2011年全国高中学生化学竞赛初赛模拟试题3

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姓名

竞赛时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时

间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。

试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。草稿

纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。

姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论处。 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。

He

1.008ONeBCNFLiBe

AlSiPSClArNaMg

KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrSnSbTe I XeRbSrYZr NbMo Tc RuRhPdAgCdIn

Hf TaW Re OsIrPt AuHgTl PbBiPoAtRnCsBa

La

FrRa

RfDbSgBhHsMtH

学校赛区省市自治区报名号赛场

相对原子质量

第1题

四氯合钴酸三苯基鏻的合成如下：

在电解槽中1g 三苯基膦溶于40 mL乙腈，加入2.5 mL 浓盐酸。Pt电极作为阴极。钴电极被称量，并嵌入电解槽作为阳极。两个电极用直流电连接，并接入安培表。在90分钟的电解中，电流保持恒定。蒸发得到的蓝色溶液。剩下的蓝绿色物质溶于少量乙腈，蒸至5 mL，将剩下的放入冰箱结晶。过滤亮蓝色晶体。洗涤，干燥，称量。将钴电极干燥，称量。一个学生得出如下结果： Co-elecrode before electrolysis: mbefore = 10.542 g Co-elecrode after electrolysis: mafter = 10.440 g mass of product:: mcomplex = 1.015 g electrolysis time: t = 90 min current (constant): I = 100 mA a) 分别写出电极上的反应式。 b) 这个配合物的化学式是什么？ c) 计算产物的产率。 d) 计算电流效率 。

第2题

羟胺, NH2OH, 是一种碱和还原剂;它与盐酸反应生成盐盐酸羟胺, NH3OH+Cl-,并与Fe3+ 离子反应的Fe2+。

1.00g 盐酸羟胺溶于蒸馏水，得250 cm3的溶液。取这个溶液25.0 cm3加入至含过量铁

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(III) 离子和硫酸的溶液中。这个混合物加热至沸腾，再冷却。用0.0200 mol dm–3 高锰酸钾溶液使Fe2+离子氧化回Fe3+;需要28.9 cm3该溶液。

(a) 画出盐酸羟胺, NH3OH+Cl-的结构。并指出键角的大概大小。 (b) 计算Fe3+离子和盐酸羟胺的化学反应计量比。 (c) 计算盐酸羟胺和反应产物中氮的氧化数。 (d) 给出盐酸羟胺的反应产物。

(e) 写出盐酸羟胺Fe3+离子的反应方程式。

第3题

2004年9月，药物公司Sanofi-Synthelabo宣布合成出一种抗肥胖，抗吸烟的药物。药物rimonabant的结构和合成方案如下。

给出起始物氯苯，丙酰氯和化合物A – F的结构。

chlorobenzene：氯苯

propanoyl chloride：丙酰氯

第4题

某金属M和Cl2加热反应，生成液态化合物A，当过量的金属M与A反应时能得到固

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体B，而溶液B在盐酸中能把HgI2盐还原成Hg2I2，然后再还原成Hg；它也能把硝基苯还原成苯胺，也能把Fe3+还原成Fe2+，化合物A和C6H5MgBr反应得到产物C，C只含有碳、氢和金属M本身三种元素，如果A和C一起加热，得到一种新化合物D，D能水解生成HCI和一个聚合物。若向溶液B中通人H2S，能得到黄色沉淀，此沉淀能被多硫化铵溶液溶解，得到一种化合物F，试判断金属M和A F为何物质，写出相应的化学方程。

第5题

试给出如下合成路线中所有未知物的结构：

第6题

钋是族VI中的放射性元素，在1898年被Marie Curie发现。大自然中它痕量存在于铀矿中，而现在可以由中子碰撞209Bi得到。这个的反应式如下：

钋-210的半衰期为138天，它衰变放出alpha粒子。 (a) 钋的电子构型如何？ (b) 钋-210衰变生成什么？

由于它的短半衰期，它释放出的alpha粒子的阻抗性和它的化合物存在自加热效应; 1g金属产生141 W。这导致它可以用于放射性同位素加热装置(RHUs)使卫星在太空中保持温暖，也用于放射性同位素热电源(RTGs)从而提供电能。最近用钚-238代替钋。238Pu的半衰期较长，但是产生的能量较少(0.56 W g–1). (c) 210Po在1年里放出多少能量？

(d) 5年后，238Pu的能量输出大约是它初始值的96%。估计钚-238的半衰期。 金属钋中，钋原子做简单立方堆积。

(e) 如果钋-210的密度为9.142 g cm–3, 计算它的原子半径。.

第7题

S8与NH3在无水条件下反应，得到一种二元化合物A，元素分析可知，A中含S元素69.60%。A进行如下反应：

B（含B元素68.10%，N元素为29.76%）

C（含S元素85.13%） C（含S元素82.07%）

2

A、B、C、D的分子量范围在150～190之间，各元素含量都是质量分数。

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试回答下列各问题：

1． 写出A、B、C、D的化学式。 2． 写出生成A的化学方程式。 3． 写出A→B的化学方程式。 4． 只以A的骨架来

5． D与一种无色液体（该液体是由常见的红棕色气体在加压下形成的）为等电子体，但D

与无色液体的几何构型完全不同，试画出D的最稳定的Lewis结构式。并说明它是最稳定Lewis结构式的理由。

6． 在D的最稳定的Lewis结构式中，S原子的电子构型分别是多少？从电子构型看，D属

于哪一类化合物？

第8题

在气相中1,3-丁二烯二聚成4-乙烯基-环己烯。这个反应认为是两个丁二烯分子相碰互相作用而发生的。

a) 画出1,3-丁二烯和4-乙烯基-环己烯的结构。

b) 1,3-丁二烯和4-乙烯基-环己烯的标准燃烧焓分别为–2540 和–4930 kJ mol–1，计算1,3-丁二烯二聚的反应焓。

这个二聚反应的动力学机理被研究。在326 和388oC下的反应速率分别为0.0156 和0.120 dm3 mol–1 s–1。 c) 给出反应的速率方程。

Arrhenius方程给出速率常数, k,随温度变化而变化： k Ae Ea / RT

A是常数，称为指前因子。Ea 是活化能。

d) 运用上述信息,计算指前因子A和1,3-丁二烯二聚反应的活化能。 e) 估算逆反应的活化能。

第9题

在合成某些铬的配合物时进行以下反应：

(a) 新制备的CrBr2+溶于稀HCl溶液中的2，2－联吡啶(对分子质量：156.18，可简写为―dipy‖)→黑色结晶沉淀A。

N，相

，黄色晶状沉淀B。 (b) A+5％HClO4

在空气中摇动

深蓝色化合物 (c) A溶解在无空气的并含有过量NH4ClO4的蒸馏水中+Mg

C。

惰性气氛

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1． 提出化合物A,B,C的结构式，并解释磁性数据。

2． 当用0.100M的碘溶液滴定0.1906克的C时，滴定用去溶液6.1毫升，写出该反应的

反应式。

3． 扼要说明在进行反应a,b,c时的反应条件。

第10题

橙试剂(Agent Orange)是在越南战争中使用的脱叶剂的名称。它是由除草剂 2,4-D‘和 2,4,5-T‘按照摩尔比1:1的混合物。

2,4,5-T的合成方案如下

起始物1,2,4,5-四氯苯，中间体X，2,4,5-T的质子NMR谱如下。

合成的第一步后，如果反应混合物不用普通的酸H

3O+酸化，而用重酸D3O+，则X的1H NMR中5.8 ppm

的信号消失。 (a) 画出1,2,4,5-四氯苯的结构 (b) 画出中间体X的结构。 (c) 给出中间体X的系统命名。

(d) 若用D3O+代替H3O+进行酸化，给出X的结构。. (e) 画出氯乙酸的结构。 (f) 给出2,4,5-T的结构。

(g) 试归属2,4,5-T的1H NMR谱图中四个信号(A, B, C, D)。

同时2,4,5-T是一个高效的除草剂。它的商业使用由于其不纯物Dioxin的高毒性而停止。Dioxin可由中间体X生成。

Dioxin的1H NMR谱在7.2 ppm处存在一个单峰。 (h) 给出Dioxin的结构。

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参考答案

第1题 a) 阳极: Co + 4Cl- [CoCl4]2- + 2e- 阴极: 2H+ + 2e- H2 b) [(C6H5)3H]2[CoCl4] c)

m(Co)used = 10.542 – 10.440 = 0.102 g 0.00173 mol Co 化合物理论产量

0.00173 M(complex) = 0.00173 27.342 = 1.259 g 理论产率 w = 100 1.015/1.259 = 80.6 %

d) m

第2题

(a)

I.t.M. m.z.F0.102 2.96485

0.618 zFI.t.M0.1 90 60 58.93

(b)原始NH3OH+Cl- 溶液1g/250cm3 = 4g dm-3= 4.00/69.5 = 0.0576 mol dm-3

25cm3 试样含 25/1000 x 0.0576 = 0.00144 mol

28.9cm3的0.0200 mol dm-3 MnO4-含28.9/1000 x 0.0200 = 0.000578 mol 1 mol MnO4- = 5 mol Fe2+

因此n(Fe2+) = 5 x 0.000578 = 0.00289 mol 比NH3OH+Cl- : Fe2+ = 1:2

(c) x + 3 – 2 + 1 = +1 因此 x = -1 氧化态 N = -1--------NH3OH+Cl- 因为Fe

3+ Fe2+的比为2:1 因此产物的氧化态为+1 (d) N2O

(e) 2 NH3OH+Cl- + 4 Fe3+

N2O + H2O + 2Cl- + 4 Fe2+ + 6H+

第3题

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第4题 M—Sn，A—SnCl4，B—SnCl2，C—(C6H5)4Sn，D—(C6H5)2SnCl2，E—SnS，F—(NH4)2SnS3。 Sn + 2C14 Sn + SnCl2

－

SnCl2 + 2Hg4+ + Hg22+ + 2Cl

－

SnCl2(过量) + Hg24+ + 2Hg↓ + 2Cl

NO2

+ 3SnCl2 + 6H

NH2

+ 3Sn4+ + 6Cl + 2H2O

－

－

SnCl2 + 2Fe4+ + 2Fe2+ + 2Cl

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4C6H5MgBr + SnCl6H5)4Sn + 2MgBr2 + 2MgCl2 (C6H5)4Sn + SnCl6H5)2SnCl2 + 2C6H5Cl

6H5

n(C6H5)2SnCl2 + nH2nHCl +

O

n

6H5

SnCl2 + H2 SnS + (NH4)2S4)2SnS3

第5题

第6题 (a)

若写成[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p4也对 (b)

(c) 半衰期= 138 days.

1 year = 365 / 138 个半衰期 = 2.645个半衰期. 一年释放的能量= 141 x (0.5 2.645) = 22.5(4) W g-1 (d)在x个半衰期，能量降至初始的0.96。 故 [0.5x] = 0.96

取对数x(ln0.5) =In(0.96), x = 0.05889 个半衰期（5 years） 半衰期= 5 / x = 84.899 years =85 years (e)

一个结构单元8 x 1/8原子= 1 晶胞体积= (2r)3

9.142 g = 1 cm3 = 1 x 10-6m3

1个原子的质量 = 210 g / 6.022 x 1023 = 3.487 x 10-22

1个原子占据的体积= (2r)3 = (1 x 10-6 / 9.142) x 3.487 x 10-22m3 = 3.814 x 10-29m3 故

第7题

1. A：S4N4、B：S4N4H4或S4(NH)4、C：S5N2、D：S4N2 2. 5S8+40NH3=4S4N4+24 NH4HS

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3. S4N4+2SnCl2+4C2H5OH= S4N4H4+2Sn(OC2H5)2Cl2 4. 8种

SS

S5.

此结构式中所有原子的形式电荷为零

6. 上面三个S原子是8电子构型，下面一个S原子是10电子构型 。 富电子化合物。

第8题 1．

2．(2 x –2540) –( –4930) = –150 kJ mol–1 3．rate = k [1,3-丁二烯]2

4．A, = 4.4 x 1011 dm3 mol–1 s–1 ; Ea = + 108 kJ mol–1 (ln A = 17.6) 5．逆反应活化能

= 108 + 150 = 258 kJ mol–1

第9题

第10题

2011年全国高中学生化学竞赛初赛模拟试题3

(c) 2,4,5–三氯苯酚

(f) (g)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/kd4i.html