中国化学会2021年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）模拟试题3.pdf

1中国化学会 2021 年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）模拟试题（2021 年年 9 月月 16 日日 9：00 - 12：00 共计共计 3 小时）小时）竞赛时间竞赛时间 3 3 小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后 1 1 小时内不得离场。小时内不得离场。时间到，把试卷时间到，把试卷( (背面朝上背面朝上) )放在桌面上，立即起立撤离考场。放在桌面上，立即起立撤离考场。试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。草稿纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论处。处。允许使用非编程计算器以及直尺等文具。允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 1.008Zr NbMo Tc RuRhPdAgCdInSnSbTe I Hf TaW Re OsIrPt AuHgTl PbBiPoAtAc-LrHLiBeBCNOFNaMgAlSiPClSKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrRbCsFrSrBaRaYLa Lu-6.9419.01222.99 24.3139.1040.0885.47 87.62132.9137.3223 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 16.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6210210210126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3222HeNeArKrXeRn-RfDbSgBhHsMt第第 1 题题四氯合钴酸三苯基鏻的合成如下：在电解槽中 1g 三苯基膦溶于 40 mL 乙腈，加入 2.5 mL 浓盐酸。Pt 电极作为阴极。钴电极被称量，并嵌入电解槽作为阳极。两个电极用直流电连接，并接入安培表。在 90 分钟的电解中，电流保持恒定。蒸发得到的蓝色溶液。剩下的蓝绿色物质溶于少量乙腈，蒸至5 mL，将剩下的放入冰箱结晶。过滤亮蓝色晶体。洗涤，干燥，称量。将钴电极干燥，称量。一个学生得出如下结果：Co-elecrode before electrolysis:mbefore = 10.542 gCo-elecrode after electrolysis:mafter = 10.440 gmass of product:mcomplex = 1.015 gelectrolysis time:t = 90 mincurrent (constant):I = 100 mAa) 分别写出电极上的反应式。b) 这个配合物的化学式是什么？c) 计算产物的产率。d) 计算电流效率。第第 2 题题姓名学校赛场报名号赛区省市自治区2羟胺, NH2OH, 是一种碱和还原剂;它与盐酸反应生成盐盐酸羟胺, NH3OH+Cl-,并与Fe3+ 离子反应的Fe2+。1.00g 盐酸羟胺溶于蒸馏水，得250 cm3的溶液。取这个溶液25.0 cm3加入至含过量铁(III) 离子和硫酸的溶液中。这个混合物加热至沸腾，再冷却。用0.0200 mol dm3 高锰酸钾溶液使Fe2+离子氧化回Fe3+;需要28.9 cm3该溶液。(a) 画出盐酸羟胺, NH3OH+Cl-的结构。并指出键角的大概大小。(b) 计算Fe3+离子和盐酸羟胺的化学反应计量比。(c) 计算盐酸羟胺和反应产物中氮的氧化数。(d) 给出盐酸羟胺的反应产物。(e) 写出盐酸羟胺 Fe3+离子的反应方程式。第第 3 题题2004年9月，药物公司Sanofi-Synthelabo宣布合成出一种抗肥胖，抗吸烟的药物。药物rimonabant的结构和合成方案如下。给出起始物氯苯，丙酰氯和化合物A F的结构。chlorobenzene：氯苯propanoyl chloride：丙酰氯3第第 4 题题某金属 M 和 Cl2加热反应，生成液态化合物 A，当过量的金属 M 与 A 反应时能得到固体B，而溶液 B 在盐酸中能把 HgI2盐还原成 Hg2I2，然后再还原成 Hg；它也能把硝基苯还原成苯胺，也能把 Fe3+还原成 Fe2+，化合物 A 和 C6H5MgBr 反应得到产物 C，C 只含有碳、氢和金属 M 本身三种元素，如果 A 和 C 一起加热，得到一种新化合物 D，D 能水解生成HCI 和一个聚合物。若向溶液 B 中通人 H2S，能得到黄色沉淀，此沉淀能被多硫化铵溶液溶解，得到一种化合物 F，试判断金属 M 和 AF 为何物质，写出相应的化学方程。第第 5 题题试给出如下合成路线中所有未知物的结构：第第 6 题题钋是族VI中的放射性元素，在1898年被Marie Curie发现。大自然中它痕量存在于铀矿中，而现在可以由中子碰撞209Bi得到。这个的反应式如下：钋-210的半衰期为138天，它衰变放出alpha粒子。(a) 钋的电子构型如何？(b) 钋-210衰变生成什么？由于它的短半衰期，它释放出的alpha粒子的阻抗性和它的化合物存在自加热效应; 1g金属产生141 W。这导致它可以用于放射性同位素加热装置(RHUs)使卫星在太空中保持温暖，也用于放射性同位素热电源(RTGs)从而提供电能。最近用钚-238代替钋。238Pu的半衰期较长，但是产生的能量较少(0.56 W g1).(c) 210Po在1年里放出多少能量？(d) 5年后，238Pu的能量输出大约是它初始值的96%。估计钚-238的半衰期。金属钋中，钋原子做简单立方堆积。(e) 如果钋-210的密度为9.142 g cm3, 计算它的原子半径。.第第 7 题题S8与 NH3在无水条件下反应，得到一种二元化合物 A，元素分析可知，A 中含 S 元素69.60%。A 进行如下反应：ASnCl2的乙醇溶液在 CS2中加 SB（含 B 元素 68.10%，N 元素为29.76%）C（含 S 元素85.13%）C（含 S 元素82.07%）4A、B、C、D 的分子量范围在 150190 之间，各元素含量都是质量分数。试回答下列各问题：1 写出 A、B、C、D 的化学式。2 写出生成 A 的化学方程式。3 写出 AB 的化学方程式。4 只以 A 的骨架来5 D 与一种无色液体（该液体是由常见的红棕色气体在加压下形成的）为等电子体，但 D 与无色液体的几何构型完全不同，试画出 D 的最稳定的 Lewis 结构式。并说明它是最稳定 Lewis 结构式的理由。6 在 D 的最稳定的 Lewis 结构式中，S 原子的电子构型分别是多少？从电子构型看，D 属于哪一类化合物？第第 8 题题在气相中1,3-丁二烯二聚成4-乙烯基-环己烯。这个反应认为是两个丁二烯分子相碰互相作用而发生的。a) 画出1,3-丁二烯和4-乙烯基-环己烯的结构。b) 1,3-丁二烯和4-乙烯基-环己烯的标准燃烧焓分别为2540 和4930 kJ mol1，计算1,3-丁二烯二聚的反应焓。这个二聚反应的动力学机理被研究。在326 和388oC下的反应速率分别为0.0156 和0.120 dm3 mol1 s1。c) 给出反应的速率方程。Arrhenius方程给出速率常数, k,随温度变化而变化：k AeEa / RTA是常数，称为指前因子。Ea 是活化能。d) 运用上述信息,计算指前因子A和1,3-丁二烯二聚反应的活化能。e) 估算逆反应的活化能。第第 9 题题在合成某些铬的配合物时进行以下反应： (a) 新制备的 CrBr2+溶于稀 HCl 溶液中的 2，2联吡啶(NN，相对分子质量：156.18，可简写为“dipy”)黑色结晶沉淀 A。 (b) A+5HClO4在空气中摇动，黄色晶状沉淀 B。 (c) A 溶解在无空气的并含有过量 NH4ClO4的蒸馏水中+Mg惰性气氛深蓝色化合物C。化学分析和磁性测量结果如下：化合物重量(BM)5NBrClCrClO4A11.1721.246.913.27B10.2712.996.353.76C13.568.3916.042.051 提出化合物 A,B,C 的结构式，并解释磁性数据。2 当用 0.100M 的碘溶液滴定 0.1906 克的 C 时，滴定用去溶液 6.1 毫升，写出该反应的反应式。3 扼要说明在进行反应 a,b,c 时的反应条件。第第 10 题题橙试剂(Agent Orange)是在越南战争中使用的脱叶剂的名称。它是由除草剂2,4-D和2,4,5-T按照摩尔比1:1的混合物。2,4,5-T的合成方案如下起始物1,2,4,5-四氯苯，中间体X，2,4,5-T的质子NMR谱如下。合成的第一步后，如果反应混合物不用普通的酸H3O+酸化，而用重酸D3O+，则X的1H NMR中5.8 ppm 的信号消失。(a) 画出1,2,4,5-四氯苯的结构(b) 画出中间体X的结构。(c) 给出中间体X的系统命名。(d) 若用D3O+代替H3O+进行酸化，给出X的结构。.(e) 画出氯乙酸的结构。(f) 给出2,4,5-T的结构。(g) 试归属2,4,5-T的1H NMR谱图中四个信号(A, B, C, D)。同时2,4,5-T是一个高效的除草剂。它的商业使用由于其不纯物Dioxin的高毒性而停止。Dioxin可由中间体X生成。Dioxin的1H NMR谱在7.2 ppm处存在一个单峰。(h) 给出Dioxin的结构。67参考答案参考答案第第 1 题题a)阳极:Co + 4Cl- CoCl42- + 2e-阴极:2H+ + 2e- H2b)(C6H5)3H2CoCl4c)m(Co)used = 10.542 10.440 = 0.102 g 0.00173 mol Co化合物理论产量 0.00173M(complex) = 0.0017327.342 = 1.259 g理论产率 w = 100 1.015/1.259 = 80.6 %d)618.093.5860901.096485.2102.0M. t . IF . z .mzF.M. t . Im第第 2 题题(a)(b)原始 NH3OH+Cl- 溶液 1g/250cm3 = 4g dm-3= 4.00/69.5 = 0.0576 mol dm-325cm3 试样含 25/1000 x 0.0576 = 0.00144 mol28.9cm3的0.0200 mol dm-3 MnO4-含28.9/1000 x 0.0200 = 0.000578 mol1 mol MnO4- = 5 mol Fe2+因此n(Fe2+) = 5 x 0.000578 = 0.00289 mol比NH3OH+Cl- : Fe2+ = 1:2(c) x + 3 2 + 1 = +1 因此 x = -1氧化态 N = -1-NH3OH+Cl-8因为 Fe3+ Fe2+的比为 2:1因此产物的氧化态为+1(d) N2O(e) 2 NH3OH+Cl- + 4 Fe3+ N2O + H2O + 2Cl- + 4 Fe2+ + 6H+第第 3 题题第第 4 题题MSn，ASnCl4，BSnCl2，C(C6H5)4Sn，D(C6H5)2SnCl2，ESnS，F(NH4)92SnS3。Sn + 2C12SnCl4 Sn + SnCl42SnCl2SnCl2 + 2Hg2+Sn4+ + Hg22+ + 2ClSnCl2(过量) + Hg22+Sn4+ + 2Hg + 2ClNO2- + 3SnCl2 + 6H+NH2- + 3Sn4+ + 6Cl + 2H2OSnCl2 + 2Fe3+Sn4+ + 2Fe2+ + 2Cl4C6H5MgBr + SnCl4(C6H5)4Sn + 2MgBr2 + 2MgCl2(C6H5)4Sn + SnCl42(C6H5)2SnCl2 + 2C6H5Cln(C6H5)2SnCl2 + nH2O2nHCl + SnCl2 + H2S2HCl + SnS SnS + (NH4)2S2(NH4)2SnS3第第 5 题题第第 6 题题(a) 若写成Xe 4f14 5d10 6s2 6p4也对(b) (c) 半衰期= 138 days. 1 year = 365 / 138 个半衰期 = 2.645 个半衰期. 一年释放的能量= 141 x (0.5 2.645) = 22.5(4) W g-1 (d)在 x 个半衰期，能量降至初始的 0.96。故 0.5x = 0.96取对数 x(ln0.5) =In(0.96), x = 0.05889 个半衰期（5 years） 半衰期= 5 / x = 84.899 years =85 years (e)一个结构单元 8 x 1/8 原子= 1 晶胞体积= (2r)3 9.142 g = 1 cm3 = 1 x 10-6m31 个原子的质量 = 210 g / 6.022 x 1023 = 3.487 x 10-221 个原子占据的体积= (2r)3 = (1 x 10-6 / 9.142) x 3.487 x 10-22m3 SiOC6H5C6H5n10= 3.814 x 10-29m3故第第 7 题题1. A：S4N4、B：S4N4H4或 S4(NH)4、C：S5N2、D：S4N22. 5S8+40NH3=4S4N4+24 NH4HS3. S4N4+2SnCl2+4C2H5OH= S4N4H4+2Sn(OC2H5)2Cl24. 8 种5. SNSSSN 此结构式中所有原子的形式电荷为零 6. 上面三个 S 原子是 8 电子构型，下面一个 S 原子是 10 电子构型 。富电子化合物。第第 8 题题12(2 x 2540) ( 4930) = 150 kJ mol13rate = k 1,3-丁二烯24A, = 4.4 x 1011 dm3 mol1 s1 ; Ea = + 108 kJ mol1 (ln A = 17.6)5逆反应活化能= 108 + 150 = 258 kJ mol1第第 9 题题11第第 10 题题(c) 2,4,5三氯苯酚(f) (g)