第八届全国大学生化学实验竞赛笔试题.pdf

第八届全国大学生化学实验邀请赛 笔试试题 1 17 选手编号 选手编号 笔笔 试试 试试 题题 题目 分值 一 40 分 二 30 分 三 30 分 总分 100 分 核对人 得分 一 一 选择题 选择题 请将请将本题本题答案写在答案写在答题纸上 答题纸上 每小题每小题1分 共分 共40分 分 若无标注均为若无标注均为单单 选选题题 多选题 多选题中中多选或少选均不多选或少选均不得得分 分 1 许多气体和空气的混合物有爆炸界限 当混合气体的组分介于爆炸高限和低限 之间时 只要有适当的热源诱发 气体混合物就会爆炸 以下气体在空气中爆炸 极限范围最广的是 A 一氧化碳 B 氢气 C 煤气 D 硫化氢 2 四氯化碳灭火器不适用于下列哪种情况灭火 A 电器设备的起火 B 小范围的汽油起火 C 小范围的丙酮起火 D 活泼金属钾 钠的起火 3 用 KMnO4 法滴定 Fe 2 时 溶液中不能有下列哪种离子共存 A SO42 B CH3COO C Cl D NO3 4 在含有 Zn2 Al3 的溶液中 用 EDTA 测定 Zn2 应先消去 Al3 的干扰 宜采用 A 控制酸度法 B 配位掩蔽法 C 沉淀掩蔽法 D 氧化还原掩蔽法 5 在 pH 5 体系中 用 EDTA 标准溶液滴定 Zn2 若发现该 EDTA 标准溶液在标定 后的放置过程中溶入了少许 Mg2 则 Zn2 的测得量将 A 偏高 B 偏低 C 基本无影响 D 难以确定 6 某氢氧化钠标准溶液在标定后又放置了一段时间 若用此溶液来测定乙酸溶液 浓度时 测定结果会 A 偏高 B 偏低 C 基本无影响 D 难以确定 第八届全国大学生化学实验邀请赛 笔试试题 2 17 7 用双指示剂法分析某混合碱 先用酚酞为指示剂 消耗的 HCl 量为 V1毫升 接 着 向溶液中加入甲基橙 继续用HCl滴定 用去HCl量为V2 毫升 若V2 V1 0 则该混合碱的组分为 A NaOH B NaHCO3 C NaHCO3 Na2CO3 D NaOH Na2CO3 8 有 H2C2O4溶液 40 00 mL 在强酸性介质中以 0 02000 mol L KMnO4溶液滴定需 耗 20 00 mL 而改用 NaOH 标准溶液滴定也需 20 00 mL 可知该 NaOH 标准溶 液的 T NaOH H2C2O4为 已知 H2C2O4 M 90 04 pKa1 1 25 pKa2 4 29 NaOH M 40 00 KMnO4 M 158 03 A 0 001801 g ml B 0 002251 g ml C 0 004502 g ml D 0 009004 g ml 9 今有锑铅银合金试样一份 欲采用酸溶法溶解试样 你选择的合适溶剂是 A H2SO4 B 王水 C HCl H2O2 D HNO3 10 已知在 1 mol L HCl 溶液中 f E 23 Fe Fe 0 70V f E 24 Sn Sn 0 14 V 下列氧化还原 反应 2 Fe3 Sn2 2 Fe2 Sn4 的平衡常数对数值 lg K 为 A 7 12 B 9 49 C 18 98 D 28 47 11 以二氯甲烷为展开剂对下列化合物进行 TLC 时 Rf值最小的是 A 对二甲苯 B 苯甲醛 C 苯甲酸 D 苯甲酸乙酯 12 请将下面化合物的 1H NMR 信号从低场到高场进行排序 正确的顺序是 A b d c a B d a b c C b d a c D b a d c 13 下列化合物中 哪些常被用作极性非质子性溶剂 偶极溶剂 多选题 A 乙酸乙酯 B DMF C 甲酸 D DMSO E HMPA 14 下列哪个方法最 常 用 来制备无水乙醚 A 于 P2O5中回流 N2保护和隔绝水气下蒸馏 第八届全国大学生化学实验邀请赛 笔试试题 3 17 B 加入 CaH2 回流 隔绝水气下蒸馏 C 加入金属钠和二苯甲酮 回流至溶液呈蓝色 N2保护和隔绝水气下蒸馏 D 加入 LiAlH4 回流 N2保护和隔绝水气下蒸馏 15 用乙醇 水混合溶剂重结晶有机化合物 将重结晶所得固体抽滤后 须进行洗涤 以下哪种洗涤方法是正确的 A 用母液洗涤 B 用大量水洗涤 C 用适量冷却的与重结晶所用溶剂比列相同的混合液洗涤 D 先用水洗涤 再用少量冷乙醇洗涤 16 干燥1 2 环己二胺的二氯甲烷溶液时 不能使用的干燥剂是 A 无水硫酸钠 B 无水硫酸镁 C 无水氯化钙 D 球状氢氧化钠 17 在最大泡压法测量液体表面张力实验中 当毛细管的半径变大时 测量结果将 A 变大 B 变小 C 无影响 D 上述说法都不对 18 在下列电分析化学方法中 不能将溶液搅拌的是 A 电解分析法 B 库仑分析法 C 极谱分析法 D 电位分析法 19 在古埃磁天平进行络合物磁化率的测定实验中 天平测得数据的物理意义是 A 仅是样品重力 B 仅是样品在磁场中受的磁力 C 样品重力和磁力的合力 D 二者都不是 20 在外磁场作用下 物质会被磁化产生附加磁感应强度 不同的物质在外磁场作 用下产生的磁化现象不同 因此可以根据物质在外磁场作用下磁化率的测定来 研究物质性质 下述哪些性质可以通过磁化率的测定来研究 多选题 A 未成对电子数 B 偶极矩 C 络合物分子的配键类型 D 原子或离子的电子组态 E 络合物中各元素的价态 21 在电化学测量和电分析实验中 常用由研究 工作 参比和辅助 对 电极 组成的三电极体系 下列关于上述三电极描述正确的是 多选题 A 研究对象在研究电极上反应 B 参比电极 测量电极电势和稳定电极电势 C 辅助电极并不是必不可少的 D 辅助电极与研究电极构成电流的回路 使反应能够进行 E 参比电极可逆与否并不重要 22 在电化学测量和电分析实验中 常用到盐桥 下列关于盐桥的作用以及盐桥溶 第八届全国大学生化学实验邀请赛 笔试试题 4 17 液选择描述正确的是 多选题 A 减小液接界电势 盐桥内的正负离子的摩尔电导率应尽量接近 B 对液接界电势无影响 减小离子扩散对被测系统测量的影响 C 减小液接界电势 盐桥内溶液中的离子扩散不影响被测系统的测量 D 对液接界电势无影响 盐桥内的溶液必须与两端溶液不发生反应 23 在一定温度下 纯液体处于平衡状态时的蒸气压 称 为该温度下的饱和蒸气压 在静态法测定纯液体的饱 和蒸气压实验中 所用的平衡管如图 1 所示 ac 段空 气赶净的标志是 A 保持液体沸点以上 5 C 左右沸腾 5 分钟 B 常压下连续测三次沸点不变 C a b c 三处的液面处于同一水平位置 D b 处液面上没有气泡冒出 24 确定化学反应的速率方程非常重要 人们不能从实验直接测定反应速率常数 而是测定指定温度下反应物或产物浓度随时间的变化 然后采用一些方法来确 定速率方程 下述方法中常被采用的是 多选题 A 积分法 B 孤立法 C 微分法 D 归一法 E 半衰期法 25 用 K2Cr2O7溶液滴定 Fe2 溶液时 可选用的指示电极为 A 硫酸根电极 B 铂电极 C 氟电极 D 铅电极 26 在电位滴定中 以 2E 2V V 绘制滴定曲线 滴定终点为 A 2E 2V 为最正值时的点 B 2E 2V 为最负值时的点 C 2E 2V 为零时的点 D 曲线的斜率为零时的点 27 在旋光度法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中 如果测完第一组反应液的 后 没润洗旋光管 直接装入反应液进行下一组数据测定 造成的后果是 多 选题 A 下一组溶液的 偏小 B 下一组溶液的 t偏小 C 下一组溶液的反应速率常数偏小 D 反应活化能偏小 28 在蔗糖转化反应的速率常数测定试验中 蔗糖转化反应为 C12H22O11 蔗糖 H2O C6H12O6 葡萄糖 C6H12O6 果糖 在进行动力学研究中可将它当作几级反应及其理由 A 8 级 对水浓度的反应级数为 6 B 1 级 实验中水的浓度和 H 浓度保持不变 图 1 a c b 第八届全国大学生化学实验邀请赛 笔试试题 5 17 C 2 级 反应对蔗糖和 H 浓度都是一级反应 D 上述情况都不对 29 用来产生真空的设备通称为真空泵 由于真空区域为 104 10 10 Pa 达十几个 数量级的宽广范围 所以产生不同真空度时常采用不同种类的真空泵 以下真 空泵中 能达到最高真空度的泵是 A 分子泵 B 钛泵 C 扩散泵 D 低温泵 30 分析实验室对水质有较高要求 按照水的电阻率和总有机碳 TOC 指标 下 列水质最好的是 A 电阻率 18 M TOC 5 ppb C 电阻率 0 8 M TOC 5 ppb 31 现需测定190 360 nm区域的分子吸收光谱图 可选用的光源为 A 钨灯 B 氘灯 C 空心阴极灯 D 低压汞灯 32 气瓶使用时 要通过减压器使气体压力降至实验所需范围 安装减压器前应确 定其连接尺寸规格是否与气瓶接头相符 请问氢气气瓶和氮气气瓶的接头螺纹 分别是 A 反向的左牙纹 正向的右牙纹 B 正向的左牙纹 反向的右牙纹 C 反向的左牙纹 正向的左牙纹 D 正向的左牙纹 正向的右牙纹 33 原子发射实验所用仪器为 一米平面光栅摄谱仪 其中 一米 代表 A 仪器的焦距 B 线色散率 C 光栅的大小 D 仪器的长度 34 红外光谱法测定液体试样时 吸收池可以采用的材料为 A 石英 B 有机玻璃 C 玻璃 D 氯化钠晶体 35 生物燃料电池 BFC 是以有机物 为燃料 直接或间接利用酶作为催 化剂的一类特殊的燃料电池 其能 量转化效率高 是一种真正意义上 的绿色电池 其工作原理如图 2 所 示 已知 C 极的电极反应式为 O2 4H 4e 2H2O 下列有关说法不 正确的是 A C 极为电池负极 C 极为电池正极 B 电子由 C 极经外电路导线流向 C 极 图 2 第八届全国大学生化学实验邀请赛 笔试试题 6 17 C C 极的电极反应式为 C2H5OH 3H2O 12e 2CO2 12H D 该生物燃料电池的总反应式为 C2H5OH 3O2 2CO2 3H2O 36 1956年Van Deemter导出了著名的范氏方程 其简单形式为 uu CC BAH sm 对于空心毛细管柱 范氏方程中哪一项为零 A A B B C Cm D Cs 37 当液体受到外界作用力的拉伸表面积增加时 会产生一种反抗外界拉力而使表 面积缩小的力 这种力称为表面张力 表面张力的测量方法有多种 下述方法 中 哪些方法不用测定接触角和液体密度 多选题 A 毛细管上升法 B 最大泡压法 C 滴重 滴体积法 D 拉脱法 38 In the experiment Determination of Fluoride in Water with Ion Selective Electrodes we use total ionic strength adjustment buffer TISAB Which of the following is not a function of TISAB A Buffers the solution at pH 5 6 B Maintaining constant ionic strength of the solution C Masking any aluminum or iron ions which would otherwise form fluoride complexes D Preventing fluoride from oxidation or reduction 39 One of the important features of Capillary Zone Electrophoresis CZE is its suitability for analysis of oppositely charged solutes in a single run this is facilitated by the phenomenon of the movement of the bulk solution towards the cathode in the presence of an electric field A electrophoresis B migration C electroosmotic flow D conductivity 40 图3装置可以用来进行下列哪些实验 多选题 A 从一些植物中提取天然产物 B 用以洗去制备分子筛时残留的表面活性剂 C AlCl3催化的甲苯与乙酸酐的 Friedel Crafts 反应 D Ba OH 2催化的丙酮的 Aldol 缩合反应 E 无水 THF 的制备 图 3 第八届全国大学生化学实验邀请赛 笔试试题 7 17 二 二 填空题填空题 请将答案直接填写在空格中 请将答案直接填写在空格中 每空每空 0 5 分 共分 共 30 分 分 1 基准物质硼砂应保存于相对湿度为 60 的恒湿器中备用 该恒湿器可由内置 溶液的普通干燥器构成 若保存于内置硅胶 的干燥器中 由此来标定 HCl 溶液 标定结果将 2 某学生在暑期用碘量法测定合金中铜的含量 在加入碘化钾反应后 发现碘量 瓶盖子上附着的溶液黄色比往常更深 为减少实验误差 你认为他可以采取的 办法是 3 用络合滴定法测定水的总硬度是测定水中的 离子 滴定条件 是在 缓冲溶液中 以 EDTA 标准溶液为滴定剂 用 作指示剂 为使指示剂变色敏锐 在滴定至近终点时 最好加热溶液至约 50 再趁热滴定至指示剂由紫红色变为 4 抽滤过高锰酸钾溶液的微孔玻璃滤器 砂芯漏斗 内沉积了较多的棕色物质 该物质为 为除去这些物质 可采用 清洗漏斗 5 无机合成中常用到沉淀分离方法 通常在加入沉淀剂后要加热数分钟 该操作 称之为 目的是 6 长期存放的乙醚 容易产生过氧化物 如果不加处理直接蒸馏 容易发生爆炸 通常用 检测乙醚中是否存在过氧化物 若存在过氧化物 可以 用 除去 7 在给定磁场强度下测定氢谱和碳谱 若氢核的共振频率为 400 MHz 那么碳核 的为 MHz 8 在蒸馏装置中 温度计的安装高度为 若水银球位置过高 则会造成 若水银球位置过低 则会造 成 第八届全国大学生化学实验邀请赛 笔试试题 8 17 9 当用混合溶剂进行有机化合物的重结晶时 合理的操作步骤是 先加 入 再在加热下 逐渐加入 然后 冷却结晶 抽滤 洗涤 干燥得纯净产物 10 石油醚是由一些不同沸点的 组成的混合物 通常按混合物沸程分为 等几种类型 列出 3 种 11 通常可以利用 跟踪有机反应进程并确定反应终点 12 实验室可以利用酒石酸拆分手性胺类化合物 产物的光学纯度可以通过 或 确定 13 氟离子选择电极的检测下限为 10 7 mol L 决定其检测下限的因素为 14 图 4 所示的两类红外光谱仪的光路系统的最主要 区别在于 简单说明原因 a 色散型红外吸收光谱仪 b 傅里叶变换红外光谱仪 图 4 15 荧光发射光谱是以荧光波长为横坐标 以 为纵坐标 荧光激发光谱 是以激发光波长为横坐标 以 为纵坐标 16 如果 C H 键的力常数是 5 0 N cm 碳和氢原子的质量分别为 20 10 24 g 和 1 6 10 24 g 那么 C H 基频吸收带的波数是 cm 1 供选择的 迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 红外光源红外光源 光束分离器光束分离器 样样品品池池 检测器检测器 放大器放大器 干涉干涉图图 模模 数转换数转换器器 键键 盘盘 滤光器滤光器 数数 模模转换转换器器 计算机计算机 外外部部设备设备 绘图仪绘图仪 动动 镜镜 定定 镜镜 样品池样品池 光谱光谱 记录记录 带动带动笔和笔和 光楔的装置光楔的装置 单色器单色器 光光 楔楔 参比参比池池 红外红外光光源源 检测器检测器 放大放大器器 第八届全国大学生化学实验邀请赛 笔试试题 9 17 公式和常数 k 2 1 c v s cm10998 2 10 c 17 实验所用的液相色谱柱上标有 C18 4 6 mm 200 mm 5 m 120 其中 C18 代表 键合十八烷基的色谱填料 固定相类型 4 6 mm 代表 200 mm 代表 5 m 代表 120 代表 填料孔径 18 苯酚 间硝基苯酚 邻硝基苯酚 对硝基苯酚的 pKa依次为 9 98 8 40 7 23 和 7 15 采用毛细管区带电泳来分离以上化合物 pH 9 的磷酸缓冲 液作为电泳缓冲液 正极进样 试从理论上预测这些化合物的出峰顺序 用编号表示 19 图 5 是用于定性分析的标准光谱图的局部 以图中 5 9 96 I Mg 8 2 94 II Nb 为例 图 5 其中 96 9 代表 5 代表 I 代表 II 代表 一次电离的离子发射谱线 第八届全国大学生化学实验邀请赛 笔试试题 10 17 20 用笔在图 6 中描出色谱中所用六通阀在 Load 和 Inject 状态下的溶液流向 图 6 21 图 6 中采用的为外置定量环 loop 请你根据上面的设计思想设计一个含有内 置定量环的阀 适用于纳升级进样 并按照图 6 的格式在图 7 中画出你所设计 的阀的 load 和 inject 状态 图 7 22 1 mol 物质完全氧化时的反应热称作燃烧热 通过燃烧热的测定 可以求算化合 物的生成热 键能等 在氧弹法测定燃烧热实验中 要求氧弹具有良好的气密 性 耐高压 耐腐蚀 实验过程中预先调节水温比室温低 1 C 左右的目的 是 C 计称为 热量计的水当量 即 而采用雷诺校 正曲线目的是 所引起的误差 Load To waste From pump To column Syringe Syringe Load To waste From pump To column Syringe Syringe From pump To column Inject From pump To column Inject To waste To waste 第八届全国大学生化学实验邀请赛 笔试试题 11 17 23 许多物质在加热或冷却的过程中会发生熔化 凝固 晶型转变 分解等物理化 学变化 这些变化必将伴随着体系焓的改变 因而产生热效应 其表现为该物 质与外界环境之间有温差 差热分析法是选择一种所在测定范围内不发生任何 物理或化学变化的对热稳定的物质作为参比 将其与待测样品一起放进炉中升 温 测量时记录 差热图谱是温差对温度作图曲 线 图谱中峰顶向上的峰为 峰 峰顶向下的峰为 峰 加热时 如果 升温速度过快 会导致 装样时 如 果样品用量过多 会导致 甚至相邻的两峰互相重叠 24 固体物质的比表面积大小和孔径分布情况是评选催化 剂 了解固体表面性质和研究电极性质的重要参数 固 体的比表面是 BET 法测定固体比表面积实验中 所用的 BET 多分子层吸附理论有三个基本假设 固体表面是均 匀的 吸附质与吸附剂间的作用力是范德华力 吸附质 分子间的作用力也是范德华力 是多层吸附 在实验过 程中 脱附等温线和吸附等温线在高比压部分常常不能 吻合而出现所谓的滞后圈 如图 8 所示 原因是 从实验数据 还可以做出吸附量随 孔径变化的关系图 如图 9 所示 图中 rmax表 示 25 两种液态物质混合而成的二组分体系称为双液系 绝大多数实际体系与拉乌尔 定律有一定偏差 偏差不大时 溶液的沸点 但 有些体系偏差很大 正偏差很大的体系在 T x 图上呈现极小值 负偏差很大时 则会有极大值 这样的极值称为 其气液两相组成相同 图 9 图 8 第八届全国大学生化学实验邀请赛 笔试试题 12 17 具有恒沸点的混合溶液 一般不能单用精馏塔来把这种溶液的两组分分离出来 在双液系的气 液平衡相图实验中 双液体系平衡时 气液两相组成可通过测定 相关的物理性质如 等进行测定 26 X 射线照射到晶体时 部分射线被晶体吸收并发生相干散射产生相干次生 X 射 线 这种发源于以各个电子为中心的相干次生 X 射线会产生干涉现象 这种干 涉现象对固体的结构分析非常有用 反映衍射方向和晶胞形状大小之间关系的 方程有劳埃方程和布拉格方程 其中布拉格方程中的 d 是 n 是 是 27 由具有明显 两亲 性质的分子组成的物质称为表 面活性剂 表面活性剂溶入水中后 在低浓度时 呈分子状态 当浓度增加到一定程度时 许多表 面活性物质的分子立刻结合成很大的集团 形成 胶束 称为临界胶束浓 度 简称 CMC 随着表面活性物质在溶液中浓度 的增大 球形胶束还可能转变成棒状胶束 以致 形成层状胶束 后者可用来制作液晶 在 CMC 点上 由于溶液的结构改变导 致其物理及化学性质与浓度的关系图发生明显转折 如图 10 所示 图中浓度与 渗透压关系图是 线 浓度与表面张力关系图是 线 图 10 25oC 时十二烷基硫酸钠水 溶液的物理性质和浓度关系 第八届全国大学生化学实验邀请赛 笔试试题 13 17 三 三 简答简答题 题 请将答案直接答在题目下方空处 请将答案直接答在题目下方空处 共共 30 分 分 1 某学生在你的指导下进行有机合成 拟通过下述路线 图 11 由环己酮和溴苯 格氏试剂反应 再脱水合成化合物 3 1 苯基环己烯 沸点 155 6 oC 沸点 251 253 C 图 11 文献中化合物文献中化合物 3 1 苯基环苯基环己烯 的具体合成操作如下 己烯 的具体合成操作如下 将环己酮的无水四氢呋喃溶液缓慢滴加到冷至 0 C 的溴苯格氏试剂的无水四 氢呋喃溶液中 滴加完毕后 自然升温至室温 搅拌反应 4 小时 将反应液倾入冰 水中 加入 1 mol L 的 HCl 水溶液中和至澄清 用乙醚提取 合并有机相 依次用 饱和 NaHCO3与饱和 NaCl 溶液洗涤 干燥 浓缩 重结晶 得产物 2 产率约为 90 将化合物 2 溶于甲苯中 加入催化量的对甲苯磺酸回流分水一小时 浓缩除去 溶剂 减压蒸馏得到 1 苯基环己烯 3 1 1 该生在实验室没有找到纯的环己酮 只找到一瓶被 4 甲基吡啶 沸点 144 9 oC 污染的分析纯环己酮 请你为他设计一个提纯该环己酮的方案 并告知他检测 环己酮是否被纯化的方法 2 分 1 2 由于没有现成的溴苯格氏试剂溶液 该生决定自制格氏试剂 他的实验方法如 下 在三口瓶中加入 2 9 g 镁屑 加入 80mL THF 氮气保护下 预热至沸腾 滴加 11 86 mL 溴苯于 40mL THF 溶液 滴加完后 回流至镁屑基本消失 将 制备的格氏试剂冷却至 0 C 按上述文献方法合成化合物 2 但遗憾的是他的 实验所得化合物 2 的产率很低 请你帮助他分析导致产率偏低的可能原因 2 分 第八届全国大学生化学实验邀请赛 笔试试题 14 17 1 3 通过研究 该生解决了化合物 2 合成过程中遇到的问题 并顺利得到了产物 但在一次重复实验中 他没有按照文献方法将溴苯格氏试剂与环己酮的反应液 倒入冰水中 而是倒入室温水中 并且在中和时使用了浓盐酸 后处理 TLC 发现 除产物 2 外 还有一个新的低极性化合物出现 请你推测该新产生的化 合物是什么物质 并告诉该生副产物产生的原因 2 分 1 4 该学生在合成化合物 2 过程中还遇到了许多问题 请你一一帮他解决 1 4 1 化合物 2 的熔点为 63 oC 用石油醚进行重结晶 请告诉学生重结晶化合物 2 时应注意哪些问题 2 分 1 4 2 该生在抽滤重结晶产物时 发现吸滤瓶中逐渐有固体析出 于是为了避免损 失他将析出的固体收集并