2010年化学竞赛冲刺试题1.doc

2010年全国高中化学竞赛冲刺模拟试题一第一题2010年2月19日，德国重离子研究中心宣布，经国际纯粹与应用化学联合会确认，由该中心人工合成的第112号元素从即日起获正式名称“Copernicium”，相应的元素符号为“Cn”。该元素是科研人员在粒子加速器中用含有40个中子的锌轰击铅靶（所用铅每个原子含有126个中子）而得到，同时还得到了一种其它粒子。Cn的原子质量约为氢原子质量的277倍，是得到国际纯粹与应用化学联合会正式承认的最重的元素。1请根据上述信息写出合成该元素的化学方程式。2请写出该元素的能级电子排布。第二题氟磷灰石（Ca5(PO4)3F）是最常见的磷酸盐矿石，生产磷酸的重要原料，它常常和硅酸盐矿床共生。工业上用浓硫酸处理氟磷灰石得到磷酸，同时副产石膏。将生产过程中的废气吸收，得到另一种副产品（记为A）的溶液。A具有强酸性，其电导与同物质的量浓度的硫酸相同，溶液中阴离子具有正八面体构型。1写出工业生产磷酸的化学方程式。2写出A的化学式。3简要描述A的生成过程。4浓缩A的溶液并不能得到纯净的A，而是两种气体，给出这两种气体的化学式。5再写出一种像A一样，通常状况下，只能在溶液中存在而不能以纯态存在的物质。6A可以与NaOH溶液反应得到无色溶液，与过量的NaOH反应得到白色沉淀，写出有关反应的方程式。第三题第三代染料敏化太阳能电池发明人瑞士科学家迈克尔格雷策尔于2010年6月日被授予芬兰2010年“千年技术奖”，并获得80万欧元奖金。染料敏化太阳能电池（DSC）比传统的太阳能电池有成本低，转换率高，生产更容易等优点。以下是DSC的工作原理示意图：1传统太阳能电池板的核心材料为（填元素符号）_。2写出上图中的DSC电池的正极反应_。3染料（Dye）在DSC反应中的作用相当于什么？_4电极材料纳米二氧化钛（Nanocrystalline TiO2）可以由将TiCl4气体导入氢氧火焰中（70010000C）制得，写出反应的方程式，并指出此法的优点。第四题纳米微粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超细微粒，纳米微粒一般在1100nm之间。当小粒子尺寸进入纳米量级（1100nm）时，其本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，因而展现出许多特有的性质，在催化、光吸收、医药、磁介质及新材料等方面有广阔的应用前景。1纳米粒子的表面效应，源于纳米粒子尺寸的变化与表面原子占总原子数之比的关系，试用简要的语言描述这种关系。2某研究小组研究了纳米镍和纳米氧化镍的制备，以Ni(NO3)26H2O和尿素（CO(NH2)2）为原料制备了纳米氧化镍，反应过程分为三步，其中第一步为尿素水解，第二步为复分解反应生成颗粒大小适当的沉淀物，写出三步反应的方程式。对比试验标明第一步和第二步反应在900C时进行效果最佳，为什么温度过低或过高均不适合？3由纳米氧化镍可进一步制得纳米镍，试提出一个方案。4该小组还研究了以用Ni(NO3)2和(COOH)2为原料，利用醇-水体系制得沉淀A，A中Ni元素质量分数为32.1%，C元素质量分数为13.2%，给出A的化学式，并画出A的结构。5取8.22g样品A，在空气气氛中灼烧，最终得到3.00g纳米产物，通过计算分析产物的成分。写出分解反应的方程式。6另取8.22g样品A，在氮气气氛中灼烧，得到2.64g纳米产物，分析产物成分，并解释与上题中产物不同的原因。第五题锂氧磷铁材料是常用的电池正极材料，其晶体为正交晶系，其晶胞如下图所示：晶胞参数为：a=0.6011nm，b=1.0338nm，c=0.4695nm。充放电时可认为有X个Li出入晶格，并导致单相结构转变为双相，两相之间出现尖锐的界面，界面平行于晶胞两坐标轴组成的一个面。1写出这种材料的化学式，并计算材料的密度。2请指出O原子的堆积方式，并指出Fe、P、Li原子分别位于O原子组成的什么构型的空隙中？第六题1已知H2O2的pKa=2.2410-12，请计算0.010mol/L H2O2水溶液的pH值。2在含有Cr2O72-的酸性溶液中加入H2O2则生成深蓝色的过氧化物CrO5，不久蓝色又变为绿色。请写出H2O2与Cr2O72-反应的化学方程式，画出CrO5的结构，并用化学方程式解释为何不久蓝色又变为绿色。第七题VX是一种神经性毒剂，曾被用作化学武器，如今其生产和使用都被国际公约所禁止，现存的VX都必须进行销毁。VX的销毁可以用强碱进行处理。1写出VX用NaOH水溶液处理后得到的产物。2指出反应的类型。第八题动植物油脂的皂化值（Is）是指在规定条件下造化1g油脂所需的氢氧化钾毫克数。测定皂化值时首先将4g叔丁醇铝加到1L乙醇中静置数天，再将m1克KOH溶解于其中静置一段时间，倾出上层清液备用而除去K2CO3沉淀。然后准确称取m2克待测油脂于锥形瓶中，移取V1毫升的已处理的KOH醇溶液于上述锥形瓶中，加入玻璃珠，接上回流冷凝管煮沸，使油脂维持沸腾状态60min。加酚酞指示剂后用浓度为C的标准盐酸溶液滴定至粉色褪去，用去盐酸V2毫升。再用V1毫升的KOH醇溶液作空白试验滴定用去盐酸V0毫升。1请写出该油脂皂化值的表达式。2叔丁醇铝的作用是什么？3若测定过程中油脂被部分氧化，则会如何影响测定结果？第九题自然界存在着诸多结构复杂，性能各异的大环配合物，如人们熟悉维生素B12，叶绿素，血红蛋白等，近年来人们设计并合成了数以千计的大环化合物。大环过渡金属配合物具有独特的结构和性质，在生命科学、新材料的开发、分子组装等研究领域具有重要的理论意义和潜在的应用价值。以下为一大环锌配合物的合成：以无水乙醚为溶剂，将一定质量的无水氯化锌与新制备的邻氨基苯甲醛在磁力搅拌下反应4天，得到亮黄色晶体，过滤，分别用蒸馏水，无水乙醇洗涤三次，元素分析显示C:49.1%，N：8.18%，Cl：20.7%，Zn:19.1%。结构分析显示，锌元素有两种不同的化学环境，而氮和氯均只有一种化学环境。1计算配合物的化学式。2分别画出该配合物中阴阳离子的结构简式。3在投入反应物时，使用的氯化锌比计算值要多出近两倍，这样做的原因是什么？4为什么要使用新制备的邻氨基苯甲醛做为反应物？5大环配体配合物与普通的配合物相比有特殊的稳定性，试分析原因。第十题DMSO（二甲亚砜(CH3)2SO）是一种极为重要的偶极非水溶剂，于1866年被俄罗斯化学家亚历山大Z首次合成。它具有很强的溶解能力，同时毒性较小，在有机合成，生物化学，微型电池等领域都要卓越的用途。1画出DMSO的立体结构。2DMSO可由有机物A用适量的H2O2反应制得，写出A的结构简式。3相对于环己烷和水，DMSO可作为锂离子电池的电解质，而前两者适合，试分析原因。4DMSO与CH3I反应，生成盐B，写出B的结构；该反应可视为路易斯酸碱反应，谁是路易斯酸？5B与NaH反应得到有机合成中一种重要试剂CCR(Corey-Chaykovsky reagent)，同时得到一种无机盐和一种无色气体，写出CCR的结构简式和反应的方程式。6CCR是有用的三元环化试剂，可以与C=O，C=S，C=C形成三元环，以下为CCR的一个应用：在上图方框内写出1、2、3、4、5的结构简式。第十一题11-十八碳烯酸(油酸的异构体)已通过下列反应步骤合成出来:请推出A、B、C、D、E的结构和确定11-十八碳烯酸的构型：1试写出A、B、C、D、E结构简式和11-十八碳烯酸的构型。211-十八碳烯酸一类物质可以用作表面活性剂，试说明原理。第十二题X是一种活泼的有机试剂，式量为83。在三乙基苄基氯化铵（TEBA）的存在下，则可以由氯仿与氢氧化钠浓溶液相作用而产生稳定的X，其反应历程如下：Q+Cl-：三乙基苄基氯化铵（TEBA）1给出X的化学式，X有两种不同的状态，原因在于中心原子的电子所处轨道的不同，请给出这两种不同的状态的路易斯结构式，并指出哪一种结构能量更低。2三乙基苄基氯化铵（TEBA）的作用是什么？3给出A和C的结构简式，A与CH2Cl2，CH3Cl均不能发生类似的反应，试分析原因。4X也可以由氯仿和叔丁醇钾作用得到，写出反应的方程式。答案：一、12Rn6d107s2二、1Ca5(PO4)3F+5H2SO4+2H2O3H3PO4+5CaSO42H2O+HF2H2SiF63由于氟磷灰石常与硅酸盐矿共存，在浓硫酸处理时，生成的HF与SiO2反应生成SiF4，SiF4与HF用水吸收后生成H2SiF6，也可以用方程式表述此过程。4SiF4和HF5H2CO3，HBF4，HPF6，H2PtCl6等6SiO2+6HFH2SiF6+2H2ONa2SiF6+4NaOH6NaF+SiO2+2H2O三、1Si2I3-+2e3I-3催化剂4TiCl4+2H2+O2TiO2+4HCl；所用原料及另一产物均为气体，纯度高。四、1纳米粒子尺寸越小，表面原子占总原子数之比越大。2CO(NH2)2+3H2OCO2+2NH3H2ONi2+2NH3H2ONi(OH)2+2NH4+Ni(OH)2NiO+H2O温度太低，不利于尿素的水解；温度太高，Ni(OH)2沉淀的颗粒增大，不利于制备纳米氧化镍3可用H2或CO的热还原法4Ni(C2O4)2H2O：5产物为50%的NiO和50%的Ni的混合物NiC2O42H2ONiC2O4+2H2O2NiC2O4NiO+Ni+3CO2+CO6产物为100%的纳米镍，在氮气气氛中，Ni(C2O4)2H2O分解产生的CO作为还原剂还原了NiO。五、1化学式为：LiFePO4密度：=4Mr(LiFePO4)(NAabc) =4157.76(6.02310230.601110-71.033810-70.469510-7)g/cm3 = 3.591g/cm32O原子采取六方最密堆积。Fe、Li均处于O组成的八面体空隙中，P处于O组成的四面体空隙中。六、1cKa=0.0102.2410-12500，因此H+=1.810-7，此溶液为稀溶液所以pH=6.74。2H2Cr2O7+4H2O22CrO5+5H2OCrO5的结构： 总反应：2Cr2O72-+8H2O2+16H+4Cr3+7O2+16H2O七、1CH3CH2OH；(或写阴离子)；2水解或亲核取代。八、12叔丁醇铝可以出去乙醇中的水，使最后得到的KOH醇溶液均一稳定存在，提高试验准确度。3若部分被氧化，会产生脂肪酸，使测定结果偏高。九、1C28H20N4Cl4Zn22；ZnCl42-3防止邻氨基苯甲醛发生自身聚合反应4防止邻氨基苯甲醛久置发生聚合反应5螯合效应，或者熵增加效应十、12CH3SCH33相对于环己烷，DMSO为偶极溶剂，对锂盐等电解质有良好的溶解性，与水相比，同时避免了与单质锂反应发生危险。4，CH3I为路易斯酸5+NaH+NaI+H261： 2：3：4：5：十一、1（A）CH3(CH2)5CCNa（B）CH3(CH2)5CC(CH2)8CH2Cl（C）CH3(CH2)5CC(CH2)9CN （D）CH3(CH2)5CC(CH