2005年华东师大初赛模拟卷3.docx

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1、2005年华东师大化学竞赛初赛模拟试卷（3）第一题某不活泼金属X在氯气中燃烧的产物Y溶于盐酸得黄色溶液，蒸发结晶，得到黄色晶体Z，其中X的质量分数为50。在500mL浓度为0.10mol/L的Y水溶液中投入锌片，反应结束时固体的质量比反应前增加4.95g。1X是_；Y是_；Z是_。2将Z放在干燥器中干燥后，加到过量的二苄基硫醚中反应，生成物中有一种含X的化合物A。经分析，在化学反应前后，CC键、CH键和CS键都没有遭到破坏，且A中只含有一个X原子，且X的质量分数为40.9%，氯元素的质量分数为14.8%。（1）试确定A的化学式，并确定X元素的化合价。（2）写出生成A的化学反应方程式。3X射线研

2、究发现，A中X元素的化合价并不是表观下的化合价。A实际上由B和C两种物质组成，即：AB+C（未配平）。其中，在化学反应前后，CC键、CH键和CS键仍然没有遭到破坏，且B用氯气氧化即可得到C。试写出B和C的分子式，标明B和C中X元素的化合价，并说明B和C中X原子的杂化形态。4将SO2通入D的乙醇-水溶液中，然后加入二苄基硫醚，即可得到无色结晶B。已知D盐由Z与KOH溶液反应得到。试写出生成B的化学反应方程式。第二题业已发现许多含金的化合物可以治疗风湿症等疾病，引起科学家的广泛兴趣。在吡啶（）的衍生物2，2一联吡啶（代号A）中加入冰醋酸与30H2O2的混合溶液，反应完成后加入数倍体积的丙酮，析出白

3、色针状晶体B（化学式C10H8N2O2）。B的红外光谱显示它有一种A没有的化学键。B分成两份，一份与HAuCl4在温热的甲醇中反应得到深黄色沉淀C。另一份在热水中与NaAuCI4反应，得到亮黄色粉末D。用银量法测得C不含游离氯而D含游离氯7.18。C的紫外光谱在211nm处有吸收峰，与B的213nm特征吸收峰相近，而D则没有这一吸收。C和D中金的配位数都是4。1画出B、C、D的结构式。2写出生成B、C和D的化学反应方程式，并指出C、D分子中Au原子的杂化形态。 3制备B的过程中加入丙酮起什么作用？4给出用游离氯测定值得出D的化学式的推理和计算的过程。第三题已知Fe(CO)5可与乙酸镉发生如下反

4、应：Fe(CO)5Cd(Ac)2NH3H2OCdFe(CO)4(NH3)2+CO2+HAc。反应产物CdFe(CO)4(NH3)2又可在真空中，60条件下生成A。元素分析表明：A中含四种元素且含Cd 40，Fe 20。 物质A单体不稳定，易形成多种聚合物。例如：在2，2联吡啶中，A以A3形式存在，A3又与溶剂形成配合物B，X射线衍射表明B中存在平面六元环，且存在金属金属键及一种金属碳键，同时还知道，B中Fe以高度变形的八面体几何构型存在，而Cd则以四面体构型存在。 根据以上信息回答下列问题：（原子量Cd 112，Fe 56，C 12，O 16） （1）配平反应方程式并写出A的分子式。 （2）写

5、出配合物B的结构式。 （3）A还可聚合为A4，A4中有平面八元环，且只有一种金属碳键，试写出A4的结构。第四题元素的性质能用元素周期表预言。请根据元素周期律的有关知识回答下面近来合成的114、116和118号元素的有关问题：（1）给出位于元素周期表中114、116和118号元素上方的元素名称和元素符号。（2）预言114、116和118号元素的电离能之间的大小关系。预测它们的电离能与同族上方元素的电离能的大小，阐述你的理由。（3）预测114号元素的氧化态，哪种氧化态较稳定。请说明理由。（4）试说明114、116、118号元素能人工合成出来，而113、115和117号元素却没有人工合成出来？第五题

6、最近有人用高能26Mg核轰击Cm核，发生核合成反应，得到新元素X。研究者将X与氧气一起加热，可以生成最高价化合物XOn，XOn为四面体。已知的X同位素如下表所示，上述核反应得到的核素是其中之一，该核素的衰变性质保证了其化学性质实验获得成功。质量数半衰期衰变方式2631s释放粒子2640.00008s释放粒子；或自发裂变2650.0018s释放粒子；或自发裂变266不详不详2670.033s释放粒子；或自发裂变268不详不详2699.3s释放粒子1X的元素符号是 ；其价电子构型为_。2确定n值，并说明XOn中X的杂化形态。画出XOn的分子构型。3和上一周期元素的最高价氧化物相比，哪一个氧化物的氧

7、化性最强，熔沸点最高？4用元素符号并在左上角和左下角分别标注其质量数和质子数，写出合成X的核反应方程式（方程式涉及的其他符号请按常规书写）。第六题2002年伊始第一台磁冰箱问世。磁冰箱的概念形成于6年前，美国、中国、西班牙、荷兰和加拿大都进行了研究，最低制冷温度已达-1400C，能量利用率已比传统冰箱高1/3。1997年，美国Ames实验室设计出磁冰箱原型，其制冷装置可简单地用右图表示：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：“”表示末成对电子。回答下列问题：（1）从体系的内能角度定性地解释：磁制冷物质发生的状态变化为什么会引起冰箱

8、制冷？不要忘记指出磁场是在冰箱内还是在冰箱外。（2）Ames实验室的磁致冷物质最早为某金属M，后改为其合金，以M5(SixGe1-x)4为通式，最近又研究了以MA2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？（可不写出该元素的中文名称和元素符号）第七题NO的生物活性已引起科学家高度重视。它与超氧离子（O2）反应，该反应的产物本题用A为代号。在生理pH值条件下，A的半衰期为12秒。A被认为是人生病，如炎症、中风、心脏病和风湿病等引起大量细胞和组织毁坏的原因。A在巨噬细胞里受控生成却是巨噬细胞能够杀死癌细胞和入侵的微生物的重要原因。科学家用生物拟态法

9、探究了A的基本性质，如它与硝酸根的异构化反应等。他们发现，当16O标记的A在18O标记的水中异构化得到的硝酸根有11% 18O，可见该反应历程复杂。回答如下问题：1写出A的化学式，并给A命名。写出NO跟超氧离子的反应。请写出氮原子和中心氧原子的杂化形态。试画出它的路易斯结构式（即用短横表示化学键和用小黑点表示未成键电子的结构式）。2A离子和水中的CO2迅速一对一地结合。试写出这种物种可能的路易斯结构式。3含Cu+离子的酶的活化中心，Cu+能被氧化为Cu2+。写出Cu+和NO2在水溶液中的反应。4写出Cu+和Cu2+的价电子构型，比较气态的Cu+和气态的Cu2+哪一个稳定？第八题最简单的二元硼氮

10、化合物可以通过下列反应合成：B2O3(l)+2NH3(g)2BN(s)+3H2O(g)。反应产生的氮化硼的结构与石墨结构相似，但上下层平行，B、N原子相互交替（见图）。层内B-N核间距为145pm，而间距为333pm。请回答下列问题：1试画出层状六方氮化硼的晶胞。2写出晶胞中各原子的原子坐标。3试计算层状六方氮化硼晶体的密度。4在高压（60kbar）、高温（20000C）下，层状六方氮化硼晶体可以转化成立方氮化硼。它与金刚石有类似结构。若立方氮化硼晶胞的边长为361.5pm，试计算立方氮化硼晶体中B-N键的键长。5氮化硼能与单质氟气发生反应，其中的一种产物具有平面三角形结构，另一种产物是稳定的

11、单质。试写出化学反应方程式。6氮化硼也能与HF化合，生成物中阴阳离子均为正四面体结构。该反应能定量测定BN。试写出该化学反应方程式。第九题研究离子晶体，常考察以一个离子为中心时，其周围不同距离的离子对它的吸引或排斥的静电作用力。1设氯化钠晶体中钠离子跟离它最近的氯离子之间的距离为r，写出距该Na+最近的Cl-的距离与个数。次近的Na+的距离与个数。下一层较近的Cl-的距离与个数，再下一层Na+的距离与个数。 2在上述情况下的全部Na+和全部Cl-对该Na+的库伦作用能总和，是一对距离为r的Na+和Cl-库伦作用能的倍数，称为马德隆常数。写出马德隆常数的前四项。 3已知在晶体中Na+离子的半径为

12、116pm，Cl离子的半径为167pm，它们在晶体中是紧密接触的。求离子占据整个晶体空间的百分数。 4纳米材料的表面原子占总原子数的比例极大，这是它的许多特殊性质的原因，假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰等于氯化钠晶胞的大小和形状，求这种纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分比。5假设某氯化钠颗粒形状为立方体，边长为氯化钠晶胞边长的10倍，试估算表面原子占总原子数的百分比。6最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示。顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是_。第十题1912年，Favorsky教授研究以不同数目的原子将三键插入环烃中的可行性。他尝试用金属

13、钠处理化合物A（分子式C5H6Br2，含五元环），欲得产物B，而事实上却得到芳香化合物C（分子式C15H18）。1请画出A、B、C的结构简式：A的结构式_；B的结构式_；C的结构式_；2为什么该反应得不到B却得到C？3我们可以用核磁共振来确定氢原子的化学环境，以此研究物质的结构。不同的氢原子就有不同的质子信号，根据质子信号的强度可以确定不同化学环境的氢原子的数目。试问C的质子信号有几种？其强度之比为多少？4预期用过量酸性高锰酸钾溶液处理C，得到的产物是D，请写出D的结构式。第十一题“脑白金”的英文名为Melatonin，这个词音译为美乐通宁，意译为褪黑素，也叫做松果体素，是松果体（也叫脑上体）

14、分泌的一种调节人体睡眠周期的激素，其结构为：1写出“脑白金”分子式及其所属种类。2其合成路线如下，在方框内填入中间产物或试剂：脑白金。3写出脑白金在胃中的酸解反应。你认为产物中何种物质是有效的？为什么不直接使用该物质呢？2005年华东师大化学竞赛初赛模拟试卷（3）答案【第一题答案】 1X是Au；Y是AuCl3；Z是HAuCl43H2O（1）X为不活泼金属，设为一种重金属，但熟悉的金属或者其氯化物与锌的置换反应得到的产物的质量太小，或者其水溶液颜色不合题意，均不合适，经诸如此类的排他法假设X为金，由此Y=AuCl3，则置换反应的计算结果为：2AuCl33Zn3ZnCl22Au；反应得到Au的质量

15、0.100mol/L0.500L197g/mol9.85g；反应消耗Zn的质量0.100mol/L0.500L65.39g/mol3/24.90g；反应后得到的固体质量增重：9.85g4.90g4.95g。（2）由AuCl3溶于盐酸得到的黄色晶体中Au的含量占50%，而AuCl3中Au的含量达65%，可见Z不是AuCl3。假设为配合物HAuCl4，含Au 58%，仍大于50%，故假设它是水合物，则可求得：HAuCl43H2O的摩尔质量为393.8，其中Au的含量为197/39450%。2（1）A(C7H7)2SAuCl2；+2；（2）2HAuCl4+2(C7H7)2S2(C7H7)2SAuCl

16、2+2HCl+Cl2；3B(C7H7)2SAuCl，+1，sp杂化；C(C7H7)2SAuCl3，+3，dsp2杂化；4SO2+KAuCl4+(C7H7)2S+2H2O(C7H7)2SAuCl+KCl+2HCl+H2SO4；【第二题答案】1B：或或；C：；D：Cl-2+4H2O2+O2+4H2O+HAuCl4+NaAuCl4Cl+NaClC和D分子中Au原子的杂化形态为d2sp杂化。3丙酮的作用是降低B在水中的溶解度。4D的相对分子质量=491.5，设n为D中游离氯离子数，x为D中游离氯离子含量，则：35.5n /491.5 = x/100，用尝试法，当n=1，x = 7.22%，与实验值7.

17、18%相近，表明D的外界有一个游离氯离子。【第三题答案】（1）Fe(CO)5+Cd(Ac)2+2NH3+H2OCdFe(CO)4(NH3)2+CO2+2HAc；CdFe(CO)4(NH3)2CdFe(CO)4+2NH3；A的分子式为CdFe(CO)4；（2）B：，其中代表；（3）A4：【第四题答案】本题是具体考查元素周期表的结构，元素在周期表中的位置推断，元素性质的递变规律等。（1）根据每周期中元素种数推测出114、116、118号元素，可以稀有气体元素这一族为基准推出118号元素的位置：2+8+8+18+18+32+32=118。说明118号元素正好在另族，其上方元素应为Rn；同理可推得11

18、4号元素位于IVA族，其上方元素为Pb；116号元素位于VIA族，其上方元素为Po。（2）根据同周期元素的递变性回答。从左到右，元素的金属性减弱，非金属性增强，因此得电子趋势增强，电离能增大；而同族中，从上到下，元素的金属性增强，失去价电子趋势增强，电离能减小，即它们的电离能与同族上方元素的电离能相较是较小的；（3）由于114号元素位于IVA族，常见有两种价态：+2价和+4价。根据惰性电子对效应，在周期表同族下方，低价稳定，高价不稳定，因此114号元素+2价比+4价稳定；（4）考查元素的稳定性问题。一般说来，若元素的质子为偶数，则元素较稳定，质子数为奇数的则不太稳定。因此，114、116、11

19、8号元素已经人工合成，而113、115、117号元素还没有人工合成出来。【第五题答案】本题主题新颖，信息结合点巧妙，还宣传了最新化学进展。第1问较为简单：由镁和锔原子序数相加可得X原子序数为108，从周期表中即可初步认定为Hs，又结合题面氧化物为四面体的信息可推断X在元素周期表中位于锇的下方，是Hs无疑。假设竞赛选手知道OsO4，因它出现于1998初赛第8题，竞赛选手赛前理应研究过。第2问可根据几何知识得出n=4，再根据价层电子对互斥理论可得出XO4中X的杂化形态为sp3杂化。第3问可根据原子半径和元素递变规律作答。第4问的要害是正确理解题面说的“核素的衰变性质保证了其化学性质实验获得成功”一

20、语，翻译过来是“新核素的半衰期越长越有利于鉴定其化学性质”，必定要选Hs269，由此可写出合成方程式了。解答如下：1Hs；6d67s22n=4；X：sp3杂化；3若不考虑Hs元素的衰变，根据元素周期律知识，应该是HsO4的稳定性强。主要是Hs的原子半径较Os大，能很充裕的容纳下4个氧原子。HsO4熔沸点高，原因是Hs和Os是同族的氧化物，分子的相对质量大，范德华力大，熔沸点高。4 5n（n也可写成等，但不能写“中子”）【第六题答案】 （1）当A至B时，未成对电子从定向排列到非定向排列，体系的内能从低到高，此时磁冰箱吸热，反之放热。磁铁在冰箱外。这样才能将冰箱内的热量带出，否则磁冰箱不能制冷。（

21、2）M为第64号元素（Gd），因其基态电子组态为Xe4f75d16s2，未成对电子最多。【第七题答案】1ONO2；过氧亚硝酸根；NO + O2 = ONO2；由于ONO2离子中N为sp2，中心O原子为sp3杂化（请参看前面的知识简介），因此ONO2离子的路易斯结构式见图1（离子电荷省略）。2O2NOCO2 或ONO2CO2（把O合在一起写也算正确答案）。由于O原子为sp3杂化，N、C原子为sp2杂化，因此结构可以写为图2（离子电荷省略）。 图1 图23Cu+能被氧化为Cu2+，则NO2-被还原为NO。化学反应方程式为：NO2 + Cu+ + 2H+ = NO + Cu2+ + H2O4Cu+：

22、3d10；Cu2+：3d9。由于3d10具有全满结构，因此气态的Cu+比气态的Cu2+稳定。【第八题答案】12B原子：（0，0，0），（1/3，2/3，1/2）或（2/3，1/3，1/2）； N原子：（0，0，1/2），（1/3，2/3，0）或（2/3，1/3，0）3 = 2.26（或2.27）g/cm3；4dB-N=52BN+3F22BF3+N2；6BN+4HFNH4BF4；【第九题答案】1由于NaCl晶体中Na+或Cl-的配位数为6，因此，距离该Na+最近的Cl-的距离为r，每个离子被6个距离为r的异号离子包围，稍远些又有12个距离为r的同号离子，再远些就有8个距离为r的异号离子，再远些就

23、有6个距离为2r的同号离子，等等。2根据题意马德隆常数=6-+-+3晶胞体积V= 2(116pm+167pm)3= 181106 pm3；离子体积V=4(4/3)(116pm)3+44/3)(167pm)3 = 104106 pm3，V/V100%= 57.5%。4表面原子为8(顶角)+6(面心) +12(棱中心) = 26 总原子数为 8(顶角)+6(面心) +12(棱中心)+1(体心) = 27 表面原子占总原子数为26/27100% = 96 %。5计算表面原子数： 用数学归纳法，即得到表面原子数的计算公式： 8 (n-1)12 n12 (n-1)26 n26 (n-1)n26 顶角 棱

24、上棱交点 棱上核心 面上棱交点 面上面心 面上棱心 n10，表面原子总数为2402。计算晶胞聚合体总原子数：n3887/8 + (n-1)123/4n123/4(n-1)26/2n26/2(n-1)n26/28000781902433005409261。 表面原子占总原子数的分数：(2402/9261)10026另解：总离子数：一个晶胞的每条棱上有3个离子，边长为氯化钠晶胞边长2倍的颗粒每条棱上有5个离子，边长为氯化钠晶胞边长3倍的颗粒每条棱上有7个离子，则可知边长为氯化钠晶胞边长n倍的颗粒每条棱上有2n+1个离子；边长为氯化钠晶胞边长10倍的颗粒每条棱上有21个原子。总原子数=213（个）

25、表面离子数：立方体6个面，共有离子=21216=2646（个）；但这样算，立方体中8个顶角的8个离子各算重复了2次，每条棱上除开端点的2个剩余19个离子各重复算了1次。表面离子数=2646-82-1912=2402（个）。所以表面离子占总数的百分比=2402/9261=26%6Ti14C13【第十题答案】本题本质上讲是考查化学反应。解答此题的关键是要弄清楚加成反应的本质。其思路如下：1对比产物C的分子式（C15H18）和起始物A的分子式（C5H6Br2）可见一个C分子是3个A分子脱去溴原子连接而成的，而且A转化为C的反应是用金属钠消除A分子中的溴。2试题用A是溴代环戊烯和C是芳香化合物2个信息

26、同时限定了A和C的结构。溴代环戊烯因溴原子连在不同碳原子上而有多种位置异构体，它们与金属钠反应失去溴连接的方式更多，但是，为满足C是分子式为C15H18的芳香化合物（至少要有一个含共轭双键的苯环）的条件，A必须是1，2-二溴环戊烯，C必定有答案给出的结构式。3为什么A与金属钠反应会得到C呢？如果竞赛选手联想起中学化学里学过乙炔合成苯的反应，就会想到，A脱去溴首先得到的应是含CC键的环戊炔（B），既然乙炔经催化可三聚成苯，对比乙炔和环戊炔的结构，理应联想到中学化学学到：乙炔的碳氢处在一条直线上（化学读本的sp杂化当然有帮助，属竞赛大纲要求，但并非必需），环戊炔的炔碳在五元环上，其不稳定性就不至犹

27、豫，不需催化剂也会聚合就在意料之中。4C的氧化可看成是苯环的侧链碳原子的氧化。中学化学里讲过甲苯氧化得苯（甲）酸，1998年初赛题就曾考查了芳香烃侧链氧化的规律，所以由C得出D应不是困难的事。但是，这里仍有很强的智力因素，应试者若被C的复杂结构迷惑住，不注意分子的核心部位是一个苯环，对题目给出的C是芳香化合物的信息视而不见，D是什么就很难答上来，到事后才恍然大悟。答案如下：1；若答B的结构式为：亦可。2B不稳定；（注：前者的炔碳原子通常为sp杂化轨道，线性，环炔的张力太大；后者为反芳香性。）3两种，和苯环相连的碳原子上的氢原子化学环境相同，与苯环不相连的氢原子是另一种化学环境，其氢原子个数比为(2+2)323=21，因此两种氢原子的质子信号强度之比为2:1。4或【第十一题答案】1C13N2H16O2；酰胺；2CH3CHO；LiAlH4；(CH3CO)2O；3；是有效的。原因：若直接使用，由于人体吸收的速率，大量药物还未被吸收就被排出体外，而酯化后，由于水解的速率达到缓释的效果，药物可被充分吸收，提高了药效。9