2010年初赛竞赛模拟试卷.doc

中国化学会第24届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）模拟试题 第1题(6分)某短周期元素的氯化物X，其蒸汽折换成标准时密度约为11.16g/L。若将它投入到甲醇CH3OH中，可以从甲醇中结晶出X4CH3OH。11通过计算确定X的分子式。12已知X中同种类型的原子都等价，请你设计出X的分子结构式。13试解释，为什么X投入到甲醇中后会析出组成为X4CH3OH的分子式。第2题（10分）元素周期表中的零族元素，最先被称作稀有气体（rare gases）,后来又称作惰性气体（inter gases）,现在有人建议称作贵气体（noble gases）。稀有气体名称不恰当是因为较轻的一些元素在大气中并不稀少，而当人们成功地制备出氙的化合物之后称惰性气体也不恰当了。化学界接受贵气体这个名称是因为它表达了这些元素反应活性很低，但仍然具有一定反应活性的事实。不过国内还是惯用稀有气体的名称。21 氦是宇宙中含量居第二（76%H，23%He），这是由太阳及星际能源的热核反应所致，其核反应方程式为：22 常用He代替氢气来填充气球和飞艇，其原因是什么？23 He与O2混合气体制得“人造空气”供潜水员使用，其主要原因是什么？24 1962年以前，稀有气体的化合物仅限于在放电管中观察到的短寿命的化合物和不稳定的水合物与包合物。稀有气体的包合物，是稀有气体的原子被捕集到相应的有机或无机化合物的晶格空隙内所形成的，如稀有气体与水、稀有气体与氢醌p-C6H4(OH)2均能形成包合物，气体被捕集的原因是在冰或氢醌的晶格中存在空穴。X-射线分析标明，在氢醌晶体中，每3个氢醌分子组成一个近似于球体的空穴，直径约400pm，试画出该空穴的草图，并简要说明迄今未得到氦、氖的氢醌包合物或水合物的原因。25 Xe+PtF6-是巴特列于1962年首次合成的第一个稀有气体化合物，40多年来，已合成的稀有气体化合物有数百种，XeF2是其中的一种.：(1) 指出XeF2的空间构型：(2) 完成方程式XeF2+SbF5第3题（15分）金属钛密度小强度高，耐高温，耐腐蚀，在航空、航海、结构工程、化工设备、医疗（人工骨制造）等方面有重要的、不可替代的作用，被称为“第三金属”和“生物金属”。 钛的主要矿物有钛铁矿（FeTiO3）和金红石（TiO2）等。3-1从钛铁矿或金红石制取金属钛，采用氯化法，即：将矿粉与焦炭混合制成团块，在高温下通入氯气，制得中间产物四氯化钛，再将其蒸馏、提纯后，在氩气保护下，用熔融镁还原金属钛。分别写出钛铁矿、金红石矿粉与焦炭的氯化过程的化学方程式： 3-2二氯化钛是钛的重要化合物，钛白（纯净的二氧化钛）是一种折射率高，着色力和遮盖力强、化学性质稳定的白色颜料。从钛铁矿制取二氯化钛，常用硫酸法，其流程如下：（1）流程图中A、B、C、D的化学式分别是：A_ B_ D_（2） 第步反应，向浸取液中加入铁屑的目的是：_（3） 溶液A中含有Fe2+、TiO2+和少量Mg2+等阳离子，加水稀释立即析出大量白色沉淀，发生反应的离子方程式为_ _ _，为促进此反应进行可采取的措施有：_。已知对应氢氧化物的Ksp如下表所示：氢氧化物Fe(OH)2TiO(OH)2Mg(OH)2Ksp8.010161.010291.810113-3钛冶炼的新法是电解法，CaCl2-CaO共熔体为电解质，左下图是一种电解制钛的工艺（OS法）示意图，分析电极反应式：阴极 ，制得钛的化学方程式 。CaCl2熔盐石墨TiO2粉末Ca钛筐 OS法 SOM法3-4我国科学家最新研发的新技术固体透氧膜提取金属钛（SOM）工艺（右上图）：将钛氧化物（钛全看作Ti4+）矿熔于MCl-MF融盐体系（M-Na、K、Ca），以石墨为阴极，阳极是覆盖氧渗透膜的多孔金属陶瓷涂层。固体透氧膜把阳极和熔融电解质隔开，只有氧离子可以通过，电解过程中阳极通入H2。则阳极电极反应式为 ，总反应式为 。3-5TiO2导电粉无毒，具有良好的导电性和稳定性，是良好的抗静电剂和电磁屏蔽剂。高温下TiO2将部分失去氧，形成缺陷中心，匀速通入氨气进行高浓度N掺杂，N进入TiO2晶格取代O原子而释放出空穴，从而使导电性能显著提高。实验测得，在950焙烧3h后，形成的TiNxOy晶体（以A表示）中，N质量分数为7.90%，平均粒径约为240nm，电阻率低达6.5103cm。（1）通过计算，确定A的化学式。（2）写出制备A的化学方程式。第4题（8分） 在78向NiBr2的CS2溶液中加入PEtPh2(Et: C2H5，Ph: C6H5)时生成一种组成为Ni: 9.07，Br: 24.70，C: 51.95和H: 4.68的红色配合物 (A)。室温下静置后，该配合物转变为一种具有相同组成的绿色配合物 (B)。磁性测试表明，红色配合物是反磁性的，而绿色配合物具有3.2 B.M.的磁矩。4-1 该配合物的组成是 ，配合物A的空间构型为 ，配合物B的空间构型为 。4-2 NiCl2和NiI2也能和PEtPh2生成上述相似组成的配合物，但NiCl2和PEtPh2生成的配合物在所有温度下都是红色的和反磁性的，而NiI2和PEtPh2生成的配合物在所有温度下都是红棕色的和顺磁性的。说明该类配合物为什么依卤离子的不同而采取不同的空间构型?第5题（5分）碘和液氯在-80oC反应得到卤素互化物X，1 mol X加热到77oC,完全分解后得到114.9L混合气体；将0.317gX用KI溶液处理，生成的I2被0.200mol/L Na2S2O3滴定，用去Na2S2O327.2mL51通过计算确定X的化学式；52写出分解X的化学方程式；53画出X的空间结构,说明分子是否共平面）。第6题 (8分) 钠硫电池是我国863计划项目之一，在我国已付诸实用，用作车载电池、太阳能转化器、大型储电装置等。下图是圆筒状钠硫电池的结构示意图。 图中的硫电极实际上是多硫化钠Na2Sn。电池使用固态钠离子导体-Al2O3，其理想化学式为NaAl11O17，能在电场作用下传导钠离子。回答以下问题：6-1写出钠硫电池的电池符号。为简单起见，硫电极可只用硫表示。6-2写出钠硫电池的放电时发生的电极反应，注明正极和负极。6-3 钠硫电池的工作温度为300oC。在该温度下电池中的哪些物质呈液态？6-4 -Al2O3的结构示意图如下： “-Al2O3”(NaAl11O17) 的多晶胞结构示意图指出图中哪种小圆球代表了钠离子。钠离子在电场作用下的运动方向？6-5 -Al2O3实际晶体组成偏离其理想化学式，钠的含量高于理想化学式。更多的钠离子进入晶体将处于什么晶体微观空间的什么位置？更多钠离子进入晶体将使其他组成元素的含发生什么变动？第7题（12分）热电材料又称温差电材料,是一种利用材料本身温差发电和制冷的功能材料，在能源与环境危机加剧和提倡绿色环保主题的21世纪，具有体积小、重量轻、无传动部件和无噪声运行等优点的热电材料引起了材研究学者的广泛重视。近来，美国科学家在国际著名学术期刊Science上报道了一种高效低温的热电材料，下图是其沿某一方向的一维晶体结构。图1图27-1 在图中画出它们的结构基元；结构基元的化学式分别是图1 ，图2 。7-2 现在，热电材料的研究主要集中在金属晶体上，Ti就是制备热电材料的重要金属之一，已知Ti的原子半径为145pm，作A3型堆积，请预测金属晶体Ti的晶胞参数和密度。7-3 热电晶体NiTiSn是著名的Half-Heusler化合物结构，Sn作A1型堆积，Ti填充Sn的八面体空隙，Ni在Ti的周围形成四面体空隙，并且Ni-Ti和Ni-Sn距离相等，试画出一个NiTiSn的晶胞结构图，并用文字说明Ni的位置。7-4 纳米粒子的量子尺寸效应可以显著提高材料的热电性能，表面原子占总原子数的比例是其具有量子尺寸效应的重要影响因素，假设某NiTiSn颗粒形状为立方体，边长为NiTiSn晶胞边长的2倍，试估算表面原子占总原子数的百分比（保留一位小数）。第8题（11分）测定某有机物M的式量可采用Kjeldahl定氮法。步骤如下：将3.0000g有机物M加入硫酸钾溶液煮解，并加入Se或铜盐；于上述煮解液中加入浓NaOH至溶液呈强碱性，析出的氨气随水蒸气蒸馏出来导入饱和硼酸吸收液中；用1.0293mol/L的HCl滴定上述吸收氨气后的溶液消耗29.74ml。8-1已知M的式量在100至200之间，求M的式量。8-2M中C、H仅以亚甲基形式存在，存在一个C3轴，试求M的结构。8-3向M中加入HCl后得一离子化合物S，测得S中N,N间的距离比M中的短，试画出S的结构。8-4HOAc溶液中，M与过氧化氢反应得N，试画出N的结构。第9题 (10分) 艾多昔芬(Iodoxifene)是选择性雌激素受体调节剂，主要用于防治骨质疏松症和乳腺癌，其合成路线如下：9-1 写出A、B、D、F、G的结构式： A B D F G 9-2 用“*”标出化合物G中的所有手性碳原子，G的光学异构体数目 ；9-3 采用Z/E法标注时，H的构型是 。第10题(6分)在汶川的抗震救灾中，三氯异氰尿酸（TCCA）是应用最多消毒剂之一。三氯异氰尿酸又称强氯精，化学式为C3Cl3N3O3，使用时需先将其溶解在水中，利用其水解产物的氧化性消毒杀菌。101三氯异氰尿酸水溶液中的有效成分是 （填化学式）。102三氯异氰尿酸分子具有完全对称的结构，每种原子的化学环境都相同有，则其结构式为：103有效氯含量是三氯异氰尿酸消毒剂质量的重要指标。现称取某三氯异氰尿酸试样0.2200g置于250mL碘量瓶中，加水100mL、KI3g混合。再加入3molL-1硫酸溶液20mL，盖上瓶盖，在磁力搅拌器上避光搅拌约5分钟，用约5mL水冲洗瓶塞和瓶内壁，用0.1023 molL-1的硫代硫酸钠标准溶液滴定至溶液呈微黄色时，加入2mL淀粉指示剂，继续滴定至溶液蓝色刚好消失为终点，消耗了24.44mL。计算此样品以质量百分数表示的有效氯（以Cl计）含量。第11题(9分)20世纪60年代，化学家发现