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1、中国化学会2021年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）模拟试题（2021年9月16日 9：00 - 12：00共计3小时）l 竞赛时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。l 试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。l 姓名、报名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处。l 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 第1题 (1) 填满下表，要使NO,N2O,NO+,NH3+OH和NO3-等分子与表中最后一栏所列的对应N-O键长
2、相匹配。 (2) N2O4和N2O3-(存在与晶体Na2N2O3.H2O)都是平面型的。画出这两种物质的价键结构，并根据(1)部分的结果估计N-O键长。 (3) 定性说明在N2O4，N2O3-和N2H4中N-N键的键长。 第2题最近出版的“重大发现记实”中，Cute教授发表了关于外星文明遗迹的研究结果。他认为外星人与人类非常相似，他们可能在亿万年前来过地球，留下了非常奇异的碑记。一些碑文已经破译被证明是外星人当地大学的大学生所用的普通化学教科书的几章。这些内容的最初几行就相当今人，看上去象是那个奇妙的世界里的物质定律，与我们的星球所遵循的规律不同。特别是原子结构也用四个量子数来描述，只有一个重
3、大的区别： n1，2，3L0，1，2，3，(n1)M2L，(2L1)，1，0，1，(2L1)，2LMS1/2，1/2Cute教授允诺要继续发表相关研究，一旦他找到了财政支持，将继续他的破译工作并描述出X星球上的周期表和一些基础化学内容。然而以揭示的碑文内容就足以预见一些重要事实。1创造出X周期表的前两个周期，为简便起见，用我们的化学符号来表示与我们原子有相同电子的X原子；2猜测在那里可用作洗涤和饮用的X水可能是什么？写出全部可能，并说明理由。依据你所构造的X周期表，写出他的化学式。3写出“甲烷（X的氢化物）在氧气中燃烧”的反应，这是给人类提供能量和热源的主要过程；解释你选择X元素的原因？第3题
4、当6.84g红色的氧氯化物A用热水处理，生成含结晶水的盐B。煅烧4.64g B得到黄色物质G。在300oC下G与CCl4反应生成7.94g的紫色化合物D。在干HI气氛中加热它得到棕色的无定形的逆磁性粉末E。1如果E中只有1/3的碘原子和Ag+得到沉淀，试确定物质A-E。2写出反应的化学反应式。3给出A和D的结构式。中心原子的杂化方式是什么？第4题(1) 已知PCl5和SO2的反应是氧原子转移反应：PCl5+SO2 = POCl3+SOCl2提出这个反应的机理。(2) 在P4碱性水解中，一个P4分子产生一个PH3分子和三个次磷酸根(H2PO2-)离子。提出一个合理的机理来说明这个反应。第5题(1
5、) 盐酸三甲基铵-N-氧化物的斜方结构沿b轴投影如下图所示，(a=14.27, b=5.40, c=7.61埃)：计算O-Cl距离，并讨论它与O和Cl的范德华半径和3.2埃之间任何有意义的差别。(2) 钙钛矿具有边长为3.84埃的立方晶胞，Ca,Ti和O原子分别处在它的顶角，体心和面心的位置上。(i) 给出钙钛矿的化学计量式。(ii) 计算晶体密度。(iii) 描述三种离子的配位情况。第6题(i) 已知以下标准电极电位，作出酸性溶液中铀的电动势图。(ii) 预测哪些氧化态不稳定，并分别说明它们不稳定的原因。(iii) 哪些氧化态最稳定？第7题硝酸钠和亚硝酸钠的混合物，溶于水，配成250cm3的
6、溶液。用25.00cm3含KMnO4 0.02mol×dm3的溶液滴定31.35cm3的上述溶液，恰好使此高锰酸钾溶液退色。另取25cm3原始溶液加入过量的Devarde合金和氢氧化钾蒸馏，把馏出物收集在50.00cm3、0.1mol×dm3的硫酸溶液中，需32.50cm3、0.2mol×dm3NaOH溶液中和过量的硫酸，计算原始溶液中硝酸钠和亚硝酸钠的重量(Devarde合金含：45%Al、5%Zn、50%Cu)第8题试写出字母代表的化合物的结构：第9题Edman降解是测定N端氨基酸最重要的方法。这个方法基于不带电荷的N端氨基与苯基异硫氰酸酯的反应。加成产物I在
7、温和的酸性条件下转换成环状化合物II 。总反应式如下：1. 给出中间体I的结构式。2. 写出衍生于的端位甘氨酸的环状化合物II的结构。3. 给出I转化成最终产物的机理。4. 写出其他能够测定N端氨基酸的方法。5. Bradykinin是一个九肽。酸性环境下完全水解1 mol bradykinin 给出3 mol Pro, 2mol Arg, 2 mol Phe和Gly, Ser (各1 mol)。bradykinin 的N-和C-端都是精氨酸(Arg)。部分水解之给出二肽，三肽的混合物：Phe-Ser, Pro-Gly-Phe, Pro-Pro, Ser-Pro-Phe, Phe-Arg, A
8、rg-Pro.给出bradykinin的氨基酸顺序。第10题托烷类生物碱, 比如阿托品，莨菪碱，可卡因，都是托品醇的芳香酸酯。托品醇的基本结构是托品烷，一种双环胺。其IUPAC名称为8-甲基-8-氮杂-双环 3.2.1辛烷: 1给出托品烷的结构。降解莨菪碱得到3-托品醇和(S)-托品酸(tropic acid)。关于托品酸结构的分析如下：· 托品酸容易被K2Cr2O7/H2SO4氧化· 根据如下方案可以由托品酸合成氢化托品酸(hydrotropic acid)：· 氢化托品酸的元素分析给出72.0 % C，6.67 % H，剩余的为O。· 氢化托品酸的1
9、H-NMR谱有四个信号： = 1.50 ppm, 3 H (d); = 3.71 ppm, 1 H (q); = 7.25-7.31 ppm, 5H (m); = 11.67 ppm, 1 H (s, broad);2给出氢化托品酸的分子式。3. 给出氢化托品酸的结构式。4给出托品酸的结构式。5给出(S)-托品酸的构型式。6给出莨菪碱的结构式。三级胺托品酮与苄溴反应生成两种季铵盐A，B。A和B为立体异构体。7给出A,B的结构式。8它们之间的异构关系是什么？9如上反应遵循什么类型的反应机理？ 托品酮被CrO3在热浓H2SO4氧化给出托品酮酸 (C8H13O4N). 托品酮酸的中和当量大概为94
10、± 1, 它不与Br2/CCl4反应，并且仍含有三级胺基团。10给出托品酮酸的结构。天然可卡因有如下构型： 11. 标出所有手性中心并给出构型。 12. 卡因理论上应该有多上个立体异构体？ 参考答案第1题第2题1 n1，L0，M0n2，L0，M0n2，L1，M0,1,1,2,2第一周期：H、He第二周期：Li、Be、B、C、N、O、F、Ne、Na、Mg、Al、Si2 氢在两种情况下都一样，但是哪一个X元素可以作氧的替代物？至少有三种元素与“我们的氧”具有相同的性质：Mg（其核外层少2个电子），Ne（只有一个充满p轨道），还有Na，因为它位于上述二者之间，其性质一定与二者有相同之处。因
11、此，有三个明显的“侯选者”去作为“X水”；H2Mg、H3Na、H4Ne。目前，至少在Cute教授的进一步研究之前，我们还不能确定哪一个是最好的选择。3 现在，我们必须去寻找与生命相关的元素X碳，选择是唯一的。因为我们需要当外层所有电子均为未成对电子对而形成杂化态时具有最大成键可能的元素，只有O能满足这样的条件，它以sp5杂化形成X甲烷；化学式为OH6。所以Mg代替X氧为例，可得如下的反应：X甲烷在镁中燃烧：OH63Mg2OMg33H2Mg第3题第4题(1)(2)第5题(1)(2)第6题 第7题w(NaNO2)=5/2 * c(KMnO4)*V(KMnO4)*V1*M(NaNO2)/Vs =5/
12、2 *0.02mol×dm3*25.00cm3*250cm3* M(NaNO2)/ 31.35cm3=0.010mol* M(NaNO2)=0.69gw(NaNO3)=2*c(H2SO4)*V(H2SO4)-c(NaOH)*V(NaOH)*10-n(NaNO2)*M(NaNO3) =2*50.00cm3*0.1mol×dm-32.50cm3*0.2mol×dm3*10-0.010mol* M(NaNO3) =0.025mol* M(NaNO3) =2.13g第8题第9题4可以用2,4-二硝基氟苯。5第10题12C9H10O2345678它们是对映异构体9SN21011C-1: R;C-2: RC-3: SC-5: S12169