高中化学奥林匹克竞赛-清北学堂2021暑期综合试题及答案 08.doc

清北学堂2011暑期综合试题 08（刘革平老师）题号12345678910总分满分41091412810101112100得分评卷人l 竞赛时间3小时。迟到超过30分钟者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。l 姓名、考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。l 请将答案写在指定的位置。l 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 第一题（4分）2004年2月2日，俄国杜布纳实验室宣布用核反应得到了两种新元素X和Y。X是用高能48Ca撞击Am靶得到的。经过100微秒，X发生-衰变，得到Y。然后Y连续发生4次-衰变，转变为质量数为268的第105号元素Db的同位素。以X和Y的原子序数为新元素的代号（左上角标注该核素的质量数），写出上述合成新元素X和Y的核反应方程式。第四题（本题共14分）2010年底，瑞典皇家工学院（KTH）科学家宣布发现了一种新式的氮氧化合物分子A，它是迄今分子量最大的氮氧化物分子。这种新型的分子有望成为未来火箭燃料家族的新成员，与目前最好的火箭燃料相比，新燃料的效率将提高20%30%。该氮氧化物分子中氮元素含量为36.9%。分子量在100200之间。4-1给出A分子式。4-2A中有两种化学环境的氮原子，具有类似螺旋桨的结构，则A分子中有没有族转轴？若有，请指出其类型、个数和位置？4-3该化合物还没有中文译名，如何要你给它命名，你会叫它_，中心N原子的杂化类型为_。4-4Apollo号宇宙飞船在执行空间任务时，火箭中的液体N2O4贮存于含铁的容器中，结果腐蚀物中含有Fe(NO3)3·N2O4，该物质实际上是NOFe(NO3)4，经X射线晶体结构表示实际为A2+Fe(NO3)42。请回答：4-4-1写出合成NOFe(NO3)4的反应方程式；4-4-2如果A2是平面型的离子，存在3重对称轴（旋转120°重合），但不存在对称面。试画出其可能离子结构示意图。4-4-3如果A2是非平面型的离子，不存在3重和2重对称轴，但存在对称面。试画出其可能离子结构示意图。4-5已知：H(NN) = 940 kJmol1 ， H(O = O) 498 kJmol1 ， H(NO) = 175 kJmol1 ， 通过计算与分析，预测 N4O6( g ) 是否能用 N2 ( g )、 O2 ( g ) 直接合成并稳定存在？（假设 A 的结构与 P4O6相似）第九题（本题共10分）从昆虫斑蟊体内的可提取得到的一种化合物斑蟊素（A）具有明显的抗肿瘤活性。斑蟊素为酸酐化合物，在体内易于水解，临床对治疗肝癌和膀胱癌有效，但具有泌尿道和消化道副作用。将酸酐与取代胺作用，可生成不同取代基的酰亚胺，水解将慢于酸酐，在体内将逐渐释放斑蟊酸，毒性大大降低。为此，科学家设计合成了羟基斑蟊素（B）根据以上知识 请回答：9-1 找出化合物A中的手性碳，并在结构式（见右图）中用“ * ”记号加以标明。9-2 已知化合物A的优势构象为，则它_（填“有”或“无”）旋光性。9-3 根据系统命名法，的名称为9-4 提出一条以和为原料（其他原料任选）合理的合成化合物B的路线，写出合成过程，并注明反应条件。第十题（本题12分）、AB体系是一种新型的催化剂。化学家对AB体系进行了深入的研究：ATe（晶体），B是TeCl4与AlCl3按物质的量之比14化合得到的。已知B是一种共价型离子化合物，其阴离子为四面体结构，B中铝元素、氯元素的化学环境相同。A和B反应生成两种新化合物和，其中A的物质的量分数（mol）分别为77.8和87.5和91.7。生成化合物时没有其他副产物生成，但是生成化合物时伴随着挥发性的TeCl4生成，每生成2mol化合物就生成1mol TeCl4。在熔融的NaAlCl4里的导电性研究表明，化合物和在一起时总共会解离成三种离子。进一步对化合物和研究表明：用凝固点下降法测定和的摩尔质量分别为1126g/mol和867g/mol。化合物和的红外光谱测定只有一种振动，分子中不存在TeTe，而且结构中都只有一种四面体配位的铝，但是铝原子在这两种化合物中的化学环境是不同的。10-1确定B的化学式；10-2写出化合物和的分子式。10-3写出化合物和中阴离子和阳离子的化学式。10-4指出Te、Al原子的杂化形态，画出其阴离子、阳离子的结构式，说明其阳离子具有什么特点。10-5化合物在加热时很容易转化成化合物D。请说明这是为什么？写出该化学反应方程式。参考答案第一题（共4分）Ca2881153n（2分，不写3n不得分。答291115不得分。）2881152841134He（2分，质量数错误不得分。4He也可用符号。（答下式不计分：28411344He268105或Db）4解答：4-1N4O6（2）4-2一个C3轴；通过中心N原子垂直另三个N原子平面的中心；（2） 4-3三硝基胺；sp3杂化（2）4-4-1Fe4N2O4NOFe(NO3)43NO（2）4-4-2（2）4-4-3 （2）4-5假设能通过如下反应生成N4O6( g )：2 N2 (g) 3 O2 (g) N4O6( g )则根据键能估算的反应热为： 2×9403×49812×1751274 (kJ ·mol1 )由于体系是气体减少的，所以该反应是吸热而熵减的，在任何温度下均 ，因此，N4O6( g )不能直接合成并稳定存在。（2）5解答：6解答：6-3 滴定剂是e （电子或电流均可）1分第九题（11分）9-1（1分）9-2 无 （1分）9-3 顺丁烯二酸酐 （1分）9-4 （每步2分，共8分） 第十题（共11分）1TeAlCl44（1分）2TeTeAlCl4472，即7Te2TeAlCl44Te9Al8Cl32（摩尔质量2499g/mol）；由于生成2mol化合物时放出1mol TeCl4（摩尔质量269g/mol），因为的摩尔质量为1126g/mol（2499269/2），即的化学式为Te4Al4Cl14（2分）化合物中，TeTeAlCl4471，即7TeTeAlCl44Te8AlCl44（摩尔质量1679.9g/mol），由于摩尔质量为867g/mol，的化学式为Te4AlCl42。（1分）3化合物和在一起总共会解离成三种离子，而每个化合物中只有一种四面体配位的铝，且两种化合物中Al原子的化学环境不同，故中阳离子为Te42，阴离子为Al2Cl7；化合物中阳离子为Te42，阴离子为AlCl4。（2分）4Te的杂化形态为sp2（1分）。由于Te有两对孤对电子，一对用于价层，一对作为p电子在垂直于sp2杂化轨道的p轨道上，因此Te42的电子为6，满足休克尔4n2规则，因此Te42具有此大键，因此具有芳香性。（1分）同理可得：Al的杂化为sp3杂化。（1分）阴、阳离子结构式分别为（各1分）：Te42： Al2Cl7： AlCl4：5因为Al2Cl7结构没有AlCl4结构稳定，在加热条件下，Al2Cl7分解生成AlCl3和AlCl4，AlCl3具有很高的挥发性，AlCl4结构高度对称，较为稳定（1分）。化学反应方程式为：Te4Al2Cl72Te4AlCl422AlCl3。（1分）