《2008年第五届“我爱奥赛杯”高中化学竞赛试题.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2008年第五届“我爱奥赛杯”高中化学竞赛试题.pdf（14页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、2008 年第五届“我爱奥赛杯”高中化学竞赛试题（20082008 年年 6 6 月月 2727 日日 9 9：0000 - - 1212：0000 共计共计 3 3 小时）小时）题号题号1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010 1111总分总分满分满分6 6 1010 8 8 1111 9 98 89 9 1111 7 7 1111 1010 100100得分得分评卷人评卷人竞赛时间竞赛时间 3 3 小时。迟到超过小时。迟到超过 3030 分钟者不能进考场。开始考试后分钟者不能进考场。开始考试后 1 1 小时内不得离场。时小时内不得离场。时间到，把试卷间到，把试卷( (
2、背面朝上背面朝上) )放在桌面上，立即起立撤离考场。放在桌面上，立即起立撤离考场。姓名、考号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论。姓名、考号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论。请将答案写在指定的位置。请将答案写在指定的位置。允许使用非编程计算器以及直尺等文具。允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 1.008Zr NbMo Tc RuRhPdAgCdInSnSbTe I Hf TaW Re OsIrPt AuHgTl PbBiPoAtAc-LrHLiBeBCNOFNaMgAlSiPClSKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBr
3、RbCsFrSrBaRaYLa Lu-6.9419.01222.99 24.3139.1040.0885.47 87.62132.9137.3223 22644.96 47.8850.94 52.00 54.94 55.85 58.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.01 16.0019.0030.977
4、4.92121.8209.032.0778.96127.6210210210126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3222HeNeArKrXeRnRfDbSgBhHsMt第 1 题（6 分）、硼的化学丰富多彩，也是材料化学研究的热点之一。1-1、最近美国 Rice University 的教授 Boris Yakobson 与其同事预测了一种硼巴基球(Bn，如图所示)的存在，这种分子组成与 C60相似，但在它每个六边形的中心有一个额外的原子，显著提高了其稳定性。则 n=_ 1-2、硼是制造超硬材料的元素之一。提高材料的硬度有两种方法，一是制造具有类似金刚
5、石结构的物质，如立方 BM，若 M 为第三周期的元素，则 M 为_(填元素符号)，二是寻找 “不可压缩性的”的金属，这类金属具有高密度，低硬度的特点，它们和硼的化合物有异乎寻常的硬度，最近Science杂志报道合成了一种可与金刚石相媲美的超硬材料XB2，X 是第 VIIB 族元素，则 X 为_（填元素名称）1-3、氮化硼纳米管是一种具有优异性能的材料，于 1995 年美国加州大学的教授首次合成。该材料可由高温热解法制得，用 N2将由（NH4）2SO4与 NaBH4反应生成的物质 A 带入含Co、Ni 催化剂的硅晶基片上，加热到 1000-1100反应生成，已知 A 为苯的等电子体，写出两步反应
6、的方程式学校 班级 考场 考号 姓名 装 订 线 第 2 题（10 分）、酸是化学中重要的一类物质，人们对酸的认识是逐步加深的。2-1、1887 年，阿仑尼乌斯提出了电离理论，在水溶液中能电离出 H+的为酸，电离出 OH-离子的为碱。比较水溶液中，下列阴离子的共扼酸的酸性大小_（填序号）O-CH3O(1)O-O2N(2)O-(3)2-2、1905 年，弗兰克提出了溶剂酸碱理论。该理论认为凡是在溶剂中产生该溶剂的特征阳离子的溶质叫酸，产生该溶剂的特征阴离子的溶质叫碱。试判断液 NH3中加入 Li3N 后酸碱性变化情况，并结合方程式解释2-3、1923 年布朗斯特提出了质子理论。认为凡是能够给出质
7、子的物质都为酸，接受质子的物质为碱。有电子总数相同的三种微粒，它们既是质子酸又是质子碱，且分别为阴离子、中性分子和阳离子，它们是_2-4、质子理论提出的同年，路易斯提出了电子理论，凡是接受电子对的为酸，给出电子对的为碱。NH3和 NF3的均为路易斯碱, 碱性更强的是_ _ ，理由是_ _2-5、1966 年第一个超强酸被偶然发现，通常由质子酸和路易斯酸混合。用 SbF5与氟磺酸反应后，可得到一种超强酸 HSbF5(OSO2F)。写出该超强酸在氟磺酸中的电离方程式。第 3 题（8 分）、NO2-是一种常见配体，在八面体配离子MR2(NO2)4-中，中心离子 M 含量为 21.27%，氮元素的含量
8、为 30.33%，只检测到一种 N-O 键长，请回答下列问题3-1、给出自由状态下的 NO2-的结构，NO2-在该配合物中配位方式3-2、通过计算，给出配离子的化学式和名称3-3、画出该配离子的结构第 4 题（11 分）、银制器皿久置会失去光泽，这并不是仅仅由于氧气的作用，是被“流动的水和游荡的风”所侵蚀，经分析，银器失去光泽是由于其表面形成了 X ，X 可由以下三种方法除去，从而使银器恢复光泽。(1)将银器置于盛有苏打水的铝制器皿中煮沸(2)将银器在 KSCN 或 NH4SCN 溶液中放置几分钟(3)将银器用 A 的乙醇-水溶液处理数分钟，X 与 A 反应的物质的量比为 1:8，A 是 NH
9、4SCN 的同分异构体，所有原子均只有一种化学环境。试回答如下问题：4-1、给出 X 和 A 的化学式，并写出生成 X 的化学方程式4-2、写出除去 X 的三种方法的化学反应方程式4-3、计算 X 在水中的溶解度，已知 Ksp,X = 6.310-50, X 的阴离子对应的酸 Ka1=9.510-8, Ka2=1.010-144-4、试判断 X 在浓度相同的 HNO3与 HCl 中的溶解性大小，说明你的理由第 5 题（9 分）、将硼酸、发烟硫酸、萤石粉共热得到无色气体 A，A 为平面构型分子，密度约为空气的 2.3 倍，A 用乙醚吸收后得到液态物质 B。液态乙酸中存在微弱的自偶电离，离子电导率
10、为 139S/cm，将 B 加入乙酸中形成均一透明的无色溶液，发现乙酸的离子电导率显著增强，达到 1300-5800S/cm，B 与乙酸的混合溶液是具有良好应用前景的非水型电解质，与传统的水溶液电解质体系相比有独特的优势，扩大了电化学反应研究的物质范围和电位研究区间。试回答下列问题：5-1 写出 A、B 的结构简式 A _，B_5-2 写出生成 A 的化学反应方程式_5-3 用方程式表示乙酸的自偶电离过程，并分析乙酸中加入 B 后，电导率显著提高的原因5-4 红外光谱显示，纯乙酸中存在两种羧羟基吸收峰，分析这两种峰产生的原因5-5 为什么说非水型电解质可以扩大电化学反应研究的物质范围和电位区间
11、？第 6 题（8 分）、溶氧分析仪能连续、自动测量水中微量的溶解氧含量，可用于工业锅炉用水，实验室制备除氧水等方面。溶氧分析仪的核心部件是氧传感器，传感器中银做阳极，金做阴极，二电极之间连接一稳定的直流电源，以氯化钾溶液为电解质溶液，电解质溶液与取样水之间有一层氧气可以透过的薄膜，测量金电极上产生的还原电流的大小得出氧气的含量。6-1、试写出溶氧分析仪的有关电极反应式阴极_，阳极_6-2、请从你写的电极反应式推测影响氧传感器的性能的因素可能有哪些？在高温下高炉中氧含量的测定可用氧化锆(ZrO2)氧传感器来测定，在氧化锆中加入MgO,Y2O3等立方晶系的氧化物后，在 600以上高温时成为氧的快离
12、子导体。其导电性能主要源于掺杂晶体中的氧离子空位。下图为氧化锆固体电解质的导电原理。Pt6-3、写出高氧侧和低氧侧的电极反应式高氧侧_，低氧侧_6-4、若某掺杂电极 Y2O3的 ZrO2晶体中氧离子空位数为 3.01X1020个，则理论上掺杂的Y2O3质量为多少克？第 7 题（9 分）、生源胺（biogenic amine）是指人体中担负神经冲动传导作用的胺类化合物，包括肾上腺素（adrenaline）、多巴胺（dopamine）、乙酰胆碱（acetylcholine）及 5-羟基色胺（serotonine）等。肾上腺素的结构为下列合成实验所证实儿茶酚 + ClCH2COCl A(C8H7O3
13、Cl)A + CH3NH2 B(C9H11O3N)B + H2 外消旋肾上腺素（C9H13O3N）A + NaOI 3,4-二羟基苯甲酸7-1、写出儿茶酚、A、B 的结构简式7-2、拆分外消旋肾上腺素后，()肾上腺素具有R 构型，给出()肾上腺素的立体结构7-3、肾上腺素在空气中会变成红色，分析其原因_第 8 题（11 分）、有机化合物 F 是环已烯酮类除草剂（如烯草酮，烯禾定等）的重要合成中间体，F 的合成路线如下： C2H5SH(C2H5)3NCH3CH=CHCHOACH3COCH2COOCH3NaOHCH2(COOCH3)21.A2.H+, B(C9H18O2S)benzene-H2OC
14、(C9H16OS)D(C14H24O5S)CH3ONaE(C13H20O4S)1.NaOH2.H+H3CSH5C2OO(F)C2H5SH(C2H5)3NCH3CH=CHCHOACH3COCH2COOCH3NaOHCH2(COOCH3)21.A2.H+, B(C9H18O2S)benzene-H2OC(C9H16OS)D(C14H24O5S)CH3ONaE(C13H20O4S)1.NaOH2.H+H3CSH5C2OO(F) （F）除草剂烯禾定的合成方法为：（烯禾定）8-1、给出 A、B、C、D、E 的结构简式8-2、给出 C 和 F 的系统命名C_，F_ _8-3、巴豆醛（CH3CH=CHCHO
15、）是重要的有机化工原料，酒精厂利用原料优势生产巴豆醛可大大提高经济效益，请给出酒精厂合成巴豆醛的方案。8-4、给出 G、H 可能的结构简式第 9 题（7 分）、人造金刚石酸洗废液中含有大量的 Ni2+、Mn2+、Co2+离子，不经处理排放危害极大。某工厂技术人员设计了创新方案，使有害离子的浓度降低到排放标准，同时得到了纯度较高的镍粉。废液经分析组成如下：在强酸性的废液中加入 NaOH 调节 pH 到 2，在搅拌下加入饱和 Na2CO3溶液和 NaClO 除 去 Mn2+、Co2+，并控制 pH 不超过 3.5（Na2CO3需缓慢加入，防止产生大量 CO2而冒槽），过滤后电解含 Ni2+的过滤液
16、，以镍铬钛不锈钢片为阴极，以铅片为阳极，电解后在阴极得到镍粉。回答下列问题9-1、调节强酸性废液至 pH=2，可否直接用饱和 Na2CO3溶液？分析你的原因9-2、写出除去废液中 Mn2+、Co2+的反应方程式9-3、搅拌过程中 Ni 不被沉淀下来，实际操作中是如何实现？9-4、电解过程中电流效率与 pH 的关系如下图，试分析如下图所示变化的原因.并选择电解的最佳 pH 值第 10 题（11 分）、化学世界里有许多“另类”的物质。如亚铁盐在空气中通常不稳定，易被氧化，如 FeSO47H2O。而(NH4) 2Fe(SO4)26H2O 晶体比 FeSO47H2O 晶体等其它亚铁盐稳定许多，可在分析
17、化学中做基准试剂。常温下 FeSO47H2O 在空气中容易失去结晶水成为 FeSO4，而(NH4) 2Fe(SO4)2.6H2O 失去结晶水困难许多。FeSO47H2O 的晶胞参数为 a=1.407nm，b=0.6503nm，c=1.104nm， =90.00， =105.57密度为 1.898g/cm3，无水 FeSO4晶体中最近的 FeO 距离为 0.212nm，SO距离为 0.151nm，FeS 距离为 0.475nm，FeFe 距离为 0.769nm(NH4) 2Fe(SO4)26H2O 的晶胞参数为 a=0.932nm，b=1.265nm，c=0.624nm，=90.00，=106.
18、80，密度为 1.864g/cm3，最近的 FeO 距离 0.209nm，SO 距离为0.149nm，FeFe 距离为 0.486nm，NH4+Fe 距离为 0.483nm，NS 距离为 0.361nm10-1、计算一个 FeSO47H2O 晶胞和一个(NH4) 2Fe(SO4)26H2O 晶胞分别所含原子个数10-2、晶体自身的结构如空隙大小直接影响化学反应进行的趋势，试通过计算说明FeSO47H2O 比(NH4) 2Fe(SO4)2.6H2O 更易被氧化已知：O 的共价半径为 0.66nm，在晶体中+2 价的 Fe 半径为 0.061nm，2 价的 O 半径为0.121nm，+6 价的 S
19、 半径为 0.029nm，3 价的 N 半径为 0.148nm10-3、FeSO47H2O 在潮湿的空气中被氧化的产物为 Fe(OH)SO43H2O，写出反应的化学方程式_10-4、在水溶液中(NH4) 2Fe(SO4)26H2O 与 FeSO47H2O 稳定性相当，请分析其原因第 11 题（10 分）、氯乙烯是重要的化工原料，其聚合物 PVC 广泛用于工业，农业，建筑业，是世界上消耗量最大的塑料产品之一。从氯乙烯的发现到 PVC 的大规模工业生产经历了一百多年的时间。1835 年化学家用 KOH 的乙醇溶液处理 A 首次制得氯乙烯1912 年乙炔与 HCl 加成制得氯乙烯二十世纪六十年代乙烯
20、氧氯化法实现工业上大规模生产 A，为氯乙烯的大规模工业生产提供了原料现代工业联合平衡法，生产了 90%的氯乙烯乙烯氧氯化法生产 A 的工艺为乙烯与干燥的氯化氢和空气(或纯氧)在 300左右，150-500kPa 下反应器中反应，催化剂为多孔载体附载金属氯化物，如 Al2O3附载 CuCl2，其催化机理分三步进行，第一步为吸附的乙烯与 CuCl2反应11-1、A 的化学式为_ _，用 KOH 的乙醇溶液处理 A 制得氯乙烯的方程式为_ _11-2、为什么现代工业不用乙炔氯化氢加成法生产氯乙烯？11-3、请提出乙烯氧氯化法催化过程中涉及的三步反应的化学方程式和总反应的方程式11-4、联合平衡法以乙
21、烯、氯气、氧气为原料，此法生产的氯乙烯占现代工业产量的 90%以上，涉及到以下三个反应：反应一：CH2=CH2+Cl2 CH2ClCH2C1 反应二： CH2ClCH2C1CH2=CHCl+HCl反应三：2CH2=CH2+4HCl+O22 CH2ClCH2C1+2H2O如反应一 CH2ClCH2C1 产率为 95%，反应二 CH2=CHCl 和 HCl 的产率均为 60%，反应三CH2ClCH2C1 的产率为 93.5%，假设反应中 CH2=CH2，CH2ClCH2C1 均被完全消耗，且副反应中既无 HCl 的消耗，也无 HCl 的生成，为使生产中不购进 HCl 原料，也无 HCl 废气排出，
22、计算反应一和反应三中 CH2=CH2的投料比。20082008 年第五届年第五届“我爱奥赛杯我爱奥赛杯”高中化学竞赛试题高中化学竞赛试题参考答案及评分标准参考答案及评分标准第 1 题（6 分）1-1、80 （2 分）1-2、P , 铼 （2 分， 各 1 分）1-3、3（NH4）2SO4+ 6 NaBH4 = 2B3N3H6 + 3Na2SO4 + 18 H2 B3N3H6 = 3BN + 3H2 （2 分， 各 1 分）第 2 题（10 分）2-1、(2)(3)(1) （2 分）2-2、碱性增加，2NH3 NH4+ + NH2 NH3 + N3- = HN2- + NH2- 或 2NH3 +
23、 N3- = 3NH2- （2 分）2-3、HS-,H2O2,N2H5+ （全对给 2 分，其他合理结论也给分）2-4、NH3 F 的吸电子能力强，使 N 上电子云密度降低（2 分，各 1 分）2-5、HSbF5(OSO2F)HSO3F H2SO3F+ SbF5(OSO2F) （2 分）第 3 题（8 分）3-1、NO2-为角型，（1 分） 由于只一种 N-O 键长，应为氮原子配位 （1 分）3-2、若 R 中不含 N,则氧元素含量为(0.3033/14) x32=0.6933,M,N,O 之和将超过 1，是不可能的。所以 R 必为含氮配体。设 R 中含 x 个 N，则有nM : nN = 0
24、.2127/MM : 0.3033/14.01 = 1 ：（2x+ 4） MM=19.65(x+2)x=1 时，有合理解，MM=58.95 为 Co 元素，（元素 ，1 分）配离子摩尔质量=277g/mol,扣除掉 1 个 Co,6 个 N,8 个 O 后还剩下 6，应为 6 个 H，故配体 R 为 NH3,配离子化学式为Co(NH3)2(NO2)4-， （化学式，2 分）名称为四亚硝酸根二氨合钴(|)离子 （1 分）3-3、由于只一种 N-O 键长，所有氧原子等价，则配离子结构应为： （2 分）第 4 题4-1、X ：Ag2S, A：SC(NH2)2 4Ag + 2H2S + O2 = 2A
25、g2S + 2H2O. （各 1 分 共 3 分）4-2、（1）2Al +3Ag2S+6H2O+3 Na2CO3=2Al(OH)3 +6Ag+ 3NaHS +3NaHCO3或 负极： Al -3e- = Al3+正极： 3Ag2S + 6e-= 6Ag+3S2-（2）Ag2S + 4SCN- = 2Ag(SCN)2- + S2-, （3）Ag2S + 8SC(NH2)2 = 2AgSC(NH2)24+ + S2-. （各 1 分 共 3 分）4-3、 Ag2S 2Ag+ + S2-, S2- + H2O HS- + OH- ，HS- + H2O H2S + OH-.Cs = H2S + HS-
26、 + S2-, Ag+ = 2Cs， S2- = Cs, Ag2S ksp 极小，H+可视为 107mol/L （1 分）2122222222KKHKH1SSHSHS1SSHHSS1 ,104,910109,510109,51010109,5KKHKHKK81487814148211221Ag+ = 2Cs, KSp(Ag2S) = Ag+2 S2- = 4CS3,153850106,9104,94106,5S mol/L 或 1.7 1012g/L；1.7 1013g/100g 水(2 分)4-4. HNO3中的溶解性更好 (1 分) 3Ag2S + 8HNO3 = 6AgNO3 + 2NO
27、 + 3S + 4H2O (1 分)（生成物写成 H2SO4也对）第 5 题(9 分)5-1 A：BF3, B：(CH3CH2)2OBF3 （2 分 ，各 1 分）5-2 3H2SO4 + 2H3BO3 + 3CaF2 = 2BF3 + 3CaSO4 + 6H2O 2 分5-3 2CH3COOH CH3COOH2+ + CH3COO-，加入(CH3CH2)2OBF3后，(CH3CH2)2OBF3是强路易斯酸，形成了 CH3COOBF3-离子，促进了乙酸的自偶电离2CH3COOH + BF3 = CH3COOBF3- + CH3COOH2+ （2 分）5-4 乙酸中存在单分子和缔合分子两种状态
28、（1 分）5-5 水溶液中难溶或不溶的物质在非水电解质中可以研究，故扩大了研究的物质范围；在水溶液中，电解电位受到析氢电位和析氧电位的区间限制，而非水电解质中扩大了研究的电位区间限制。（意思对即可）（2 分）第 6 题（8 分）6-1、阴极反应 O2 + 2H2O + 4e = 4OH- 阳极反应 Ag e- + Cl- = AgCl （2 分 ，各 1 分）6-2、pH 值，H2S 的浓度，重金属离子 （写出二个即可） （2 分）CS6-3、O2+ 4e - = 2O2- , 2O2- 4e- = O2 （2 分 ，各 1 分）6-4、每掺杂 1molY2O3得到的氧离子空位为 1mol,
29、计算得 Y2O3质量为：(3.01X1020/NA) M Y2O3 =11310-1g (三位有效数字)（2 分）第 7 题7-1、儿茶酚：， A：OHOHCH2ClO B：OHOHONHCH3 （6 分，各 2 分）7-2、 （2 分）7-3、具有酚类结构，易被空气中的氧气氧化 （1 分）第 8 题（11 分）8-1、 （5 分，各 1 分）8-2、C：6-乙硫基-3-庚烯-2-酮 或 6-乙硫基-3-烯-2-庚酮F： （2 分 ，各 1 分）8-3、乙醇氧化制乙醛，乙醛缩合脱水得到巴豆醛 （以方程式表示也给分） 2 分8-4、G：CH3CH2CH2COCl(Br,I)，（CH3CH2CH2
30、CO）2O 等酰化试剂，丁酸+POCl3/SOCl2 ，CH3CH2CH2COOR+RONa, 只单独写丁酸，丁酸酯不给分 （1 分）F：NH2OCH2CH3 （1 分）第 9 题（7 分）9-1、不可以，将产生大量 CO2而冒槽 （1 分）9-2、 （2 分）9-3、根据废液离子浓度分析结果，控制 NaClO 用量，可使 Mn2+，Co2+沉淀完而 Ni2+不被沉淀。（1 分）9-4、pH 较低时，将产生大量氢气，电流效率低；pH4.5 时，将产生 Ni(OH)3沉淀，Ni2+浓度下降，不利于 Ni 的析出。（2 分）选择在 4.0-4.5 左右 （1 分）第 10 题（11 分）10-1、
31、经计算得：FeSO47H2O 中 V=abcsin,Z=dVNA/M=4，(1 分)，原子个数为 108 （1 分）(NH4) 2Fe(SO4)26H2O 中 V=abcsin,Z=dVNA/M=2，(1 分)，原子个数为 78 （1分）10-2、O2分子的直径大小为 0.66 4=0.264nm （1 分）要点一：FeSO4.7H2O 易失水为 FeSO4 ，FeSO4晶体中知氧气分子易扩散入 Fe,S 和 Fe,Fe 原子之间的空隙发生反应 （2 分）要点二：(NH4) 2Fe(SO4)26H2O 晶体中有(NH4) 2Fe(SO4)26H2O 晶体原子排列更加紧密，与 FeSO4相比较，
32、氧气较难以扩散入晶体空隙中 （2 分）10-3、4FeSO47H2O+ O2 = 4Fe(OH)SO43H2O + 14H2O （1 分）10-4、 溶解后均以 Fe2+离子形式存在，水溶液中 Fe2+的还原性大小取决于溶液的酸性，(NH4) 2Fe(SO4)26H2O 与 FeSO47H2O 水溶液的酸性相差不大，从而其稳定性相差不大。 （1 分，意思对即可）第 11 题（10 分）11-1、CH2ClCH2C1，（1 分）CH2ClCH2C1 +KOH CH2=CHCl + KCl + H2O （1 分）11-2、生产电石需要消耗大量电能 （1 分）11-3、CH2=CH2 + 2CuCl2 CH2ClCH2C1 + 2CuCl2CuCl + 0.5 O2 CuO + CuCl2CuO + 2HCl H2O + CuCl2总 CH2=CH2 + 2HCl + 0.5 O2CH2ClCH2C1+ H2O （4 分，各 1 分）11-4、设反应一的投料为 x,反应三的投料为 y,则(95%x+93.5%y) 60% = 93.5%y2x/y=2.30 (3 分)