全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷模拟二（神题）.docx

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1、全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷（2009年9月13日 9：00 - 12：00共3小时）题号12345678910总分满分121871310659128100得分         评卷人         l 竞赛时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。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 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。不得

2、使用涂改液或涂改纸。附草稿纸一张。不得持有任何其他纸张进考场。l 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。l 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 第一题 (12分)回答下面一组小问题：1-1最近日本科学家发现了一种新的金的溶剂：碘、碘化四乙胺、乙腈的混合物，这种新溶剂相对于已知的金的溶剂王水来说有哪些优点？ (2分)1-2制备聚乙炔等导电塑料时，需要加入I2等“杂质”，这是为什么？ (1分)1-3近三十年来，由于原子能科学和各材料科学的发展，溶剂萃取法在湿法冶金中得到广泛应用，在稀土元素的分离方面，溶剂萃取法已逐步的取代经典的分级结晶法和离子交换法成为稀土分

3、离中的主要手段，例如环烷酸：(CH2)mCOOHRRRR （分子量大约在250左右）可用于稀土元素萃取，但其黏度较大，不易分相，造成分离困难。但在其中加入仲辛醇（以ROH表示），其黏度减小，使环烷酸的物理性能大大改观。试解释环烷酸黏度大和加入仲辛醇后改观的原因。 (2分)1-4化学气相沉积(CVD)是当前获得高纯度、高密度氮化物涂层和薄膜最有效的方法之一。例如，用流动法使TiCl4N2H2混合气体与石墨片表面接触，石墨片采用外部加热，结果基片在温度较低的区域形成红棕色的涂层，温度较高的区域性为金黄色的涂层：在12001300摄氏度形成针状晶须。请写出混合气在石墨表面发生的反应，并解释为什么在不

4、同的温度区域内，生成物的颜色不同？ (3分)1-5德国技术师舒勒发明了一种智能塑料，它是一种乳白色液体，将它倒入烧杯，用金属棒不断搅拌，液体开始变稠，慢慢变成硬块，顷刻又变为液体。将金属棒急速抽出，液体就会像胶水一样把棒拉住。只有慢慢地抽才可抽出。你认为这种智能塑料为什么会有这种性质？它有什么用途？ (2分)1-6 钾元素的发现，是在伏打电池的发明之后，当时伏打在电解KOH时，手头没有可以熔融KOH的坩埚，于是他选择了电解其水溶液，结果失望地发现产物只有氢与氧，再电解干燥固状KOH，也没有反应。但他很快想到了一种方法，在阴极得到了大量K单质的熔珠，请问他用的是什么方法？利用了KOH的什么性质？

5、 （2分）第二题 （18分）蛋白质是与生命、与各种形式的生命活动联系在一起的物质。它是机体的重要物质基础，机体的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。2-1 (水合)茚三酮是定性或定量检验蛋白质的基本构成单位氨基酸的灵敏试剂，氨基酸与茚三酮反应，既可以用比色法进行分析，也可用气体分析法进行定量分析。多肽和茚三酮也有反应，但肽越大，灵敏度也越差。2-1-1 茚三酮又称苯并戊三酮，写出茚三酮以及水合茚三酮的结构式。 （2分）2-1-2 下图是水合茚三酮与氨基酸的显色反应机理，补全之： （4分）水合茚三酮水合茚三酮2-2 多肽测序也是20世纪50年代的科研成果之一，英国的Sanger就因发明了

6、2,4-二硝基氟苯的测序方法获得Nobel奖，Sanger也是唯一一个两次获Nobel化学奖的科学家。2-2-1 画出2,4-二硝基氟苯的结构，写出它与多肽N端反应的化学方程式。 （3分）2-2-2 目前已设计出“多肽顺序自动分析仪”，它采用另外一种化学试剂与多肽反应：异硫氰酸苯酯（PITC），已知异硫氰酸酯的通式为：RN=C=S，PITC与多肽N端反应（称为埃德曼降解反应），第一步反应在pH=8.3的条件下进行，所的中间产物用HF处理，产物为一五元杂环（PTH），写出两步反应产物结构式。 （4分）2-2-3 PITC也应用于有机合成领域，下图为某噻唑烷的合成路线，试写出中间产物以及目标分子的

7、结构，用弯箭头表示电子流向： （4分）第三题（7分）在过去的十五年里，加拿大政府曾一度撤消一美元和两美元的纸币发行，取而代之的是铜制的金属硬币，通常叫做“Loonies”（这样命名是为了代表在一美元硬币背面的潜鸟图像）。某国家级分析化学实验室实验员于1999年接到分析此硬币铜含量的任务，按照中华人民共和国国家标准GB/T 5121 1996（GB/T 5121.1-1996已于2008年12月1日作废，被GB/T 5121.1-2008代替）对其进行测定。现取2.0002g硬币样品（已处理）。1、将其加入250ml聚四氟乙烯或聚丙烯烧杯中，加入2m l氢氟酸，30ml稀硝酸，盖上表面皿，待反应

8、接近结束，在不高于80摄氏度下加热至试料溶解完全，加25 ml过氧化氢，3 mL硝酸铅溶液，并稀释体积至约150 ml。2、将铂阳极和精确称量过的铂阴极安装在电解器上，使网全部浸没在溶液中用聚四氟乙烯或聚丙烯皿盖上烧杯。3、在搅拌下用电流密度1.0 A/ dm3进行电解，电解至铜的颜色褪去，以水洗涤表面皿，杯壁和电极杆，继续电解30 min。如新浸没的电极部分无铜析出，表示已电解完全。4、不切断电流，慢慢地提升电极或降低烧杯，立即用二杯水交替淋洗电极，迅速取下铂阴极，并依次浸入两杯无水乙醇中，立即放入105摄氏度的恒温干燥箱中干燥35 min。取出置于干燥器中，冷却至室温后称量。5、将电解析出

9、铜后的溶液蒸发浓缩，再将浓缩液置于容量瓶中，定容，摇匀。6、分取部分溶液，使用空气乙炔火焰于原子吸收光谱仪，于波长324.7 nm 处，稀释至与标准溶液浓度具有相同的吸光度，同时测量该条件下纯水的吸光度，将所测吸光度减去纯水吸光度后，在工作曲线上查得相应的铜浓度。3-1 该国家级分析化学实验室主任在浏览该实验员的报告时，指出该实验员结果虽然与真值相差不大，相对偏差也很小，但由于第1步与第5步分别存在错误，须重测一遍，请指出他的错误所在。 （2分）3-2 请写出合金中铜含量的字母表达式： （5分）相关字母（逗号后为单位）：m1：铂阴极与沉积铜的总质量，g m2：铂阴极的质量 ，g c ：标准溶液

10、的浓度，g/ml Vo：容量瓶总体积，ml V1：分取部分溶液的体积，ml V2：分取部分溶液的稀释后体积，ml m0：式样总质量，g第四题（13分）在研究晶体的对称性时，不可避免的要用到螺旋轴。螺旋轴定义如下：螺旋旋转复合对称动作据以进行的线对称元素。晶体学中存在的螺旋轴，其符号记作nm(m是小于n的整数)，称作n重nm型螺旋轴。与nm螺旋轴对应的螺旋旋转的基本动作记为L(360°/n)T，此中360°/n是绕该n重螺旋轴进行旋转时的基转角，T中的平移量取螺旋轴轴向基本周期的m/n。4-1 找出六方ZnS晶胞与金红石晶胞中的螺旋轴（尽量取高次轴），标示出来。 （4分） 4

11、-2 氯化钠可以说是与人类关系最紧密的一种盐了，其晶体结构也广为人知，即Rock salt型晶体结构。岩盐型晶胞还有许多衍生结构：4-2-1 铌的一氧化物化学式为Nb0.75O0.75，这是将整个晶胞看作1 NbO时得到的。可以看作阴阳离子空位有序的氯化钠结构。O、Nb均变为4配位结构，画出Nb0.75O0.75的晶胞，画出O2-的“密”堆积形式，用虚线圆圈表示空位。 （5分）4-2-2 Mg3NF3的晶体结构也为NaCl衍生结构，为阴离子（N3-+F-）有序，阳离子空位有序结构。若视为将氮原子与氟原子填隙，则N原子填八面体空隙，F原子填入正方形空隙。画出Mg3NF3的晶胞。 （2分）4-2-

12、3 LiFeO2的一种变体同样是NaCl衍生结构，下图为O2-的一密堆积层，及阳离子在该层上的投影，试据此画出LiFeO2的晶胞。 （2分）第五题（10分）Tazorac是一种美容药，常用于治疗痤疮或者粉刺。准确地说，是一种前药，前药的定义是，一个不具有药粒活性的药物分子的化学衍生物，它需要在体内通常转化释放出活性药物。Tazorac的系统生物利用率很低，在单次或多次健康皮肤局部敷药后大约为 1%。5-1 Tazorac由Allergan公司设计了如下合成路线，补全机理（画在图上） （8分）5-2 他扎罗汀的利用率之所以低，可能与其分子易被氧化有关，请画出其两种可能的氧化产物。（2分）第六题

13、（6分）金属羰基配合物中，CO有几种常见配位形式：端基、边桥基、面桥基等，但还有一种配位形式，称之为侧基，作为侧基的CO为四电子给体。6-1 画出CO作为四电子给体时的形式，金属原子用M表示，并分析CO键级变化。（3分）6-2 现有一锰配合物，化学式为Mn2C55P4H44O5，已知：其中存在一个作为四电子给体的CO，除羰基外不存在另外的氧原子与参与配位的碳原子；分子中存在两个五元环；Mn满足EAN规则；若去除侧基，剩余结构对称性良好；试画出该配合物结构。 （3分）第七题 （5分）阅读以下材料：静息电位产生的机制 “离子学说”认为，细胞水平生物电产生的前提有二：细胞内外离子分布和浓度不同。就正

14、离子来说，膜内K+浓度较高，约为膜外的30倍。膜外Na+浓度较高约为膜内的10倍。从负离子来看，膜外以Cl-为主，膜内则以大分子有机负离子（A-）为主。细胞膜在不同的情况下，对不同离子的通透性并不一样，如在静息状态下，膜对K+的通透性大，对Na+的通透性则很小。对膜内大分子A-则无通透性。 由于膜内外存在着K+浓度梯度，而且在静息状态下，膜对K+又有较大的通透性（K+通道开放），所以一部分K+便会顺着浓度梯度向膜外扩散，即K+外流。膜内带负电荷的大分子A-，由于电荷异性相吸的作用，也应随K+外流，但因不能透过细胞膜而被阻止在膜的内表面，致使膜外正电荷增多，电位变正，膜内负电荷增多，电位变负。这

15、样膜内外之间便形成了电位差，它在膜外排斥K+外流，在膜内又牵制K+的外流，于是K+外流逐渐减少。当促使K+外流的浓度梯度和阻止K+外流的电梯度这两种抵抗力量相等时，K+的净外流停止，使膜内外的电位差保持在一个稳定状态。因此，可以说静息电位主要是K+外流所形成的电化学平衡电位。K+-我们可依据机制抽象出如下简化后的模型（忽略钠离子的扩散）：-内部圆环上的钾离子由于浓度差自发地扩散到外部圆环上去，同时外部圆环也在不断增加正电荷，与内部圆环形成电势差，-从而阻止钾离子外流，假设两圆原来呈电中性，内部圆环上有n摩尔钾离子，外部圆环内无钾离子，小圆半径为r，大圆半径为2r，两圆环可看作电容，电容为C，扩

16、散到大圆的钾离子有x摩尔，请列出关于x的等式。 （5分）第八题 （9分）回答下列有关汞及第六周期过渡元素的相关小题：8-1 日本的水俣病名噪一时，是化学公害的血的教训。1960年正式将“甲基汞中毒”所引起的工业公害病，定名为“水俣病”。然而，新日本窒素肥料立即否认此说，窒素公司认为：它只用氯化汞，不用甲基氯化汞，因此，不可能是水俣病的来源。用高中化学课本上的一个方程式反驳他的观点。 （1分）8-2 下图为氯化亚汞的晶胞之球棍模型：判断Hg，Cl的存在形式，指出Hg的配位数，画出Hg的配位环境。（3分）Hg（I）常以 形式存在的原因，就是6s2 惰性电子对效应，通过相关物理学原理，我们可以定性地

17、解释它：1、相对论指出，物质质量与运动速度的关系为：2、Bohr原子结构模型推出的电子运动半径为：3、 Bohr理论中原子序数为Z的原子，电子运动速度为：8-3 试通过上述公式以及适当计算，定性地解释6s2 惰性电子对效应。 （3分）8-4 已知金属以价电子轨道（ns轨道能量较高时，只有能量较低的(n-1)d轨道作为价带）形成分子轨道（即价带），分子轨道半满时作用力最大，试通过6s2 惰性电子对效应解释第六周期过渡元素中W的熔点最高。 （2分）第九题 （12分）在N2气氛下，将KI溶液，与一种强氧化剂和一强碱溶液混合，得到A沉淀，将A暴露在空气中，变为B、C两种盐及常见的氧化剂D（黑色不溶物）

18、，在工业上D可用于制苯甲醛。将0.9182g B溶于强酸后用标定浓度为0.8282mol/L的硫酸亚铁铵溶液滴定，消耗29.55ml溶液。将C溶液中加入过量NaOH，得到常见沉淀，将此沉淀在空气中加热，沉淀先失重，后增重，所得产物不溶于水。9-1请写出AD的化学式，以及相关方程式 （10分）9-2 D在氧化甲苯过程中，若D过量极易生成苯甲酸，但PCC试剂（又称Sarret试剂）由于其组成中有醋酐，生成的中间产物E相对稳定，故可有效防止过度氧化，请写出E的结构简式。 （2分）第十题 （8分）在有机合成中，有两种合成法，一种称为全合成，即从常见易得到的小分子开始合成目标产物。而另外一种方法称为半合成，即从与目标产物有相似结构的天然分子开始进行合成，如我国科学家发现的青蒿素，最初就是由香草醛为起始物合成的。完成下面两个“半合成”：10-1完成从到的转化 （3分）10-2完成从到的转化 （5分）11