2008高中化学竞赛初赛模拟试卷(3)

2008高中化学竞赛初赛模拟试卷（3）

湖南湘乡四中 龙威提供

第[一]题（4分）

用惰性电极电解NaCl与NaHCO3混合溶液，测得溶液pH变化如

右图所示。

1．写出在0→t1时间内，两个电极上的电极反应式；

2．请对图中曲线变化作出解释。

第[二]题（9分）

如果没有冰箱，在室温下将水变成冰，你能行吗？已经有科学家做到了。

1．研究人员最近发现，在一定的实验条件下，给水施加一个弱电场，在20 ℃、一个大气压下，水可以结成冰，称为“热冰”。下图是水和“热冰”的计算机模拟图，图中球代表水分子中的原子。

（1）图中指出图中大球与小球之间的作用力；

（2）上图中模拟“热冰”的示意图是哪个（左图、右图）？说明理由。

2．在纳米级的空间中，水的结冰温度是怎样的呢？为此，科学家对不同直径碳纳米管中水的结冰温度进行分析。下图是四种不同直径碳纳米管中的冰柱结构及结冰温度，冰柱的大小取决于碳纳米管的直径。

结冰温度： 27 ℃ 7 ℃ －53 ℃ －83 ℃

（1）指出水在碳纳米管中结冰的规律；

（2）指出碳纳米管中的冰的分子间作用力特点；

3．随着人类对水的研究不断深入，水的应用越来越广泛。

（1）“热冰”有许多实用价值，如开发新药、用于纳米打印机等，请再举一例在我们现实生活中的潜在应用；

（2）电解水可以制氢，但由于这种方法耗电量大，人们正在从生物学角度研究，以期低成本、高效率地获得氢气。请问科学家的研究方向和重点分别是什么？

第[三]题（7分）

绿矾是硫酸法生产钛白粉的主要副产物，为达到综合利用工业废弃物和防治环境污染的双重目的。某研究者提出如下的工艺流程：绿矾与碳铵反应，得到一种碱式盐（设组成上碱、盐为n︰m）沉淀；该沉淀用来制备一种红色颜料。

1．分步写出制取红色颜料的反应方程式；

2．完善流程，使进一步提高效益。

第[四]题（12分）

甲硅烷是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，易分解，可用于制备高纯度硅。

1．写出甲硅烷自燃反应方程式；

2．甲硅烷可与AgNO3反应，有沉淀生成，但无气体释放，写出反应方程式；

3．甲硅烷可以在溶液中使（酸性）高锰酸钾褪色（无气体释放），写出反应方程式；

4．以SiO2为硅源，在非水溶剂（液氨、乙醚）中制取SiH4，其它反应物有Li[AlH4]、NH4Br及其它常见无机物。现用两种方法进行制备，写出分步反应方程式。

5．提出由粗硅制得纯硅的一种物理方法和一种化学方法。

6．SiH4为原料也可以用来制备Si3N4纳米材料，该制备方法中最可能存在的杂质是什么？请解释该结论。

第[五]题（10分）

某钠盐X的阴离子为正八面体构型，由7个原子70个电子组成。X晶体的结构有如下特点：阴离子的空间排列方式与NaCl晶体中的Na＋（或Cl－）的排列方式完全一样，

＋而Na占据其全部四面体空隙中。

1．确定阳离子、阴离子个数比；

2．确定X的化学式；

3．如果X晶体的晶胞参数为a（cm），X的摩尔质量为MX（g/mol），写出X密度的表达式；

4．X晶体中Na的空间排列方式与CsCl晶体中的Cs（或Cl）的排列方式是否完

＋全一样？如果将阴离子看作由Na形成的空隙中，那么占有率为多大？

5．如果晶胞的坐标原点为Na＋，请画出该晶胞全部阴离子的空间构型（阴离子用●表示）

6．某钾盐Y的阴离子组成和在晶胞中的排列方式与X相似，而K＋填充在全部八面体空隙中，写出Y的化学式。

第[六]题（6分）

过氧化氢是一种绿色氧化剂，在生产生活中有重要应用。某研究小组以O2/CO混合气体与H2O在四三苯膦钯配合物的存在下反应制备H2O2，机理如下：

①Pd(II)配合物被CO还原成Pd(0)配合物；②Pd(0)配合物被O2氧化生成过氧化

Pd(II)配合物；③过氧化Pd(II)配合物与酸HX反应，产生H2O2和原始的Pd(II)配合物。

1．请写出总反应方程式；

2．分步写出反应机理的反应式；

3．氯代有机物（RCl）在过氧化氢的合成上有很好的促进效果，但却导致催化剂很快失活。原因是可能存在副反应，写出RCl与原料气反应的化学方程式。

第[七]题（6分）

下图是U的各氧化态在酸性溶液中的标准电极电势图。

￠＋￠－￠附：E(H/H2)＝0 V；E(Cl2/Cl)＝1.36 V；E(O2/H2O)＝1.23 V。

＋＋－

1．预测哪些氧化态最稳定？哪些氧化态不稳定？并说明理由（有反应的写出方程式）。

4＋－2．判断U能否与Cl2或Cl反应，说明理由（有反应的写出方程式）。

第[八]题（10分）

红色晶体A的式量为237.9，溶于水得到红色溶液B；B中加入Na2CO3溶液得到紫红色沉淀C，C的式量为211.9；C中加入NaOH则转化为另一种蓝色沉淀D，D是一种碱；D中加入H2O2则转化为棕褐色沉淀E，E也是碱；E用盐酸溶解则重新得到B溶液；B中加入浓氨水得到黄红色溶液F，F的式量为232.0；F在空气中放置一段时间后转化为黄色溶液G，G的式量为268.5。

1．写出A～G各物质的化学式；

2．写出B→C、E→B、F→G的离子方程式。

第[九]题（6分）

＋取某种铁的氧化物样品，用过量的KI－H溶液处理后，然后把溶液稀释到50.00 mL，

从50.00 mL此溶液中取出10.00 mL溶液，用5.000 mL 1.000 mol/L的Na2S2O3溶液滴

2＋定。另取25.00 mL上述溶液，先除去碘，然后，溶液中的Fe可以被3.250 mL 1.000 mol/L

的KMnO4溶液在酸性介质中滴定。试确定该铁的氧化物的化学式。

第[十]题（10分）

天然有机产物A是芳香族化合物，其中碳的质量分数是氧质量分数的2倍，完全燃烧后仅得到物质的量之比为2︰1的CO2和H2O。A具有极弱的酸性，且能与HI作用得到B，结构分子显示A分子内无相同官能团而B分子内对位有相同官能团，A分子内无氢键而B分子内有氢键。

1．写出A的化学式；

2．写出A、B的结构简式（B中标出氢键）；

3．系统命名法命名A；

4．分别与A、B具有相同官能团的位置异构体各有多少种（含自身）。

5．A另有一种异构体C，无酸性，但能与NaOH以1︰3反应。

（1）写出C的结构简式；

（2）写出C与NaOH反应的化学方程式。

第[十一]题（10分）

以4－甲基邻苯二甲醚为起始原料，用最佳方法合成罂

粟碱（结构简式如右图，限用具有高产率的各反应，标明合成的各个步骤）。

已知：

第[十二]题（10分）

甲烷、水蒸气以1︰5的混合气体，在600 ℃、1 atm下，通过催化剂发生如下两个反应。如果反应后仍保持原来的温度和压强，则甲烷的转化率为91.2％。

CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

1．试求反应达到平衡时各组分气体的分压。

2．计算Kp1。

3．如何改变压强（温度不变），使甲烷的转化率提高到95.0%？

参考答案

第[一]题（4分）

--1．阳极：2Cl－2e＝Cl2↑

---阴极：2HCO3＋2e＝2CO32＋H2（各1分）

--2．当HCO3消耗完转化为CO32，曲线发生转折（1分）

--曲线先平后陡的原因是开始时为HCO3－CO32缓冲溶液（1分）

第[二]题（9分）

－CH2CONHCH

3

1．（1）共价键（0.5分） 氢键（1分）

（2）左图（0.5分） 水分子中氧原子一端带部分负电荷，氢原子一端带部分正

电荷，在外加电场作用下，分子有序排列，水结成冰。（2分）

2．（1）纳米管直径越小（大），结晶温度越高（低）等（1分）

（2）内部水分子与4个相邻分子形成氢键，外部水分子形成3个氢键（1.5分）

3．（1）建室温溜冰场、在室温下制作冰雕 （1分）

（2）方向：植物光合作用中水光解（1分） 重点：叶绿体作用机理（0.5分）

第[三]题（7分）

1．(m＋n)FeSO4＋2(m＋n)NH4HCO3＝Fem＋n(OH)2n(CO3)m↓＋(m＋n)(NH4)2SO4＋(2n＋m)CO2↑＋mH2O（2分）

4Fem＋n(OH)2n(CO3)m＋(m＋n)O2＋(3m＋n)H2O＝2(m＋n)Fe(OH)3↓＋2mCO2↑（2分） 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O

2．回收CO2气体（1分） 滤液结晶得到(NH4)2SO4作为氮肥（1分）

第[四]题（12分）

1．SiH4＋2O2＝SiO2＋2H2O（1分）

2．SiH4＋8AgNO3＋2H2O＝Ag＋SiO2↓＋8HNO3（1.5分）

3．5SiH4＋8KMnO4＋12H2SO4→8MnSO4＋5H2SiO3＋4K2SO4＋17H2O（1.5分）

4．方法①：SiO2＋4Mg＝Mg2Si＋2MgO

Mg2Si＋4NH4Br＝SiH4＋MgBr2＋4NH3（在液氨中）

方法②：SiO2＋2Cl2＋2C＝SiCl4＋2CO

SiCl4＋Li[AlH4]＝LiCl＋SiH4＋AlCl3（在乙醚中）（每个1分）

5．物理：区域熔炼法或由熔融体拉成单晶（1分）

化学：Si＋Cl2＝SiCl4；SiCl4＋2H2＝Si＋4HCl（1分）

6．SiO2（1分） 因为SiH4水解、氧化所得产物都是SiO2（1分）

第[五]题（10分）

1．2︰1（1分）

2．Na2SiF6（2分）

3．ρ＝4MX/NAa3（1.5分）

4．一样（0.5分） 50%（1分）

5．（正四面体）（2.5分）

6．KPF6（1.5分）

第[六]题（6分）

1．O2＋CO＋H2O→H2O2＋CO2（1分）

2．(PPh3)2Pd(Ⅱ)X2＋CO＋H2O＋2PPh3→(PPh3)4Pd(0)＋2CO2＋2HX（1.5分） (PPh3)4Pd(0)＋O2→(PPh3)2Pd(Ⅱ)O2＋2PPh3（1分）

(PPh3)2Pd(Ⅱ)O2＋2HX→H2O2＋(PPh3)2Pd(Ⅱ)X2（1.5分）

3．RCl＋CO＋H2O→RH＋HCl＋CO2（1分）

第[七]题（6分）

1．＋4，＋6氧化态稳定，0，＋3，＋5氧化态都不稳定（1分），

＋＋＋因为U0，U3都容易被H离子氧化（0.5分），UO2在酸性条件下发生歧化（0.5

分）

＋＋＋＋＋2U＋6H＝2U3＋3H2↑（0.5分） 2U3＋2H＝2U4＋H2↑（0.5分） ＋＋＋＋2UO2＋4H＝UO22＋U4＋2H2O（1分）

＋＋－2．E?(UO22/U4)＝0.335V＜E?(Cl2/Cl)（1分）

＋＋＋－U4＋Cl2＋2H2O＝UO22＋4H＋2Cl（1分）

第[八]题（10分）

1．A：CoCl2·6H2O B：[Co(H2O)6]Cl2 C：Co2(OH)2CO3 D：Co(OH)2 E：Co(OH)3 F：[Co(NH3)6]Cl2 G：[Co(NH3)5·H2O]Cl3（各1分）

＋－－2．2Co2＋3CO32＋2H2O→Co2(OH)2CO3＋2HCO3

＋－＋2Co(OH)3＋6H＋2Cl＋6H2O→2[Co(H2O)6]2＋Cl2↑

＋＋－4[Co(NH3)6]2＋O2＋6H2O→4[Co(NH3)5·H2O]3＋4OH＋4NH3（各1分）

第[九]题（6分）

＋＋－Fe3～0.5I2～Na2S2O3（1分）；Fe2～0.2MnO4（1分）

n(Fe3＋)＝1.000×5.000×5＝25.0 mmol；n(Fe2＋)＝1.000×3.25×5×2＝32.5 mmol（各1分）

Fe(Ⅱ)︰Fe(Ⅲ)＝25.0︰(32.5－25.0)＝10︰3（1分）

该铁的氧化物的化学式为Fe13O18（1分）

第[十]题（10分）

1．C8H8O3（1分）

2．（1.5分）

（2分）

3．5－羟基－2－甲氧基苯甲醛（1分）

4．A：10种 B：6种（各1分）

5．－OCOOCH3（1.5分）

－OCOOCH3＋3NaOH→－ONa＋Na2CO3＋CH3OH＋H2O（1分）

第[十一]题（10分）

第[十二]题（10分）

1．设反应前CH4、H2O各1、5 mol，则反应后气体共1＋5＋0.912×2＝7.824 mol（1分）

3＋x)/(0.912－x)(5－0.912－x)＝2.21设平衡后CO2为x mol，则Kp2＝x(0.912×（1

分）

解得x＝0.633 mol（1分） 各气体平衡分压（2分）：

CH4：0.0112 atm；H2O：0.442 atm；CO：0.0357 atm；CO2：0.0809 atm；H2：0.431atm

2．Kp1=P(CO)·P3(H2)/P(CH4)·P(H2O)＝0.574 atm2（2.5分）

3．x＝0.648（1分） 平衡总压P＝0.682 atm（1.5分）

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