胡波化学竞赛题库物理化学.docx
《胡波化学竞赛题库物理化学.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《胡波化学竞赛题库物理化学.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
胡波化学竞赛题库物理化学
中学化学竞赛试题资源库——物理化学
A组
．核磁共振（NMR）技术已广泛应用于复杂分子结构的测定和医学诊断等高科技领域。
已知只有质子数或中子数为奇数的原子核有NMR现象。
试判断下列哪组原子均可产生NMR现象
A18O31P119Sn
B27Al19F12C
C元素周期表中ⅤA族所有元素的原子
D元素周期表中第1周期所有元素的原子
．为了控制温室效应。
各国科学家提出了不少方法和设想。
有人根据液态CO2密度大于海水密度的事实，设想将CO2液化后，送入深海海底。
以减小大气中CO2的浓度。
为使CO2液化，可采用的措施是
A减压、升温B增压、升温C减压、降温D增压、降温
．在一杯透明的液体中加入一小颗固体，整杯液体完全转变成固体，则原液体和析出的固体分别可能是
A过饱和溶液，不带结晶水的晶体B饱和溶液，带结晶水的晶体
C过饱和溶液，带结晶水的晶体D－10℃的过冷水，冰
．取少量固体NH4Cl放在石棉网上，把两条充分润湿的pH试纸粘贴在玻璃容器内表面，将容器罩盖在药品上，加热药品，则pH试纸颜色的变化是
A变蓝绿色B变红色C蓝绿→黄色→红色D红色→黄色→蓝色
．使用微波可以使许多化学反应大为加速，以致出现了微波化学这一学科分支。
微波加速反应的奥秘可能是它能使极性溶剂迅速升温，反应可选用的溶剂是
A丁烷B甲醇C四氯化碳D水
．一些分子很长的有机物晶体，分子在晶体中排列如图A所示，当温度升高时因热运动而失去周期性排列状态，如图B和C所示这时晶体已融成液体，但仍具有各向异性当温度继续升高，分子热运动更加剧烈，最终成为各向同性的液体，如图D。
请指出下图中属于液晶的是
ABCD
．利用储能介质储存太阳能的原理是：
白天在太阳照射下某种固定盐熔化（实为盐溶于自身的结晶水）吸收热量，晚间熔盐释放出相应能量，从而使室温得以调节。
已知几种盐的熔点及熔化时能量改变值如下表。
下列说法正确的是
盐
溶点（t）
熔化吸热（kJ/mol）
CaCl2·6H2O
29.0
37.3
Na2SO4·10H2O
32.4
77.0
Na2HPO4·12H2O
36.1
100.1
Na2S2O3·5H2O
48.5
49.7
A不应选用CaCl2·6H2O
B可选用Na2SO4·10H2O和Na2HPO4·12H2O
C最好选用Na2SO4·10H2O，它更为经济
D以上皆不宜选用
．在空气中对某一样品进行红外分析，对样品的红外光谱有干扰的气是。
．下表列举常见的温室气体。
温室气体
现有浓度
估计平均年增长率（%）
二氧化碳（CO2）
345g/t
0.4
甲烷（CH4）
1.65g/t
1～2
一氧化二氮（N2O）
0.3g/t
0.2～0.3
氟里昂（CFCl11、CFCl12）
0.2mg/t、0.35mg/t
5.0
臭氧层臭氧（O3）
0.1～10g/t（随高度变化）
－0.5
一氧化碳（CO）
0.12g/t
0.2
由此可见，温室效应中起主要作用是
．下图所示在长方体密封箱内，正中的P为一个可以左右无摩擦滑动的半透膜，A室与B室空间相同，A室内充满2mol/L的蔗糖溶液，B室内充满1mol/L的蔗糖溶液。
分析说明：
（1）实验开始后，P向方向移动，原因是。
（2）P移到箱外标记（等分数字）数字附近即可停止。
（3）P停止后的A、B两室蔗糖溶液的浓度各是mol/L。
．被称为“魔棒”的荧光棒已成为节日之夜青少年的喜爱之物，其发光原理是利用过氧化氢氧化草酸酯产生能量，该能量被传递给荧光物质后便发出荧光。
回答下列问题：
（1）有人说，发光的魔摔不能凑近石油气之类的可燃性气体，否则会导致爆炸，是否正确？
说明理由。
（2）通过挤压，使过氧化氢与草酸酯混合反应，导致魔棒发光，一段时间后，光的亮度降低，此时，把魔棒往手心上敲打几下，亮度会重新增大，原因是什么？
（提示：
草酸酯是一种有较高粘度的有机化合物）
（3）在设计魔棒时，其连续发光的能力在8～12h，如果在发光中途，把它放入冰箱的冷冻室中，发光便会停止或基本停止。
把魔棒从冷冻室中取出静止一会儿，它又会连续发光，原因是什么？
B组
．右图所示是压力流假说模型。
其中A、B均为半透膜性的，水能透过，糖分子不能透过的空心球，以U型玻璃管连通，A球内充以有色的浓庶糖溶液，B球和U型管中均充以清水。
试分析U型管内液体流动原因。
结合上述实验，分析植物韧皮部液流白天快、夜间慢的原因。
．下图所示是大气中红外光透射率的光谱特性（横坐标是波长，纵坐标是能穿透大气的程度）。
（1）试说明大气中的CO2吸收红外线的能力与频率的关系？
（2）大气对红外线的吸收会产生什么效果？
什么因素加剧形成这一效果？
加剧的后果是什么？
（3）除CO2气体外，CH4、N2O、氟里昂也是温室气体，请再举两例温室气体。
说明温室气体分子有何特点。
（4）利用实验室常用药品和仪器，设计一个实验装置，证明较高浓度的CO2对阳光中的红外线有高吸收率（画出图示，简述实验原理和方法）。
．右图是四面体底面的一个横截面，三角形三个顶点分别代表M、A和B的纯组分每条边则表示两种组分的相互递变，但总浓度各点均相同为10。
（1）第6点上组分的浓度［M］是______，［A］，第20点上的组分浓度是［M］＝，［A］，［B］。
（2）利用这种三组分的图形我们可以进行某些实验研究，如分光光度法，在固定［M］＋［A］十［B］的恒定情况下，不断改变相应组分浓度，就可获得一系列相应的吸光度值，将这些吸光度值联结起来后的同心圆的圆心坐落在第6点上，表明此时形成配合物的组成为，若同心圆圆心落在第8点上，表明配合物的组成是，若同心圆的圆心落在第34，35和42点之间时，则配合物的组成是。
．位于美国北卡罗来纳州正东约600km海上的百慕大群岛，四周是辽阔的海洋，气候温和，四季如春，具有蓝天绿水，白鸥飞翔，花香四溢的秀丽风景然。
而在神秘的“百慕大三角海区”，却有一连串飞机与轮船的离奇失踪案。
已有数以百计的船只和飞机失事，数以千计的人丧生。
最近英国地质学家、利兹大学的克雷纳尔教授提出了新观点，认为造成该海域沉船或坠机的元凶是海底存在的一种“甲烷水合物”。
请回答：
（1）甲烷水合物的通式。
它的晶体属什么类型。
原子间和分子间的作用力是什么？
（2）下图是甲烷水合物的相平衡图，图中两条曲线X和Y分别代表相应水与冰的临界线和水合物与气体的临界线，Z为临界点。
请回答
A、B、C和D区域中的组分，A，B，C，D，Z点的组分。
．在一定温度下，NaCl的饱和溶液中加入KCl后，NaCl的溶解度要降低。
当KCl加到一定数量后，会得到NaCl和KCl同时饱和的溶液。
在KCl的饱和溶液中，加入NaCl，KCl的溶解度也要降低，最后也得到同时为KCl和NaCl所饱和的溶液，这种溶解度变化的关系，可以从等边三角形坐标表示的图形中反映出来。
等边三角形坐标（见图1）可以表示出三种物质的任何质量百分组成。
三角形顶点A、B、C分别代表三种纯物质，三条边线表示任何两种物质混合物的百分组成，三角形内各点表示三种物质混合物的百分组成。
例如图1中的P点表示A20％，B10％，C70％。
点号
饱和溶液组成（%）
A（NaCl）
B（KCl）
C（H2O）
D
40.0
0
60.0
G
30.0
20.0
50.0
F
26.0
34.0
40.0
H
10.0
45.0
45.0
E
0
54.0
46.0
在一次实验中，分析五个饱和溶液的组成，得如下的结果（以质量百分率表示）：
请在等边三角形坐标图（图2）上标出上表中各点的位置，再将各点连成曲线。
连结AF和BF。
回答下列问题
（1）D、E两点分别表示什么？
（2）F点表示什么？
（3）DF和EF曲线分别表示什么？
（4）如果NaCl、KCl、H2O三种物质混合物的百分组成在CDFE区域内，则该混合物处于什么状态？
（5）如果混合物的百分组成在ADF区域内，则该混合物处于什么状态？
（6）如果混合物的百分组成在BEF区域内，则该混合物处于什么状态？
．测定分子量的常用方法之一是凝固点下降法。
例如水是常用的溶剂，当水中溶解了某种不挥发的溶质时，水的凝固点（即冰点）即会下降，海水在0℃时不会结冰就是这个原因。
凝固点下降的程度与溶质的分子数有关，而与溶质是何种物质无关。
当溶剂的量确定时，凝固点的降低值与溶质的分子数成正比。
已知10.0g樟脑中溶解0.412g萘，凝固点下降了13℃。
某种由C、H、O组成的有机物2.30g溶于15.6g樟脑中，凝固点下降了49.5℃。
如果把3.667g该有机物完全燃烧，生成9.236gCO2和1.634gH2O，求该物质的分子式（已知萘的相对分子质量为：
128）
．已知可以通过凝固点降低法来测定溶质的分子量。
今有0.900g乙酸溶解在500g水中所得的溶液，其凝固点为－0.588℃，另有2.32g乙酸溶解在100g苯中，所得溶液的凝固点较纯苯降低了0.970℃（已知：
Kg（水）＝1.86K·kg/mol，Kg（苯）＝5.12K·kg/mol）
（1）分别计算乙酸在水中和苯中的摩尔质量。
（2）比较计算结果，预测或假设两者不同的原因。
．
（1）0.900gHAc溶解在50.0g水中所形成的溶液，其凝固点为－0.558℃。
2.32gHAc溶解在100g苯中所形成的溶液，其凝固点较纯苯降低了0.970℃。
试分别计算HAc在水中和苯中的摩尔质量，并解释在水和苯中醋酸的摩尔质量为什么不相同。
已知：
水和苯的凝固点降低常数Kf分别为1.86和5.12K·kg·mol－1。
（2）在100g水中溶入摩尔质量110.1g·mol－1的不挥发性溶质2.220g，沸点升高了0.105℃，若再加入摩尔质量未知的另一种不挥发性溶质2.160克，沸点又升高了0.107℃试计算：
①水的沸点升高常数Kb，未知物的摩尔质量M2和水的摩尔蒸发热△H；
②该溶液在298K时蒸气压（设该溶液为理想溶液）。
．离于液体是常温下呈液态的离子化合物，已知品种几十种，是一类“绿色溶剂”。
据2002年4月的一篇报道，最近有人进行了用离子液体溶解木浆纤维素的实验，结果如下表所示：
向溶解了纤维素的离子液体添加约1.0%（质量）的水，纤维素会从离子液体中析出而再生；再生纤维素跟原料纤维素的聚合度相近；纤维素分子是葡萄糖（C6H12O6）的缩合高分子，可粗略地表示如下图，它们以平行成束的高级结构形成纤维；葡萄糖缩合不改变葡萄糖环的结构；纤维素溶于离子溶液又从离子液体中析出，基本结构不变。
n＝400～1000
表木浆纤维在离子液体中的溶解性
离子液体
溶解条件
溶解度（质量%）
[C4min]Cl
加热到100℃
10%
[C4min]Cl
微波加热
25%，清澈透明
[C4min]Br
微波加热
5～7%
[C4min]SCN
微波加热
5～7%
[C4min][BF4]
微波加热
不溶解
[C4min][PF4]
微波加热
不溶解
[C6min]Cl
微波加热
5%
[C8min]Cl
微波加热
微溶
表中[C4min]Cl是1－（正）丁基－3－甲基咪唑正一价离子的代号，“咪唑”的结构如右上图所示。
回答如下问题：
（1）在下面的方框中画出以[C4min]＋为代号的离子的结构式。
（2）符号[C6min]＋和[C8min]＋里的C6和C8代表什么？
答：
和。
（3）根据上表所示在相同条件下纤维素溶于离子液体的差异可见，纤维素溶于离子液体的主要原因是纤维素分子与离子液体中的之间形成了键；纤维素在[C4min]Cl、[C4min]Br、[C4min][BF4]中的溶解性下降可用来解释，而纤维素在[C4min]Cl、[C6min]Cl和[C8min]Cl中溶解度下降是由于的摩尔分数。
（4）在离子液体中加入水会使纤维素在离子液体里的溶解度下降，可解释为：
。
（5）假设在[C4min]Cl里溶解了25%的聚合度n＝500的纤维素，试估算，向该体系添加1.0%（质量）的水，占整个体系的摩尔分数多少？
假设添水后纤维素全部析出，析出的纤维素的摩尔分数多大？
C组
．右图为水－苯酚的T－x图，横坐标为苯酚的质量百分含量，纵坐标为温度，曲线ACB表示不同温度下水与苯酚恰好达到互溶时的组成。
请回答：
（1）指出点C，曲线AC、BC，曲线ACB与横坐标围成的部分分别表示的含义。
（2）50℃时，50mL试管内盛有2mL的液态苯酚，现逐滴滴加蒸馏水，并摇匀，叙述可观察到的现象。
（已知液态苯酚的密度为1.07g/cm3，熔点42℃）
（3）如果在50℃时，将6g苯酚与14g水混合，系统分为两层，计算上下两层溶液的质量。
（已知点a、b的横坐标分别为12、60）
．将一种盐溶于水中时，会使水的冰点降低，究竟冰点降低多少，与盐在溶液中的浓度有关。
如果将此溶液降温，则在零度以下某个温度，将析出纯冰。
但当盐在水中的浓度比较大时，在将溶液冷却的过程中析出的固体不是冰而是盐，这时该溶液称为盐的饱和溶液，盐在水中的浓度称为“溶解度”，溶解度的大小与温度有关。
右图所示为不同浓度的CaCl2溶液冷却析出晶体时所对应温度的曲线图。
（1）指出区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ内各物质组成（说明是何种固体或溶液是否饱和）；
（2）指出曲线AB、BC分别具体表示的含义；
（3）点B在坐标如何，有何意义；
（4）273K时，60g浓度为10%的CaCl2溶液持续降温，何时析出晶体，计算最多可析出单一晶体的质量。
（只需保留整数）
（5）根据右上图分析，如何提纯粗盐CaCl2，得到CaCl2·6H2O晶体。
（6）CaCl2溶液可用作冷冻剂，当CaCl2·6H2O晶体与冰以何比例（质量比）混合时，冷却效果最好。
（7）在大雪纷飞的北方国家，对CaCl2有很大的需求量，你认为CaCl2在这些国家有何用途？
．A和B两种物质互相溶解的关系如图1所示，横坐标表示体系的总组成，纵坐标为温度，由下至上，温度逐渐升高。
T1时a是B在A中的饱和溶液的组成，b是A在B中的饱和溶液的组成（T2时相应为c、d）。
T3为临界温度，此时A和B完全互溶。
图中曲线内为两相，曲线外为一相（不饱和液）。
某些物质如H2O和（C2H5）3N，C3H5（OH）3和间－CH3C6H4NH2有低的临界温度（见示意图2）。
请根据上述事实，回答下列问题：
图1图2
（1）解释图1中T3存在的原因。
（2）说明图2所示的两对物质存在低的临界温度的原因。
（3）描述图2所示的两对物质的互溶过程。
．室温离子液体是一类可广泛用于有机合成、无机及高分子合成的优质溶剂，其典型组成是含氮有机阳离子和无机阴离子。
美国匹茨堡大学首次报道了室温离子用于酶催化反应。
在离子液体中用一种叫做Thermolysin的蛋白水解酶催化两种氨基酸的衍生物合成了人造甜味素阿斯巴糖的前体（如图1所示）。
离子液体还可用于电化学的潜在溶剂，如用作电池的电解质。
RobertEngel研究小组新合成出一类水溶性非水离子液体LIPs（如图2）。
LIPs可以在相对温和的条件下制备，相对无反应活性，高电导，安全易得，为绿色化学提供了一种值得尝试的介质。
回答下列问题：
（1）化合物在酸性条件下完全水解的最终产物是：
（2）命名化合物Ⅱ____________________
（3）写出化合物Ⅲ可能的结构简式：
（4）在合成Ⅲ的过程中，Thermolysin的作用是_________，lonicliquid的化学式是，作用是。
（5）图1中离子液体的阳离子的两个N原子杂化类型是否一样__（分别指出），阴离子的空间构型与Na3AlF6中阴离子构型是否相同，；理由是__________________。
分别再确定它们中心原子的杂化类型和阴离子的空间构型。
（6）LIPs是否为电解质？
_________，理由是____________。
（7）举出两种与LIPs存在某些相似性而水溶性却相反的磷酸盐：
。
．1,5－二（2－羧基苯）－3－苯甲
（简写BCPF）的结构简式如右所示，是新近合成的Cu2＋的良好显色剂。
已知它与Cu2＋形成的配合物的最大吸收波长为560nm。
配合物溶液的吸光度值A与配合物的浓度c（配合物）成正比，即A＝kc（配合物）。
为确定BCPF与Cu2＋配合物的组成、稳定性以及溶液pH值对配合物稳定性的影响，实验得到下面两条曲线：
曲线1：
溶液吸光度A随Cu2＋总浓度c（Cu2＋）和BCPF总浓度c（BCPF）变化的曲线：
各溶液的pH值相同，改变c（Cu2＋）和c（BCPF），且使c（Cu2＋）＋c（BCPF）＝2.0×10－4mol/L，测定各吸光度值。
以吸光度A对Cu2＋总浓度c（Cu2＋）、BCPF总浓度c（BCPF）作图。
曲线2：
配制一系列c（Cu2＋）、c（BCPF）相同而pH值不同的该配合物溶液,测定各溶液的pH值与在560nm的吸光度值的关系，以A对pH作图。
曲线1曲线2
请回答：
（1）确定在配合物中Cu2＋与BCPF的物质的量之比（摩尔比），给出判定依据。
（2）说明pH值对该配合物稳定性的影响，分析其原因。
（3）计算曲线1的实验条件下该配合物的表观稳定常数K稳。
．某酸碱指示剂的酸式（HIn）在600nm处有最大吸收，440nm处稍有吸收，其碱式（In）在440nm处有最大吸收，而在600nm处稍有吸收。
配制浓度为1.00×10－3mol/L的该指示剂溶液，分别在pH＝1.00和pH＝12.00的缓冲溶液中，用1cm比色皿测得吸光度如下：
pH1.001200
A6001.4600.050
A4400.0730.780
现有同样浓度的该指示剂溶液，将其pH调节至6.00，在相同条件下测得A6。
00＝0.700，A400＝0.300。
试计算
（1）该指示剂的酸式（HIn）及碱式（In－）在600nm和440nm处的摩尔吸光系数
（2）该指示剂的理论变色点的pH值。
．在强烈搅拌下的1－己烯的苯溶液用KMnO4水溶液氧化。
发现当使用酸性的氧化剂溶液时，反应速度明显大于使用中性和碱性的氧化剂溶液。
向反应混合物中加入催化量的三正辛胺硫酸氢盐，极大地加速了在酸性溶液中的氧化过程，而在碱性溶液中对氧化速度几乎无影响。
（1）写出1－己烯的苯溶液与KMnO4水溶液反应的化学反应方程式，解释所述的动力学过程。
（2）预测在催化剂（三正辛胺硫酸氢盐）的存在下，用中性KMnO4溶液氧化已烯时反应速度变化的特性。
．纳米粒子是指粒径为1～100nm的超细微粒，由于表面效应和体积效应，纳米粒子常有奇特的光、电、磁、热性质，可开发为新型功能材料。
人工制造纳米材料的历史至少可以追溯到一千多年前。
中国古代铜镜表面的防锈层，经实验证实为氧化锡纳米粒子构成的薄膜。
分散质微粒的直径大小在1-100nm之间的分散系叫做胶体。
胶体化学法是制备纳米粒子的重要方法之一，其关键是“促进成核、控制生长”。
用该法制备纳米Cr2O3的过程如下：
CrCl3溶液
Cr2O3·xH2O沉淀
Cr2O3·xH2O水溶胶
Cr2O3有机溶胶
纳米Cr2O3
*DBS——十二烷基苯磺酸钠
回答下列问题：
（1）加稀盐酸起什么作用？
盐酸加多了或加少了将会怎样影响Cr2O3的产率？
（2）为什么形成Cr2O3水溶胶可以阻止粒子长大？
（3）用示意图描绘Cr2O3胶粒加DBS所得产物的结构特征。
（4）为什么有机溶剂可以把“氧化铬”萃取出来？
萃取的目的是什么？
（5）DBS直接排入水体会给环境造成何种影响（举1～2点）？
已知DBS能够进行生物降解，其降解的最终产物是什么？
参考答案（99）
升级会员 