2005年南開大學(xué)全國化學(xué)競(jìng)賽試卷1

1、 PAGE PAGE 82005年南開大學(xué)化學(xué)競(jìng)賽初賽模擬試卷（1）第一題乙烯和N2O4氣體混合后，光照，得到氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23.33%的化合物A。A結(jié)構(gòu)對(duì)稱，所有相同元素的原子化學(xué)環(huán)境相同。A在某濃度的硫酸溶液中回餾，可得到化合物B，同時(shí)得到對(duì)氫氣相對(duì)密度為18的氣體C。經(jīng)分析，B為不含碳元素的硫酸鹽，其硫和氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為19.51%和58.54%。若將A換成CH3CH2NO2進(jìn)行類似的反應(yīng)，也能得到B，但沒有氣體放出。1試確定AC的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，寫出相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式。2制備B的方法很多，比如：往NH4NO2溶液中通入SO2氣體后再加入氨水，生成含B的三種硫酸鹽；在Pt/C催化下

2、，在硫酸溶液中進(jìn)行NO的氫化（與H2）作用。試分別寫出制取B的化學(xué)反應(yīng)方程式。3用NaOBu處理B在丁醇中的懸浮體可制得含氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48.48%的化合物D。試寫出制取D的化學(xué)反應(yīng)方程式。4如何從上述含D的混合體系中提純D？請(qǐng)寫出簡(jiǎn)明的步驟。5B在液氨中可直接得到易純凈的D。請(qǐng)寫出簡(jiǎn)明步驟和相關(guān)反應(yīng)方程式。第二題A是氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.34%的酸性很強(qiáng)的有機(jī)物，其pKa=0.25。取4.58g A配成水溶液，恰好與0.1mol/L 200mL NaOH溶液完全反應(yīng)，生成含氮元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.73%的鈉鹽B。B的陰離子中所有元素的原子均在同一平面上。A可由弱酸性的有機(jī)物C在某種條件下與

3、D一步反應(yīng)得到。往C溶液中滴加適量的FeCl3溶液，其溶液呈強(qiáng)酸性。1試通過計(jì)算確定AC的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。寫出相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式。2A不穩(wěn)定，若不小心就會(huì)發(fā)生猛烈爆炸。試寫出A爆炸方程式。3解釋A顯強(qiáng)酸性的原因。4若往D中加入鹽酸，其產(chǎn)物E是什么？D中各物質(zhì)的作用是什么？5E極易水解，寫出其水解反應(yīng)方程式。第三題在較低溫度下，某固體A和液體B均為氧化物，其氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為74.07%和94.12%。將A和B以適量的比小心混合后再加入適量的水，可得到兩種酸性和氧化性均很強(qiáng)的物質(zhì)C和D。已知C和D中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為76.19%和81.01%。1試確定AD的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，寫出相關(guān)反應(yīng)。2比較C和

4、D氧化性強(qiáng)弱，簡(jiǎn)述原因，并給D命名。3D不穩(wěn)定，易爆炸。試寫出爆炸反應(yīng)方程式。4若將F2緩緩?fù)ㄈ隒中，如何反應(yīng)？寫出該化學(xué)反應(yīng)方程式。第四題在800C時(shí)，將MaCln+2以物質(zhì)的量比1:1的比例溶解在液體A中，得到金屬氯化物MaCln，繼而將溫度升高到1700C時(shí)，可析出16.92g唯一產(chǎn)物MaCln（無放射性，結(jié)構(gòu)中沒有MM鍵）。將MaCln溶解在水中，除產(chǎn)生H2，析出沉淀A和B的混合物外，還得到MaCln+2溶液。上述反應(yīng)因溫度和MaCln與水反應(yīng)的量不同，其沉淀A和B的混合物的量也不同。已知B（反磁性物質(zhì)，其元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49.8%的M；25.3%的Cl；剩下為H和O）能與NaOH溶液反

5、應(yīng)，產(chǎn)生H2、二元化合物鹽1試確定金屬M(fèi)及其氯化物。寫出制備MaCln化學(xué)反應(yīng)方程式。已知n/a2。2確定B，寫出B與NaOH溶液反應(yīng)方程式。3解釋MaCln與水反應(yīng)生成A和B不同比值的原因，并用通式表示。4標(biāo)明上述化合物中M的氧化態(tài)。5指出上述含M的化合物中M的價(jià)電子排布，并判斷哪些是反磁性物質(zhì)。第五題干燥的無水鹽A是良好的還原劑（相對(duì)于最高價(jià)含氧酸而言，其E0=-0.39V），其鋇、氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為51.3%和24.0%。取0.496g白色固體B與足量的Ba(OH)2水溶液反應(yīng)，可得到30mL 0.2mol/L的A溶液，同時(shí)放出氣體C。往溶液中通入足量的CO2，除去過量的Ba(OH)

6、2后過濾，濾液結(jié)晶析出1.570g A，析出效率98%。氣體C極易在空氣中自燃，將氧化的產(chǎn)物（有時(shí)會(huì)有少量紅色薄膜產(chǎn)生）溶于水，能得到49.50mL 0.2mol/L的酸D（Ka1=7.610-3，Ka2=6.210-8，Ka3=4.210-13）。加熱A，可得到水、C和鹽E。E中鋇元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61.2%。E在醋酸中不溶解，但A和D反應(yīng)可得到酸F（Ka=5.910-2）。1若制備A的反應(yīng)中n(B)=n(C)，試寫出上述相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式。2畫出B、C、D、F和E陰離子的結(jié)構(gòu)式。闡述D和F結(jié)構(gòu)不同的原因。3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的酸溶液中，A能否將下列物質(zhì)還原成成金屬？為什么？NbO(SO4)2- E0=

7、-0.63VNiSO4 E0=-0.23VWO42- E0=0.05V(NH4)2Fe(SO4)2 E0=-0.44VCr3+ E0=-0.74VBiO+ E0=0.32V4A能與CuSO4溶液反應(yīng)，可生成G。已知G中銅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.46%。試確定G，寫出其化學(xué)反應(yīng)方程式。5導(dǎo)出A在D溶液中計(jì)算H+的表達(dá)式，并計(jì)算出該溶液的pH值。6解釋C自燃時(shí)，其氧化產(chǎn)物中有少量薄膜的原因。第六題 用惰性電極電解NaNO2的液氨（作溶劑）溶液一段時(shí)間后，小心將產(chǎn)物與液氨分離，經(jīng)分析，最終只有一種固態(tài)電解產(chǎn)物A。已知A是一種元素組成與NaNO2相同的鈉鹽，其鈉元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50.0%。1試通過計(jì)算確

8、定A的化學(xué)式，并命名A。指出A陰離子的中心原子雜化形態(tài)。2寫出相關(guān)電解反應(yīng)方程式。指出A在什么電極處產(chǎn)生？如何分離A與液氨？3A是一種黃色固體，在隔絕空氣或水蒸氣的情況下，加熱到1000C時(shí)還是穩(wěn)定的。但高于此溫度，則劇烈分解。試寫出4A對(duì)濕氣非常敏感。試寫出A與H2O反應(yīng)方程式。5A能與氧氣、氯氣等鹵素單質(zhì)劇烈反應(yīng)，均能在生成NaNO2。試分別寫出其相應(yīng)化學(xué)反應(yīng)方程式。6在液氨中，NaNO2能與某種物質(zhì)B反應(yīng)，直接化合生成A。試確定B，寫出其化學(xué)反應(yīng)。第七題在低于1000C時(shí)，將一定量的NO緩緩?fù)ㄈ胍欢縉aOH溶液中使之恰好完全反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)生成了一種對(duì)H2相對(duì)密度為18的氣體。將反應(yīng)后的溶液

9、加入丙酮溶液，則只析出了一種固態(tài)物質(zhì)A。A中鈉元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1試通過計(jì)算確定A的化學(xué)式。寫出其化學(xué)反應(yīng)方程式。丙酮起著什么作用？2解釋上述化學(xué)反應(yīng)方程式。3在隔絕空氣的條件下加熱A，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量減輕了8.12%。將反應(yīng)后的固體加入適量的水，發(fā)現(xiàn)溶液呈強(qiáng)堿性。試寫出A加熱的化學(xué)反應(yīng)方程式。第八題二十世紀(jì)五十年代，化學(xué)家D.O.Depree研究發(fā)現(xiàn)：在適當(dāng)條件下，將NaNH2與適量的CH3COONa混合加熱一段時(shí)間后，生成了一種固體鈉鹽A和氣體B。經(jīng)分析，A中鈉元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為44.23%。1試確定A、B的化學(xué)式或分子式。命名A，寫出制備A的化學(xué)反應(yīng)方程式。2A是非常好的有機(jī)試劑，能與多種物質(zhì)發(fā)生反

10、應(yīng)增長(zhǎng)碳鏈。試分別寫出A與CO2、芐基氯反應(yīng)的化學(xué)方程式，指出其反應(yīng)類型。第九題KHSO4是常見的化合物。試回答下列問題：1加熱KHSO4質(zhì)量減少了6.62%。試寫出KHSO4受熱反應(yīng)方程式并命名生成物。2用單質(zhì)氟氣作用于KHSO4的冷飽和水溶液，可生成鉀鹽A的水溶液。經(jīng)分析A中鉀元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.89%。A在完全干燥時(shí)是十分穩(wěn)定的，但在潮濕的空氣中或在水溶液中放置時(shí)，則又會(huì)重新生成KHSO4。試確定A并命名。分別寫出制備A和A在潮濕空氣中分解的化學(xué)反應(yīng)方程式。3用惰性電極電解KHSO4的稀硫酸溶液時(shí)也可得到A。試寫出其陽極反應(yīng)方程式。第十題將23.0g金屬鈉與68.0g NaNO3混合于

11、密閉容器中加熱到2500C。一段時(shí)間后，打開密閉容器，稱其質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量減輕了3.08%。經(jīng)研究未發(fā)現(xiàn)反應(yīng)物剩余，固體產(chǎn)物是單一產(chǎn)物（記為1試通過計(jì)算確定A的化學(xué)式。畫出A陰離子的結(jié)構(gòu)式，寫出制備A的化學(xué)反應(yīng)。2寫出其他制備A的化學(xué)方程式。3若將金屬鈉與適量的NaNO2在2000C時(shí)反應(yīng)，得到單一固體產(chǎn)物B。B的質(zhì)量只相當(dāng)于反應(yīng)物的94.93%。試通過計(jì)算確定4分別給A、B命名。5A對(duì)大氣潮氣和CO2十分敏感（非氧化還原反應(yīng)）。試寫出其化學(xué)反應(yīng)方程式。第十一題 紅色固體A是某金屬元素M的單核內(nèi)配位化合物，A可由下列方法制得：在M二價(jià)鹽的水溶液中加入B的水溶液即可獲得A沉淀。已知A中含氫4.85

12、%，含碳33.27%，含氮19.41%，含M 20.34%。求A、B、M，并畫出A的結(jié)構(gòu)式。2005年南開大學(xué)化學(xué)競(jìng)賽初賽模擬試卷（1）答案第一題答案：1A：O2NCH2CH2NO2；B：NH3OH2SO4；C：CO+CO2；CH2=CH2+N2O4O2NCH2CH2NO2；O2NCH2CH2NO2+H2SO4+H2OCO+CO2+NH3OH2SO42CH3CH2NO2+H2SO4+2H2O2CH3COOH+NH3OH2SO422NH4NO2+4SO2+2NH3+6H2ONH3OH2SO4+(NH4)2SO4+2NH4HSO4；2NO+3H2+H2SO4NH3OH2SO43NH3OH2SO4+

13、2NaOBuNa2SO4+2NH2OH+2BuOH4過濾除去Na2SO4；加乙醚并冷卻，則析出NH2OH5氨解，在液氨中進(jìn)行：NH3OH2SO4+2NH3(NH4)2SO4+2NH2OH，過濾除去難溶的(NH4)2SO4；并減壓除去過量的NH3而留下固體NH2OH方法二：離子交換法（羥型）。第二題答案：1A：；B：；C：+NaOH+H2O；+3HO-NO2+3H2O6+FeCl3H3Fe(C6H5O)6+3HCl223N2+3H2O+11CO+C3中由于-NO2的強(qiáng)拉電子基團(tuán)，使得苯環(huán)上的電子云密度降低，削弱了-OH中OH的化學(xué)鍵，因此顯強(qiáng)酸性。4D：H2SO4(濃)+HNO3(濃)，其中濃硝

14、酸為堿，接受濃硫酸電離出的H+；濃硫酸為酸；HNO3+2H2SO4NO2+HSO4-+H2SO4H2O；然后NO2+再與鹽酸中Cl-反應(yīng)，得到NO2Cl；整個(gè)化學(xué)反應(yīng)為：HNO3+H2SO4+HClNO2Cl+H2SO4H2O（濃硫酸表現(xiàn)為吸水劑）5NO2Cl+HOHHCl+HNO3第三題答案：1A：；B：HOOH；C：；D：N2O5+H2O2HNO3+HNO42HNO4HNO3；因?yàn)镠NO4中存在過氧鍵；HNO4為過硝酸。34HNO42N2+7O2+2H2O或2HNO4N2O+H2O+3O2或可能有NO2氣體4HNO3+F2FNO3+HF第四題答案：1設(shè)A的化學(xué)式為MClm，且mn。因反應(yīng)比

15、為1:1，則：MClm+MaCln+2=MaCln。所以m+n+2=，n=a(m+2)。由于n/a2，所以m=0，n=2a。；AM=當(dāng)a=1時(shí)，AM=35g/mol，沒有此金屬元素；當(dāng)a=2時(shí)，AM=70g/mol，M為Ga；當(dāng)a=3時(shí)，AM=139g/mol，可能是La，但有放射性，舍去。2Ga+2Ga2Cl6=3Ga2Cl42設(shè)氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，則=0，x=WO=22.8%所以各元素的原子個(gè)數(shù)比為：Ga:Cl:O:H=0.711:0.713:1.425:2.1=1:1:2:3所以B：Ga2(OH)2Cl22H2OGa2(OH)2Cl22H2O+4NaOH=2NaCl+2NaGa(OH)

16、4+H232Ga2Cl4+4H2O=Ga2(OH)2Cl22H2O+H2+Ga2Cl6 3Ga2Cl4=2Ga+2Ga2Cl6 b+c得：(2b+3c)Ga2Cl4+4bH2O=bGa2(OH)2Cl22H2O+bH2+2cGa+(b+2c)Ga2Cl64Ga2Cl6：+3；Ga(GaCl4)：+1；+3；GaGa(OH)2Cl22H2O：+1和+35Ga2Cl6：Ga3+ 4s04p04d0 n=0 反磁性GaGaCl4：Ga+ 4s24p04d0 n=0；Ga3+ 4s04p04d0 n=0 反磁性GaGa(OH)2Cl2：Ga+ 4s24p04d0 n=0；Ga3+ 4s04p04d0

17、n=0 反磁性不可能是Ga2+：4s14p04d0 n=1，會(huì)是順磁性。第五題答案：1n(Ba):n(O)=:=0.375:1.5=1:4，CA=又知mA=1.570g/0.98=1.602g，MA=267g/mol。因A受熱產(chǎn)生水，所以可設(shè)A化學(xué)式為BaXaHbO4；267=137+64+aMX+b，MX=。經(jīng)討論，當(dāng)a=2時(shí)，MX=33-0.5b；而當(dāng)b=4時(shí)，MX=31g/mol。因此X為P。所以A：Ba(H2PO2)2；B：P4；C：PH3；D：H3PO4；E：設(shè)化學(xué)式為xBaOyP2O5，61.2=，得出x=2y，推出B為Ba2P2O7；F：H3PO2。2Ba(H2PO2)2Ba2P

18、2O7+2PH3+H2O；Ba(OH)2+CO2=BaCO3+H2O2P4+3Ba(OH)2+6H2O=3Ba(H2PO2)2+2PH3；2PH3+4O2=P2O5+3H2O3Ba(H2PO2)2+2H3PO4=Ba3(PO4)2+6H3PO2；P2O5+3H2O=2H3PO42； PH鍵不電離；而只有OH才能電離。3NbO(SO4)2-+H2PO2-+H+不反應(yīng)，因?yàn)镋0=-0.63V+0.39V=-0.24VNiSO4+H2PO2-+H2O=2Ni+H3PO4+3H+，因?yàn)镋0=-0.23V+0.39V=0.16VWO42-+3H2PO2-+7H+=2W+3H3PO4+2H2O，因?yàn)镋0=

19、0.05V+0.39V=0.44V(NH4)2Fe(SO4)2+H2PO2-+H+不反應(yīng)，因?yàn)镋0=-0.44V+0.39V=-0.05VCr3+H2PO2-+H+不反應(yīng)，因?yàn)镋0=-0.74V+0.39V=-0.35VBiO+3H2PO2-+2H2O=4Bi+3H3PO4+H+，因?yàn)镋0=0.32V+0.39V=0.71V4設(shè)G為CuxHy，則=98.46，x=y，G：CuH8CuSO4+3Ba(H2PO2)2+12H2O=8CuH+6H3PO4+3BaSO4+5H2SO45n(A)=1.570/267=5.8810-3mol，n(F)=810-20.0495=3.9610-3mol3Ba(

20、H2PO2)2 + 2H3PO4 = Ba3(PO4)2 + 6H3PO20.00396 0.00588 0 00.00392 0.00588 0.00196 0.011760.00004 0 0.00196 0.01176 =8.0810-4 =0.2376H3PO4H+H2PO4- Ka1 H2PO4-H+HPO42- Ka2HPO42-H+PO43- Ka3 H3PO2H+H2PO2- KH2OH+OH- KWH+=H2PO4-+2HPO42-+H2PO2-+OH-+3PO43-因KaKW，CFCD，所以溶液pH值主要由F決定：H+，H+2+5.910-2H+-1.410-2=0，H+=

21、0.09244，pH=1.036因?yàn)槿紵^程中產(chǎn)生PH3、P2H4等物質(zhì)，因P2H4+O2=2P(紅磷)+2H2O，因此會(huì)有紅色物質(zhì)生成。第六題答案：1討論：當(dāng)Na原子只有一個(gè)，不可能有N、O組合成23的；當(dāng)Na有兩個(gè)，有N、O組合為46的，即Na2NO2（實(shí)際上為Na4N2O4）。A為次硝酸鈉；N：sp3雜化，結(jié)構(gòu)為。22NaNO2Na2NO2+NO2；Na2NO2在陰極產(chǎn)生；NO2在陽極產(chǎn)生?？芍苯舆^濾；也可減壓條件下，讓液氨揮發(fā)，剩下的就是Na2NO2。3Na2NO2Na2O+NO4Na2NO2+H2O2NaOH+NO52Na2NO2+O22NaNO2+Na2O2；2Na2NO2+Cl2

22、2NaNO2+2NaCl6B：Na；Na+NaNO2Na2NO2第七題答案：1A應(yīng)該是Na、N、O元素組成的化合物。討論即可得出A為NaNO2。丙酮作溶劑，降低了NaNO2在溶液中的溶解度，使其結(jié)晶析出。10NO+6NaOH6NaNO2+N2O+N2+3H2O24NO+2NaOH2NaNO2+N2O+H2O；6NO+4NaOH4NaNO2+N2+2H2O3氣體可能是N2、O2、氮氧化物及其混合物。若1mol A分解，減輕的質(zhì)量為5.6g，沒有該氣體；一直討論到5mol A分解，得到減輕的質(zhì)量為：5698.12%=28。則為N2。加之固體加水后呈強(qiáng)堿性，可能固體產(chǎn)物中有Na2O或Na2O2等。考慮其氧化還原反應(yīng)，則判斷是氮元素發(fā)生了歧化反應(yīng)。所以A分解反應(yīng)為：5NaNO23NaNO3+Na2O+N2第八題答案：1A：Na-CH2COONa；B：NH3；A：-鈉代乙酸鈉；（討論：氣體可能含碳元素，也可能不含碳元素）CH3COONa+NaN