最低紫外吸收应为

，并写出计算此跃迁过程的波长。

（5）试问，联苯分子

的最低能量吸收和苯相比，是向能量最

高的方向位移还是向能量低的方向位移？

请说明理由。

一十．由于染料的合成，化学工业在十九世纪经历了一次大发展。

当时人们无法理解合成的染料为何有这样鲜艳的颜色。

现今量子力学对此作了解释。

某些染料分子可看作一维分子，电子分布在其上，电子的波长应当与分子给定的空间相匹配。

这种模型称为“一维势箱理论”。

每种波长对应于某一确定的能量。

当波长处于可见光区域（400—650nm），分子就显色。

（5）用图表示电子的三种最长的波长，如何与长度l的“一维”分子相匹配。

（6）写出作为长度为l的函数的电子的可能波长的一般表达式。

（7）试写出分子中的电子的可能的能量，它们是长度l的函数。

（在一维势箱中，势能为零）

（8）试推出：

对于长度为l的链，有k个电子，发生最长波长的吸收时，

，其中k为偶数，c为光速，h为普郎克常数。

（9）试设想有一个由双键构成的共轭体系的线性分子，其中的π电子导致分子显色。

每增加一个碳原子时，π电子体系中增加一个电子，分子的长度的增值为a，a为共轭体系中一个C—C键的键长。

碳原子数为N，推导N为偶数时，一级电子迁移的波长（即最长波长）对碳原子数的函数表达式。

（10）再推导N为奇数时，一级电子迁移的波长对碳原子数的函数表达式。

十一、史蒂文·琼斯于1985年成功地在约373K实现低温核聚变，成为举世瞩目的重大新闻。

低温核聚变的奥秘在于μ原子的应用。

所谓μ原子就是把核外电子换成带一个单位负电荷的μ原子后的氘原子。

（11）依据玻尔理论，请导出这种μ原子半径r与核外μ原子质量m之间的关系式。

（12）已知μ原子的静止质量m=1.884×10－28（kg），电子的静止质量m=9.11×10－31（kg），则μ原子的半径r是氘原子半径r的多少分之一？

为什么？

（13）根据你所掌握的理论，说明为什么氘氘熔合（核聚变）要在亿度高温下才能实现？

（14）为什么用μ原子就可以实现低温核聚变？

十二、指出下列元素的名称和原子序数。

并写出它们基态原子的核外电子排布式：

（1）第八个稀有气体

（2）第四周期中的第八个过渡元素

（3）常温下为液态的非金属元素

（4）熔点最低的金属元素

（5）第六周期中的IVB族元素

（6）4f层填入11个电子的元素

十三、如果我们把三维空间里的周期系搬到一个想象中的“平面世界”去，那是一个二维世界。

那里的周期系是根据三个量子数建立的，即n=1，2，3……，m=0，±1，±2，±3……±（n－1）,ms=

。

其中m相当于三维世界中的l和ms两者的作用（例如用它也能表示s、p、d……）。

另外，在三维世界中的基本原理和方法对这个二维的“平面世界”也适用。

试回答：

（15）画出“平面世界”周期表中前四个周期。

按照核电荷标明原子序数，并用原子序数（Z）当作元素符号（例如第一号元素的元素符号即为1），写出每个元素的电子构型。

（16）现在研究n≤3的各元素。

指出与“平面世界”中每种元素相对应的三维空间中的各种元素的符号。

根据这种相似性，你估计在常温、常压下，哪些“二维世界”的单质是固体、液体和气体？

（17）画图说明n=2的“平面世界”元素的第一电离能的变化趋势。

在“平面世界”周期表中，画出元素的电负性增长方向。

（18）在这个“平面世界”中有哪些规则和三维世界中所用的8电子和18电子规则相当？

（19）n=2的各元素分别与最轻的元素（Z=1）形成简单的二元化合物。

用原子序数作为元素符号；画出它们的路易斯结构式并画出它们的几何构型。

指出分别与它们中每一个化合物相应的三维世界中的化合物。

十四、氯分子的解离是一个吸热过程，△H=243.6（kJ·mol－1）。

光也可以引起氯的解离。

问：

（20）预期引起氯解离的光的波长多少？

（21）比计算的临界值长或短的波长的光也能引起氯的解离吗？

（22）临界波长的光子的能量多大？

（23）当能引起氯解离的光照射氯气和氢气的混合物时，将生成氯化氢。

设混合气体受到汞紫外灯（λ=253.6nm）照射，灯的输入功率为10瓦，其中2%的能量被装入10升容器中的混合气体吸收。

在受照射2.5秒期间，生成了65mmol（毫摩尔）的氯化氢气体。

问量子产额多大？

（量子产额=每吸收一个光子得到产物分子的个数）

十五、电离1mol自由铜原子得1molCu+，需能量746.2kJ，而由晶体铜电离获得1molCu+仅消耗434.1kJ能量。

（24）说明上述两电离过程所需能量不同的主要原因。

（25）计算电离1mol晶体铜所需照射光的最大波长。

（26）升高温度可否大大改变上述两电离过程所需的能量？

在高温时，这两种电离能有无差别？

十六、设想你去某外星球做了一次科学考察，采集了该星球上十种元素单质的样品，为了确定这些元素的相对位置以便系统地进行研究，你设计了一些实验并得到下列结果：

单质

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

熔点（℃）

-500

550

160

210

-50

370

450

300

260

250

与水反应

√

√

√

√

与酸反应

√

√

√

√

√

√

与氧气反应

√

√

√

√

√

√

√

√

不发生化学反应

√

√

相对于A元素的原子质量

1.0

8.0

15.6

17.1

23.8

31.8

20.0

29.6

3.9

18.0

按照元素性质的周期递变规律，试确定以上十种元素的相对位置，并填入下表：

A

B

H

方法：

充分利用表中数据，结合元素周期性变化解题。

捷径：

因为A、E不发生化学反应，具有相似的化学性质，处于同一族，同理I、C，D和J，B、F、G、H由于化学性质相似，可能处于同一族。

但D、J的相对原子质量相当接近，它们不可能处于同一族，而只能处于同一周期相邻的族。

同理H和F也处于同一周期相邻的族中。

然后按照相对原子质量小的元素其原子序数小的原则排列。

以此获得下表中的结果。

A

I

B

C

D

J

G

E

H

F

总结：

该题的解题方法技巧是：

确定元素种类，B、F、G、H属活泼金属，D、J属不活泼金属，C、I属非金属，A、E属惰性元素。

按元素的相对原子质量由小到大排成一横行，再把同类元素按相对原子质量自上而下排成一纵行。

结合表中巳定位的A、B、H元素，确定其它元素的位置。

解本题时，切忌与地球上存在的元素一一对应。

十七、1984年，联邦德国达姆施塔特重离子研究机构阿姆布鲁斯特和明岑贝格等人在重离子加速器上用58Fe离子轰击208Pb靶时发现了265X。

（1）X的元素符号是，X最高价氧化物的化学式是。

（2）用元素符号并在左上角和左下角分别标注其质量数和质子数，写出合成X的核反应方程式（方程式涉及的其他符号请按常规书写）。

（3）最近有人用高能26Mg核轰击248Cm核，发生核合成反应，得到X的另一种同位素；然后释放出α粒子，得到质量数为265的另一种核素。

分别写出核反应方程式。

答案：

（1）Hs（1分）HsO4（1分）

（2）

Fe＋

Pb→

Hs＋

n（1分）

（3）

Mg＋

Cm→

Hs＋5

n

Hs→

Sg＋

He（各1分）

十八、在我们地球的物质世界里的周期系是根据4个量子数建立的，即n＝1，2，3，……；l＝0，1，…，（n－1）；ml＝0，±1，±2…，±l；ms＝±1/2。

如果在另一个星球，那里的周期系也是由4个量子数建立的，但它们的关系为n＝1，2，3，……；l＝0，±1，±2，…，±（n－1）；ml＝0，1，2，…，l－1；ms＝±1/2。

如果在地球上的基本原理在这个星球上也是适用的（但不发生能级交错现象），回答下列问题：

（1）这个星球中第一、二、三、四、五、六层各有几个亚层？

（2）这个星球中s、p、d、f、g、h亚层各有几个轨道？

（3）这个星球中第一、二、三、四、五、…、n层各有几种元素？

（4）写出9、33号元素的价电子构型；

（5）写出前112号元素电负性最大和最小的元素的原子序数；

（6）写出第二周期中可能的杂化轨道。

（7）在这个星球中的有机化学是最可能以哪一种元素为基础的？

写出原子序数。

（8）在这个星球中，有哪些规则和地球上所用的8电子和18电子规则相当？

（9）如果这个星球中每个轨道只容纳1个电子（ms＝1/2），其它量子数和基本原理不变，写出前100号元素的稀有气体的原子序数。

答案：

（1）1、3、5、7、9、11（1分）

（2）1、2、3、4、5、6（1分）

（3）2、12、30、56、90（1分）、…、2n（2n－1）（1分）

（4）1s22s22p22d31s22s22p42d63s23p43d63f7（各1分）

（5）13101（各1分）

（6）sp、sp2、sp2d、sp2d、sp2d2、sp2d3、pd、pd2、pd3、p2d、p2d2、p2d3（2分）

（7）8（1分）（8）12、30（1分）

（9）2、11、31、66（1分）

十九、NF3是一种三角锥体分子A，键角102°，沸点－129℃；可在铜的催化作用下由F2和过量NH3反应得到。

（1）写出制备NF3的化学反应方程式；

（2）为什么NF3的键角比NH3的键角（107.3°）小得多？

（3）为什么NF3的沸点比NH3的沸点（－33℃）低得多？

（4）用σ＋和σ－表示出NH3和NF3分子中键的极性，预测这两个分子极性大小，并解释原因。

（5）预测NF3酸碱性情况？

（6）在NF3中N－F键能为280kJ/mol，比在BF3中B－F键能（646kJ/mol）的1/2还小，请解释原因。

（7）NF3不易发生水解，而NCl3却能发生水解。

分析NF3不发生水解的3点理由和NCl3的水解反应方程式。

答案：

（1）4NH3＋3F2＝NF3＋3NH4F（1分）

（2）F电负性大于氢，故NF3中N周围电子密度相对小于NH3中情形（1.5分）

（3）NH3中有氢键，NF3只有范德华力（1.5分）

（4）

（1分）

NF3分子的极性比NH3分子的极性小（1分）

在NF3中，孤对电子产生的偶极方向和N－F健产生的偶极方向相反而抵消，在NH3中N－H键的净偶极矩和孤对电子的偶极矩方向一致（1分，NF3偶极矩0.78×10－30C·m；NH3偶极矩4.74×10－30C·m）

（5）具有弱碱性，且碱性比NH3弱（1分）

（6）①B原子半径比N原子小，且B、F电负性差比N、F电负性差大，因此B－F单键比N－F单键键能大（1分）；②在BF3中，由于F和B的p轨道重叠，使B－F健具有双键特征（π

），因此在BF3中的键能更大（1分）。

（7）①电负性F

N，N为δ＋，不接受H2O的H＋进攻，不能发生亲电水解（1分）；②N只有4个价轨道，均被占据，不能发生亲核水解（1分）；③N－F键能大，难断开。

（1分）NCl3＋3H2O＝NH3＋3HClO（1分）

二十六）

周期表中汞与锌、镉等元素同族，原子序数80，常见的氧化态＋2、＋1，熔点－38.72℃，沸点357℃，是室温下呈现液态的唯一金属单质。

汞是古代就已认知的元素之一，大多数汞来自于辰砂矿，主要用于温度计、气压计、荧光灯和电池。

1．写出汞原子的核外电子排布式；

2．汞用于制造温度计，主要利用了它的什么性质？

3．已知下列电对的标准电极电势。

ΦøHg2＋/Hg22＋＝0.905V，ΦøHg22＋/Hg＝0.799，ΦøAg＋/Ag＝0.800V。

（1）试判断：

Ag与Hg（NO3）2溶液能否反应？

若能，则写出反应的离子方程式。

若不能，则说明理由；

（2）写出过量汞与稀硝酸反应的化学方程式。

4．硫醇的英文名字也叫Mercaptan，来源于拉丁文（Mercuriumcaptans）是捕获汞的意思。

医学上常用硫醇类来解除汞中毒，常用一种叫巴尔（

）的作解毒剂。

闻名世界的八大公害之一的__，主要就是由重金属汞污染造成的。

人长期食用由于海水、湖水中含有汞离子而中毒的鱼，会吸入汞积聚体内，可引起中毒，其原因是Hg2＋能使含有巯基的蛋白酶（酶（SH）2）失去活性，产生汞中毒，临床常用一种解毒剂，如二巯基丙醇（巴尔）可以解毒使蛋白酶恢复活性。

试用有关化学反应解释这种现象。

5．汞有一种化合物X，室温下是无气味、白色结晶粉末，不溶解于水，400～500℃时升华，光照能分解，常用做电极材料。

X俗名轻粉，可由水银、明矾、食盐等混合炼制，有攻毒杀虫消水肿之功效。

（1）写出X的化学式___和电子式___；

（2）写出制备X的化学方程式；

（3）从反应体系中分离出X的方法。

二十

1-1元素周期表是20世纪科学技术发展的重要理论依据之一。

假设NH4+是“元素”NH4的阳离子，则“元素”NH4在周期表中的位置应该是；“元素”NH4的单质常温常压下应为（填“高”或“低”）熔点（填“固”、“液”或“气”）体，（填“能”或“不能”）导电；NH4的碳酸盐应（填“易”或“不易”）溶于水。

1-2放射性元素的发现19世纪末20世纪初物理学发生巨大变革的基础。

最早发现的具有放射性的元素是铀，铀也是核电厂的燃料。

是自然界存在的易于发生裂变的唯一核素。

吸收一个中子发生核裂变可得到

和

，或

和

等。

请写出上述核反应方程式：

1-3利用核能把水分解，制出氢气，是目前许多国家正在研究的课题。

下图是国外正在研究中的一种流程（碘—硫法），其中用了过量的碘。

请写出反应①②③的化学方程式并注明条件：

反应①

反应②

反应③

上述流程中循环使用的物质是。

二十一

假想的元素周期表：

注意：

该周期表不分主族、副族、零族等族，自左向右18个纵行依次标记为1～18族。

设想科学家已经通过无线电波与某遥远行星上的生命取得了联系，该行星是由许多与地球上完全相同的元素组成的，但该行星上的居民，给这些元素取了不同的符号和名称。

通过电波，知道了该行星上30种元素的化学和物理性质，这些元素属于周期表中的第1、2、13、14、15、16、17、18族。

现在请根据这些元素的性质将其（用括号内的字母表示）分别填入空白周期表中的合适位置上。

＊有分别为bombal（Bo）、wobble（Wo）、jeptum（J）以及logon（L）4种惰性气体元素，其中wobble（Wo）的相对原子质量最大，bombal（Bo）的相对原子质量最小，而logon（L）的相对原子质量小于jeptum（J）。

＊最活泼的一组金属是xtalt（X）、byyou（By）、Chow（Ch）和quackzil（Q），这些金属中，Chow（Ch）的相对原子质量最小，且quackzil（Q）和Wobble（Wo）在同一周期。

＊apstrom（A），vulcania（V）和kratt（Kt）是非金属元素，这些元素的原子一般能获得或共享一个电子。

vulcania（V）和quackzil（Q）和wobble（Wo）处于同一周期。

＊ernst（E）、hinghho（Hi）、tetriblum（T）以及sississ（Ss）都是准金属元素，其中sississ（Ss）是这几种元素中相对原子质量最大的一种。

而ernst（E）的相对原子质量最小。

hinghho（Hi）和tetriblum（T）在第14族，terriblum（T）原子的质子数大于hinghho（H）。

yazzer（Yz）临近锯齿形曲线，它属于金属元素而非准金属元素。

＊所有元素中，pfsst（Pf）元素的相对原子质量最小，最重的元素是eldorado（El），最活泼的非金属是apstrom（A）。

kratt（Kt）与byyou（By）反应能形成食盐。

＊元素doggone（D）的原子只有4个质子。

＊floxxit（Fx）是生命化学中重要