高中化学竞赛初赛模拟试卷及答案.pdf

第 1 页（共 14 页） 高中化学竞赛初赛模拟试卷（高中化学竞赛初赛模拟试卷（20） （时间：3 小时 满分：100 分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 满分 3 8 10 12 10 8 10 18 11 10 H 1.008 相对原子质量 He 4.003 Li 6.941 Be 9.012 B 10.81 C 12.01 N 14.01 O 16.00 F 19.00 Ne 20.18 Na 22.99 Mg 24.31 Al 26.98 Si 28.09 P 30.97 S 32.07 Cl 35.45 Ar 39.95 K 39.10 Ca 40.08 Sc 44.96 Ti 47.88 V 50.94 Cr 52.00 Mn 54.94 Fe 55.85 Co 58.93 Ni 58.69 Cu 63.55 Zn 65.39 Ga 69.72 Ge 72.61 As 74.92 Se 78.96 Br 79.90 Kr 83.80 Rb 85.47 Sr 87.62 Y 88.91 Zr 91.22 Nb 92.91 Mo 95.94 Tc 98 Ru 101.1 Rh 102.9 Pd 106.4 Ag 107.9 Cd 112.4 In 114.8 Sn 118.7 Sb 121.8 Te 127.6 I 126.9 Xe 131.3 Cs 132.9 Ba 137.3 La Lu Hf 178.5 Ta 180.9 W 183.8 Re 186.2 Os 190.2 Ir 192.2 Pt 195.1 Au 197.0 Hg 200.6 Tl 204.4 Pb 207.2 Bi 209.0 Po 210 At 210 Rn 222 Fr 223 Ra 226 Ac La Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds La 系 La 138.9 Ce 140.1 Pr 140.9 Nd 144.2 Pm 144.9 Sm 150.4 Eu 152.0 Gd 157.3 Tb 158.9 Dy 162.5 Ho 164.9 Er 167.3 Tm 168.9 Tb 173.0 Lu 175.0 第第一题（题（3 分）分） 下表是摘自当前高中化学教材附录中的相对原子质量（部分） H He Li Be B C N O 1.00794 4.002602 6.941 9.012182 10.811 12.0107 14.0067 15.9994 F Ne Na Mg Al Si P S 18.9984032 20.1797 22.989770 24.3056 26.981538 28.0855 30.973761 32.062 上表元素（及更多元素）中，有的元素的相对原子质量（原子量）的有效数字的位数多 达 79 位，而有的元素的相对原子质量的有效数字位数少至 34 位，为什么？ 第第二题（题（8 分）分） 近年来，在超临界 CO2（临界温度 Tc304.3K；临界压力 pc72.8 105Pa）中的反应引 起广泛关注。该流体的密度在临界点附近很容易调制，可认为是一种替代有机溶剂的绿色溶 剂。该溶剂早已用于萃取咖啡因。然而，利用超临界 CO2的缺点之一是二氧化碳必须压缩。 1在超临界二氧化碳中氧化醇类，如将苄醇氧化为苯甲醛，是一种超临界工艺。反应 在催化选择性效率为 95的 Pd/Al2O3催化剂作用下进行。 （1）写出主要反应过程的配平的反应式。 姓名： 第 2 页（共 14 页） （2）除完全氧化外，进一步氧化时还发生哪些反应？写出它们的反应方程式。 2在另一超流体工艺合成有机碳酸酯和甲酰胺的例子中，二氧化碳既是溶剂，又 可作为反应物替代光气或一氧化碳。 （1） 写出甲醇和二氧化碳反应得到碳酸二甲酯的配平的方程式。 如以光气为反应物如何 得到碳酸二甲酯？ （2）用适当的催化剂可用吗啉（C4H9NO，结构右图所示）和二氧化碳 合成甲酰基吗啉。该反应还需添加什么反应物（无机小分子）？写出反应式。 若用一氧化碳替代，反应式将如何改变？ 3用绿色化学的观念给出用 CO2代替一氧化碳和光气的 2 个理由。与以 CO 或 COCl2 为反应物对比，再给出用 CO2为反应物的 1 个主要障碍（除必须对二氧化碳进行压缩外） 。 第第三题（题（10 分）分） 沐舒坦是新近应用的一种溶解分泌物，是促进黏液排 除、改善呼吸状况的有效药物。沐舒坦结构简式如右： 由甲苯和 X 为起始原料，其合成路线如下： CH3A BC DEF X HCl 沐舒坦 1写出 A、B、C、D、E、F、X 的结构简式 2由甲苯生成 C 通过了三步反应，为什么不直接合成 3命名 B、F、X 第 3 页（共 14 页） 第第四题（题（12 分）分） 除少数卤化物外，大部分非金属卤化物都易水解，且反应不可逆。卤化物的水解机理分 亲核水解和亲电水解。发生亲核水解的结构条件：中心原子具有 和有空的价轨道发生亲 电水解的结构条件：中心原子有孤对电子，可作 Lewis 碱，接受 H2O 的 H 进攻。 其中 SiCl4的亲核水解机理如下： 1为什么 CCl4不能水解而 SiCl4可以水解？ 2NCl3也可以发生水解，但产物是 NH3和 HClO，请确定水解类型，并写出水解机理； 3NF3不能发生水解，为什么？写出 3 条理由； 4PCl3也能水解，产物是 H3PO3，但 H3PO3是二元酸而不是三元酸。确定 H3PO3的结 构，并写出水解机理； 5由短周期的元素组成的化合物 A、B、C，均含有一种卤素。A 分子呈现正八面体结 构，不水解，可用作灭火剂；B、C 分子都易水解，B 是固体，易升华，C 是液体，由 3 种元 素组成。B 水解得到两性固体 D 和酸性气体 E，C 水解得到得到两种酸性气体 E、F。加热 B 的水合物时为得到无水物，可加入 C 脱水。 （1）写出 A、B、C 的化学式 （2）写出 B 的水合物与 C 反应的化学方程式 第 4 页（共 14 页） 第第五题（题（10 分）分） 一定条件下，1mol 甲醛与 1mol 氨反应也可生成物质 A，A 再与 1mol 甲醛反应得到 B， B 与等物质的量的氨反应得到 C，A、B、C 分子都有很好的对称性。若 A 与浓硝酸作用得到 D，D 是一种烈性炸药，D 分子中只有一种位置的碳、氢、氧，仅有两种位置的氮。 1请写出 A、B、C、D 的结构式； 2写出甲醛、氨、硝酸生成 D 的总反应方程式； 3若按比例混合三种反应物进行反应，则几乎得不到 D，试分析其原因。 4D 的生产也可以以 C 为原料，与浓硝酸、硝酸铵在乙酸酐中反应制备，写出化学方 程式。 5写出 D 发生爆炸时的化学方程式。 第第六题（题（8 分）分） 1962 年英国青年化学家巴特列第一次制得了 XePtF6化合物，突破了“惰性元素”的禁 区。此后人们相继合成了氙的系列化合物，以及原子序数较大的稀有气体氪、氡的化合物。 对于原子序数较小的氦、氖尚未制得化合物。有人从理论上预言了它们的化合物是可以制得 的。不久澳洲国立大学的拉多姆宣布了化学上一奇闻，氦能够与碳结合形成分子。像 CHexx 不仅存在，而且能够用实验手段观察到，并借助计算机算出了 CHe33、CHe44的键长分别 为：0.1209nm，0.1212nm。 1Ne、He 的化合物难以合成的主要原因是什么？ 2如果 CHe33、CHe44果真存在的话，请写出它们的立体结构式； 3为什么 CHe33的键长比 CHe44短？ 4写出与 CHe33、CHe44互为等电子体的物质（或原子团）的名称； 5并完成下列化学方程式： CHe44H2O CHe44HCl 第 5 页（共 14 页） 姓名： 第第七题（题（10 分）分） 用邻苯基一双一（二甲胂）（简记为 diars，常做配体）与 FeCl3作用， 可生成一个双配位离子的化合物 A。已知 A 中阴离子是正四面体结构，阳离子中 Fe 为 6 配 位，其配体 diars 和 Cl的数目相等，为 11。 将 A 用硝酸氧化后得到一种晶体 B，经分析 B 晶体中的正、负离子的空间结构与 A 完 全相同，只不过是阴离子与阳离子的个数比不同，A 为 11，而 B 为 21。 1试确定 A 和 B 的分子式。 2画出 A 中阳离子可能的结构式，并指明哪一种结构较为稳定？为什么？ 3指明 A 和 B 中铁元素的氧化数：AB 属于什么反应？ 4写出生成 A 的化学反应方程式。 第第八题（题（18 分）分） 地壳中丰度最低的钼和钨，在我国的蕴藏量都很丰富。在这些钼矿和钨矿中，主要有辉 钼矿 MoS2，钨锰铁矿又称黑钨矿（FeMn）WO4，钨酸钙矿又称白钨矿 CaWO4。 钨的原子序数为 74，与钼都位于B 族，价电子 5d46s2，常见化合价2、4、5、 6，熔点 3410，是金属中熔点最高的。 1已知金属钨晶体是立方体心晶格，原子半径 137pm，计算其密度。 第 6 页（共 14 页） 2在 8090时，浓盐酸和白钨矿作用生成黄钨酸。黄钨酸在盐酸中溶解度很小，过 滤可除去可溶性杂质。黄钨酸易溶于氨水，生成钨酸铵溶液，而与不溶性杂质分开。浓缩钨 酸铵溶液，溶解度较小的五水仲钨酸铵从溶液中结晶出来。仲钨酸铵是一种同多酸盐，仲钨 酸根含 12 个 W 原子，带 10 个负电荷。仲钨酸铵晶体灼烧分解可得 WO3。 写出上述化学反应方程式： 3已知（298K 下） ： WO3（s） H f 842.9kJ/mol G f764.1kJ/mol H2O（g） H f242kJ/mol G f228kJ/mol （1）计算：WO33H2W3H2O 反应的和 （2）已知与平衡常数 K、温度 T 间满足公式：RT1nK； 与平衡常数 K、温度 T 间满足公式：ln(K2/K1)(1/T11/T2)/R 问：在什么温度条件下，可用 H2还原 WO3制备 W（设此时平衡常数 K1）？ 4卤钨灯泡常用钨丝作灯丝，在灯泡里加入少量碘，可延长灯泡使用寿命。其原理是 化学平衡的有趣应用。整个过程可用以下四个步骤形象表示。请在下图下方的各括号中填写 出碘是怎样收集蒸发了的钨原子，并使其返回到热的灯丝中去的（图中表示钨原子， 表示碘蒸汽分子，表示碘化钨分子） 。 （ ） （ ） （ ） （ ） 5三氯化钨实际上是一种原子簇化合物 W6Cl18，其中存在 W6Cl18nn 离子结构单元， 该离子中含有 W 原子组成的八面体，且知每个 Cl 原子与两个 W 原子形成桥键，而每个 W 原子与四个 Cl 原子相连。试推断 W6Cl18nn 的 n 值以及 Cl 原子的空间位置。 第 7 页（共 14 页） 6钨酸钠 Na2WO4晶胞中，O2 以立方最紧密堆积排列，每个立方晶胞中有 32 个 O2， W6 占据四面体空隙，Na占据八面体空隙，构成尖晶石结构。W6占据四面体空隙的分数是 【 】 ，Na 占据八面体空隙的分数是【 】 。 7钠钨青铜 NaxWO3（0x1）一种具有金属光泽的、深色的、有导电性的固体，其 晶胞中， W 占据立方体的顶点， O2 占据全部的棱心， Na占据体心位置， 晶胞参数 a380pm。 （1）写出表示 W 价态的结构式，并指出 NaxWO3易导电的原因。 （2） 比重瓶法测得某种钠钨青铜的密度为 d7.36g/cm3， 求这种 Na2WO4组成中的 x 值。 第第九题（题（11 分）分） 乙酰水杨酸（AsPirin）是一种常用的解热镇痛、抗风湿类药物，广泛应用于临床治疗和 预防心脑血管疾病，近年来还不断发现它的新用途。乙酰水杨酸是一种有机弱酸，pKa3.5， 其结构式为： COOH OCOCH3，易溶于乙醇而微溶于水。 1乙酰水杨酸可由水杨酸和乙酸酐反应得到，写出化学方程式； 2估算 0.1mol/L 乙酰水杨酸溶液与 0.1mol/L 乙酰水杨酸钠盐溶液的 pH； 3乙酰水杨酸的含量可用 NaOH 标准溶液直接滴定。准确称取乙酰水杨酸 0.25g，置于 250mL 锥形瓶中，加入 25mL 【 】溶液，摇动使其溶解，再向其中加入适量酚酞 指示剂，用 cNaOHmol/L 的标准 NaOH 溶液滴定至【 】为终点，记录所消 耗 NaOH 溶液的体积 VNaOHmL。 （1）填写上面 2 个空格 （2）列出计算乙酰水杨酸的质量分数（）的表达式。 4 如果再提供标准的盐酸溶液， 请设计另一个实验， 测定乙酰水杨酸的质量分数 （） 。 （1）简要写出实验步骤（参考第 3 题的实验步骤） （2）写出全部反应方程式； 第 8 页（共 14 页） （3）列出计算乙酰水杨酸的质量分数（）的表达式。 第第十题（题（10 分）分） 化合物 M 是一个重要的染料中间体， 它的许多衍生物在医药化工上有重要用途。 M 可通 过下列方法合成：将 Cl2通入液态的 NaCN（0为液态）中，将 A 分离出来后置于 HCl 气氛 中 2h 即可制得 M，M 是一高度对称的平面型结构。M 与过量的 反应制得特里塔明（名称：2，4，6三环乙氨基均三嗪；结构简式如 右图所示） ，它一种抗白血病及某些癌症的药物。 1说明均三嗪的结构有什么特点？ 2写出 A、M 的结构简式。 3试说明 M 可作为染料中间体的原因，写出 M 在染色过程中发生的化学反应方程式。 （染料以“RNH2”表示，纤维素用“纤维OH”表示） 4 分子 M 与 2 分子乙胺反应的产物 B 是一个很好的除莠剂， 写出 B 的结构式， 并命名。 5现要求用另一种方法以无机物 H2SO4、NaOH，有机物尿素、环氧乙烷，合成特里塔 明：试写出其合成步骤。 第 9 页（共 14 页） 第 10 页（共 14 页） 参考答案参考答案 第第一题（题（3 分）分） 有一些元素在自然界中分布较易准确测得（1 分） ，有的只有一种稳定核素，所以相对原 子质量有效数字多 （1 分） ；有的元素在自然界中的平均丰度难以准确测得， 有效数字较少 （1 分） 。 第第二题（题（8 分）分） 1 （1）2C6H5CH2OHO22C6H5CHO2H2O（0.5 分） （2）2C6H5CHOO22C6H5COOH C6H5COOHC6H5CH2OHH2OC6H5COOCH2C6H5（1 分） 2 （1）CH3OHCO2CH3O OCH3H2O（1 分） CH3OHCOCl2CH3O OCH32HCl（0.5 分） （2）C4H8ONHCO2H2C4H8ON HH2O（1 分） C4H8ONHCOC4H8ON H（0.5 分） 3用 CO2的好处是它是无毒的，而其它两者都有毒（1 分） ，并且它既可以做反应物又 可以做溶剂，就不需要其它溶剂了（1 分） 。 还有一个不很重要的原因是：CO2放热少。 用 CO2的其中一个坏处是：它比 CO、COCl2反应慢，因此有必要寻找一种恰当的催化 剂（目前能找到的催化剂只在一些反应中适用，比如甲酰化胺） （1 分） 。 第第三题（题（10 分）分） 1A： B： C： D： E： F： X：H2NOH（各 1 分） 2可以得到单一产物 C，一步硝化反应时会有对硝基甲苯，避免产物的分离（1 分） 3B：对甲基间硝基苯磺酸（或 4甲基3硝基苯磺酸） F：2氨基3，5二溴苄氯（或 2氨基3，5二溴苯甲基氯） X：对羟基环己胺（或对氨基环己醇） （2 分，任意答对 2 个给满分） 第 11 页（共 14 页） 第第四题（题（12 分）分） 1第三周期的 Si 还有空轨道（3d 轨道） ，第二周期的 C 的 s、p 轨道都参与成键了，因 此 CCl4不能发生亲核取代。 （2 分） 2亲电取代（2 分） 3电负性 FN，N 为 ，不接受 H 2O 的 H 进攻，不能发生亲电水解（1 分） ；N 只有 4 个价轨道，均被占据，不能发生亲核水解（0.5 分） ；NF 键能大，难断开。 （0.5 分） 4 “亲电亲核”水解（2 分） 5 （1）A：SF6 B：AlCl3 C：SOCl2（3 分） （2）AlCl3nH2OnSOCl2AlCl3nSO22nHCl（1 分） 第第五题（题（10 分）分） 1A： B： C： C： D： （各 1 分） 23CH2O3NH33HNO36H2O（1 分） 3HNO3氧化甲醛（1 分） ； NH3在浓硝酸介质中以 NH4的形式存在，不与甲醛反应。 （1 分） 4 4HNO32NH4NO36(CH3CH2O)2O2 13CH3COOH（2 分） 5C3H6N6O63CO3H2ON2（1 分） 第 12 页（共 14 页） 第第六题（题（8 分）分） 1原子半径小（1 分） ，原子核对外层电子引力大； 2 （正三角形） （正四面体） （各 1 分） 3CHe33中 C 原子 sp2杂化，CHe44中 C 原子 sp3杂化，后者 p 轨道成分多，相同条件 下成键长。 （1 分） 4甲基 甲烷（1 分） 5CHe442H2OCO24He4H CHe444HClCCl44He4H（各 1.5 分） 第第七题（题（9 分）分） 1A：Fe(diars)2Cl2FeCl4 B：Fe(diars)2Cl2FeCl42（各 1.5 分） 2Fe(diars)2Cl2可能的结构式将用表示为： 、（各 1 分） ， 由于中两个 Cl 在对位，两个 diars 也尽可能远离，结构对称，因此比 较稳定。 （1 分） 3在 A 的阳离子中铁的氧化数为3，而在 B 的阳离子中铁的氧化数为4，氧化数发 生变化，因此 AB 是氧化还原反应。 （1 分） 42FeCl32diarsFe(diars)2Cl2FeCl4。 （1 分） 第第八题（题（18 分）分） 119.35g/cm3（2 分） 2CaWO42HClH2WO4CaCl2（0.5 分） H2WO42NH3H2O(NH4)2WO42H2O（0.5 分） 12(NH4)2WO412H2O(NH4)10W12O415H2O14NH3H2O（1 分） (NH4)10W12O415H2O12WO310H2O10NH3（1 分） 3 （1）3(242)(842.9)116.9kJ/mol（1 分） 3(228)(764.1)80.1kJ/mol（1 分） 103RT1nK T298K 时 K9.104 210 15（1 分） ln（K2/K1）（1/T11/T2）/R K21，K19.104210 15，T 1298K 时，T2946.64K（1 分） 第 13 页（共 14 页） 4由于蒸发使钨原子从灯丝逸出； W3I2WI6； 碘化钨分子更靠近灯丝细处该处更热； WI6W3I2 细处的热使碘化钨分解，钨又返回灯丝细处。 （各 0.5 分） 5n6（1 分） Cl 原子在八面体的 12 条棱上（1 分） 每个 W 平均键合的 Cl