高中化學奧賽試題

高中化學競賽初賽模擬試卷（時間：3小時滿分：100分）H1.008相對原子質量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc[98]Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3La—LuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po[210]At[210]Rn[222]Fr[223]Ra[226]Ac—LaRfDbSgBhHsMtDsLa系La138.9Ce140.1Pr140.9Nd144.2Pm144.9Sm150.4Eu152.0Gd157.3Tb158.9Dy162.5Ho164.9Er167.3Tm168.9Tb173.0Lu175.0第一題（4分）有人受中國傳統(tǒng)“水煙筒”的啟發(fā)，利用其工作原理，設計出了一個特殊的煙斗。內盛Cu（NH3）2Ac溶液（專業(yè)商店有售），當吸煙時，煙氣通過煙斗發(fā)生如下反應：Cu（NH3）2Ac+CO+NH3^^=Cu（NH3）3Ac?COAH<0物質Cu（NH3）2Ac為配合物，其名稱為。用這種特殊煙斗除去CO的實驗原理為。用久后的Cu（NH3）2Ac又可送專業(yè)商店回收再生。適宜再生的條件是什么？第二題（6分）當鄰苯二甲酸氯在苯中用三氯化鋁處理時，得到內酯A，而不是鄰二苯甲酸苯。已知鄰苯二甲酸氯以另一種形式存在，其中兩個氯原子連在一個碳原子上，試向這種酰氯的結構和內酯A的最可能結構。第三題（8分）關于核的穩(wěn)定性有以下兩條經驗規(guī)則：對于原子序數為20以前的元素而言，最穩(wěn)定的核是核中的質子數（P）等于中子數（N）的核，即比值N/p=1；對于原子序數為20?83的元素而言，隨著質子數增多，穩(wěn)定核的N/p值隨著原子序數的增加而增大，直到約為1.6， :超過此值時，核就變得太大，而發(fā)生裂變。這種變化趨勢可用穩(wěn)定核的N/p比值與p的關系圖（右圖）表示。該圖的意義是：對某一元素X,其穩(wěn)定核的N/p將落在曲線上或曲線上下附近，若N/p過高或過低，核將不穩(wěn)定。馬濤契規(guī)則(Mattauch’srule)指出，兩原子序數相銜接的元素，如有相同質量的同位素，那么這兩個同位素都不會是穩(wěn)定的。現(xiàn)已知42Mo的穩(wěn)定同位素的質量數有：92、94、95、96、97、98、100；44Ru的穩(wěn)定同位素的質量數有：96、98、99、100、101、102、104?；卮鹣铝袉栴}：為什么隨著質子數增多，穩(wěn)定核的N/p值隨著原子序數的增加而增大？如果43Tc只可能存在兩種同位素，那么分別是什么？可能存在43Tc的兩種核是最穩(wěn)定的嗎？為什么？從本題你能得出關于43Tc什么樣的結論？第四題(7分)苧烯是存在于橘子、檸檬等水果中的一種化合物，可被KMnO4氧化成等物質的量的和CO2。1.試根據氧化產物推斷苧烯可能的結構；苧烯屬于環(huán)萜類天然有機化合物，此類物質可看做是由兩個或兩個以上的異戊二烯分子按照一定方式連接形成的。試推斷苧烯可能的結構。酸性條件下苧烯分子加一分子水就形成一元醇。這一反應能夠形成多種一元醇，寫出其中具有光學活性的一元醇的結構。第五題(15分)金屬鋰是銀白色的固體，熔點180.5°C，密度0.53g/cm3，是自然界中最輕的金屬。1kg鋰燃燒可釋放出42998kJ的熱量，如將1kg鋰通過熱核反應放出的能量相當于兩萬噸優(yōu)質煤的燃燒。寫出金屬鋰燃燒的熱化學方程式；根據鋰的這些性質，你設想出鋰可有哪方面的主要用途？鋰的一種同位素6Li捕捉低速中子能力很強，因此，可用于控制 的速度；已知1mol6Li在原子核反應堆中用中子照射后可以得到等物質的量的氤，寫出該熱核反應方程式。鹵化鋰在非極性溶劑中的溶解度順序為：LiI>LiBr>LiCl>LiF，解釋之。雖然EMLi+/Li)VE"Na+/Na)，但金屬鋰與水反應不如金屬鈉與水反應劇烈。20世紀70年代研制出的鋰電池是一種高能電池，能量密度已達到430W-h/kg，理論值可達到2500W?h/kg。分析該電池具有很大能量密度的原因；該電池的電解液應具備什么特點；Li-I2電池常作為心臟起搏器電源，為什么？第六題(7分)土壤中有機物質含量的高低是判斷土壤肥力的重要指標，通常通過測定土壤中碳的含量來換算。方法如下：準確稱取一定量的風干上樣W=2.00g,加入10mL某濃度的K2Cr2O7,使土壤中的碳氧化，反應的化學方程式為:，用FeSO4溶液（濃度c=0.200mol?L-1）,滴定溶液中剩余K2Cr2O7，用去FeSO4溶液體積為V1=19.5mL，其反應的化學方程式為:；另取一份等量相同濃度的K2Cr2O7溶液，用相同的FeSO4溶液（c=0.2000molL-1滴定，用去V2=49.5mL。試回答下列問題：寫出上述兩個配平的化學反應方程式；求K2Cr2O7溶液的物質的量濃度；求土壤中碳的質量分數。第七題（11分）有不同族金屬組成的四種二元離子化合物A、B、C、D：A、B、C極易與水反應，分別得到氣體A’、B’、C’以及A’’、B’’、C’’；A’、B’、C’在一定條件下兩兩之間都能反應；A’易溶于水，B’’微溶于水，C’’難溶于水，但C’’可溶于A’’中；D難溶于水，但可溶于酸，得到氣體D’，但溶液始終渾濁；D可與氣體A反應；A、B、D中存在非極性共價鍵，而D中只有離子鍵；A的陰陽離子個數比、金屬與非金屬原子個數比與B、C、D均不相同；而B、C、D的金屬與非金屬原子個數比相同；B、D的陰陽離子個數比相同。寫出A、B、C、D、A’、B’、C’、D’的化學式；C’’溶于A’’、D溶于酸的離子反應方程式；A與水反應能產生氣體的主要原因是什么？寫出制備B的反應方程式5.列舉D的各一種用途。第八題（12分）某醇X是白色結晶或粉末，略有甜味，基本無毒，在空氣中很穩(wěn)定。X主要用于制造醇酸樹脂和油漆，制造塑料穩(wěn)定劑和增塑劑。X分子具有很好的對稱性。取3.40gX，置于5.00L氧氣中，經點燃，完全燃燒。反應后氣體體積減少0.56L。氣體經CaO吸收，體積又減少2.80L（已折算為標準狀況）。通過計算，確定X的化學式。寫出X的結構簡式。判斷X在水中和苯中的溶解性。以q、C2有機物為原料，無機物任選，合成X。第九題（16分）某地有軟錳礦和閃鋅礦兩座礦山，它們的主要成份為：軟錳礦：MnO2含量N65%、Al2O3含量為4%；閃鋅礦：ZnS含量N80%、FeS、CuS、CdS含量各為2%。MnO2和鋅是制造干電池的主要原料。電解法生產MnO2傳統(tǒng)的工藝主要流程為：軟錳礦加煤還原焙燒；用硫酸浸出焙燒料;浸出液經凈化后再進行電解，MnO2在電解池的陽極析出。電解鋅的傳統(tǒng)生產工藝為：閃鋅礦高溫氧化脫硫再還原得粗鋅：凸 A /A2ZnS+O=2ZnO+2SO22C+O=2COZnO+CO=^Zn（g）+CO2將用熱還原法制得的粗鋅溶于硫酸，再電解ZnSO4溶液可生產純度為99.95%的鋅。90年代生產MnO2和鋅的新工藝主要是通過電解獲得MnO2和鋅，副產品是硫、金屬銅和鎘。簡化流程框圖如下（中間產物的固體部分已經略去）：軟錳礦、閃鋅礦 硫酸 >濾液A 金屬B > Zn2+、Mn2+、Fe2+、Al3+ C>ZnSO4、MnSO4溶液電解>Zn+MnO2+產品D試回答下列問題：1.軟錳礦、閃鋅礦粉未與硫酸溶液共熱時析出硫的反應為氧化一還原反應，例如：MnO2+ZnS+2H2SO4=MnSO4+ZnSO4+Sl+2H2O，據此寫出MnO2在酸性溶液中分別和CuS、FeS和CdS發(fā)生氧化一還原反應的化學方程式。加入適量金屬B，可以回收金屬Cu和Cd，考慮到整個生產，B應選用哪種金屬？寫出濾液A和金屬B的離子反應方程式。加入C物質（可以是多個物質的混合物），可除去濾液B中的Fe2+、Al3+，得到純凈的ZnSO4、MnSO4溶液。確定C，并寫出反應方程式。電解副產品D是什么？對整個生產有何意義？寫出電解中的電極反應和總反應方程式。試從環(huán)境保護和能量消耗的角度評價90年代新工藝相比較有哪些優(yōu)點。第十題（14分）A-B體系是一種新型的催化劑?；瘜W家對A-B體系進行了深入的研究：A=Te（晶體），B是TeCl4與AlCl3按物質的量之比1:4化合得到的。已知B是一種共價型離子化合物，其陰離子為四面體結構，B中鋁元素、氯元素的化學環(huán)境相同。A和B反應生成兩種新化合物I和II，其中A的物質的量分數（mol%）分別為77.8和87.5和91.7。生成化合物I時沒有其他副產物生成，但是生成化合物I時伴隨著揮發(fā)性的TeCl4生成，每生成2mol化合物I就生成1molTeCl4。在熔融的NaAlCl4里的導電性研究表明，化合物I和I在一起時總共會解離成三種離子。進一步對化合物I和11研究表明：用凝固點下降法測定I和I的摩爾質量分別為1126g/mol和867g/mol?；衔颕和I的紅外光譜測定只有一種振動，分子中不存在Te=Te，而且結構中都只有一種四面體配位的鋁，但是鋁原子在這兩種化合物中的化學環(huán)境是不同的。1.確定B的化學式；寫出化合物I和I的分子式。寫出化合物I和I中陰離子和陽離子的化學式。指出Te、Al原子的雜化形態(tài)，畫出其陰離子、陽離子的結構式，說明其陽離子具有什么特點?；衔颕在加熱時很容易轉化成化合物D。請說明這是為什么？寫出該化學反應方程式。參考答案第一題（4分）醋酸二氨合銅（I）（1分）洗氣（1分）因該反應為放熱的可逆反應，可再生的適宜條件為升溫、或降壓或增加酸度（2分）第二題（6分）酰氯的另一種結構：：：.［。內酯A： （各3分）O O第三題（8分）隨著質子數增多，其核內的斥力增大，需要較多的中子以增大核內粒子間的引力，所以穩(wěn)定核的N/p值隨著原子序數的增加而增大（2分）93Tc、103Tc（2分）可能存在的Tc的兩種核都不穩(wěn)定（1分）。因為按照圖內插，穩(wěn)定的43Tc的N/p約為1.20，93Tc的N/p為1.16，中子數過少，103Tc的的N/p為1.40，中子數又過多，因此兩種43Tc可能都不穩(wěn)定；（2分）自然界中不存也43Tc（放射性）（1分）第四題（7分）第五題（15分）1.4Li（s）+O2（）=2Li2O（s）+1193.8kJ（2分）作為火箭燃料白的最佳金屬之一，或用鋰或鋰的化合物制成固體燃料來替代固體推進劑，用作火箭、導彈、宇宙飛船的推動力。（1分）用來控制鈾及反應堆中核反應發(fā)生的速度（1分）；6Li+】n—3H+4He（2分）3 0 12非極性或弱極性溶質的溶解性可用相似相溶原理來說明，（隨著F-、Cl-、Br-、I-的離子半徑增大，極化率增大），LiF、LiCl、LiBr、LiI的共價鍵成分增強（1分），分子的極性減弱（1分），所以在非極性溶劑中的溶解度依次增大。雖然E*（Li+/Li）<E*（Na+/Na）,但Li熔點高（1分），升華焓大，不易活化，同時Li與H2O反應的產物LiOH溶解度較小，覆蓋在金屬表面減緩了反應（1分）。因此鋰與水反應不如金屬鈉與水反應激烈。（1）Li是第3號元素，具有最小的標準電極電位，是地球上最輕的金屬（2分）（2） 惰性非水有機溶劑（1分）（3） 壽命長，Li有強烈化學活性，與電液接觸后，表面生成鈍化薄膜，增加系統(tǒng)的化學穩(wěn)定性（1分）。輕小，微電流持續(xù)放電時間長（1分）。第六題（7分）2K2Cr2O7+3C+8H2SO4=2K2SO4+2Cr2（SO4）3+3CO2+8H2O（1分）K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4=K2SO4+Cr2（SO4）3+3Fe2（SO4）3+7H2O（1分）0.165mol?L-1（2分）0.0015mol0.90%（3分）第七題（11分）A：Na2O2、B：CaC2、C：ZnH2、D：FeS2（各1分）A’：O2、B’：C2H2、C’：H2、D’：H2S（各0.5分）Zn（OH）2+2OH-=Zn（OH）2-FeS2+2H+=Fe2++S；+H2Sf（各1分）A與水的劇烈反應是放熱的，促使H2O2的分解（1分）CaCO=<aO+CO2CaO+3C^CaC2+CO（1分）硫酸工廠制備硫酸的原料（1分）第八題（12分）由題意，X完全燃燒后氣體體積減少，所以可先將此醇化學式（最簡式）構造為（H2O）xHyCz。依規(guī)律，氣體體積減小數值0.56L是式中“Hy”燃燒消耗的O2的體積，而2.80L顯然是醇燃燒生成的CO2的體積，故3.40g醇中：z=n（CO2）=0.125mol。m（CO2）=5.50g再由“2H2+O2=2H2O”可求得y=0.100當然，這是建立在O2過量的基礎上的。由于反應所消耗的O2為“Hy”和“C”消耗的。2，即V（O2）=0.56L+2.80L=3.36L<5.00L，則參加反應的O2質量為：4.8g。根據反應事實：醇+O2=CO2+H2O和質量守恒定律知生成H2O的質量為：2.70g，則H原子總數為：0.300mol°^gy=0.10mo"弋入可求得x=0.100所求醇最簡式為（H2O）4H4C5，即C5H12O4。（5分）由于n（H）N2n（C）+2即化學式為C5H12O4。（1分）ch2ohHOCH?十ch2oh（1分）ch2oh易溶于水，難溶于苯（1分）CH3CHOHCHO/OH-THOCH2CH2CHOHCHO/OH-T（HOCHz'CHCHO——HCHC/OH-T（HOCH2）3CCHOh2>C（CH2OH）4（4分）MnO2+CuS+2H2SO4=MnSO4+CuSO4+S|+2H2OMnO+2FeS+6HSO=Fe/SO^+3MnSO+2S+6HOCdS+3H2SO4+MnO2=MnSO4+CdSO4+S；+2H2O（各1分）Zn（0.5分）Zn+Cu2+=Cu+Zn2+（0.5分） Zn+Cd2+=Cd+Zn2+（0.5分）Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+（0.5分）MnO2（1分） MnCO3或ZnCO3（1分）2Fe2++MnO2+4H+=2+Mn2++2H2O（1分）2Fe3+（Al3+）+3MnCO3（ZnCO3）+3H2O=2Fe（OH）3+3Mn2+（Zn2+）+3CO2f（1分）H2SO4（1分） 用于溶解軟錳礦和閃鋅礦，循環(huán)使用。（1分）陰極：Zn2++2e-=Zn（1分）陽極：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+（1分）總反應：Zn2++Mn2++2H2O^^Zn+MnO2+2H2SO4（1分）從環(huán)境保護角度評價：無SO2對大氣的污染；（1分）從能量消耗角度評價：無高溫焙燒熱污染，不需要高溫焙燒節(jié)約燃料。（1分）第十題（14分）Te[AlCl4]4（1分）①Te：Te[AlCl4]4=7：2，即7Te+2Te[AlCl4]4=Te9Al8Cl32（摩爾質量2499g/mol）；由于生成2