【化学试题】化学奥林匹克竞赛培训试题及答案2011-1-1

湖南师范大学中学生化学奥林匹克竞赛培训试题（时间：3小时 满分：130分）题 号1234567891011共满 分181210141119616987130得分H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3LaLuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po210At210Rn222Fr223Ra226AcLaRfDbSgBhHsMtDsLa系La138.9Ce140.1Pr140.9Nd144.2Pm144.9Sm150.4Eu152.0Gd157.3Tb158.9Dy162.5Ho164.9Er167.3Tm168.9Tb173.0Lu175.01-1 完成下表：（12分）ICl2Br2-Re2Cl82-画出分子空间结构指出中心离子杂化方式sp3d2dsp2指出离子中的对称元素3C22sVshiC44C24sVshiS41-2 比较NO2+、NO2、NO2-中NO键的键长，并说明理由。（2分）依次增大。NO2+中有两组p34，NO2、NO2-中只有一组p34；NO2-中N-造成其对电子对的吸引作用减弱。1-3 往HgCl2的溶液中滴加SnCl2的盐酸溶液至过量，指出反应现象并写出反应方程式。（4分）先析出白色沉淀Hg2Cl2；后白色沉淀变成黑色Hg。H2SnCl4+2HgCl2=H2SnCl6+2Hg2Cl2；H2SnCl4+Hg2Cl2=H2SnCl6+2Hg2、将0.649 g无水CoCl2(分子量129.83)溶于10.0 mL 1.00 mol/L的HCl溶液，加水稀释至50.0 mL。往该CoCl2溶液中加入20.0 mL 2.00 mol/L氨水，溶液由粉红色变成黄色，该溶液在空气中放置后变成橙黄色。2-1 指出颜色变化的原因，并写出方程式。（3分）Co(H2O)62+(粉红色)+6NH3=Co(NH3)62+(黄色)+6H2O4Co(NH3)62+O2+2H2O=4Co(NH3)63+(橙黄色)+4OH-2-2 将2-1中的氧化还原反应设计成原电池，写出该原电池的正极反应、负极反应和原电池符号。（3分）正极：4e-+O2+2H2O=4OH-负极： Co(NH3)62+- e-=Co(NH3)63+原电池符号：(-)Pt|Co(NH3)62+(c1), Co(NH3)63+(c2)|OH-(c3)|O2(P1), Pt(+)2-3 已知j(Co3+/Co2+)=1.840 V，j(O2/OH-)=0.401 V，K稳(Co(NH3)62+)=1.28105，K稳(Co(NH3)63+)=1.601035，F=96485.4 C/mol，R=8.3145 J.mol-1.K-1。T=298.15 K，计算2-2中原电池的标准电动势以及2-1中的氧化还原反应的平衡常数。（3分）j(+)=j(O2/OH-)=0.401 Vj(-)=j(Co(NH3)63+/Co(NH3)62+)=j(Co3+/Co2+)+8.3145298.152.302585(96485.4)lg1.28105(1.601035)=0.059 VE=0.342 VK =1.331023。2-4 已知Kb(NH3)=1.8010-5，计算上述橙黄色溶液中的Co2+和Co3+离子浓度。注：忽略混合后的体积变化，P(O2)=100 kPa。（3分）橙黄色溶液中的物质的量n(NH3)=5.00 mmoln(NH4Cl)=5.00 mmoln(Co(NH3)63+)=5.00mmolOH-=1.8010-5，Co(NH3)63+=0.0714,O2=1.00，则：Co(NH3)62+=2.1310-12，Co2+=8.9510-12。Co3+=3.3610-30。3、（10分）NOX是城市大气污染物之一常见的氮氧化物为有以下几种：化合物热力学函数N2ONON2O3NO2N2O4（kJmol1）82.090.2583.7233.189.16（kJmol1）104.286.57139.4151.3097.823-1.画出N2O、NO2的分子结构並说明大键。3-2.哪种氮氧化物有可能在内燃机燃料的燃烧时直接生成？（假设和不随温度变化）。3-3.请提出治理氮氧化物的两种可能途径，写出反应方程式。3-4.NO对人体的作用有两面性。（1）在神经细胞内产生的NO会损害神经细胞，这是因为NO与细胞产生的超氧离子O2 结合，产生过氧亚硝酸，最后生成羟基自由基而引起的，写出该过程方程式。（2）在血管内皮细胞中产生的NO则可舒张血管调节血压，这是由于NO以某种形式（ ）与一种含血红素的酶中金属离子（ ）配位而推动一系列变化而造成。NO的配位形式与CO是等电子体,填写上述空格。答案：3-1 N：SP杂化 两个34（1） N：SP2杂化 33 （1） 3-2 因为 =（）/T对于NO =90.25-86.5700, 温度升高 T项会增大, 有可能0则N2 + O2= 2NO反应自发因此当内燃机燃料的燃烧时，只有NO可能直接生成（2）3-3. 催化分解：2 NO2 催化剂 N2 + 2 O2催化还原: 6 NO2 + 8NH3催化剂7 N2 + 12 H2O （以CH4 为还原剂也可以）碱液吸收:NO2 + NO + 2NaOH（Na2CO3）= 2NaNO2 + H2O （CO2）液相配合：FeSO4 + NO2 = Fe(NO)SO4 （任意两种均可）（2）3-4. （1）O2 + NO + H = HOONO HOONO = NO2 + OH（各1）（2）NO 铁（各1）4以下是心环烯（Corannulene）的一种合成路线。（1）写出AH代表的反应试剂和条件或化合物结构。（8分）（2）化合物反应中脱掉两个小分子，写出它们的结构，并写出反应的历程。（6分）I为G后产物，II为H前反应物。答案：（1）（2） 反应的历程：5由结核杆菌的脂肪囊皂化得到有机酸tuberculostearic acid，它的合成路线如下，写出合成中英文字母AK代表的化合物结构或反应条件。（11分）答案：最终产物没有羰基。6、（K）是一种女性荷尔蒙，控制性别差异及影响生理行为。已报道了多种合成方法，其中之一以（A）、（B）为原料合成，步骤如下（19分）：6-1. 推断C、D、E、F、G、H、I、J的结构（8分）：C ； D ；E ； F ；G ； H ；I ； J 。6-2. 写出在KOH存在下（A）与（B）反应生成（C）的机理；如果将（A）中的间位取代基OCH3调换到对位，（A）与（B）反应速率是增大还是减小？为什么？（5分）6-3. （E）转化为（F）的反应中，理论上AlCl3起什么作用？实际上，至少需要AlCl3多少量？请给出合理的解释。（4分）6-4.（J）有多少种立体异构体？（2分）6、（本大题共19分）：6-1. C、D、E、F、G、H、I、J的结构（每个1分，本问共8分）：6-2. （本问5分）机理（2分）：（A）与（B）反应速率减小（计1分）原因（2分）：在这个反应中，炔基碳负离子的形成决定反应速率大小（计1分）；因为对位的甲氧基具有给电子的共轭效应，使炔氢的酸性减弱，更不易形成炔基碳负离子，导致反应速率减小（计1分）6-3.（本问4分）催化剂（计1分）；最少1当量（计1分）；解释：因为产生的F是酮，酮羰基能与AlCl3配位（计1分），需要消耗1当量的AlCl3（计1分）6-4. 16种（本问2分）7、有一立方晶系的离子晶体，其结构如右图所示，试回答：（6分）7-1 晶体所属的点阵形式； 7-2 已知rCs+169pm，rCl-181pm，试问此两种离于联合组成了何种型式的密堆积； 7-3 Cu2+处在何种空隙里？ 7-4 指出各离子的配位情况？Cu ; Cs ; Cl 7、有一立方晶系的离子晶体，其结构如右图所示，试回答：7-1 晶体所属的点阵形式； 立方P 7-2 已知rCs+169 pm，rCl-181 pm，试问此两种离于联合组成了何种型式的密堆积； 立方面心 7-3 Cu2+处在何种空隙里？ 八面体 7-4 指出各离子的配位情况？Cu 6 ; Cs 12 ;Cl 6 8、冰晶石（Na3AlF6）用作电解法炼铝的助熔剂。冰晶石晶胞是以大阴离子（即AlF63）构成的面心立方晶格，Na可看作是填充在晶格的空隙中，已知冰晶石的密度为2.95g/cm3，AlF键长181 pm，相对原子质量：Na 23.0；Al 27.0；F 19.0。8-1 AlF63配离子中心离子的杂化轨道类型是什么？ 配离子的空间构型是什么？ 配离子所属分子点群是什么？ 。（3分）8-2 指出Na3AlF6的点阵形式； 阴离子作何种形式的堆积， 阳离子占据何种空隙 及占有率； 写出它们的分数坐标。（12分）8-3 冰晶石晶体的晶胞参数是多少？ （1分）8、冰晶石（Na3AlF6）用作电解法炼铝的助熔剂。冰晶石晶胞是以大阴离子（即AlF63）构成的面心立方晶格，Na可看作是填充在晶格的空隙中，已知冰晶石的密度为2.95g/cm3，AlF键长181 pm，相对原子质量：Na 23.0；Al 27.0；F 19.0。8-1 AlF63配离子中心离子的杂化轨道类型是什么？ sp3d2 配离子的空间构型是什么？ 八面体 配离子所属分子点群是什么？ Oh 。8-2 指出Na3AlF6的点阵形式； 立方F 阴离子作何种形式的堆积， ccp 阳离子占据何种空隙 四面体，八面体 及占有率； 100% 写出它们的分数坐标。 AlF63：（0，0，0） （1/2，1/2，0） （1/2，0，1/2） （0，1/2，1/2）（1分）；Na+ : （1/4，1/4，1/4） （1/4，1/4，3/4） （1/4，3/4，1/4） （1/4，3/4，3/4） （3/4，1/4，1/4） （3/4，1/4，3/4） （3/4，3/4，1/4） （3/4，3/4，3/4） （1/2，1/2，1/2） （0，0，1/2） （0，1/2，0） （1/2，0，0）.8-3 冰晶石晶体的晶胞参数是多少？ 780 pm 9、钼是我国丰产元素，探明储量居世界之首。钼有广泛用途，例如白炽灯里支撑钨丝的就是钼丝；钼钢在高温下仍有高强度，用以制作火箭发动机、核反应堆等。钼是固氨酶活性中心元素，施钼肥可明显提高豆种植物产量，等等。9-1 钼的原子序数是42，写出它的核外电子排布式： ，指出它在元素周期表中的位置 。（2分）9-2 钼金属的晶格类型为体心立方晶格，原子半径为136pm，相对原子质量为95.94。该晶体钼的密度为 ；空间利用率为 （2分）9-3 钼有一种含氧酸根MoxOyz（如右图所示），式中x、y、z都是正整数；Mo的氧化态为6，O呈2。MoxOyz的化学式为 （2分）9-4 如图所示为八钼酸的离子结构图，请写出它的化学式： （2分）9-5 钼能形成六核簇合物，如一种含卤离子Mo6Cl84，6个Mo原子形成八面体骨架结构，氯原子以三桥基与与Mo原子相连。则该离子中8个Cl-离子的空间构型为 （1分）9、钼是我国丰产元素，探明储量居世界之首。钼有广泛用途，例如白炽灯里支撑钨丝的就是钼丝；钼钢在高温下仍有高强度，用以制作火箭发动机、核反应堆等。钼是固氨酶活性中心元素，施钼肥可明显提高豆种植物产量，等等。9-1 钼的原子序数是42，写出它的核外电子排布式： Kr4d55s1 ，指出它在元素周期表中的位置 第五周期B族。9-2 钼金属的晶格类型为体心立方晶格，原子半径为136pm，相对原子质量为95.94。该晶体钼的密度为 10.3 g/cm3 ；空间利用率为 68.02% 9-3 钼有一种含氧酸根MoxOyz（如右图所示），式中x、y、z都是正整数；Mo的氧化态为6，O呈2。MoxOyz的化学式为 Mo7O246- 9-4 如图所示为八钼酸的离子结构图，请写出它的化学式： Mo8O264- 9-5 钼能形成六核簇合物，如一种含卤离子Mo6Cl84，6个Mo原子形成八面体骨架结构，氯原子以三桥基与与Mo原子相连。则该离子中8个Cl-离子的空间构型为 立方体 10、（8分）天然水体中存在碳酸平衡，可用碱度等指标表示。碱度=HCO3-+2CO32-+OH-H+。在实际处理中，当pH在5-9范围内、碱度10-3 molL-1或pH在6-8范围内、碱度10-4molL-1时，OH-，H+项可忽略不计。现有一天然水体的pH为7.0，碱度为1.4 mmolL-1，10-1求需加多少酸才能把水体的pH为7.0降低到6.0。(H2CO3：Ka1=4.4510-7，Ka2=4.6910-11)。（4分）答案：（酸度降低值就是应加入的酸量。）0.873 mmolL-110-2下图为用HCl滴定Na2CO3的滴定曲线。若a点时溶液中占优势的型体为CO32-，试指出以下各点占优势的型体。（4分） 答案：b: HCO3- = CO32- c: HCO3- d: HCO3-= H2CO3 e: H2CO311、（7分） 现有一明矾KAl(SO4)2的浓碱溶液试样，已知其中混有锌盐