2008年南京工業(yè)大學(xué)杯

1、2008年“南京工業(yè)大學(xué)”杯第22屆全國(guó)高中學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽（江蘇賽區(qū)）夏令營(yíng)暨選拔賽試題（2008年7月23日 8: 30-11: 30 共計(jì)3小時(shí)）題號(hào)1234567891011總分滿分661010101210810810100得分評(píng)卷人競(jìng)賽時(shí)間3小時(shí)。遲到超過(guò)30分鐘者不能進(jìn)考場(chǎng)。開(kāi)始考試后 1小時(shí)內(nèi)不得離場(chǎng)。時(shí) 間到，把試卷（背面朝上）放在桌面上，立即起立撤離考場(chǎng)。所有解答必須寫(xiě)在指定位置，不得用鉛筆填寫(xiě)。姓名、準(zhǔn)考證號(hào)和所屬學(xué)校必須寫(xiě)在首頁(yè)左側(cè)指定位置，寫(xiě)在其他地方者按廢卷論。允許使用非編程計(jì)算器以及直尺等文具。H1.008相對(duì)原子質(zhì)量He4.003LiBeBCNOFNe6.9419.0

2、1210.8112.0114.0116.0019.0020.18NaMgAlSiPSClAr22.9924.3126.9828.0930.9732.0735.4539.95KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr39.1040.0844.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9358.6963.5563.3969.7272.6174.9278.9679.9083.80RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeXe85.4787.6288.9191.2292.9195.9498101.1102.9106.4107.9112.4

3、114.8118.7121.8127.6126.9131.3CsBaLa-LuHfTaWReOsIrPtAuHgTIPbBiPoAtRn132.9137.3178.5180.9183.8186.2190.2192.2195.1197.0200.6204.4207.2209.0210210222Fr223Ra226Ac-La第1題（6分）1- 1臭氧是大氣中一種微量成分，臭氧層主要分布在距地面15-35km處，它吸收了 99鳩上來(lái)自太陽(yáng)的紫外線，保護(hù)了人類(lèi)和生物免遭紫外輻射的傷害。臭氧分子是否有極性？。請(qǐng)寫(xiě)出所有臭氧分子的 lewis 結(jié)構(gòu)式： 。1- 2美國(guó)物理化學(xué)家Lipscomb V由于對(duì)

4、硼烷和碳硼烷的研究成就卓著，而榮獲1976年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。硼的最簡(jiǎn)單氫化物是BaH,而不是BH, RHi中B的雜化形成是 ，但硼的鹵化物卻能以BX3形式存在，序的解釋是：BF3、BCI3、BBr3的Lewis酸性由大到小的順序是。對(duì)此順。第2題（6分）在汶川的抗震救災(zāi)中，三氯異氰尿酸（TCCA是應(yīng)用最多的消毒劑之一。三氯異氰尿酸又稱(chēng)強(qiáng)氯精，化學(xué)式為C3CI3NQ，使用時(shí)需先將其溶解在水中，利用其水解產(chǎn)物的氧化性消毒滅菌。2- 1三氯異氰尿酸水溶液消毒的有效成分是（填化學(xué)式）。2- 2三氯異氰尿酸分子具有完全對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)，并含有一個(gè)六元球，則其結(jié)構(gòu)式為：2- 3有效氯含量是三氯異氰尿酸消毒劑的重要

5、指標(biāo)，現(xiàn)稱(chēng)取試樣0.2200g，置于250mL碘量瓶中，加水100mL KI 3g，混合。再加入3mol/L硫酸溶液20mL，蓋上瓶蓋，在磁力攪拌 器上避光攪拌約5分鐘，用約5mL水沖洗瓶塞和瓶?jī)?nèi)壁， 用0.1023moI/L的硫代硫酸鈉標(biāo) 準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈微黃色時(shí)，加入2mL淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至溶液藍(lán)色剛好消失為終點(diǎn)，消耗了 24.44mL。計(jì)算以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示的有效氯（以 CI計(jì)）含量。第3題（10分）汞是人們古代就已認(rèn)知的元素之一，汞常見(jiàn)的氧化態(tài)有+2,+1,熔點(diǎn)-38.72 C,沸點(diǎn)357C,是室溫下呈液態(tài)的唯一金屬單質(zhì)。無(wú)機(jī)物A是一種較常見(jiàn)的熱敏變色材料，合成路線如下：將一份 4

6、0.12 mg的液態(tài)汞樣 品完全溶解在 0.10 mol/L 的稀硝酸中；再添加 KI溶液立即產(chǎn)生橘紅色沉淀B;繼續(xù)添加KI溶液，沉淀溶解，得到 C溶液；然后滴加硝酸銀溶液，即生成黃色沉淀D, D的理論值是184.8 mg D中碘元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到54.94%。D經(jīng)過(guò)濾、洗滌后，取出和木工用的白膠或透明膠水混合，即得到一種示溫涂料。用毛筆蘸取該涂料在白紙上描成圖畫(huà)或?qū)懗晌淖?，待它干燥。把這種描有圖畫(huà)或者文字的紙條貼在盛有熱水的大燒杯外壁，原來(lái)黃色的圖畫(huà)不久便成橘紅色，冷卻后又變黃色，呈現(xiàn)可逆熱致變色現(xiàn)象。該紙條可反復(fù)使用。3- 1寫(xiě)出汞原子的核外電子排布式 。3- 2分別寫(xiě)出汞與稀硝酸反應(yīng)以及

7、產(chǎn)生橘紅色沉淀B的化學(xué)方程式： 。3- 3 C與D的陰離子構(gòu)型均為正四面體，寫(xiě)出C與硝酸銀溶液反應(yīng)的化學(xué)方程3- 4 D 發(fā)生可逆熱致變色過(guò)程中元素組成并未發(fā)生改變，但陰離子降低了一價(jià)。請(qǐng)寫(xiě)出橘紅色物質(zhì)的化學(xué)式。第4題（10分） 金屬M(fèi)可以形成一種穩(wěn)定的鹽 A。A中除了 M以外還有11.98%的N, 3.45% 的H和41.03%的0。下圖描述鹽A的相關(guān)反應(yīng)，箭頭上方寫(xiě)的是反應(yīng)條件（代表加熱），反應(yīng)產(chǎn)物只寫(xiě)出了含有金屬M(fèi)的化合物（在溶液中為含有M的離子）。4- 1已知化合物B是工業(yè)上一種重要的催化劑，結(jié)合A的元素組成可推知金屬 M是,B的化學(xué)式是 。4- 2根據(jù)上圖可知金屬元素M在F和G中的化

8、合價(jià)分別是 和，選出上圖中所有的氧化還原反應(yīng)： （填編號(hào)）。4- 3寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式： 。第5題（10分）聯(lián)吡啶（bipy）是一種常用的配位顯色劑，它可以與多種離子作用形成具有 特定的穩(wěn)定配合物。5- 1已知Fe3+離子的電子自旋配對(duì)能P=17600cm1。在pH=39的條件下，聯(lián)吡啶（bipy）與Fe2+作用生成的配合物在=552nm處有最大吸收，該波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)顏色為綠色，其互補(bǔ)色為紫紅色，若無(wú)其它顯色因素存在，該配合物應(yīng)呈現(xiàn) 色。5- 2摩爾比法（又稱(chēng)等摩爾連續(xù)變化法）是測(cè)定配合物組成的常用方法：固定中心離子（設(shè)其摩爾數(shù)為a）與配體（設(shè)其摩爾數(shù)為 b）的摩爾數(shù)之和a+b=常數(shù)，改變a,b的

9、數(shù)值測(cè)溶液的吸 光度A,然后以A為縱坐標(biāo)，以b/（a+b）為橫坐標(biāo)作A-b/（a+b）曲線。尸02+聯(lián)吡啶（bipy）體 系的A b/（a+b）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示。求該配合物的配位數(shù)I是多少？5- 3該配合物中心離的雜化軌道類(lèi)型是 ，該配合物的理論磁矩是 ，該配合物的晶體場(chǎng)穩(wěn)定化能是 。5-4已知Fe3+可與某配體X生成藍(lán)色配合物FeXa,對(duì)應(yīng)的吸收光波長(zhǎng)在590nm左右，若再向5-1溶液中投加足量 X，溶液的顏色將會(huì)發(fā)生怎樣的變化？為什么？5-5畫(huà)出Fe2+與聯(lián)吡啶形成的配合物的全部異構(gòu)體。第6題（12分）金屬鈦密度小強(qiáng)度高，耐高溫，耐腐蝕，在航空、航海、結(jié)構(gòu)工程、化工 設(shè)備、醫(yī)療（人工骨制造

10、）等方面有重要的、不可替代的作用，被稱(chēng)為"第三金屬”和“生 物金屬”。鈦的主要礦物有鈦鐵礦（FeTiOs）和金紅石（TiO2）等。從鈦鐵礦或金紅石制取金屬鈦， 采用氯化法，即：將礦粉與焦炭混合制成團(tuán)塊，在高溫下通入氯氣，制得中間產(chǎn)物四氯化鈦,再將其蒸餾、提純后，在氬氣保護(hù)下，用熔融鎂還原金屬鈦。時(shí)）6- 1分別寫(xiě)出鈦鐵礦、金紅石礦粉與焦炭的氯化過(guò)程的化學(xué)方程式:6- 2從氧化物制取四氯化鈦的氯化過(guò)程為什么要加焦炭（a）?不加焦炭直接氯化是否可行（b）?請(qǐng)從熱力學(xué)角度加以分析。已知：（a）反應(yīng)： r H m = -72 kJ mol-1 r S m = 220 J K -1 mol-1

11、（b）反應(yīng)： rH m =149 kJ mol-1 rS m = 41 J K -1 mol-1（以上數(shù)據(jù)均對(duì)應(yīng) 1mol TiO 2的相應(yīng)反應(yīng)。）6- 3二氯化鈦是鈦的重要化合物，鈦白（純凈的二氧化鈦）是一種折射率高，著色力和遮蓋 力強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的白色顏料。從鈦鐵礦制取二氯化鈦，常用硫酸法，其流程如下：（1 ）流程圖中A、B C、D的化學(xué)式分別是：A B C D（2）第步反應(yīng)，向浸取液中加入鐵屑的目的是： （3）第步反應(yīng)的類(lèi)型是 ，為促進(jìn)此反應(yīng)進(jìn)行可采取的措施有: 第7題（10分） 鐵系金屬常用來(lái)做 CO加氫反應(yīng)（Fischer-Tropsch 反應(yīng)）的催化劑，已 知某種催化劑在 100

12、0K可用來(lái)催化反應(yīng)：CO（g） +3H2（g） = CH 4（g） + H 20（g），在總壓1 atm , CO和 H2投料比為1 : 3時(shí)，平衡時(shí)CO物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為19.3%7- 1求該溫度下的平衡常數(shù)及CO的轉(zhuǎn)化率。7- 2如果用納米 Co為催化劑，可以降低反應(yīng)溫度，在500K時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)為1.98 X1010 。該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？ 。7- 3用納米Co為催化劑，可能會(huì)發(fā)生副反應(yīng)： Co（s） + H 20 （g） = CoO（s） + H 2 （g） , 500K 時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為 6.8 X 10-3,主反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，副反應(yīng)是否一定會(huì)發(fā)生？ ,理由是：。7-4

13、計(jì)算在總壓和投料比不變的情況下，足量Co催化平衡時(shí)，CO的分壓為多少。7-5當(dāng)粒子半徑很小時(shí)，往往有很強(qiáng)的表面能，因此納米Co顆粒表面有更強(qiáng)的活性，實(shí)際使用時(shí)在納米 Co顆粒周?chē)纬汕蛐蔚?CoO覆蓋層，此納米顆粒既包含反應(yīng)物（Co）,又包含生成物（CoO。這樣做的目的是什么？第8題（8分）3 -氨基-2, 5-二氯苯甲酸是一種可防除禾木科和闊葉雜草的除草劑，請(qǐng)以 甲苯為原料，通過(guò)四步或五步反應(yīng)合成該化合物。寫(xiě)出其合成路線。第9題（10分） 美國(guó)國(guó)家毒品濫用研究所研究發(fā)現(xiàn)“癮君子”的大腦中的丫 -氨基丁酸（GABA比常人要少，而這種物質(zhì)能對(duì)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生抑制作用，可以命令身體不去執(zhí)行某種Viga

14、batrin 。200730%的“癮君子”Vigabatri n 為行動(dòng)。根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)，科研人員發(fā)出可以刺激丫-氨基丁酸增長(zhǎng)的藥物一年12月，該藥物通過(guò)了雙盲測(cè)試，結(jié)果顯示，在為期9個(gè)星期的實(shí)驗(yàn)中，擺脫了對(duì)毒品可卡因的依賴(lài)，這是目前針對(duì)可卡因臨床治療中的最好效果。 一手性藥物，其某一單一異構(gòu)體的不對(duì)稱(chēng)合成路線如下：NaOC2H5注：（CF3SQ）2O是一種酸酐，CFSO 是一個(gè)很好的離去基團(tuán)。9-1寫(xiě)出A C、D E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式（如有立體化學(xué)構(gòu)型請(qǐng)標(biāo)出）A.C.9-2用系統(tǒng)命名法命名 B、E。BB.D.E .第10題（8分）異黃酮類(lèi)化合物廣泛存在于自然界中，具有眾多生物活性，是許多藥用植 物的有

15、效成分之一，不僅在心血管系統(tǒng)方面有顯著的心肌保護(hù)作用，切有弱的雌激素活性和對(duì)骨質(zhì)疏松預(yù)防和治療作用。近年來(lái)，發(fā)現(xiàn)異黃酮類(lèi)化合物能降低腦內(nèi)和外周血管阻力，降低血壓，改善腦循環(huán)與冠狀循環(huán)， 促進(jìn)缺血心肌的側(cè)枝循環(huán)等，此外還可作為防止人體腫瘤細(xì)胞擴(kuò)散的潛藥。不僅在醫(yī)藥方面有著巨大作用，異黃酮類(lèi)化合物在殺蟲(chóng)方面特別對(duì)釘螺有較好的殺滅作 用，最近，我國(guó)科學(xué)家報(bào)道了一種異黃酮類(lèi)化合物。其合成路線如下：A C6H6O?ZnCb/HAcHsCaOOCOOOCjHsMaOCi Hs OHf c CioHijOsCHjNHrDCnH.ONB至U C的轉(zhuǎn)化過(guò)程中可能經(jīng)過(guò)的中間體為2H5,C D都能使溴的四氯化碳溶液

16、褪色。寫(xiě)出A B、C、D的結(jié)構(gòu)式。B.C.D.第11題（10分）熱電材料又稱(chēng)溫差電材料,是一種利用材料本身溫差發(fā)電和制冷的功能材料,在能源與環(huán)境危機(jī)加劇和提倡綠色環(huán)保主題的21世紀(jì)，具有體積小、重量輕、無(wú)傳動(dòng)部件和無(wú)噪聲運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)的熱電材料引起了材研究學(xué)者的廣泛重視。近來(lái)，美國(guó)科學(xué)家在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊Scienee上報(bào)道了一種高效低溫的熱電材料，下圖是其沿某一方向的一維晶體 結(jié)構(gòu)。坯 Cd圖1圖211-1在圖中畫(huà)出它們的結(jié)構(gòu)基元；結(jié)構(gòu)基元的化學(xué)式分別是圖1，圖2<11-2現(xiàn)在，熱電材料的研究主要集中在金屬晶體上，Ti就是制備熱電材料的重要金屬之一，已知Ti的原子半徑為145pm作A3型堆

17、積，請(qǐng)預(yù)測(cè)金屬晶體 Ti的晶胞參數(shù)和密度。11-3熱電晶體NiTiSn是著名的Half-Heusler化合物結(jié)構(gòu)，Sn作A1型堆積，Ti填充Sn的八面 體空隙，Ni在Ti的周?chē)纬伤拿骟w空隙，并且Ni-Ti和Ni-Sn距離相等，試畫(huà)出一個(gè)NiTiSn的晶胞結(jié)構(gòu)圖，并用文字說(shuō)明Ni的位置。11-4納米粒子的量子尺寸效應(yīng)可以顯著提高材料的熱電性能，表面原子占總原子數(shù)的比例 是其具有量子尺寸效應(yīng)的重要影響因素，假設(shè)某NiTiSn顆粒形狀為立方體，邊長(zhǎng)為NiTiSn晶胞邊長(zhǎng)的2倍，試估算表面原子占總原子數(shù)的百分比（保留一位小數(shù)）。2008年“南京工業(yè)大學(xué)”杯第22屆全國(guó)高中學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽（江蘇賽區(qū)）夏令

18、營(yíng)暨選拔賽試題參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)第1題（6分）1- 1 有（1分）臭氧分子的lewis結(jié)構(gòu)式略（2分）31- 2 sp （1分）；BF3<BCl3<BBr3（1分）；從F, Cl，Br的電負(fù)性考慮，BX3的酸性本應(yīng)按 BR,BCI3, BBr3順序減弱，但 BX3表現(xiàn)酸性要改變結(jié)構(gòu)，首先打開(kāi)46的大 鍵，而垂直于平面的p軌道形成的鍵強(qiáng)弱是隨F,CI,Br的順序而減弱的（1分）。（其他合理結(jié)構(gòu)亦可）第2題（6分）2- 1 HClO（ 2分）（三氯異氰尿分子中 Cl帶正電荷，水解反應(yīng)類(lèi)似BrCl中的Br，生成HCIO。）2- 2Cl（2 分）2-30.1000 25.00 35.45

19、“100% 0.2200 1000= 40.28%（2 分） 第3題（10分）3- 1 1s 22s22p63s23p63d104s24p64d104f 145s25p65d106s2（2 分）3- 2 3Hg + 8HNO 3 = 3Hg（NO 3）2+2NOf +4出0（2 分）Hg（NO）2 + 2KI = HgI 2 J +2KNO（2 分）3-3 K 2HgI 4 + 2AgNO 3 = Ag2Hgl 4 J + 2KNOs（2 分）3- 4 HgAg AgI 4（2 分）第4題（10分）4- 1 V （2 分） V2O5 （2 分）4- 2 +4（ 1 分） +3（1 分）3 ,

20、6, 7（2 分）4- 3 2VO 2+ （aq）+3Zn（s）+8H +（aq） 宀 2V"+（aq） +3Zn 2+（aq）+4H 2O（l）（2 分）第5題（12分）5- 1紫紅（配合物的吸收色為綠色，其補(bǔ)色光為紫紅色）（1分）5- 2由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知，在 b/（a+b）=0.75 處出現(xiàn)極大值，則在該配合物中中心離子與配體的摩爾數(shù)比為a:b=0.25:0.75=1:3 ，考慮到聯(lián)吡啶（bipy）為二齒配體，因此該配合物的配位數(shù) 1=6（2分，不說(shuō)明理由扣1分）5- 3最大吸收波長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的波數(shù)18116cm-1，該數(shù)值大于Fe2+的電子自旋配對(duì)能 P（=17600cm-1），為內(nèi)軌

21、型配合物，中心離子的雜化軌道類(lèi)型為d2sp3雜化（1分）軌道中未成對(duì)電子的數(shù)目n=0,其理論磁矩 0（ 1分）配體所形成的晶體場(chǎng)為八面體場(chǎng)，CPSE=-24Dq（24Dq亦可）（1分）5-4由于配合物 FeXa呈藍(lán)色，被吸收的為其補(bǔ)色光黃色，其波長(zhǎng)在580nm600nm之間，（FeXa） （Fe（bipy） 3），表明X為比bipy更弱的配體，因此 FeXa的穩(wěn)定性更差，向上述溶液中投加X(jué)后，溶液的顏色將不會(huì)發(fā)生變化。（2分，不說(shuō)明理由扣1分）5-5（2分，每個(gè)1分）第6題（10分）6- 1 2FeTiO 3 + 7Cl 2 +6C = 2TiCI 4 +2FeCl 3 + 6CO f （ 2

22、 分） TiO2 + 2Cl 2 +2C = TiCl 4 + 2CO f（2 分）6-2（a）反應(yīng)： rH< 0 , rS> 0 ,任何溫度下，均自發(fā)進(jìn)行。（b）反應(yīng)：即不加焦炭時(shí),TiO2（s） + 2CI 2 （g） = TiCI 4（g） + O 2 （g） T rH> 0 , rS> 0，要使反應(yīng)的 rG< 0 ,必須提高溫度到 3000K以上，（T± 149/0.04仁3634K ）,顯然不可行（2分）6-3(1) TiOSC4 FeSO 4 7fO H2TiO 3 TiO 2 (每空 0.5 分，共 2 分)（2）阻止部分Fe2+氧化為Fe

23、3+（2 分）（3）水解反應(yīng)（1分）加入過(guò)量的水、加熱、控制溶液酸度等（第7題（10分）1分)7-1 CO(g) +3H 2(g) = CH 4(g) + H 2O(g)0.25 0.750.193 0.579 0.1140.1140.307i20.114K= 170.193| X 0.579；=0.347(2 分)0.114a = X100% = 37.1% 0.307（2分）（本小題共4分）7-2放熱 （1分）7-3是 （1分）CO(g) +3H2(g) = CH 4(g) + H 2O(g)Co(s) + H 2O (g) = CoO(s) + H 2 (g)Co(s) + CO (g) + 2H 2 (g)= CoO(s) + CH 4(g)K = 6.8 X 10-3 X 1.98 X 1010 =1