2003年全国高中学生化学竞赛决赛冬令营理论试题.pdf

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1、!# 年全国高中学生化学竞赛决赛 （冬令营） 理论试题湖北省化学化工学会命题组标准压力 ! # $%& （巴） # (%（帕斯卡） )*+#, - ./ # 012/ #第 $ 题（ ) 分） #33 年代初发现了碳纳米管， 它们是管径仅几纳米的微管， 其结构相当于石墨结构层卷曲连接而成。近年，人们合成了化合物 4 的纳米管， 其结构与碳纳米管十分相似。气体 5 与气体 6 相遇立即生成一种白色的晶体 7。已知在同温同压下， 气体 5 的密度约为气体 6 的密度的 , 倍； 气体 6易溶于水， 向其浓水溶液通入 789可生成白色晶体 :； 晶体 : 的热稳定性不高， 在室温下缓慢分解， 放出

2、789、 水蒸气和 6； 晶体7 在高温下分解生成具有润滑性的白色晶体 4#； 4#在高温高压下可转变为一种硬度很高的晶体 49。4#和 49是化合物 4 的两种不同结晶形态， 分别与碳的两种常见同素异形体的晶体结构相似， 都是新型固体材料； 4 可与单质氟反应， 主要产物之一是5。# 写出 5、 6、 7、 :、 4 的化学式。#9 写出 5 与 6 反应的化学反应方程式， 按酸碱理论的观点， 这是一种什么类型的反应？5、 6、 7 各属于哪一类物质？#+ 分别说明 4#和 49的晶体结构特征、 化学键特征和它们的可能用途。#, 化合物 5 与 7;9在苯中回流， 可生成它们的 #?# 加合

3、物； 将这种加合物加热到 9)， 生成一种环状化合物 （其中每摩尔加合物失去 9 摩尔 ）9， 其中中性配体 J 为 ,，, / 二羧基 / 9，9 / 联吡啶。9 / #指出配合物 HIJ9（K7）9中配体 J 的配位原子和中心金属原子的配位数。9 / 9推测该配合物的分子结构， 并用)LL 代表 J （其中 L 为配位原子） ， 画出该配合物及其几何异构体的几何结构示意图。9 / +画出该配合物有旋光活性的键合异构体。9 / ,分别写出半导体电极表面和对电极表面发生的电极反应式， 以及总反应式。+,9+ 年第 + 期化学教育! #已知太阳光能量密度最大的波长在 #$% & 附近， 说明半导

4、体电极中 ()*!纳米晶膜 （白色） 必须添加光敏剂的原因。! $说明 ()*!和配合物 +,-!（./0）!对可见光的吸收情况， 推测该配合物的颜色。! 1该光电化学电池装置所得产物可用于环保型汽车发动机吗？说明理由。第 ! 题 （2 分）新型节能材料高温超导体的最先突破是在 3421 年从新的钇钡铜氧材料的研究开始的。在制备钇钡铜氧高温超导体的同时， 偶然得到了副产品 紫色的硅酸铜钡。凑巧的是， 后者正是发现于中国汉代器物上的被称为 “汉紫” 的颜料，还发现于秦俑彩绘。对钇钡铜氧材料的分析表明， 其组成为（56 7）（89! 7）!（/,! 7）!（/,6 7）（*! ）1； 三分之二的铜

5、以 /,! 7形式存在， 三分之一则以罕见的 /,6 7形式存在。确定铜的价态曾是最关键的一环， 可通过经典的容量分析法 间接碘量法得到解决。6 3给出 /, 在周期表中的位置 （周期和族） 。6 !写出 /,6 7的核外电子排布。6 6将 589!/,6*1试样溶于稀酸， /,6 7将全部被还原为 /,! 7。写出试样在稀酸中溶解的离子反应方程式。6 :给出用间接碘量法测定 /,! 7和 /,6 7的简要设计方案， 包括主要步骤、 标准溶液 （滴定剂） 、 指示剂和质量分数的计算公式 式中的溶液浓度、 溶液体积 （-） 、 物质的摩尔质量、 试样质量 （;） 和质量分数请分别采用通用符号 !

6、、 、 #、 $%和 & 表示 。第 题（ 2分）二氧化硫是大气的主要污染物之一， 是产生酸雨的罪魁祸首。大气中的二氧化硫大部分来自煤炭燃烧产生的烟气。为了减少二氧化硫对大气的污染， 世界各国均大力研究 “烟气脱硫” 技术， 开发了多种脱硫工艺， 其中一种工艺是： 向烟气中加入适量的氨气、 水蒸气和氧气， 使烟气中的二氧化硫转变为固相的硫酸铵或亚硫酸铵， 再将固相含硫化合物从烟气中分离出来。有关物质的热力学数据如下 （!42!? A BC 3.!?A = 3 BC 3.*!（;） !4$26!:233D!* （;） !:32!3221!0D6（;） :#4%34!11*!（;）%!%#%6（0

7、D:）!.*6（E） 22#66!:%$:（0D:）!.*:（E） 332%2#!%2设气相反应为理想气体反应， 反应的焓变和熵变在题给温度范围内不变。: 3写出烟气中的二氧化硫生成亚硫酸铵 （式 3） 和硫酸铵 （式 !） 的化学反应方程式。: !设反应在 2%B/ 进行， 求生成 （0D:）!.*6（E） 和 （0D:）!.*:（E） 的!()$!和平衡常数 *+!。: 6设反应装置的总压力为 3 个标准压力，气相中二氧化硫的含量为 ! F（体积） ，并按化学反应计量关系加入氨、 水蒸气、 氧等物质， 实际脱硫反应在 2%B/ 下进行：（G） 若二氧化硫反应生成亚硫酸铵 （E） ， 其理论

8、脱硫率为多少？（8） 若二氧化硫反应生成硫酸铵 （E） ， 其理论脱硫率为多少？: :由所得结果， 指出 .*!按哪一种反应进行可以获得较高的脱硫率； 分析促使反应向有利于高脱硫率方向进行的条件。第 # 题 （2 分）环丙烷的异构化反应可视为理想气体反应， 其反应方程式为：研究表明， 在一定压力范围内反应物的半衰期与其初始浓度无关。实验测得半衰期数据为：2% = 下半衰期 ,3?!（2%=）H 32: E， 1#% = 下半衰期 ,3?!（1#%=） H !22% E。# 3求环丙烷异构化反应的表观活化能 -.。研究者提出环丙烷异构化反应的机理如下：第一步： 环丙烷分子 （G） 发生碰撞， 碰

9、撞分子的能量重新分配， 获得能量的环丙烷分子变为活化分子 G：G7G3#$% 3G7G第二步： 活化分子转化为丙烯 （8） ：G&!8:化学教育!%6 年第 6 期! #由上述反应机理推导环丙烷异构化反应的速率方程； 讨论反应的初始压力对反应级数的影响。第 ! 题 （$ 分） 碳负离子与!，不饱和羰基化合物进行共轭加成称为 %&()*+ 加成反应， 如：,-.,/-#,/,#-!0,-#!,!/,-.1)/,#-!， ,#-!/-,-.,/,/#,#-!-,-#,/,-.该反应是增长碳链和合成环状化合物的有效方法。串联反应 （2)34*5 6*)2&73） 是指： 在反应中， 反应物一次投料，

10、 经几步连续的反应得到最终的产物； 连续反应中的前一步产物为后一步反应的原料。如一种称为 -)8*5)33 酯的化合物就是按如下反应式经过串联反应 （包括 %&()*+ 加成反应等） 得到的：,-.,/,-#,/#,#-!0-,-/9: 1)/,#-!， ,#-!/-#: -./#0,/#,#-!/,-.0 ,/#0 ,#-!/-)8*5)33 酯请写出该合成过程中的各步反应。第 题（;分） 吲哚环广泛存在于天然产物中。在吲哚环的合成中， 应用最广的合成方法是费歇尔 （、 ?、 ,、 、 A、 、 B、 -、 C 所代表的化合物的结构式或反应条件。第 # 题 （$ 分） 已知 D 肉碱的结构式

11、如下：研究发现， 它能促进脂肪酸的 氧化， 用作运动员饮料， 可提高运动持久力和爆发力， 同时有降脂减肥、 助消化、 促食欲、 降血脂等功效， 然而其异构体 !肉碱对肉碱乙酰转移酶和肉碱脂肪转移酶有竞争性抑制作用， 因而， 选择性合成 肉碱成为人们追求的目标。; 9请写出 肉碱和 !肉碱的 &=(*6 投影式， 标明手性中心的 #、 $ 构型。; #以手性化合物为原料是合成手性化合物的策略之一。9E;# 年 %: 、 ?、 ,、 、 A、 、 B、 - 所代表的化合物的结构式或反应条件， 完成下列合成反应， 如遇立体化学问题， 应写出正确的立体结构式。!F#GG. 年第 . 期化学教育!# 年

12、全国高中学生化学竞赛 （冬令营） 实验试题湖北省化学化工学会命题组乙酰水杨酸的合成、 检验及纯度分析一、 实验原理和内容乙酰水杨酸 （!#$%$&） 是一种常用的解热镇痛、 抗风湿类药物， 广泛应用于临床治疗和预防心脑血管疾病， 近年来还不断发!现它的新用途， 它可由水杨酸和乙酸酐反应得到：()()* （)+(）,()-或 )!*()()+* )+()乙酰水杨酸的 #!./ +012， 其含量可用 3.() 标准溶液直接滴定。本实验内容包括：4、 由水杨酸和乙酸酐在碱催化下合成乙酰水杨酸；,、 标定 3.() 标准溶液的浓度；+、 定性检验合成的产品；1、 用自己标定的 3.() 标准溶液直接

13、滴定以测定产品的纯度；5、 回答问题并完成实验报告。二、 实验仪器、 试剂及材料4、 个人使用仪器试管45 6 457 88, 支不锈钢水浴锅4 个烧杯477 89, 个不锈钢勺4 支,57 894 个量筒 47 894 个温度计457:4 支57 894 个石棉网4 个玻璃棒 4; 84 支小漏斗、 抽滤瓶57 894 套煤气灯4 个锥形瓶,57 89+ 个碱式滴定管 （! 级） 57 894 支培养皿= ; 84 个蒸馏水洗瓶4 个滴定管架4 套称量瓶,#个（参考答案见第 $ 期）=1化学教育,77+ 年第 + 期2003年全国高中学生化学竞赛决赛(冬令营)理论试题2003年全国高中学生化学竞赛决赛(冬令营)理论试题作者：湖北省化学化工学会命题组作者单位：刊名：化学教育英文刊名：CHINESE JOURNAL OF CHEMICAL EDUCATION年，卷(期)：2003，24(3)被引用次数：0次 本文链接：http:/