高中化学练习.doc

版权所有化学教育网高中化学竞赛辅导第一章 物质结构练习及答案第一章 物质结构1、在有机溶剂里令n摩尔五氯化磷与n摩尔氯化铵定量地发生完全反应，释放出4n摩尔的氯化氢，同时得到一种白色的晶体A。A的熔点为113，在减压下，50即可升华，在1Pa下测得的A的蒸汽密度若换算成标准状况下则为15.5g/L。（1）通过计算给出A的分子式。（2）分子结构测定实验的结论表明，同种元素的原子在A分子所处的环境毫无区别，试画出A的分子结构简图（即用单键一和双键等把分子里的原子连接起来的路易斯结构式）。2、PCl5是一种白色固体，加热到160不经过液态阶段就变成蒸气，测得180下的蒸气密度（折合成标准状况）为9.3g/L, 极性为零，PCl键长为204pm和211pm两种。继续加热到250时测得压力为计算值的两倍。PCl5在加压下于148液化，形成一种能导电的熔体，测得PCl的键长为198pm和206pm两种。（P、Cl相对原子质量为31.0、35.5）回答如下问题：（1）180下PCl5蒸气中存在什么分子？为什么？写出分子式，画出立体结构。（2）在250下PCl5蒸气中存在什么分子？为什么？写出分子式，画出立体结构。（3）PCl5熔体为什么能导电？用最简洁的方式作出解释。（4）PBr5气态分子结构与PCl5相似，它的熔体也能导电，但经测定其中只存在一种P-Br键长。PBr5熔体为什么导电？用最简洁的形式作出解释。3、NO的生物活性已引起科学家高度重视。它与超氧离子（O2）反应，该反应的产物本题用A为代号。在生理pH值条件下，A的半衰期为12秒。A被认为是人生病，如炎症、中风、心脏病和风湿病等引起大量细胞和组织毁坏的原因。A在巨噬细胞里受控生成却是巨噬细胞能够杀死癌细胞和入侵的微生物的重要原因。科学家用生物拟态法探究了A的基本性质，如它与硝酸根的异构化反应等。他们发现，当16O标记的A在18O标记的水中异构化得到的硝酸根有11% 18O，可见该反应历程复杂。回答如下问题：（1）写出A的化学式。写出NO跟超氧离子的反应。这你认为A离子的可能结构是什么？试写出它的路易斯结构式（即用短横表示化学键和用小黑点表示未成键电子的结构式）。（2）A离子和水中的CO2迅速一对一地结合。试写出这种物种可能的路易斯结构式。（3）含Cu+离子的酶的活化中心，亚硝酸根转化为一氧化氮。写出Cu+和NO2在水溶液中的反应。（4）在常温下把NO气体压缩到100个大气压，在一个体积固定的容器里加热到50，发现气体的压力迅速下降，压力降至略小于原压力的2/3就不再改变，已知其中一种产物是N2O，写出化学方程式。并解释为什么最后的气体总压力略小于原压力的2/3。4、乙酸在磷酸铝的催化作用下生成一种重要的基本有机试剂A。核磁共振谱表明A分子中的氢原子没有差别；红外光谱表明A分子里存在羰基，而且，A分子里的所有原子在一个平面上。A很容易与水反应重新变成乙酸。回答如下问题：（1）写出A的结构式。（2）写出A与水的反应方程式。（3）写出A与氢氧化钠的反应方程式。（4）写出A与氨的反应方程式，有机产物要用结构式表示。（5）写成A与乙醇的反应方程式，有机产物要用结构式表示。、迄今已合成的最重元素是112号，它是用高能原子轰击的靶子，使锌核与铅核熔合而得。科学家通过该放射性元素的一系列衰变的产物确定了它的存在，总共只检出一个原子。该原子每次衰变都放出一个高能a粒子，最后得到比较稳定的第100号元素镄的含153个中子的同位素。（7分）（1）112号是第几周期第几族元素？（2）它是金属还是非金属？（3）你认为它的最高氧化态至少可以达到多少？（4）写出合成112元素的反应式（注反应式中的核素要用诸如H、等带上下标的符号来表示，112号元素符号未定，可用M表示）。6、1999年是人造元素丰收年，一年间得到第114、116和118号三个新元素。按已知的原子结构规律，118号元素应是第 周期第 族元素，它的单质在常温常压下最可能呈现的状态是 （气、液、固选一填入）态。近日传闻俄国合成了第166号元素，若已知原子结构规律不变，该元素应是第 周期第 族元素。（5分）71999年合成了一种新化合物，本题用X为代号。用现代物理方法测得X的相对分子质量为64；X含碳93.8%，含氢6.2%；X分子中有3种化学环境不同的氢原子和4种化学环境不同的碳原子；X分子中同时存在CC、CC和CC三种键，并发现其CC键比寻常的CC短。1X的分子式是_ （2分）2请画出X的可能结构。（4分）8、氨和三氧化硫反应得到一种晶体，熔点205oC，不含结晶水。晶体中的分子有一个三重旋转轴，有极性。画出这种分子的结构式，标出正负极。8、X和Y在周期表中相邻。CaCO3与X的单质高温反应，生成化合物B和一种气态氧化物；B与Y的单质反应生成化合物C和X的单质；B水解生成D；C水解生成E，E水解生成尿素。确定B、C、D、E、X和Y。 9、化合物X是产量大、应用广的二元化合物，大量用作漂白剂、饮水处理剂、消毒剂等。年产量达300万吨的氯酸钠是生产X的原料，92%用于生产X在酸性水溶液中用盐酸、二氧化硫或草酸还原。此外，将亚氯酸钠固体装柱，通入用空气稀释的氯气氧化，也可生产X。X有极性和顺磁性，不形成二聚体，在碱性溶液里可发生歧化反应。9-1 写出X的分子式和共轭键（）。 9-2 分别写出上述用草酸还原和用氯气氧化生产X的反应方程式。 9-3 写出上述X歧化反应的化学方程式。 10、(CN)2被称为拟卤素，它的阴离子CN- 作为配体形成的配合物有重要用途。10-1 HgCl2 和Hg(CN)2反应可制得 (CN)2, 写出反应方程式。 10-2 画出CN-、(CN)2的路易斯结构式。 10-3 写出(CN)2 (g) 在O2 (g) 中燃烧的反应方程式。 11、潜在储氢材料化合物 A 是第二周期两种氢化物形成的路易斯酸碱对，是乙烷的等电子体，相对分子质量30.87，常温下为白色晶体，稳定而无毒。刚刚融化的 A 缓慢释放氢气，转变为化合物B（乙烯的等电子体）。B 不稳定，易聚合成聚合物 C（聚乙烯的等电子体）。C 在155oC释放氢气转变为聚乙炔的等电子体，其中聚合度为3的化合物 D 是苯的等电子体。高于500oC时 D 释放氢气，转变为化合物 E，E 有多种晶型。11-1 写出 A、B、C、D、E 的化学式。 11-2 化合物 A 转变为 E 各步释放的氢所占的质量分数以及总共释放的氢气所占的质量分数多大？11-3 为使 A 再生，有人设计了化合物 D 在水蒸气存在下与甲烷反应，写出化学方程式。 12、选出下列顺磁性物种（用物种前面的字母表示）:A. Cr(H2O)62+ B. Fe(CO)5 C. N2O-ON2 D. N(C6H4OCH3)3+顺磁性物种是： 第二章 氧化还原反应1.气态废弃物中的硫化氢可用下法转化为可利用的硫：配制一份电解质溶液，主要成分为：K4Fe(CN)6（200g/L）和KHCO3（60g/L)；通电电解，控制电解池的电流密度和槽电压，通入H2S气体。写出相应的反应式。已知：y(Fe(CN)63/Fe(CN)64)0.35V； KHCO3溶液中的(H/H2)0.5V；(S/S2)0.3V2.某远洋船只的船壳浸水面积为4500m2，与锌块相连来保护，额定电流密度为150mA/m2，预定保护期限2年，可选择的锌块有两种，每块的质量分别为15.7kg和25.9kg，通过每块锌块的电流强度分别为0.92A和1.2A。计算说明，为达到上述保护船体的目的，最少各需几块锌块？用哪种锌块更合理？为什么？3.镅（Am）是一种用途广泛的锕系元素。241Am的放射性强度是镭的3倍，在我国各地商场里常常可见到241Am骨密度测定仪，检测人体是否缺钙：用241Am制作的烟雾监测元件已广泛用于我国各地建筑物的火警报警器（制作火警报警器的1片241Am我国批发价仅10元左右）。镅在酸性水溶液里的氧化态和标准电极电势（Ey/V）如下，图中2.62是Am4/Am3的标准电极电势，2.07是Am3/Am的标准电极电势，等等。一般而言，发生自发的氧化还原反应的条件是氧化剂的标准电极电势大于还原剂的标准电极电势。试判断金属镅溶于过量稀盐酸溶液后将以什么离子形态存在。简述理由。附：Ey (H/H2)0V；E(Cl2/Cl)1.36V；E(O2/H2O)1.23V。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m4.设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是对世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2离子。回答如下问题：41 以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是： 42 这个电池的正极发生的反应是： 负极发生的反应是： 固体电解质里的O2的移动方向是： 向外电路释放电子的电极是： 43 人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是： 44 你认为在ZrO2晶体里掺杂Y2O3用Y3代替晶体里部分的Zr4对提高固体电解质的导电能力会起什么作用？其可能的原因是什么？答： 45 汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生 堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年时间，正是新一代化学家的历史使命。第三章 有机化学1、化合物A、B、C和D互为同分异构体，分子量为136，分子中只含碳、氢、氧，其中氧的含量为23.5%。实验表明：化合物A、B、C和D均是一取代芳香化合物，其中A、C和D的芳环侧链上只含一个官能团。4个化合物在碱性条件下可以进行如下反应： 1-1 写出A、B、C和D的分子式。1-2 画出A、B、C和D的结构简式。1-3 A和D分别与NaOH溶液发生了哪类反应？1-4 写出H分子中官能团的名称。1-5 现有如下溶液：HCl、HNO3、NH3 H2O、NaOH、NaHCO3、饱和Br2水、FeCl3和NH4Cl。从中选择合适试剂，设计一种实验方案，鉴别E、G和I。2、2004年是俄国化学家马科尼可夫（V. V. Markovnikov，18381904）逝世100周年。马科尼可夫因提出C=C双键的加成规则（Markovnikov Rule）而著称于世。本题就涉及该规则。给出下列有机反应序列中的A、B、C、D、E、F和G的结构式，并给出D和G的系统命名。3、等摩尔的丙酮和过氧化氢混合，在盐酸催化下生成白色粉末A和水，反应进行完全，产物分子总数是反应物分子总数的2/3。A在撞击、摩擦和加热时发生爆炸，被称为熵炸弹。3-1 A分子中氧的化学环境相同。画出A的立体结构（H原子不必画出）。3-2 A发生爆炸生成丙酮等物质，并不燃烧起火。写出爆炸的反应方程式。3-3 为什么A被称为“熵炸弹”？3-4 合成A是十分危险的，不慎会在合成时瞬即发生爆炸，例如，温度稍高，反应将生成A的同系物B，B的相对分子质量为A的2/3。画出B的结构；B比A更容易爆炸，应如何从结构上理解？（注：在H2O2分子中的HOO夹角约95oC，面夹角约112oC。）4、环磷酰胺是目前临床上常用的抗肿瘤药物，国内学者近年打破常规，合成了类似化合物，其毒性比环磷酰胺小，若形成新药，可改善病人的生活质量，其中有一个化合物的合成路线如下，请完成反应，写出试剂或中间体的结构。（C16H25N5O4PCl） 注：NBS 即N-溴代丁二酰亚胺。 高中化学竞赛辅导练习答案第一章 基础化学原子结构与元素周期律1、【参考答案】（1）PCl5NH4ClPNCl24HClM(PNCl2)31十1435.5211615.522.4347.2347.21162.993答：A的分子式为P3N3Cl6（5分）（2）（5分）2、【参考答案】19.522.4208.3g/mol（1分）PCl5相对分子质量31.035.55208.5（1分）蒸气组成为PCl5（结构式如右图所示）（1分）呈三角双锥体。三角双锥分子无极性，有两种键长。（2分）（注：若答成四方锥体不给分，因它有极性，与题面给的信息不符）2PCl5PCl3Cl2氯分子ClCl 三氯化磷分子（结构式如右图所示）（本小题共3分）（压力为计算值的两倍表明1mol PCl5完全分解成1molPCl3和1molCl2，共2mol。气体由等摩PCl3和Cl2组成。）3PCl5PCl4+PCl6 （本小题共3分）（注：含PCl4+和PCl6两种离子，前者为四面体，后者为八面体，因此前者只有一种键长，后者也只有一种键长，加起来有两种键长。）4PBr5PBr4+Br PBr4+结构同PCl4+（本小题共2分）3、【参考答案】1ONO2（1分）NOO2ONO2（1分）（不要求构型）（2分）2O2NOCO2 或ONO2CO2（把O合在一起写也算正确答案）（1分）（2分）（不要求构型，但只写一种可能的得一半分）3NO2Cu+2H+ NOCu2+H2O（写2OH也得分）（2分）43NON2ONO2（歧化反应）（2分）发生2NO2N2O4的聚合反应，因此最后压力仅略低于2/3。、【参考答案】1（3分）2HOH（2分）3HONa（2分）4HNH2（2分）5CH3CH2OH（2分）5、【参考答案】（1）这个试题的头三个问题相信所有参加课外化学兴趣小组的选手都能够答得上来，近乎送分，显然是命题人让参赛人轻松一下，尽管要作最简单的算术，并在脑中浮现出一张周期表。（2）这道试题的难点在第4问。学生必须首先懂得粒子是质量数为4的氦核。这属于中学物理知识。这体现了命题人的又一命题思想中学物理学基本知识始终是化学竞赛必需的基础。思维流畅而敏捷的学生一眼就可发现，衰变的最终产物的质量数是奇数，而两个原子核融合后的质量数是偶数，核电荷又呈加和关系，因此，必定在融合时放出一个中子。这样，作简单的减法，就可以得出112号元素的质量数，问题就迎刃而解了：从112到100释放12个质子，故共计发生6次衰变，放出6个粒子，即放出12个中子，而题面信息说镄有153个中子，故M的中子数应为15312165，质量数为165112277：6、【答案】七；零；气；八；VIA（5分, 每个填空得1分）7、【答案】1C5H42如右右上图注：只有一种可能结构；重键位置必须正确，而键角和立体结构则不必要求。右上图是用Chemsketch程序制作的立体结构图，图形未画出重键，仅供参考，不是答案。9、B: CaC2 C: CaCN2 D: C2H2 或Ca(OH) 2 E: NH2CN C(NH)2也可 X: C Y: N10、（1）ClO2 (2) 2ClO3- + H2C2O4 + 2H+ = 2ClO2 + 2CO2 + 2H2O (1分) 或 2NaClO3 + H2C2O4 + H2SO4 = 2ClO2 + 2CO2 + Na2SO4 + 2H2O 2NaClO2 + Cl2 = 2ClO2 + 2NaCl (1分) NaClO2是固体，写成ClO2-，不得分。(3)2ClO2 + 2NaOH = NaClO2 + NaClO3 + H2O (1分)或 2ClO2 + 2OH- = ClO2- + ClO3- + H2O1111-1 HgCl2 + Hg(CN)2 = Hg2Cl2 + (CN)211-2 11-3(CN)2(g) + 2O2(g) = 2CO2(g) + N2(g)11-4(CN)2(g) + 2O2(g) = 2CO2(g) + N2(g) 2fHmy(CO2) -fHmy(CN)2 = -1095 kJ mol-1 2fHmy(CO2) = -1095 kJ mol-1 +fHmy(CN)2 C2H2(g) + 2.5O2(g) = 2CO2(g) + H2O(l) 2fHmy(CO2) +fHmy(H2O) - fHmy(C2H2) = -1300 kJ mol-1 2fHmy(CO2) = -1300 kJ mol-1 + 286kJ mol-1 + 227 kJ mol-1 fHmy(CN)2 = 1095 kJ mol-1 - 1300 kJ mol-1 + 286kJ mol-1 + 227 kJ mol-1 = 308 kJ mol-1 (2分) 计算过程正确计算结果错误只得1分。没有计算过程不得分。 fHmy(CN)2 = 1095 - 1300 + 286 + 227 = 308（kJ mol-1）也可以。 但不加括号只得1.5分。11-5 或 (2分)画成 也得2分。 但画成 只得1分。11-6 2CN- + 5ClO- + H2O = 2HCO3- + N2 + 5Cl- (2分)产物中写成CO32-, 只要配平，也得2分。 14-1A H3B:NH3（或 BNH6） B H2B=NH2（或 BNH4） C H2B-NH2n D B3N3H6 E BN （5分） 14-2 AB 2.016/30.87 = 6.531 %（或0.06531) BD 2.016/28.85 = 6.988 % (或0.06988） DE 6.048/26.84 = 7.511 %（或0.07511） AE 6.048/30.87 = 19.59 % (或0.1959) 14-33 CH4 + 2(HBNH)3 + 6 H2O = 3 CO2 + 6 H3BNH3 15-1 注：C-N-N角必须不是直线。 （2分）15-2 O=C(OCH3)2 + 2H2NNH2H2O = O=C(NHNH2)2 + 2CH3OH + 2H2O（1分)15-3 (N2H3)2CO + 2O2 = 2N2 + CO2 +3H2O (1分）15-4 (N2H3)2CO + 12Fe2O3 = 8Fe3O4 + 2N2 + CO2 + 3H2O （2分）15-516、A; D. (3分)17-1答案： NF3 （1分） 4NH3 + 3F2 = NF3 + 3NH4F（1分） （共2分）17-2答案：N-F 键的偶极方向与氮原子孤对电子的偶极方向相反，导致分子偶极矩很小，因此质子化能力远比氨质子化能力小。 画图说明也可，如： （1分）17-3答案： 2NF3 +2Hg = N2F2 + 2HgF2 （1分） (14+19)X2=66 （每式1分） （共3分）17-4答案： D E F （每式1分） 2 N2F2 + SnF4 = N2F+2SnF62- （1分） N2F+2SnF62- = N2F +SnF5- + N2F2 （1分） （共5分）17-5答案： 阳离子的化学式为NF4+。（1分） NF3 + F2 + BF3 = NF4+BF4- （1分） NF4+水解反应首先得到HOF （否则写不出配平的NF4+水解反应）: NF4+H2O = NF3+HOF+H+ 定量生成NF3。（1分） 而反应2HOF = 2HF+O2和反应HOF+H2O = HF+H2O2 哪一反应为主与反应条件有关，但无论哪一反应为主却总是定量生成HF。（1分） （共4分） 18-1 A. B B19、【答案】1nMnN21.68/MM31.04/141(2y2) MA19.56(y1) y2（设y为其他自然数均不合题意），得MM58.7 (g/mol) 查周期表，MNi 由配体(NO2)x 的两个氮氧键不等长，推断配体为单齿配体，配位原子为O，故配体为NO2，因此，Ni的氧化数为2。（4分） 注：推理过程合理都给分，不合理，即使结果正确也扣2分。2设配合物中碳原子数为nC，则：nCnN17.74/1231.04/140.667 已知nN2226, 所以，nC0.67764 求出摩尔质量，由于剩余量过小，只能设A是氮氢化合物，由此得氢数，可推得配体A为H2NCH2CH2NH2，配合物的结构示意图为：（4分） 注：合理推理过程2分，结构图2分3（根据VSEPR理论，可预言）NO2为角型，夹角略小于120，N取sp2杂化轨道。（2分）4 （3分）注：只要图形中原子的相对位置关系正确即可得分；画出其他合理配位结构也得分，如氧桥结构、NO2桥结构等20、【答案】1MA32316311223118 11836154（或HOCH2SO2或或等）（3分） 2Na2S2O4CH2ONaOHHOCH2SO2NaNa2SO3