江苏夏令营暨选拔赛试题

江苏化学夏令营暨选拔赛试题2014年“扬子石化杯”第28届中学化学奥林匹克竞赛江苏赛区夏令营暨选拔赛试题第1题硅元素在地壳中的含量仅次于氧而居于第二位。硅是古老而又年轻的元素，它既是金砖汉瓦的组成元素，又在现代信息工业中有广泛的应用，请回答以下问题11硅原子的最外层电子排布为；SIF4的几何构型为，其中SI原子的杂化轨道为；SIO2是硅最重要的化合物，它熔点高、硬度大，是典型的晶体。12实验表明，若略去氢原子，NSIH33分子为三角锥形结构，而NCH33分子却为平面结构，其主要原因是NSIH33中存在着NCH33中没有的键，NSIH33和NCH33均为路易斯碱，其中碱性较强。第2题14分铬元素个增加钢铁的抗腐蚀性，适量锰元素可增加钢铁的硬度，这两种元素的含量是不锈钢品种的重要指标。可用以下方法来分析钢材中CR和MN的含量。称取2500G钢材样品，将其溶解并将其中的CR和MN氧化为CR2O72和MNO4，再通过适当的操作配制成10000ML溶液A，移取A溶液5000ML，调节PH，加入过量的BACL2溶液，期中的铬完全沉淀为2910GBACRO4。再取A溶液2500ML，在酸性条件下，用含04000MOL/LFE2的溶液滴定，达到滴定终点时，共用去4350ML21写出FE2溶液滴定CR2O72和MNO4的离子方程式22该钢材样品中CR为，MN为。23含氟牙膏是目前最常见的药物牙膏，欧美国家有80的牙膏加有氟化物。其主要作用是利用刚牙膏中的活性氟促进牙釉质的再矿化，增强牙齿饿抗龋力。制造含氟牙膏时，摩擦剂不能用碳酸钙或者磷酸钙，因为期中的钙离子容易与活性氟结合，形成非溶性氟化钙，大大降低牙膏的防龋作用。已知CAF2的KSP341011，HF的KA34104。25时将031MOL/LHF溶液与0002MOL/LCACL2溶液等体积混合，填能或者不能产生沉淀，氟化钙在纯水中忽略水解的溶解度为MOL/L，而在001MOL/LCACL2溶液中的溶解度为MOL/L。第3题10分某元素A有不同的氧化钛，A在配位化学发展中起过重要的作用。1798年，法国分析化学家塔索尔特发现将A的蓝色无水盐B放在NH4CL和NH3H2O的溶液中，并与空气接触可制得橘黄色的盐C。1893年，瑞士化合价ALFREDWERNER发现往1MOLC溶液中加入足量的AGNO3能沉淀出3MOL氯离子，再根据此类化合物的结构分析、电导研究等，WERNER创建了配位理论，奠定了现代配位化学的基础。B在潮湿的空气中会吸湿，颜色逐步变成紫色、紫红色、粉红色，加热后又恢复到蓝色，根据这一性质，B常用作干燥剂的干湿指示剂。B溶于水后加入硝酸银溶液生成白色沉淀D和粉红色溶液E。D不溶于稀硝酸，E中加碱性H2O2溶液生成棕黑色沉淀F。F溶液HCL溶液生成B，并放出黄绿色气体G。B与饱和KNO3溶液在乙酸酸化的条件下可制得难溶钾盐H。31请写出以下各物质的化学式32写出B制得C的化学反应方程式33写出由F制得B和G的反应方程式34由B制得H时，乙酸酸化的作用是第4题12分41联胺NH2NH2是一种很好的燃料，其燃烧产物为氮气和水，清洁无污染，符合绿色化学的要求，已知NN,NH,OH,OO,N三N的键焓分别为1630，,880,4630,4970,9460KJ/MOL,请写出联胺燃烧的化学方程式，并计算这一反应的热效应焓变42德国应用化学报道了KCICHIROA等研究者开发了一款高效能的以联氨为燃料的燃料电池，有望应用于车辆交通运输。该燃料电池使用碱性介质和OH离子交换膜。请写出其负极的电极反应方程式。43由电极电势和电动势可确定电对的氧化还原性能和电池反应的方向。同时，相关物质的浓度又会影响电极电势和电动势。请从电极电势和电动势的角度解答以下问题已知标准电极电势FE3/FE2077V,I2/I054V在装有CCL4的试管中，加入FESO4溶液和FE2SO43溶液，再加入KI溶液。若溶液中FE2、FE3、I的浓度均为1MOL/L，则发生还原反应的电对是，CCL4层的颜色将变为色，若FE3的浓度变为103MOL/L，其余条件不变，FE3/FE2的值将变为第5题12分价电子排布为5S25P2的金属元素M的二元化合物A为白色固体，A与水作用生成沉淀B，B缓慢溶于浓盐酸，可得到无色溶液C,若将固体A溶于稀硝酸后，再加入硝酸银溶液，有白色沉淀D析出，D溶于氨水得到溶液E，酸化溶液E又析出沉淀D。将H2S通入溶液C，有棕色沉淀F析出，F溶于NH42S的溶液G，酸化溶液G，有气体产生和黄色沉淀H析出，少量溶液C加入到HGCL2溶液中有白色沉淀I析出，继续滴加C则白色沉淀转化为灰黑色沉淀J。51写出下列物质的化学式52写出A与水作用生成B的化学方程式53写出C与HGCL2反应生成I的化学方程式54M的硫代酸盐含MASB2的盐在微孔性材料、无氧分子筛、半导体、光电导体、化学传感剂、催化、离子交换等方面具有嵌在的应用价值，其典型的阴离子结构为M2S64二聚离子，请画出其结构该结构有对称中心，有两种不同的硫原子2012年“扬子石化杯”第26届全国高中生化学竞赛（江苏赛区）选拔赛暨夏令营试题第1题（8分）长期以来大家都认为草酸根离子C2O42为具有D2H对称性的平面型结构（如图A所示），近期的理论研究表明对于孤立的C2O42，具有D2D对称性的非平面型结构更加稳定（如图B所示，其中OCCO的二面角为90根据上述信息，请回答下列问题11草酸根中C12在C2O42中存在的离域键为（请写出离域键的个数和种类）；13在C2O42中CO键和CC的键级分别为和；14D2D结构比D2H结构稳定的原因是第2题（6分）人体内胰蛋白酶浓度水平通常被认为是胰脏健康与否的晴雨表，因而简单、快速、高效地检测胰蛋白酶浓度也在生物医学上颇为重要。下图1为一种胰蛋白酶荧光检测方法示意图。AIE探针分子先与BAS相互作用形成复合物，显示荧光；该复合物与胰蛋白酶作用，荧光减弱，减弱程度和胰蛋白酶浓度相关，据此可进行定量分析。请回答以下问题21胰蛋白酶也是一种蛋白质，蛋白质是由22上图中AIE探针分子的化学式为；33由题意判断，AIE探针分子与BSA主要是通过A氢键B静电作用C配位键。第3题（6分）镁合金在军事工业和民用上均具有重要的意义。从海水中提取氧化镁，纯度可达997，能满足冶金工业的特殊需要。下列是从模拟海水中制备MGO的实验方案，实验过程中，假设溶液的体积不变121已知模拟海水中包含的各离子及浓度为NA0439MOLL、MG00500MOLL、CA200100MOLL1、CL0560MOLL1、HCO3000100MOLL1。KSPCACO3496109；KSPMGCO3682106；KSPCAOH2468106；12KSPMGOH256110。31沉淀物X，生成沉淀物X反应的离子方程式为32为了使沉淀物Y为纯净物，步骤加入的NAOH固体最多不能超过第4题（12分）锡铅合金可用以下方法测定用浓盐酸和浓硝酸的混合酸溶解04112G合金样品后，再加热5分钟，冷却溶液，待析出沉淀后，加入2500ML的02023MOLL1EDTA二钠盐（NA2H2Y），待沉淀溶解，定容至25000ML取2500ML溶液，加入15ML30的六次甲基四胺、两滴二甲酚橙作指示剂，用001000MOLL（黄色至红色），消耗硝酸铅溶液1580ML。（已知SN与F形成的络合物比EDTA形成的络合物更稳定。）41用混酸溶解合金样品后，加热5分钟的目的是42加六次甲基四胺的作用是；43；44加NAF45该样品中锡的百分含量为，铅的百分含量为。第5题（12分）金属羰基化合物是指过渡金属元素与CO中性分子形成的一类配合物。1890年MOND首次制得NICO4。研究者发现将CO通过还原镍丝，然后再燃烧，就发出绿色的光亮火焰，若使该气体冷却，则得到一种无色液体；若加热这种气体，则分解出NI和CO。之后，化学家们又陆续制得了许多其他过渡金属羰基化合物。通式为MXCOY的二元金属羰基化合物一般是典型的共价化合物，它们难溶于水、易溶于有机溶剂、熔点低，许多羰基化合物易升华、受热易分解。51纯净的CO燃烧时应发出色火焰，四羰基合镍应是色液体；52CO与N2、CN、NO等分子和离子为等电子体，结构相似，分子中也有三重键，但和N2还是有所不同。请画出CO结构式，并表明C、O原子所带部分电荷的正负号；53CO中的；54工业制取纯镍是在50下，用CO和粗镍反应生成NICO4，后者在高温下分解得到纯镍。此过程在标准状态（298K）下REMOL，该过程在高于将转M化为自发过程。1已知NISCOGNICO4LRHMOL10111605M/KJSMOL1K130198402M/JFGMOL10137587M/KJ55为了解释金属羰基配合物的稳定性，1923年英国化学家西奇维克（NVSIDGWICK）提出有效原子序数规则，又称18电子规则。若77号元素IR可形成化合物IR4CO12，试根据18电子规则画出IR4CO12的结构。第6题（10分）研究发现，氨基酸与多金属氧酸盐能够通过氢键形成超分子化合物，晶体中常含有结晶水，这类物质展示其独特的晶体结构和新颖的物理化学性质，对探究新型功能材料十分重要。某研究小组采用一种简便的溶液法，将一定量的组氨酸（分子式C6H9N3O2，英文缩写HIS结构式）、结构助剂及去离子水放入100ML锥形瓶中，搅拌混合均匀，2H后加入一定量的K4SIW12O40NH2O，并在80下继续搅拌2H,，反应完成后，用布氏漏斗过滤，然后将滤液放置两周，即可得到带有结晶水的无色组氨酸多金属硅钨酸盐超分子晶体。对该超分子晶体进行元素分析，结果为（质量百分含量）C450；H105；N247；SI091；W6702。热重分析如图1所示，呈现三步失重的现象，分别失重30、93、75。请回答61该超分子化合物中C与W的物质的量之比为，该超分子化合物的化学式为；62热重分析中，第一步失重30是因为造成的，第二步失重93是因为造成的，第三步失重是多酸骨架断裂分解所致，该多酸阴离子的化学式为；63该超分子化合物的各组分间主要是靠作用结合在一起的；64以下稳定。第7题（14分）“结构决定性质，性质反映结构。”这一规律在自然科学领域处处体现，科学家利用这一规律可以通过物质结构认识其性质，预测其性质并进行结构改造而获得具有特定性质的目标化合物，这一科学规律日益成为科学家解释机理、创造先进功能材料从而造福人类的有力工具。晶体中的原子间距是决定材料性质的重要结构因素。如下体系就是这方面的典型例子LA2CUO4是1986年瑞士科学家缪勒和柏诺兹发现的第一个高温氧化物超导体，其发现者获得1987年的诺贝尔物理学奖。LA2CUO4的结构可看作是两种钙钛矿型结构的组合，在一个钙钛矿结构单元中LA和O原子一起形成面心立方最密堆积，CU和O形成CUO6配位八面体。71图1画出了LA2CUO4晶胞的部分原子，请根据题目给出的结构信息，在图1中把晶胞中的其它原子补充完整。72NI和CU是周期表中相邻的元素，LA2NIO4和LA2CUO4的晶体结构也极其相似。相似的结构应该有相似的性质，可人们却惊讶地发现，它们的超导性质大不相同。研究表明LA2CUO4超导体中铜氧配位八面体结构是其超导性质的关键结构。它们超导性质不同的主要原因是。73根据72的分析结果试推测，如果设计与LA2CUO4结构相似的LA2MO4型超导材料，金属元素M可选择的金属元素为。741987年2月，中国科学家赵忠贤和美国华裔科学家朱经武几乎同时发现了起始转变温度100K以上的著名超导体，YBA2CU3O7晶胞结构如图2所示。YBA2CU3O7也是以LA2CUO4为母体结构的高温超导材料，CUO5四方锥和CUO4平面四方形是其关键结构，请在图2中分别构建出一个CUO5四方锥和一个CUO4四方平面（可以在晶胞外加所需要的原子）。在一个YBA2CU3O7晶胞有CUO5四方锥个，与之共顶相连的CUO4四方平面有个。75碘是一种非金属元素，但碘晶体却具有金属光泽，且具有各向异性的导电性能。测试表明碘晶体属于正交晶系，晶胞参数A7136PM，B4686PM，C9784PM，Z4。晶体中I2沿YZ平面形成层状结构，I原子范德华半径为218PM，原子坐标（0，0154，0117），（0，0654，0383），（0500，0654，0117），则碘晶体中层内和层间I2的接触距离分别是、；碘晶体具有金属光泽，且导电性能各向异性的主要原因是。第8题（8分）藜芦胺（VERATRAMINE）是从百合科植物藜芦中分离出来的一种甾体生物碱。民间用于通经活络、祛风除湿、接骨止痛、止血活血等，并有催吐、杀虫等作用。它的六氢吡啶环可由中间体F来合成。最近，美国特拉华州州立大学TABERDF课题组从香茅醛出发，经多步合成制备出了中间体F。请回答81用系统命名法命名化合物A；82第1和第4步骤所用的合理试剂的名称或化学式为1、4；第9题（12分）很多含有苯并呋喃结构的化学物具有抗HIV、抗肿瘤、抗真菌和延缓心血管老化的活性，我国科学工作者最近报道了一种新颖苯并呋喃类化合物的合成，并提出了可能的反应机理91化合物B中双键的构型为；92原料水杨酮的一种含有苯环的同分异构体，与碳酸氢钠反应有CO2放出，它的核磁共振谱表明其有4种化学环境不同的氢原子，该同分异构体的结构简式为93A、和的结构简式为A、。第10题（12分）巴尼地平（A，BAMIDIPINE）的盐酸盐是一种新型长效二氢吡啶类钙离子拮抗剂，用于治疗原发性高血压及肾性高血压。文献报道的合成方法有多种，我国科技人员研究试验了一种新的方法，具有路线合理、操作简便、收率高、质量好、适合工业化生产等特点。其合成路线如下101A的光学异构体共有102写出B、D、G的结构式、103H是一外消旋体，化合物I参与的由H到J的过程称为；104H和I作用生成种物质，它们之间的关系是异构体。2011年“扬子石化杯”第25届全国高中生化学竞赛（江苏赛区）选拔赛暨夏令营试题第1题（8分）1964年，美国的FACOTTON研究小组测定了K2RE2CL82H2O的晶体结构，他们惊讶地发现在RE2CL82结构（如右图所示）中RERE间距离异常的短，仅为224PM（金属RE中RERE间的平均距离为275PM）。此后，类似结构的化合物不断被发现，无机化学这个古老的学科因此开辟了一个新的研究领域。关于RE2CL82的结构，请回答下列问题11RE原子的价电子组态是，RE2CL82中RE的化合价为；12RE2CL82中RERE间距离特别短，是因为存在四重键，它们分别是_键、_键、13CL原子的范德华半径和为360PM，因此理应期望RE2CL82为果如图所示却为重叠式构型，其原因是_。第2题（6分）最近国外一研究小组报道了利用高真空阴离子聚合制作“纳米章鱼”（星形高分子链结构）的研究成果。这意味着人们有可能根据需要，定向合成特殊形状的高分子。制作“纳米章鱼”所用的原料是苯乙烯和对苯乙烯，溶剂是环己烷，催化剂是正丁基锂。合成过程如下图所示21显然，上述“章鱼”的爪臂是一种高聚物，其单体是，爪臂的长度取决于；22研究发现，控制聚苯乙烯活性链（A）和对苯乙烯（B）的物质的量（摩尔数）之比，可以得到不同爪臂数的“章鱼”。当AB21时，“章鱼”的爪臂数是2；当AB32时，“章鱼”的爪臂数是3。据此，若要合成爪臂数为4的“章鱼”，AB应该为；23然而实际合成时，即使保持AB32，“章鱼”的爪臂数也往往会少于3，可能的原因是。24通过对反应产物进行分级沉淀，可以分离出不同爪臂数的“章鱼”。你认为进行分级沉淀的主要依据是。第3题（6分）31解热镇痛药阿司匹林（乙酰水杨酸）是一种一元酸，其PKA350，服用后以未离解的分子型体在胃中被吸收。如果患者先吃了调节胃液酸度的药物，使得胃的内容物的酸度保持为PH295，再吃两片阿司匹林药片，其中含阿司匹林065G。假如服后阿司匹林可立即溶解，且不改变胃内容物的酸度，则可能被吸收的阿司匹林有G。32阿司匹林的含量可以用酸碱滴定法测定。取某试样02500G，准确加入5000ML01020MOLL1NAOH溶液，煮沸、冷却后，再以浓度为005264MOLL1的H2SO4溶液回滴过量的NAOH,，以酚酞指示终点，共消耗H2SO42375ML。则该试样中阿司匹林的质量分数为。33肾结石的主要成分是草酸钙。研究发现，大量饮水、少吃草酸含量高的食物、服用补钙剂与吃饭时间错开等均可以降低患肾结石的风险。已知KSPCAC2O42109，则纯水中草酸钙的溶解度为MOL；010MOLL1CACL2溶液中草酸钙的溶解度为MOLL1。第4题（12分）顺铂，即顺式二氯二氨合铂（），1967年被现具有抗肿瘤活性，1979年经美国食品和医药管理局（FDA）批准，成为第一个用于临床治疗某些癌症的金属配合物药物。现今顺铂已成为世界上用于治疗癌症最为广泛的3种药物之一。41在顺铂中，中心原子PT的杂化方式为；42将1MMOL氯亚铂酸钾（K2PTCL4）溶于水，搅拌条件下，加入8MMOL碘化钾溶液，室温搅拌30MIN后，过滤。搅拌条件下，加入25MMOL的环己胺溶液到滤液中，室温反应25MIN，可得到产物A，产率为7836。在1MMOL产物A中分别加入高氯酸10ML和无水乙醇30ML，50搅拌反应25H，过滤，得到铂配合物B，产率为9825。B的元素分析结果为C1314，N256，H239，PT3560，红外光谱、紫外光谱等分析结果表明，B有对称中心，存在两种PTI键、一种PTN键，PT的配位数仍然为4体外抗肿瘤活性研究表明该配合物B对5种人的肿瘤细胞的增殖抑制作用明显好于临床用药顺铂。写出化合物B的分子式，画出它的可能结构。43PT也有八面体场配合物，如PTPYNH3NO2CLBRI（其中PY为吡啶），如果只考虑NO2的硝基配位方式，请在下图中添加其余基团，以画出PTPYNH3NO2CLBRI结构中PY和NH3对位的所有同分异构体（所给图可不全用完，如果不够时也可以自行增加）第5题（15分）X元素是一种重要的生命元素，在人体中参与血红蛋白、细胞色素及多种酶的合成，促进生长，在血液运输氧和营养物质的过程中，X元素起了重要作用。人体缺少该元素会发生小细胞性贫血、免疫功能下降和新陈代谢紊乱，使人的脸色萎黄，皮肤也失去光泽。A是含X元素的复盐，为浅绿色晶体，A中含结晶水的质量分数为276。A是一种重要的化工原料，还可以被直接用来做净水剂、治疗贫血等。A在空气中较稳定，在定量分析中常被用作氧化还原标定的基准物质。将A溶于水中，加入氨水和双氧水，得到大量红棕色沉淀B。B与KHC2O4溶液共热得到黄绿色溶液，过滤、蒸发、浓缩后有翠绿色晶体C析出，C中含结晶水的质量分数为110。若向B的浓NAOH悬浮液中通CL2可得含D的紫红色溶液，向该溶液中加入BACL2溶液则有红棕色沉淀E生成。D是一种新型水处理剂，51元素X的中文名称是52写出下列物质的化学式BC53写出向B的浓NAOH悬浮液中通氯气的离子反应方程式O2（GH2O2（AQ1763VH2O（L）X3GX在酸性溶液中H2O2氧化G的E为，该反应能否发生自发进行若能进行，写出反应方程式54已知EA55实验表明，室温下碘单质不能氧化G，但加入KCN后却可以。请通过标准状态下电极电势的计算解释这一现象。已知E（I2/I）054V，E（X3/G）077V，LGK稳GCN6435，LGK稳GCN6342第6题（10分）随着便携式电子设备的大量使用，具有高能量密度特点的锂二次电池的重要性日益突出。目前多采用无机金属氧化物作为正极，但这类材料的比容量普遍低于200MAH/G，能量密度难以提高。元素硫作为锂二次电池正极材料，具有极高的理论容量（1672MAH/G），因此锂硫电池的开发引起人们的关注。研究人员尝试将二硫或多硫基桥接于各种有机或无机化合物中，从而得到正极材料。某研究小组尝试将SSS交联于聚磷氮烯分子中，得到一类新型的具有高能量密度和安全性的无机化合物聚三硫代磷氮烯。制备该材料的方法如下将一定量的PCL5和NH4CL分别溶解于四氯乙烷中制成溶液，将PCL5溶液滴加到沸腾状态的氯化铵溶液中，在一定条件下充分反应后，重结晶得到中间产物A。将纯化后的A在AR气氛下加热聚合，得到灰白色橡胶状固体B。将B与溶有S和NA2S的N,N二甲基甲酰胺（DMF）溶液在沸腾条件下反应，减压蒸馏除去溶剂DMF后，用去离子水洗涤所剩棕黄色固体，经AGNO3检验，确认NACL完全除掉后，对所得产品真空干燥，得到可用于制作电池正极的干燥聚合物粉末C。从各物质表征信息可知，A含有P、N、CL，它们的原子个数比为112，为环状结构的分子；B为链状聚合分子；C的红外（IR）光谱如图1所示。元素含量测试结果表明聚合物C的主要元素组成与含量为P220、N99、S681。C的热重分析如图2所示。61写出生成A的化学反应方程式62写出B和C的结构式BC63C实际使用的温度范围是，该材料具有较好导电性的原因是第7题（11分）碳是元素周期表中最神奇的元素，它不仅是地球上所有生命的基础元素，还以独特的成键方式形成了丰富多彩的碳家族。碳元素有多种同素异形体除金刚石和石墨外，1985年克罗托（HWKROTO）等人发现了C60，并获1996年诺贝尔化学奖；1991年日本NEC的电镜专家饭岛澄男（IIJIMAS）首先在高分辨透射电子显微镜下发现碳纳米管（图1）；2004年安德烈盖姆（ANDREGEIM）和康斯坦丁诺沃肖洛夫（KONSTANTINNOVOSELOV）首次用胶带纸从高定向热解石墨上成功分离出单层石墨片石墨烯（图2），并获得2010年诺贝尔物理学奖；2010年我国中科院化学所的科学家成功地在铜片表面上通过化学方法合成了大面积碳的又一新的同素异形体石墨炔（图3）。这些新型碳材料的特性具有从最硬到极软、从全吸光到全透光、从绝缘体到高导体等极端对立的特异性能。碳材料的这些特性是由它们特殊的结构决定的，它们的发现，在自然科学领域都具有里程碑的重要意义。71碳纳米管研究较多的有图1所示的齿式和椅式两种结构。假如我们把它近似地看成一维晶体（假设管是无限长的），请分别在图1中画出它们的一维结构基元。72石墨炔是我国科学家发现的一种重要的大面积全碳材料，应用前景广阔，试在图3中构建出其二维结构基元。73石墨烯不仅自身具有优良性质，而且是一种优良的掺杂载体。科学