2007年第三届我爱奥赛杯高中化学网络联赛试题及答案.pdf

2007 年第三届“我爱奥赛杯”高中化学竞赛试题（20072007 年年 5 5 月月 4 4 日日 9 9：0000 -1212：0000 共计共计 3 3 小时）小时）第 1 题（5 分）：全国科学技术名词审定委员会 2007 年 3 月 21 日公布：111 号元素(英文名称为 roentgenium，符号为 Rg)的中文名称为(读音同伦)。德国重离子研究所的科学家西古德霍夫曼与同事在 1994 年利用64Ni 和208Bi 进行对撞实验，发现了第 111 号元素的存在，同时有一个中子释放。此后，科学家又重复实验证实了第 111 号元素的存在。第111 号元素的英文名称 roentgenium 是为纪念科学家伦琴（Wilhelm Conrad Roentgen）而命名的，第 111 号元素的中文名称也是依据他的名字命名的。（1）指出伦琴的在科学上的主要贡献（2）指出在元素周期表中的位置（3）写出发现（Rg）的核反应方程式第 2 题（6 分）：含氮的高能物质（High Nitrogen Content,High Energy Materials）是很有潜力的一类含能材料，其中一类属于含氮量较高，属于苯的含氮等电子体类化合物，如吡啶。（1）理论上可以存在的所有苯的含氮等电子体化合物有多少种？并画出其结构（2）从热力学上解释为什么含氮量较高的苯的等电子体是很有潜力的含能材料？第 3 题（9 分）：1905 年美国化学家富兰克林提出了酸碱的溶剂理论，人们发现许多溶剂都能发生自电离过程，生成特征阳离子和特征阴离子，如 2H2O=H3O+OH-,2NH3=NH4+NH2-，溶剂理论认为凡在溶剂中能产生（包括化学反应生成）特征阳离子的物质为溶剂酸，反之为溶剂碱。（1）试定义溶剂理论中的中和反应学校 班级 考场 考号 姓名 装 订 线 （2）NH4Cl 和 NaH 在液氨体系中是酸还是碱，并用方程式来表示（3）SbF5 在 BrF3 溶液中为酸，写出其电离方程式，画出电离所得阴、阳离子的结构（4）尿素在液氨中为弱酸，试写出电离方程式。液氨中尿素与氨基钠反应得到尿素盐，试写出方程式。该反应能不能在水中进行？为什么？第 4 题（6 分）：照相工业用的 KBr 通常用如下方法制备：将苛性钾溶于水，50-60下加入尿素，溶解后加入溴单质，恒温 80至 pH=6-7，经脱色过滤，蒸发结晶精制得到产品（1）写出反应的方程式（2）单质溴与苛性钾反应也可以得到 KBr，为什么还要加入尿素？（3）KBr 晶体结构为 NaCl 型，密度为 2.75g/cm-3,计算距离最近的 K+与 Br-间的距离第 5 题（10 分）：A、B 为同主族短周期元素，A 最高价含氧酸根为平面构型，B 最高价含氧酸根为正四面体构型。将 A 的最高价含氧酸冷冻后与 B 的最高价氧化物混合，升温融化，维持温度 40，剧烈反应生成气体 C，氟化硼可与 C 以摩尔比 1:1 反应，生成 D，将D 溶于硝基甲烷中，通入干燥的氟化氢气体可得到沉淀 E，E 的阳离子与 CO2 为等电子体，阴离子为四面体构型。将 E 与氟化钠在 240反应得到产物 F，F 与固态 C 中的阴离子为等电子体。（1）写出 A、B 反应生成 C 的方程式（2）推测 D、E、F 的结构（3）F 可与苯剧烈反应，写出反应的方程式第 6 题（6 分）：回答下列问题（1）比较下列化合物与乙醇形成氢键的能力：(H3Si)2O 和(H3CH2C)2O(2)写出 BBr3与过量 NH(CH3)2在烃类溶剂中的反应。（3）AgClO4在苯中的溶解性明显高于在烷烃中的溶解性，用 Lewis 酸碱性对此事实作出的解释是 。第 7 题（10 分）：苯氧布洛芬钙是良好的解热镇痛消炎药，其消炎作用比阿司匹林强 50 倍，是治疗慢性关节炎的首选药物。苯氧布洛芬钙(F)有多种合成方法，以下是其中一种：（1）写出 A、B、C、D、E、F 的结构简式（2）指出 A、B、C、D、E 中哪些具有旋光异构体（3）给出 A 的系统命名（4）反应工艺最后一步脱色所用的物质为第 8 题（9 分）：高性能材料纳米纤维 PSB 具有优良的热学、力学、光学、磁学性能而广受关注。研究者将 A 与对苯二甲醛溶于甲苯溶液中，N2 保护下加热回流，在沸腾的甲苯中反应 5h,冷却，抽滤，干燥得到粉末状的聚合物 PSB 纤维。A 的结构为：NNH2NH2(1)试命名 A_，A 中存在的离域 键可记作 （2）写出 A 与对苯二甲醛发生聚合反应的方程式，并说明沸腾的甲苯对反应有何帮助？(3)PSB 具有酸致变色功能，如在 HCl 蒸气下，聚合物变为蓝紫色，通入 NH3 聚合物又变回原来的颜色，试分析变色的机理（4）PSB 材料不但有酸致变色功能，还有光致变色功能，且变色范围十分宽广，预测其在电子工业上可能的用途_第 9 题（10 分）：向一定量的 CoCO3 中加入浓氢溴酸使之溶解，再加入浓氨水和NH4Br，搅拌下加入 30%的 H2O2，向溶液中通空气除去过量的氨气，再加浓氢溴酸到溶液为中性时开始出现红色沉淀 A，A 中含五种元素，其中 Co 为 14.67%，N 为17.43%，2.0gA 与 0.920mol/L 的 AgNO3溶液反应消耗 16.30mLAgNO3溶液。将 A 过滤洗涤干燥，在 110时加热 1-2 小时得到蓝紫色晶体 B，失重率为 4.48%，在 B 的冷浓溶液中加稀盐酸可以得到暗紫色晶体 C，C 中含 Co 为 20.0%，含 N 为 23.74%，A、B、C 式量均不超过 500，且其中 N-H 键键长与氨分子键长接近。（1）通过计算，推测 A、B、C 的化学式（2）写出制备 A 的方程式，并命名 A（3）如果事先不知道 A、B、C 本身的颜色，如何鉴别 A、B、C 三种物质？第 10 题（10 分）：富勒烯（Fullerene）全碳分子（Cn）（n60，70，76，84）近年来一直是人们研究的热点。作为新发现的碳的第三种结构形式，富勒烯结构奇特新颖，具有许多激动人心的物理特性：超导、特殊的磁学性质、光电导性质以及非线性光学性质。富勒烯材料应用前景非常广泛：包括新型材料、超导、激光、红外、电化学、新型能源、天体物理、地质，甚至医学（艾滋病的防治），以 C60为例，它是一个很好的超导体，M3C60（MK、Rb、Cs）均为超导体，具有很好的电化学性质（用于制作高容量的锂电池），尤其具备奇特的光学性质。由于生成条件不同，C60分子可堆积成不同的晶体结构，如立方最密堆积和六方最密堆积结构，前者的晶胞参数 a=1420pm，后者的晶胞参数 a=b=1002pm，c=1639pm。(1)画出 C60的立方最密堆积结构沿四重轴方向的投影图，用分数坐标表示出分子间多面体空隙的中心位置(每种多面体空隙只写一种即可)（2）C60 在立方最密堆积中，离其最近的 C60 分子数为多少？画出其配位多面体。(3)C60与 K+可形成组成为 K3C60的超导材料，C60为立方最密堆积，K+占据什么多面体空隙？占据空隙的百分数是多少？（4）同一温度下，C60的晶体密度为多少？若 K3C60晶胞参数 a1424pm，求 K3C60的晶体密度比 C60的晶体密度增大的百分数。第 11 题（10 分）：制金属的方法之一是电解含该金属的化合物，制备铝单质就是在加入冰晶石的条件下，高温电解 Al2O3，电解化合物的前提是该化合是离子化合物，如 Al2O3在高温下电解为 Al3+及 O2-，过去认为不可能用电解 AlCl3来制铝的，但近年来，这种说法被打破，比如电解 NaCl-AlCl3熔盐体系制金属铝，并取得初步研究成果。1 写出 AlCl3在下列溶剂或熔液中的存在形式。（1）在苯中 （2）在 NaCl 熔液中 （3）在 NaF 溶液中2工业电解 NaCl-AlCl3体系铝工艺如下：用氧化铝或铝硅酸盐为原料，制得 AlCl3，再以无水 AlCl3为原料，制备 AlCl3离子型液体（AlCl3MCl，M 为碱金属或有机阳离子），以此 AlCl3离子型液体进行电解。（1）实验证明，在阳极发生的电解反应是 AlCl4-失去电子生成离子 Q,该离子中 Al 有一种环境，Cl 有二种环境，经质谱检验，其质荷比 M/Z302.5，试画出该离子 Q 的结构式，并写出生成 Q 的电极方程式。（2）生成的 Q 离子移动到阴极，并在阴极得电子生成 Al 单质。试写出电极方程式。（3）据有关资料显示，当 Cl-含量较少时，AlCl3MCl 中可能存在链状离子AlnCl3n+1-,试画出其结构。第 12 题（9 分）：DMCCO(OCH3)2是一种重要的化工原料，广泛用于有机合成中，研究者研究了以 CO2 和 CH3OH 为原料的直接合成法。由于该反应在热力学上难以进行，研究者在反应体系中加入 A（298K 时，1atm 时，其蒸气密度为 1.88g/L）后有效的提高了反应的产率。试回答下列问题：（1）给出 DMC 的系统命名（2）写出直接合成法合成 DMC 的方程式（3）写出 A 的结构简式（4）从化学平衡的角度分析 A 为什么可以提高 DMC 的产量？（写出两个理由）(5)最早生产 DMC 的方法为光气甲醇法，但现在已经是淘汰工艺。已知光气甲醇法分两步进行，试写出两步反应方程式。命题：“”精英教育工作室本试题版权属奥赛工作室所有，转载请注明出处综合各地考试情况，省级赛区一等奖参考分数线 65 分（各地上下浮动 8 分）更详细成绩分析请登陆： 奥赛家园20072007 年第三届年第三届“我爱奥赛杯我爱奥赛杯”高中化学竞赛试题高中化学竞赛试题参考答案参考答案第 1 题：（共 5 分）（1）发现 X 射线（伦琴射线）（1 分）（2）第七周期第 IB 族（2 分）(3)2864Ni+83208Bi=111271Rg+01n （2 分）第 2 题：6 分（1）12 种（1 分）结构略，含一个氮时（吡啶）1 种，二个氮时 3 种，三个氮时 3 种，四个氮时 3 种，五个氮时 1 种，六个氮时 1 种（每个 0.25 分，共 3 分）（2）分解产物 N2，放出大量的热，产生大量气体，熵增大，反应自由能大，自发程度高。（2 分）第 3 题：（共 9 分）（1）特征阴阳离子生成溶剂分子的反应（1 分）（2）酸 NH4Cl=NH4+Cl-（1 分）碱 NaH+NH3=H2+NH2-+Na+（1 分）(3)SbF5+BrF3=BrF2+SbF6-（1 分）BrF2+V 型（1 分）SbF6-正八面体型（1 分）(4)CO(NH2)2+NH3=NH4+NH2CONH-（1 分）NaNH2+NH2CONH2=NH2CONHNa+NH3，（1 分）不能，遇水分解（1 分）第 4 题：（共 6 分）(1)3Br2+6KOH+CO(NH2)2=6KBr+5H2O+N2+CO2（2 分）（写成 K2CO3和 KHCO3得 1 分）(2)提高产率，避免生成 KBrO3 杂质，尿素产物无污染 （2 分）（3）理论值 a=660pm，d=a/2=330pm （2 分）第 5 题：（共 10 分）（1）2HNO3+P2O5 （或 1/2 P4O10）=N2O5+2HPO3 (2 分，写 H3PO4 得 1分)（2）D：（NO2）2OBF3,E：NO2BF4,F：NO2F （6 分，各 2 分）(3)C6H6+NO2F=C6H5NO2+HF （2 分）第 6 题：（共 6 分）（1）对同一种 H 给体（如乙醇）而言，Lewis 碱性越强形成的氢键也越强。因为 O 上的电子可扩充到 Si 的空 d 轨道上，因此与 Si 结合的 O 较与 C 结合的 O 的 Lewis 碱性低，因而可以预期乙醚形成的氢键更强些。（2 分）（2）NH(CH3)2发生质子转移形成 BN 键：BBr3(g)+3NH(CH3)2=B(N(CH3)2)3+3HBr(g),HBr+NH(CH3)2 =NH2(CH3)2+Br-（2 分）(3)苯（软碱）的 电子可以与 Ag+离子(软酸)的空轨道形成配合物Ag-C6H6+离子。（2 分）第 7 题：（共 10 分）1、（1）（6 分，每个 1 分）FFFFFFSb-BrFF+（2）、B,C,D,E 具有手性碳，有旋光异构体（2 分）（3）、间苯氧基苯乙酮（3-苯氧基苯乙酮）（1 分）(4)、活性碳(1 分)第 8 题：（共 9 分）（1）4，4-二氨基三苯胺（2 分）2124（1 分）（2）反应方程式如下（2 分）：作为溶剂，沸腾的甲苯将生成的水不断带出，有利于反应正方向进行（1 分）（3）（2 分）通 HCl，H+与 N 的孤对电子结合，破坏其共扼体系，颜色发生变化，通入氨气，使质子脱离体系，恢复共扼体系（4）（1 分）显示器第 9 题：（共 10 分)（1）A:Co(NH3)5H2OBr3,B:CoBr(NH3)5Br2,C:CoBr(NH3)5Cl2 （3 分），推断过程（2 分）A 中只含 Co,N,H,O,Br 五种元素，计算得 Co:N=1:5,且式量不超过 500,则式量为401.7（含一个钴），扣除一钴，五氨还余 257.77，钴应被双氧水氧化为+3 价，扣除 3 个Br,恰好余 18.07 为 1 个水。（2）CoCO3+2HBr=CoBr2+CO2+H2O （1 分）2CoBr2+2NH4Br+8NH3+H2O2=2Co(NH3)5H2OBr3 （1 分）三溴化五氨一水合钴（III）（1 分）(3)将 A、B、C 溶于水，先加 AgNO3,白色沉淀者为 C；A、B 可以通过电导率测出。（2 分）第 10 题：（共 10 分）（1）（1 分）四面体空隙（1/4，1/4，1/4）八面体空隙：（1/2，1/2，1/2），其他位置均可 （2 分）（2）为 12（1 分），配位多面体为棱心的十二个原子形成的十四面体（6 个正方形面，8个三角形面）（图略）（1 分）(3)C60 面心晶胞中有 12 个多面体空隙，4 个八面体空隙，8 个四面体空隙，C60 的个数是4 个，故 K+占据所有四面体空隙和八面体空隙。（2 分）（4）C60：d1.672g/cm3 （1 分）K3C60：d1.928g/cm3 （1 分）K3C60的晶体密度比 C60增大了 0.256g/cm3 增大了 15.3%（1 分）第 11 题：（共 10 分）1、（1）（2）AlCl4-及 Al2Cl7-(3)AlF63-（3 分，各 1 分）2、(1)Q 的结构：（2 分）Cl ClCl Al Al Cl Cl ClCl ClCl Al Cl电极反应：2AlCl4-e-=Al2Cl7-+1/2Cl2 （1 分）=(2)电极反应：4Al2Cl7-+3e-=7AlCl4-+Al （2 分）(3)（2 分）第 12 题：（共 9 分）（1）碳酸二甲酯 （1 分）（2）2CH3OH+CO2=CO(OCH3)2 +H2O（2 分）(3)CH3OCH3 （2 分）(4)CH3OCH3+H2O =2 CH3OH,增加了甲醇的量，减少了水的量，有利于平衡向正反应方向移动 （2 分）（5）COCl2十 CH3OHClCOOCH3十 HCl ClCOOCH3十 CH3OH(CH3O)2CO 十 HCl（2 分，每个 1 分）总反应：COCl2十 2CH3OH(CH3O)2CO 十 2HCl （只写总反应的得 1 分）综合各地考试情况，省级赛区一等奖参考分数线 65 分（各地上下浮动 8 分）更详细成绩分析请登陆： 奥赛家园 Cl Cl ClCl Al Al Al Cl Cl Cl ClClCln-2