高中化学竞赛模拟试题（六） 5页

高中化学竞赛模拟试题（六）第1题（8分）根据提供的信息写出相应的化学方程式：1-1据认为“红巨星”星体内部发生着合成重元素的中子俘获反应，例如Zn可以俘获1个中子形成A，过剩的能量以光子形式带走；A发生β衰变转化为B。试写出平衡的核反应方程式。1-2铍与某些普通配体形成的配合物相当稳定，比如铍的化合物A为无色可升华的分子型化合物，易溶于氯仿并可从氯仿溶液中重结晶。A物质中心氧原子周围按四面体方式排布4个Be原子，Be原子两两间又被醋酸根所桥联。该物质可以通过碳酸铍与醋酸反应制备，请写出该制备反应的化学方程式；1-3ClF3是比F2更有效的氟化剂，遇有机物往往爆炸，能燃烧石棉，能驱除许多金属氧化物中的氧。比如气态ClF3与Co3O4反应，作为还原剂的元素有两种，物质的量之比为1︰4，请写出反应方程式。第2题（11分）上世纪末，中国科大的化学家把CCl4(l)和Na混合放入真空容器中，再置于高压容器中逐渐加热，可得一些固体颗粒。经X－射线研究发现：该固体颗粒实际由A和B两种物质组成，其中A含量较少，B含量较多。试回答下列问题：2-1       CCl4和Na为何要放在真空容器中？随后为何要置于高压容器中？2-2       指出CCl4分子的结构特点和碳原子的杂化态。2-3       上述实验的理论依据是什么？请从化学反应的角度加以说明。2-4       试确定A、B各为何物？A、B之间有何关系？2-5       写出上述反应方程式，并从热力学的角度说明A为何含量较少，B为何含量较多？2-6       请你从纯理论的角度说明：采取什么措施后，A的含量将大幅度增多？2-7       请评述一下上述实验有何应用前景？第3题（12分）罂粟碱可以按下列路线（不得增加反应步骤）合成：A（）BCD（）CEFGHI（）3-1命名反应物A；3-2写出合成的中间产物B、C、E、F、G、H的结构简式3-3确定无机试剂a、b、c、d第4题（12分）钢铁表面发蓝（或发黑，在钢铁表面形成一层致密的氧化物Fe3O4）可提高其耐磨、耐蚀性能。其原理是：①在NaOH溶液中，将铁粉溶解在NaNO2溶液中，除水之外，还可产生A和C。其中C为气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。②A能在过量的NaNO2溶液中继续反应，生成B和C。③A和B的溶液能继续反应，生成Fe3O4。经研究发现：A和B的焰色反应均为黄色，其导电性实验均为K2SO4型。生成物中A与C、B与C的物质的量之比均为3︰1。回答下列问题：4-1写出并配平化学反应方程式。4-2实践中发现适当提高温度或增大NaNO2溶液的浓度有利于氧化膜增厚，但加大NaOH溶液浓度对膜层厚度影响不大。试说明原因。4-3发蓝层遇光气（COCl2），若不及时清洗，则发蓝层的完整性将被破坏。写出有关的化学反应方程式。4-4有一种隐形材料D可由B与Zn(NO3)2反应生成，也可用以硝酸铁、硝酸锌、氢氧化钠等为原料的水热合成法。请确定D的化学式，并判断上述制备D的反应是否属于氧化还原反应。此法所得产品D能够隐形的原因是什么？\n第5题（11分）卡宾又称为碳烯，是某些有机反应的中间物质，碳原子最外层有两个电子没有参与成键。由于其结构的特殊性，所以有很高的活性。卡宾主要分单线态和三线态两种状态，三线态稳定性最差。然而，2001年Nature杂志报道了日本研究人员偶然获得了迄今为止最稳定的三线态卡宾（如图，实心圆点表示电子），其在室温溶液中半衰期高达19分钟，比1999年报道的最长半衰期三线态卡宾的半衰期长10分钟。三线态对于形成铁磁性有机材料具有潜在意义，故该偶然发现有可能导致新的有机磁性材料。回答下列问题：5-1合成中重要的碳烯是二氯卡宾（︰CCl2），请分析其具有高反应活性的原因。5-2右图中A的化学式为___________________5-3分子B中所有苯环是否会共平面，为什么？5-4比较A和B的稳定性，并说明可能的原因。第6题（6分）合成氨工业中，原料气（N2，H2及少量CO，NH3的混合气）在进入合成塔前常用[Cu(NH3)2]Ac溶液来吸收原料气中的CO，其反应为：[Cu(NH3)2]Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO＋Q6-1命名：[Cu(NH3)2]Ac6-2必须除去原料气中的CO的原因是；6-3[Cu(NH3)2]Ac吸收CO的生产适宜条件应是；6-4吸收CO的[Cu(NH3)2]Ac溶液经适当处理后又可再生，恢复其CO的吸收能力以供循环使用，[Cu(NH3)2]Ac再生的适宜条件是。第7题（12分）2001年曾报道，硼镁化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。该化合晶体结构中的一种重复单位如右图所示。镁原子间形成正六棱柱，六个硼原子位于棱柱内。7-1则该化合物的化学式可表示为；7-2画出该晶体的晶胞示意图（Mg原子在晶胞的顶点）；7-3Mg原子的配位数是，B原子的配位数是；7-4B原子的空间排列方式与（物质名称）的排列方式类似；并判断Mg、B在平面片层的排列是否为最密排列。7-5如果将B原子画在晶胞的顶点，在右框中画出此时晶胞的示意图；7-6上述所画两个晶胞的体积比是。第8题（8分）近年来，化学家将F2通入KCl和CuCl的混合物中，制得了一种浅绿色的晶体A和一种黄绿色气体B。经分析，A有磁性，其磁矩为μ＝2.8B.M，且能被氧化。将A在高温高压下继续和F2反应，可得C，C的阴离子和A的阴离子共价键数不变（阴离子结构对称）。已知A、C中铜元素的质量分数分别为21.55%和24.85%。8-1试写出A～C的化学式，分别指出A、C中铜的化合价和价电子构型。8-2写出上述化学反应方程式。8-3简述A、C阴离子形成的原因。第9题（9分）20世纪60年代，化学家发现了一类酸性比100%的硫酸还要强的酸，称之为魔酸，其酸性强至可以将质子给予δ受体，CF3SO3H就是其中常见的魔酸之一。9-1试写出CH3CH3与CF3SO3H可能的反应式。\n9-2以上反应所得产物活性均很高，立即发生分解，试写出分解以后所得到的全部可能产物。第10题（11分）1866年H.Rithausen从谷胶的硫酸分解产物中分离出谷氨酸（）。1890年L.Wollf合成并确定了它的结构，1908年池田菊苗从海带的热水提取物中分离出谷氨酸的钠盐（），它才是具有鲜味的成分，即味精。10-1谷氨酸的电离常数Ka1=6.46×10－3，Ka2=5.62×10－5，Ka3=2.14×10－10；pKa=－lgKa，所以pKa1=2.19，pKa2=4.25，pKa3=9.67。目前工业上生产味精的方法有水解法、糖蜜提取法、淀粉发酵法及合成法等。当前我国生产的味精主要采用淀粉发酵法。以发酵法生产的工艺流程如下：淀粉葡萄糖发酵谷氨酸铵L－谷氨酸谷氨酸－钠盐。若生成谷氨酸二钠盐，则不具有鲜味，所以工业生产中控制各阶段的pH是一项关键。（1）Ka1、Ka2、Ka3相对应的基团各是哪个？（2）计算谷氨酸等电点的pH（所谓等电点，就是谷氨酸呈电中性时所处环境的pH）。在下面正确的选项上画圈。A．2.19B．3.22C．4.25D．6.96（3）中和、脱色、结晶时的pH应保持在多少？在下面正确的选项上画圈。A．3.22B．4.25C．6.96D．9.67（4）用什么物质脱色？10-2味精中有效成分是谷氨酸钠，可用沙伦逊甲醛滴定法测定其含量。准确称取味精1.000g，加蒸馏水溶解后稀释到10.0mL；从中取2.0mL放入100mL锥形瓶中，加入2.0mL36%的甲醛溶液，加入20mL水。以酚酞为指示剂，用0.1000mol/L的标准NaOH溶液进行滴定，消耗10.80mL。（1）谷氨酸钠与甲醛反应得到化学式为C6H8NO4Na，写出结构简式。（2）加入甲醛的目的是什么？（3）计算该味精中谷氨酸钠的含量。10-3味精中往往会加入食盐，某学生设计如下实验方案测定NaCl含量：取味精样品5.0g，并溶于蒸馏水；加入足量用稀硝酸酸化的硝酸银溶液，使沉淀完全；过滤；用蒸馏水反复洗涤沉淀多次；将沉淀低温烘干、称量；重复操作3次，计算NaCl含量。另一学生觉得这个实验方案的误差较大，且测定沉淀的质量很不方便。于是他设计了另一个实验方案来测定NaCl的含量。已知AgSCN是难溶于水的沉淀。请简要写出测定NaCl含量的新方案参考答案：（六）1-1（各2分）1-24BeCO3＋6CH3COOH→4CO2↑＋3H2O＋Be4O(OOCCH3)6（2分）1-32Co3O4＋6ClF3→6CoF3＋3Cl2＋4O2↑（2分）2-1       放在真空容器中是为了防止Na被空气中的氧气氧化；随后放在高压容器中是为了生成金刚石，因为生成金刚石需要高温高压。（2分）\n2-2       正四面体；碳原子的杂化形态为sp3；（1分）2-3       上述实验是武慈反应，即卤代烃与钠的反应，生成碳原子数更大的烃。因为CCl4中碳原子为sp3杂化，反应后，许许多多的碳原子通过sp3杂化学形式成键，即组成网状的金刚石。（2分）2-4       A为金刚石；B为石墨，它们互为同素异形体。（2分）2-5       化学反应为：CCl4＋4Na→C＋4NaCl金刚石和石墨的稳定形态相比，金刚石的内能大，不稳定，易转化为内能较低的石墨。（2分）2-6      从纯理论的角度看，采取高温高压，将使一部分石墨转化成金刚石，使金刚石的含量大幅增多。（1分）2-7       上述实验开辟了人造金刚石的另一途径。（1分）3-14－甲基邻苯二甲醚（2分）3-2B：C：E：F：G：H：（各1分）3-3a：NBS/CCl4b：KCNc：H2/Nid：H3O＋，△（各1分）4-13Fe＋NaNO2＋5NaOH＝3Na2FeO2＋NH3↑＋H2ONa2FeO2＋NaNO2＋5H2O＝3Na2Fe2O4＋NH3↑＋7NaOHNa2FeO2＋Na2Fe2O4＋2H2O＝Fe3O4＋4NaOH（各1分）4-2因NaNO2是氧化剂，增大NaNO2浓度可使反应向生成Fe3O4方向移动；而升高温度可以增强NaNO2的氧化性；由于NaOH是介质，当它的浓度达到一定要求后，再升高c(OH－)，对化学平衡（生成氧化物层厚度）影响不大，何况还抑制Na2Fe2O4、Fe3O4的生成。（3分）4-32Fe3O4＋9COCl2＝6FeCl3＋8CO2↑＋CO↑。（2分）4-4D：ZnFe2O4；（2分）非氧化还原反应；（1分）D晶粒直径应在10nm（纳米）左右。（1分）5-1卡宾碳原子最外层只有六个电子，不太稳定（2分）（考查8电子稳定结构的经典规律）。（还有“－Cl吸电子，使其成为强的亲电试剂”也是原因之一）5-2︰C41H26（2分）（注意卡宾的对称性，不写这两个电子也给分）5-3不会（1分），中心碳原子是sp杂化，两侧的苯环是互相垂直的。（1分）5-4苯环为富电子基团，B的两个不饱和碳原子最外层各有七个电子，且与三个苯环相连，稳定化作用强。B比A稳定，该卡宾寿命长的原因正是二者互变的结果。（2分，答出“因为共轭才稳定”即可）6-1醋酸二氨合铜（Ⅰ）（2分，不指明铜的化合价给1分）6-2防止催化剂中毒（1分）6-3低温（1分）、加压（1分）6-4高温低压（1分）关注与实际生产生活结合的平衡问题，运用相关的平衡原理去解释问题；另外请不要忽略配合物的命名。7-1MgB2（2分）7-2（2分）7-36个12个（2分）7-4石墨（1分）B不是Mg是（1分）7-5（2分）7-61︰1（2分）8-1A：K3CuF6；B：Cl2；C：K2CuF6（各1分）；A、C中铜原子价态分别为＋3、＋4（1分）。价电子构型分别为3d8和3d7（1分）8-23F2＋3KCl＋CuClK3CuF6＋2Cl2↑2K3CuF6＋F22K2CuF6＋2KF（各1分）8-3主要是由于F－半径小，电负性大，配位能力强（1分）9-1（2分）（2分）（生成二电子三中心键）9-2\n(2分)(3分)10-1（1）（2分）（2）B（1分）（3）C（1分）（4）用活性炭脱色（1分）10-2（1）（1分）（2）“掩蔽”氨基后滴定羧基，防止氨基对羧基和NaOH中和反应的影响（1分）（3）91.32%（2分）10-3取一定量的味精溶于水，加入过量标准AgNO3溶液（1分），以Fe3＋为指示剂（1分），用标准KSCN溶液进行滴定（1分）。