2002年全国高中学生化学竞赛理论试题.pdf

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1、化学教育2 0 0 2 年第3 期2 0 0 2 年全国高中学生化学竞赛理论试题山东化学艺工学会命题组第1 题I I 用容量法测定磷肥含磷量的主要步骤如下：准确称取磷肥o 3 8 5g ，用硫酸和高氯酸在高温下使之分解，磷转化为磷酸。过滤、洗涤、弃去残渣。以硫酸一硝酸为介质，加入过量钼酸铵溶液生成钼磷酸铵沉淀( N H 。) ，H P M o ：O 。 2 0 。过滤、洗涤、沉淀溶于4 0 0 0c d1 0 2 6 m o L L N a o H 标准溶液中，以酚酞为指示剂，用o 1 0 2 2m o L L 盐酸标准溶液滴定至终点( M 她。) ，耗去】5 2 0c 肼3 。计算磷肥中磷的

2、百分含景( 以P 2 0 ，计) 。l 一2 测定土壤中蛾2 一含量的主要步骤如下：称取5 0g 风干土样，用水浸取、过滤、滤液移入2 5 0c m 3容量瓶中，定容。用移液管移取2 5 0 0c m 3 浸取液，加入1 ：4 盐酸8 滴，加热至沸，用吸量管缓慢地加入过量钡镁混合液( 浓度各为o 0 2 0 0m o L L ) P ( c m 3 ) 。继续微沸5 埘n ，冷却后，加入氨缓冲溶液( p H = 】O ) 2e 甜，以铬黑T 为指示剂用0 0 2 0 0 m o L L E 瑚队标准溶液滴定至溶液由红色变蓝色即为终点，消耗K( c m 3 ) 。另取2 5 0 0c ，一蒸馏水

3、，加入1 ：4 盐酸8 滴，加热至沸，用吸量管缓慢地加入钡镁混合液( c m 3 ) ，I 司前述步骤处理，滴定消耗聊AK ( c m 3 ) 。另取2 5 O oc m 3 浸出液加入l ：4 盐酸8 滴，加热至沸，冷却后，加入氨缓冲溶液( p H = 1 0 ) 2c m 3 ，同前述步骤处理，滴定消耗E D T AU ( c 矗) 。计算每1 0 0g干土中吼2 一的克数。第2 题钢中加人微量钒呵起到脱氧和脱氮的作用，改善钢的性能。测定钢中钒含量的步骤如下：钢试样用硫磷混合酸分解，钒以四价形式存在。再用K M n 0 4 将其氧化为五价，过量的K M n 0 4 用N 削0 2 除去，过

4、量的N a N O ：用尿素除去。五价钒与N 一苯甲酰一N 一苯基羟胺在3 5m 0 L L 5m 0 1 I 盐酸介质中以1 ：2 形成紫红色单核电中性配合物，比色测定。回答如下问题：2 1高价钒在酸性溶液中通常咀含氧阳离子的形式存在。写出钒与浓硫酸作用的反应方程式。2 2 以反应方程式表示上述测定过程中K M n n 、N a N ( ) ：和尿素的作用。2 3 写出紫红色配合物的结构式。第3 题生物体中有许多含过渡金属离子的蛋白，其中有些金属蛋白在一定条件下能够吸收、释放氧气以供机体生命活动之需。这些天然载氧体的结构较复杂。研究发现，某些简单配合物也具有类似的载氧性质，可用作载氧体的模型

5、化合物。研究较多的足钴( ) 配合物。制备模型化合物的方法如下：水杨醛( 邻羟基苯甲醛) 和己二胺在9 5 的己醇溶液中反鹰，生成黄色晶体A 。通入氮气，加热，待黄色晶体溶解后，缓慢地加入醋酸钴，生成棕色沉淀。继续加热并搅拌，沉淀全部转变为暗红色B 后，冷至室温，撤去氮气，滤出结晶，干燥之。B 是二聚体，在窜温下稳定，不吸收氧气。但B 在某些溶剂中可与溶剂I ，( 如D M F 或P v 等) 配位，并迅速吸收氧气形成暗黑色的分子氧加合物c 。c 在氯仿或苯中有细微气泡放出，并转变为暗红色。载氧试验结果：3 6 0 样品B ，在1 5 ，1 0 2 9k P a 及饱和水蒸气压1 2k P a

6、下，吸收0 2 ( 设为理想气体) 1 2 9 0c 矗。3 一l 写出A 的化学式。3 2 计算载氧试验中，c 0 与被吸收氧气的物质的最之比。3 3 画出c 的结构示意图。3 4 写出c 在氯仿中的反应方程式。第4 题( 一) 石墨晶体由层状石墨“分子”按A 队B 力式堆积而成，如图1 所示，图中用虚线标出_ r 石墨的一个六方晶胞。4 一l试确定该晶胞的碳原子个数。 万方数据2 l l ( 1 2 年旃3 姗化学教舒4 27 j j l 品胞内各碳的原f 坐标。4 3 已知仃蹩的层闻距为3 3 4 8p n l ，c c 键 乇为1 4 2i 】I n ，汁算行墨晶体的密度。( 二) f

7、 l 翠可朋作铿离子电池的负极材料，充电时发乍F 述反成：I 。l c 6 + z I j + + e + I j R其绌粜是，f i + 嵌入石墨的A 、B 层问，导致石墨的层堆私 打式发乍政变形成化学式为“c 6 的嵌入化台物、4 4 斟2 给H 1r 一个“+ 沿c 轴投影在A 层 的f u I 。十，试仡图2 | J 标出与该离子临近的其他6 个L i +f ( 投彩似靛。4 54 I 。，c 巾，L i 与相邻石墨六无环的作用力属何种键刑?4 6 桀f i 墨嵌入化台物每个六元环都对应一个1 i - 与它的化学式，画出它的晶胞( c 轴向上) 。( 三) 锶离子电池的正极材料为层状结

8、构的1 。N i 0 。已知L 州n 中I i 和N i ”均处于氧离子组f 艇的j r 八丽体 奉心位置，但处于不同层中。4 7 将化学计量的N i 0 和L j O H 在空气中加热到7 ( M ) 1 ：可得I i N i f ) ，试写出反应方程式。4 8 。j 列jj 。j N i O ，正极的充电反应方程式。4 9 弹离子完全脱嵌时I _ i N i 0 2 的层状结构会变僻不稳芯，目铝取代部分镍形成L i N i A l ，0 2 可防止 _ | 离 二完全脱嵌而起到稳定结构的作用，为什么?f ：，k J d 。S I c 。，J - K H v d1f 。”( BJ J K r

9、 m l 叫鸭( # 1 -02 0 5lH I ( # )1 3 0 12 88( H 。( # )一7 4 8 11 8 633 55c k ( x )一3 9 3 52 1 363 7H ：0 ( 1 )一2 8 5 89I b O ( E )2 4 l81 8 883 36火箭所能达到的最大速度j 喷气速度及火箭结构有关，由此【口得到如下计算火箭推动力，。的公A ：l 。= K c 。T ，M式中r 和c 。分别为热力学温度和平均等压摩尔热容，K 为与火箭结构有关的特性常数。5 2请问：式中的肘是一个什么物理量? 为什么? 用上述2 种燃料作为火箭燃料，以氧气为火箭氧化剂，按化学计量比

10、发生燃烧反膻，推动火箭前进，分别计算肘值。5 3 没火箭特性常数K 与燃料无关，通过计算说明，上述哪种燃料用作火箭燃料的性能较好?第6 题2 0 0 2 年伊始第一台磁冰箱问世。磁冰箱的概念彤成干6 年前，美国、中国、西班牙滴兰和加拿大都进行了研究最低制冷温度已达1 4 0 ，能量利用率已比传统冰箱高l ，3 。1 9 9 7 年，美国A J l l e s 实验室设计出磁冰箱原型，其制冷装置可简单地用下图表霪殿莉图l围2第5 题s 一1 令有2 种燃料，甲烷和氢气，设它们与氧气的反应为理想燃烧，利用下列2 9 8 K 的数据( 设它们与温度九荚) 分别计算按化学计量比发生的燃烧反应所能j 到

11、的最高温度。一转轮满载顺磁性物质，高速旋转，其一侧有一强大磁场，顺磁性物质转入磁场为状态A ，转出磁场为状态B 即：k 、；e B 7 他、p 、0“十”表示未成对电子回答下列问题：6 一I 用热力学基本状态函数的变化定性地解释： 万方数据磁制冷物质发生A ；= 。B 的状态变化为什么会引起冰箱制冷? 不要忘记指出磁场是在冰箱内还是在冰箱外。6 2A r n e s 实验室的磁致冷物质最早为某金属M ，后改为其合金，以M ：I ( s i ；G e 。) 。为通式，最近又研究了以M A ：为通式的合金，A 为铝、钴或镍。根据原子结构理论，最优选的M 应为元素周期系第几号元素? 为什么? ( 可

12、不写出该元素的中文名称和元素符号)第7 题阶式聚合是分子自组装的方式之一；其基本过程是：把阶式构件逐级连接到核心构件上，获得具有一定结构、单一分子量的高分子。核心构件可以是单官能团或多官能团( 必须完全等价) 的小分子；阶式构件是具备以下特点的小分子：含有一个( 只有一个) 可与核心构件缩合的官能团，同时含有个或多个完全等价的可以转化成跟核心构件相同官能团的基团。如：一元醇R ( ) H 可以用作制备核心构件，3 一氨基丙腈H ：N c H 2 c H ：c N 可以作为阶式构件。核心构件的制备及阶式聚合反应示意如下：( 1 ) R O H + C H 2 = C H C N + R O C

13、H 2 C H 2 C N R O C H 2 C H 2 C o o H 斗R O C H 2 C H 2 C o c l( 2 ) R O c H 2 c H 2 C O C l + H 2 N C H 2 C H 2 C N R o C H 2 C H 2 C O N H C H 2 C H 2 C N以下步骤同( 】) 中的第2 、3 步。( 3 ) 经过n 次重复得到R O C H 2 C H 2 C O ( N H C H 2 C H 2 c 0 ) 。N H c 坞c H 2 c N( 4 ) 最后通过水解、酯化封端，得到性质稳定的高分子阶式聚合物。为了使阶式聚合物的分子量尽快增

14、加，可以选用多向核心构件和多向阶式构件，如：双向核心构件：( c H 2 0 c H 2 c 坞c O c l ) ：双向阶式构件：H N ( c H 2 c 屿o c H 2 c H 2 c N ) ：7 一l 写出上述双向核心构件与单向阶式构件的1次、2 次和n 次缩合得到的阶式聚合物的结构式( 不要忘记封端f ) 。7 2 选择适当原料制备双向阶式构件：2 0 0 2 年第3 期H N ( C H ! ( ，O C H ：C H 2 C N ) 2 。7 3 写 H 上述双向核心构件和双向阶式构件1 次和2 次缩合得到的阶式聚合物的结构式( 不要忘记封端1 ) 。7 4 说明这种阶式聚合

15、的名称中“阶式”二字的意义。7 5 为f f 么多向阶式聚合需要的核心构件和阶式构件要求相关的官能团“完全等价”? 甘油能否用作制备阶式聚合所需的多向核心构件? 0 一氨基葡萄糖能否用作制备阶式聚合所需的多向阶式构件?B 一氨基葡萄糖H O7 6 多向阶式聚合时，分子量增长速度很快。目前已经实现了四向核心构件和三向阶式构件之间的阶式聚合，并得到了分子量高达6 0 6 0 4 的高分子。请你写出制备这个四向核心构件所需要的起始原料和三向阶式构件的结构式，并选择简单的原料( G 、C 2 和c ，的任何有机化合物) 分别制备它们。第8 题抗痉挛药物E 的合成如下：L 6 卅一旷楚。+ c 一 。击。8 一l写出A 、B 、c 、D 、E 的结构式。8 2 在字母E 前加上构型符号表示化合物E 所有的立体异构体，并在对映体之间加一竖线表示它们的对映关系。8 3 画出E 的任意一个构型式，并用符号标出所有手性碳的构型。 万方数据2002年全国高中学生化学竞赛理论试题2002年全国高中学生化学竞赛理论试题作者：山东化学化工学会命题组作者单位：刊名：化学教育英文刊名：CHEMICAL EDUCATION年，卷(期)：2002，23(3)被引用次数：0次 本文链接：http:/