清北学堂2012年全国高中化学竞赛模拟试卷（五）.pdf

清北学堂清北学堂 2012 全国高中学生化学竞赛模拟试卷（五）全国高中学生化学竞赛模拟试卷（五）命题人：吴勇命题人：吴勇 时间：时间：2012 年年 6 月月 10 日日题号题号1234567891011总分总分满分满分100评分通则1.凡要求计算或推导的，必须示出计算或推导过程。没有计算或推导过程，即使结果正确也不得分。2.有效数字错误，扣 0.5 分，但每一大题只扣 1 次。3.单位不写或表达错误，扣 0.5 分，但每一大题只扣 1 次。4.只要求 1 个答案、而给出多个答案,其中有错误的，不得分。5.方程式（不是反应式！）不配平不得分。6.用铅笔解答（包括作图）无效。7.使用涂改液涂改的解答无效。8.不包括在标准答案的0.5分的题，可由省、市、自治区评分组讨论决定是否给分。Ds RgCnUutUuqUupUuhUusUuo1.008ZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTe I HfTaW Re OsIrPtAuHgTlPbBiPoAtAc-LrHLiBeBCNOFNaMgAlSiPClSKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrRbCsFrSrBaRaYLa Lu-6.941 9.01222.99 24.3139.1040.0885.47 87.62132.9 137.3223 22644.96 47.8850.94 52.00 54.94 55.85 58.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.01 16.00 19.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6210 210210126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3222HeNeArKrXeRn元素周期表RfDbSgBhHsMt气体常数气体常数 R8.31447 JK 1mol 1法拉第常数法拉第常数 F96485Cmol 1阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数NA6.0221421023mol 1第第 1 题题（10 分）茶、咖啡、可乐等饮料能使人提神醒脑，活跃思维，这主要因为其中含有的咖啡因所起的功效。咖啡因是一种生物碱，在茶叶中的含量约为 3-5，其结构式如下。茶叶中除了含有咖啡因以外，还含有没食子酸和二棓酰基等多种物质。（结构如下）NCH3NH3CNNOOCH3OHOHOHCO2HOHOHOHCO2OHOHCO咖啡因棓酸（没食子酸）二棓酰基现采用微型试验从茶叶中分离咖啡因，采用的实验步骤为：在 50mL 烧杯中加入 1.1 g 无水碳酸钠和 10mL 水，小火加热使固体溶解。称取 1.0g 茶La Ce Pr Nd Pm Sm Eu G d Tb Dy Ho Er Tm Yb LuAc Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm M d No Lr叶，用纱布扎成小茶袋，放人上述水溶液中，盖上表面皿，小火煮沸 30 分钟，冷却至室温，取出纱布袋，将茶液倒人试管中并加入 2.0mL 的 CH2Cl2。备一根长约 10cm 的玻璃滴管，末端塞一小团脱脂棉，其中装入 2g 无水 Na2SO4。用滴管仔细吸出试管中下层的 CH2Cl2，并通过玻璃滴管内的 Na2SO4层过滤到蒸馏瓶中。把 CH2Cl2提取液置于热水浴中蒸馏回收CH2Cl2，最后再用水泵减压浓缩，即得到灰白色的粗咖啡因。（1）实验中使用无水 Na2SO4的作用是。（2）在茶叶的水提取液中加碱的目的是。（3）茶液与 CH2Cl2的混合液如用分液漏斗分液，CH2Cl2层应从分液漏斗的放出（填“上口”或“下口”）。（4）解热镇痛药阿司匹林(乙酰水杨酸)是一元酸，其 pKa=350，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，使胃的内容物的酸度保持为 pH=295，再吃两片 l 阿司匹林药片，其中含阿司匹林 065 g。假如服后阿司匹林可立即溶解，且不改变胃内容物的酸度，则能被吸收的阿司匹林有 g。（5）阿司匹林的含量可用酸碱滴定法测定。取某试样 02500g，准确加入 5000 mL 01020 mol/LNaOH 溶液，煮沸，冷却后，再以浓度为 0.05264mol/L 的 H2SO4溶液回滴过量的 NaOH，以酚酞指示终点，共消 H2SO423.75 mL。则该试样中阿司匹林的质量分数为。第第 2 题题（10 分）七水硫酸镁（MgSO47H2O）为白色细小四角柱状结晶，无臭，味苦，在干燥空气中易风化，易溶于水，缓溶于甘油，微溶于乙醇，热至 68以上熔化。在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用，利用化工厂生产硼砂的废渣硼镁泥可制取七水硫酸镁。表 1 硼镁泥的主要化学成分成分MgOSiO2Fe2O3CaOB2O3Al2O3MnOCO2质量分数%25-3818-256-151-31-21-21-215-20表 2 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的 pH沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)2Mg(OH)2pH 值4.73.29.710.411.2硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：H2SO4 pH 1ANaClO pH 56 B C MgSO4 7H2O 根据以上流程图并参考表格数据，试回答下列问题：（1）硼镁泥是硼镁矿生产硼砂（Na2B4O710H2O）时的废渣。将硼镁矿（2MgOB2O）锻烧、粉碎后加水和纯碱，在加热加压下通入 CO2可得硼砂。此反应为熵减小反应，试写出反应方程式：（2）沉淀 A 中除二氧化硅外，还含有硼酸，硼酸微溶于水，为一元弱酸，其酸性不来源于羟基的电离，写出硼酸水溶液电离方程式。（3）CaSO4的溶解度随温度升高变化不明显，在得到沉淀 C 时，对蒸发浓缩后的溶液却要进行趁热过滤，原因是。（4）经对沉淀 B 进行分析，发现其中含有二氧化锰，用方程式解释原因：。（5）用正三辛胺（TOA）做萃取剂，磺化煤油做稀释剂，通过有机萃取也可以用来除去硫酸镁浸出液中的铁。其主要反应如下：Fe2H2OFe(OH)2H（1）Fe(OH)2SO42Fe(OH)SO4（2）2R3NH2SO4(R3NH)2SO4（3）Fe(OH)SO4(R3NH)2SO4Fe(OH)SO4(R3NH)2SO4（4）试问：浸出液初始 pH 须加 H2SO4调至 0.9 左右，pH1.5 时不利于萃取。试给出须加H2SO4的两个理由pH0.5 亦不利于萃取，给出其主要原因第第 3 3 题题（10 分）黄酮醋酸类化合物具有黄酮类化合物抗菌、消炎、降血压、保肝等多种生理活性和药理作用，尤其是近年来报道此类化合物具有独特抗癌活性。下面的方法采用对甲酚作为起始原料，通过一系列反应合成化合物黄酮 F（化学式为 C18H12O2NBr），为黄酮醋酸的前体化合物）。其进一步水解即得黄酮醋酸。合成路线如下：CH3OH(CH3CO)2CO/H3PO4AAlCl3/C6H5NO2BCH3OHCH3O(HCHO)nClHCCH3OHCH3OCH2ClNaCNEtOHDOH-BrHOECH3OHOCH2CNBr(HCHO)nClHF重排反应()()()对于 F，分子中存在 3 个六元环，E 和 F 在化学式上相差 2 个 H 原子。（1）请画出 A、D、F 的结构简式A、D、F；（2）B 有多种同分异构体，请写出一种含苯环、羰基和一个手性碳原子的同分异构体：（3）A 可能发生的化学反应的类型有。（写出二种）（4）化合物的系统名称是。BrCHO（5）D 经过水解后的产物可通过缩聚反应生成高分子化合物，写出该缩聚反应的方程式。第第 4 题题（10 分）有一瓶 FeCl3溶液，向其中加入等物质的量的金属 Cu、Zn、Fe(1)若取出部分溶液，加入一滴 KSCN 溶液，呈血红色，则溶液中存在的离子有哪些？(2)若溶液呈蓝色，加入 KSCN 溶液不显血红色，则溶液中存在的离子有哪些？可能存在的金属粉末物质是什么？(3)若加入的铁粉质量反应前后没有改变，那么溶液中存在的离子有哪些？各离子物质的量的比是多少？(4)若加入的金属里 Zn 粉还有剩余，则溶液中存在的离子有哪些？(5)设 FeCl3初始浓度为 3molL-1，体积为 1000mL，若以所加入的金属 Cu 的物质的量为横坐标，溶液中的 Fe2+离子物质的量为纵坐标作图，其图像为：第第5题（题（11分）现有A、B、C 3种烷烃，它们的分子式都是C8H18。(1)A不能由任何C8H16的异构体加H2得到，A的结构式是。(2)B可以由、而且只能由一种C8H16异构体加H2得到，B的结构式是。(3)C可以由、而且只能由2种C8H16。异构体D或E加H2得到。C的结构式是。D和E的结构式分别是和。(4)化合物中的碳原子不可能都在同一平面上，但有一个平面能包含的碳原子最多，请指出这个平面上的碳原子的编号第第 6 题题（10 分）食盐加碘剂碘酸钾的制备可以采用二条工艺路线：第一条：利用碘与氯酸钾反应来制备。试回答：（1）该制备法的主要反应为：（2）可能的副反应有：第二条：碘与过氧化氢在催化剂作用下反应生成碘酸，再与碳酸钾作用生成碘酸钾，请写出以上二步的反应方程式：2在传统的加碘盐中，使用的加碘剂主要是碘化钾。为减少碘元素的损失，需加入一定量的硫代硫酸钠，为什么？第第7题题（11分）反应PCl5(气)PCl3(气)+Cl2(气)在某温度下达到平衡时PCl51.00molL PCl3Cl20.214molL，则平衡常数=0.0458，平衡转1100.1214.02523PClClPClK化率=17.6，平衡常数K在温度不变时为一恒定值，当浓度、压强变化时平衡常数不变而化学平衡移动。若该平衡体系在温度不变时体积增大一倍总压强减为原来的一半。求上两情况平衡时氯气的浓度和平衡转化率各为多少?第第8题题（10分）光学活性吡氟氯禾灵是选择性强、防效稳定、对人畜安全的多禾本科杂草除草剂。它的合成路线如下：CH3CHO+HCNH+/H2OCH3OHF3COCHCH3C=OOCH3OHHOF3CClClCH3SO2ClC5H10O5SClABC(1)请写出A、B、C的结构简式：AB C；(2)化合物B的系统命名为：；(3)含有甲基和苯环的的所有同分异构体数目为。ClClCH3第 9 题（11 分）仔细观察下列芳香族化合物，回答有关问题：（1）写出含有 n 个芳香环烃的分子式。（2）求含有 n 个芳香环烃的一氯取代物的同分异构体有多少种。（3）求含有 n 个芳香环的二氯取代物的同分异构体有多少种。第第10题题 (共共7分分)铌酸锂(LiNbO3)是性能优异的非线性光学晶体材料，有多种性能，用途广泛，在滤波器、光波导、表面声波、传感器、Q开关以及激光倍频等领域都有重要的应用价值，因而是一种重要的国防、工业、科研和民用晶体材料。单晶X射线衍射测试表明，铌酸锂属三方晶系，晶胞参数a=b=5.148，c=13.863；密度为4.64g/cm3沿着c轴方向的投影见下图，其中Li和Nb原子投影重合，它们处于氧原子投影的六边形中心。（完成考试后可以思考一下铌酸锂的三维晶胞）(1)请在下图表示的二维晶体结构上画出两个正当单位(正当晶胞)。(2)假设下图是某新型晶体材料LiNbA2沿c轴的投影图(A原子取代氧的位置)，在这种晶体中，沿c方向两层Nb原子之间夹着两层A原子和一层Li原子。请写出这种新型晶体材料的晶胞类型，并画出它的一个三维晶胞的透视图。