全國化學(xué)競賽初賽模擬試卷05

1、2003年全國化學(xué)競賽初賽模擬試卷（五）第第題（8分）1Zn Ar3d104s2（各1分）2ZnS（閃鋅礦）、ZnCO3（菱鋅礦）（各1分）3皓礬 ZnSO4·7H2O（各1分）4Zn2HZn2H2 Zn2OH2H2OZn(OH)42H2（各1分）題（8分）閱讀如下信息后回答問題：元素M是僅次于鐵而在生物細(xì)胞中大量存在的金屬元素，是必需元素之一；M用于制合金、白鐵、干電池、煙火等；其粉末為強還原劑，可用于有機合成、染料制備以及金、銀的冶煉；其氧化物一種白色顏料。1M的元素符號是 ，核外電子排布是 。2M的最重要的兩種礦物的化學(xué)式是 和 。3M的最重要的一種“礬”的名稱是 ，化學(xué)式是

2、。4M能否與強酸（HCl）或強堿（NaOH）反應(yīng)。如果能，寫出離子方程式。第第題（6分）A：Br B：OH C：OD：CH3CHO E：CH3CH(OH)CH2CHO F：CH3CHCHCHO題（6分）下面是一種有機物A的合成路線，請回答有關(guān)問題：寫出af的結(jié)構(gòu)簡式：第第題（6分）CO2；水泥中的碳酸鹽和鹽酸反應(yīng)；貯后酸液含有氯化鈣（各2分）題（6分）低標(biāo)號普通水泥，由于燒結(jié)溫度不夠，致使其中摻雜了一些原料成分。某化工廠用這種水泥修筑了一個貯酸池貯存鹽酸，池的內(nèi)部涂以耐酸涂料，再加上施工質(zhì)量不理想，貯酸一定時間后，出現(xiàn)了涂料膜與水泥壁之間充滿氣體，該氣體的主要成分是 ，該氣體的來源是 。一段時

3、間后測定池內(nèi)鹽酸的濃度降低了但溶液的密度卻升高了，取出部分貯存液用氫氧化鈉溶液中和至堿性后通入CO2出現(xiàn)大量白色沉淀，試分析貯后酸液密度升高的原因 。第第題（11分）1Mg(OH)2MgOH2O 2Al(OH)3Al2O33H2O 熱分解生成的氣態(tài)水可覆蓋火焰，驅(qū)逐O2，稀釋可燃?xì)怏w，（而且在與火焰接觸的塑料表面形成一絕熱層，阻止可燃?xì)怏w的流動，防止火焰的蔓延）（3分）；MgO和Al2O3較快地中和塑料燃燒過程中產(chǎn)生的酸性及腐蝕性氣體（2分）。2A： B： C：（各2分）題（11分）近年來，西方各國由于幾起重大火災(zāi)、焚燒塑料造成的二次污染、二惡英問題的出現(xiàn)，而且塑料燃燒過程中產(chǎn)生的酸性及腐蝕性

4、氣體（SO2、NO2、CO2等）的危害較大，以及對環(huán)境保護(hù)的日趨嚴(yán)格，迫使塑料工業(yè)轉(zhuǎn)向使用無毒、無公害、抑煙的無機阻燃劑，而占市場份額較大的溴系阻燃劑逐漸受到限制；1997年在美國召開了第八屆世界阻燃劑會議，會議指出今后阻燃劑的發(fā)展方向集中為高效、低毒、低煙的阻燃劑。1會議報告中有相當(dāng)一部分內(nèi)容涉及到Mg(OH)2和Al(OH)3阻燃劑，這都表明無機類阻燃劑（特別是Mg(OH)2和Al(OH)3）具有廣闊的發(fā)展空間。請說出此種無機阻燃劑的特點。2溴系阻燃劑是目前世界上產(chǎn)量最大的有機阻燃劑。其主要品種之一“八溴醚”廣泛用于聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴類高聚物的阻燃。八溴醚的合成路線如下：ABC（八溴醚

5、）請寫出A、B、C的結(jié)構(gòu)式。第第題（10分）1從氧化數(shù)考慮：對于Fe1yO，設(shè)鐵的氧化數(shù)為m可得：m(1y)2m×3×22.091將m2.091代入上式即可得到：y0.043 （3分）2從整比Fe2O3部分被Fe還原角度考慮FeFe2O33FeOx 2x 3x 設(shè)摻入x摩爾Fe將2x摩爾Fe2O3還原成3x FeO0.1所以 x0.869由于Fe2O3部分被Fe還原的固溶體可以表示成Fe2xO3，實際上與Fe1yO為同一體系。兩式中鐵與氧之摩爾比應(yīng)該相同。故得：將上面已求得的x值代入上式：1y即可得 y0.043 （3分）3從組成固溶體的摩爾含量考慮設(shè)Fe1yO中含a摩爾F

6、e2O3，b摩爾FeO3ab1（氧量） 2a/b0.1（鐵相對量） 2ab1y（總鐵量）聯(lián)解此方程組仍可得 y0.043或者從Fe1yO中鐵與氧相對比值考慮由于非整比化合物Fe1yO可以看成FeO與Fe2O3的固溶體，根據(jù)題意，其中Fe3與Fe2摩爾分?jǐn)?shù)比值為0.1，可表示為下式FeOFe0.1O0.15Fe1.1O1.151y1.1/1.15故 y0.043 （4分）題（10分）無機固體化學(xué)是一門新興學(xué)科，其教學(xué)內(nèi)容包括固體材料合成、組成和結(jié)構(gòu)、固體熱力學(xué)和相平衡以及結(jié)構(gòu)與物性表征等。其研究對象為實際固體，而從近代的晶體結(jié)構(gòu)理論和實驗的研究結(jié)果來看，具有化學(xué)整比和非整比的化合物都是普遍存在的

7、，特別是非整比化合物更為普遍。可以認(rèn)為，非整比化合物是有缺陷的化合物，其缺陷的類型以及偏離整比的量均對晶體材料性質(zhì)產(chǎn)生很大的影響。對非整比研究得較多的化合物是Fe1yO，該體系可以看成是FeO和Fe2O3的固溶體，y值為偏離整比值。以此為例，從各個不同提示角度考慮當(dāng)Fe1yO體系中三價鐵離子與二價鐵離子摩爾分?jǐn)?shù)比值為0.1時求解偏離整比值y。1 氧化數(shù)代數(shù)和考慮：2從整比Fe2O3部分被Fe還原角度考慮：2 你還有什么其他解法？（再寫出一種方法即可）第第題（10分）1PCl56NH4FNH4PF65NH4Cl（3分）2產(chǎn)率29%（3分）3因PCl5是大量的，水僅少量。二者反應(yīng)生成微量的POCl

8、3，該化合物可以在以后的分離中與水進(jìn)一步反應(yīng)生成H3PO3，最后將留在濾液中，而不會影響產(chǎn)物的純度（2分）4HClNH4OHNH4ClH2O（2分）題（10分）制備NH4PF6簡易方法研究：稱取28g PCl5和26g干燥的NH4F在研缽中混勻研細(xì)，置于坩堝中。在反應(yīng)混合物表面滴加一小滴水，反應(yīng)會逐漸由慢到快發(fā)生。反應(yīng)過程中有大量白煙逸出。反應(yīng)完畢，所得反應(yīng)物在研缽內(nèi)研細(xì)。加入20mL水，攪拌，使其中的NH4PF6盡量溶解，然后過濾，除去未溶解的NH4Cl。固體再用約10mL水沖洗，洗出液與前面濾液合并后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至約為原體積的五分之一，冷卻后不要有固體析出。濃縮液中加入20mL丙酮，搖動，會有

9、NH4Cl固體析出。過濾，固體用丙酮洗滌。洗出液與濾液合并后再次旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，重復(fù)前一次操作，如此3至4次。直至加入丙酮不再析出固體為止。最后將所得濾液濃縮后直接加入CHCl3，則會有白色NH4PF6固體析出。過濾，真空低溫干燥。稱重，得產(chǎn)品6g。1寫出實驗反應(yīng)化學(xué)方程式：2本實驗產(chǎn)率多少？3微量水在此固相反應(yīng)中起了一定的催化作用，其催化機理可能有如下兩種：一種是PCl5和微量的H2O反應(yīng)，二者反應(yīng)生成POCl3。該過程放出的熱會引發(fā)其周圍少量NH4F和PCl5反應(yīng)，引發(fā)的反應(yīng)放出的熱又起到加熱反應(yīng)混合物的作用。反應(yīng)會逐漸發(fā)生且越來越劇烈。請寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式，并思考POCl3會不會影響產(chǎn)物

10、的純度？4另一機理可為：2NH4FH2ONH4F·HFNH4OH （1）PCl53NH4F·HFNH4PF63HCl2NH4Cl （2） （3）第第題（8分）1在CHCl3分子中，3個Cl原子和C原子相連，Cl原子是拉電子體，使和3個Cl相連的C原子（相對而言）正性增強了（和CH4中C原子相比）；在(CH3)2CO分子中，CH3是推電子基團(tuán)，因此和2個CH3相連的C原子的負(fù)性增強了，從而使與之相連的O原子變得更負(fù)，這樣就有可能發(fā)生下列氫鍵的結(jié)合Cl3CHOC(CH3)2。（4分）2從它們的結(jié)構(gòu)上看，C2H5OH和H2O之間形成的氫鍵肯定強于CHCl3和(CH3)2CO之間形

11、成的氫鍵，但其前者之所以釋熱量少是因為C2H5OH和H2O混合釋熱量是：“C2H5OH和H2O間形成氫鍵釋熱量和拆散H2O分子間、C2H5OH分子間的氫鍵吸熱量的代數(shù)和”；而CHCl3和(CH3)2CO間形成氫鍵釋熱是它和拆散CHCl3分子間、(CH3)2CO分子間作用力的代數(shù)和（一般分子間作用力小于氫鍵間力）（4分）題（8分）分別量取0.5mol CHCl3、(CH3)2CO、C2H5OH及H2O，并測量其溫度。然后分別混合CHCl3和(CH3)2CO，C2H5OH和H2O，攪拌并測量溶液溫度所能達(dá)到的最高值。其實驗結(jié)果是：前者升溫911，后者升溫45。常溫下這幾種溶劑的熱容差值不大，且兩種

12、混合液又都是（共）1mol，而今在兩種情況下升溫幅度明顯不同，這是混合釋熱不同所引起的，顯然CHCl3和(CH3)2CO混合時釋熱更多。已知C2H5OH和H2O能以任何比例互相混合的現(xiàn)象是和它們相互間形成氫鍵有關(guān)，而今形成氫鍵的釋熱量不如CHCl3和(CH3)2CO混合時釋熱多。為了說明后兩者互相溶解時釋熱量大，當(dāng)然不能用比氫鍵弱的分子間作用力來解釋，而只能用氫鍵來討論。一般教科書上介紹氫鍵時強調(diào)了“和氟、氧、氮結(jié)合的氫，可能形成氫鍵”。而在CHCl3、(CH3)2CO中的氫原子都是和碳原子相結(jié)合，氧原子、氯原子也都是和碳原子相結(jié)合的，似乎沒有生成氫鍵的前提，但不用氫鍵又不能解釋上述實驗事實。

13、就是說還得從氫鍵上來考慮問題。1思考如何解釋這一問題？2在以上2個反應(yīng)中都有氫鍵形成，為什么CHCl3和(CH3)2CO間形成氫鍵釋熱量更大呢？第第題（15分）1（1）以相同體積混合時，溶液混濁度最甚（白色沉淀物是AgCN）。加入不多于5mL KCN時溶液混濁度較輕和AgCN沉淀不完全有關(guān)；當(dāng)加入多于5mL KCN液時，混濁度減輕是AgCN溶于CN之故。當(dāng)加入10mL KCN時恰好溶液變得澄清，表明n2，即Ag(CN)2。反應(yīng)化學(xué)方程式：AgCNAgCN AgCNCNAg(CN)2（4分）（2）Al3和OH反應(yīng)生成Al(OH)3是極完全的反應(yīng)，而Al(OH)3只能溶于一定濃度的NaOH溶液，即

14、Al(OH)3溶于OH不是一個完全的反應(yīng)?，F(xiàn)若用0.10mol/L NaOH和同濃度AlCl3作用，當(dāng)所用溶液體積V(NaOH)/V(AlCl3)3時，Al(OH)3沉淀完全。從另一方面看，只有加入稍大于4體積NaOH液于1體積AlCl3溶液中（即V(NaOH)/V(AlCl3)4），Al(OH)3才有可能完全溶解。若過量（0.05V），則NaOH在總體積（5.05V）中的濃度為0.05×0.10/5.050.001mol/L，pH11。事實是在pH11的溶液中，Al(OH)3很難完全溶解。只有加入更過量的NaOH，才能使Al(OH)3完全溶解。（4分）2加20.0mL 0.50mo

15、l HCl，而后用水稀釋到200mL，則HCl濃度為：20.0×0.50/2000.050mol/l，這個濃度和后面所加的NaOH濃度相同，因此其體積比即摩爾比的關(guān)系。Cu(NH3)n2和過量HCl作用后，溶液中有Cu2、NH4及過量的H。滴入的NaOH首先與H中和，消耗2.25mL*（即過量HCl的體積）；接著滴入的NaOH和Cu2生成Cu(OH)2沉淀，消耗了(6.102.25)3.85mL，最后滴入的OH和NH4結(jié)合成NH3·H2O并與Cu2絡(luò)合，消耗了(10.006.10)3.90mL。HOHH2O 2.25mLCu22OHCu(OH)2 3.85mLCu(OH)2

16、(n2)NH32NH4Cu(NH3)2n2H2O 3.90mLn2(10.002.25)(6.102.25) n4，即為Cu(NH3)42（7分）題（15分）1往AgNO3溶液中滴入KCN溶液及往含Al3溶液中滴入NaOH溶液的實驗結(jié)果如圖所示。（1）配制0.010mol/L KCN液和0.010mol/L AgNO3液，量取10份5mL AgNO3溶液分盛于110號試管中，然后往1號試管中加1mL KCN，2號試管中加2mL KCN，3號試管加3mL KCN，4由圖你能得到什么信息？（2）如把CN和Ag（量固定）間的計量關(guān)系以V（CN）表示為0，1，2，3，；而把OH和Al3之間的計量關(guān)系以

17、V（OH）表示為0，3，4。后者為什么不是0，3，4？請說明原因。2稱取0.5g氨絡(luò)銅（）鹽溶于水，加20.0mL 0.50mol/L HCl（過量），用水稀釋到200mL。吸取10mL用水稀釋到50mL，用0.050mol/L NaOH液滴定。發(fā)現(xiàn)在加入2.25mL和6.10mL時溶液的pH值有明顯的改變。據(jù)此求算出絡(luò)合物中氫的配位數(shù)。第第題（18分）1 （2分）2N2O4 d(NN)175pm比標(biāo)準(zhǔn)NN單鍵長146pm要長，鍵能要小，在加熱后斷裂生成NO2。所以加熱顏色變紅棕色；冷卻后放熱又可以形成兩個NO2之間的NN單鍵，結(jié)合生成無色的N2O4。（3分）3具有奇電子數(shù)目的氣態(tài)氧化物分子有

18、顏色；具有偶電子數(shù)目的氣態(tài)氧化物分子沒有顏色（2分）4 （各2分）5C16H18SO5 B、C 可能由于苯環(huán)的富電子和氧原子的孤對電子（各2分）6仍舊是NO2和N2O4體系，用勒夏特列原理中壓力變化因素影響來解釋?。?分）（說明：本題根據(jù)本人以及師兄師姐研究生階段研究方向的內(nèi)容改編）題（18分）有的材料在溫度高于或低于某個特定溫度區(qū)間會發(fā)生顏色變化，這種材料叫做“熱致變色”材料。這種材料已在工業(yè)和高新技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，有些熱致變色材料也用于兒童玩具和防偽技術(shù)中。熱色現(xiàn)象中，能夠隨溫度升降反復(fù)古發(fā)生顏色變化的可稱為可逆熱致變色。1無機化學(xué)中，最簡單的熱致變色的例子是NO2分子的變色。請畫出NO2分子和其二聚體N2O4的共振結(jié)構(gòu)。2知標(biāo)準(zhǔn)NN單鍵長146pm（H2NNH2的NN鍵長）而N2O4 d(NN)175pm，請從結(jié)構(gòu)角度分析其可逆變色現(xiàn)象原理。3試觀察NO2和N2O4各原子最外層電子數(shù)及其顏色，歸納出氣態(tài)氧化物的顏色和最外層電子數(shù)的關(guān)系規(guī)律。4關(guān)于熱色材料的化合物有過很多報道，應(yīng)用胺和苯甲醛及其衍生物合成出亞胺或席夫堿后，然后與亞磷酸作用得到N烴基N芐叉基膦酸。發(fā)現(xiàn)這些膦酸化合物絕大多數(shù)具有熱色性，盡管這種熱色性不可逆，但在一定的溫度范圍內(nèi)