最新-全国化学竞赛初赛模拟试卷（21）.docx

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1、2005 年全国化学竞赛初赛模拟试卷（年全国化学竞赛初赛模拟试卷（21）（时间：3 小时满分：100 分）题 号1234567891011121314满 分848665687888810H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.39G

2、a69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3LaLuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po210At210Rn222Fr223Ra226AcLaRfDbSgBh

3、HsMtDs第第一题（题（8 分）分）超分子通常是指由两种或两种以上分子依靠分子间作用结合在一起，组装成复杂的、有组织的聚集体，并保持一定的完整性，使其具有明确的微观结构和宏观特征。超分子体系和其他化学体系一样，由分子形成稳定超分子的因素，在不做有用功（如光、电）时，可从热力学自由焓的降低（G0）来理解：GHTS；式中H是焓变，代表降低体系的能量因素；S是体系熵增的因素。1我们在分析超分子稳定形成的因素时，属于能量降低的因素有；属于熵增的因素有。A、静电作用B、氢键C、螯合效应D、疏水空腔效应E、M(金属)L(配位体分子)配位键F、堆叠作用2尿素(NH2)2CO可以与正烷烃（nCmH2m+2，

4、m8）形成超分子包合物。其中尿素分子通过氢键（写出具体形式）有序地组合成具有蜂窝状六角形通道结构的接受体，如(a)所示。正烷烃分子作为底物填入到通道之中，图(b)示出垂直于通道截面的结构。通道为圆柱形，直径约为525pm，正好容纳正烷烃分子。该超分子包合物能稳定存在的原因是；单纯的尿素不可能结晶出具有空的六角形通道的晶体，甚至m8的正烷烃尿素包合物也不稳定，这说明；为什么支链烷烃不能与尿素形成超分子包合物，这个结构的特征可以用于。第第二题（题（4 分）分）在铜粉催化下卤代芳烃偶联生成联芳基化合物的 Ullmann 反应中碘代芳烃最为活泼，当芳环上连有吸电子基如 NO2和 CN 时，可以促进反应

5、活性高的间硝基碘苯与 A 经双重 Ullmann 偶联反应得到：ABA 的化学式为 C6H4I2，B 的不同化学环境的氢有 7 个。请写出 A、B 的结构简式第第三题（题（8 分）分）1一种金属化合物中晶体结构为立方面心点阵，Mg 原子采用类似金刚石的排列，每 4 个Cu 原子形成四面体，相互之间共用顶点连接起来，排布在 Mg 原子的空隙中。请问该晶胞中有个原子，该金属化合物最简式为。2以草酸铁和草酸锌为原料，按一定比例溶于水中充分搅拌混匀，加热并蒸去混合溶液的水分；逐渐共沉淀下来，产物几乎为 Fe3与 Zn2均匀分布的的固溶体型草酸盐混合物，过滤、灼烧，即成很好的固相反应原料“前驱物”的制备

6、即一种尖晶石型物质 A：O2作立方最密堆积，Zn2占据 1/8 的四面体空隙，Fe3占据 1/2 的八面体空隙。请写出该反应的化学方程式。第第四题（题（6 分）分）生物体内有一些非常重要的氧化还原过程，例如某物质与二氢硫辛酸的相互转化以及胱氨酸与半胱氨酸之间的相互转化都属于这类氧化还原过程。HSCH2CH2CH(SH)CH2CH2CH2CH2COOHHSCH2CH(NH2)COOH二氢硫辛酸二氢硫辛酸半胱氨酸半胱氨酸1请选择合适的氧化剂及还原剂完成此物质与二氢硫辛酸相互转化的反应方程式，同样完成胱氨酸与半胱氨酸之间的相互转化的反应方程式。2给出二氢硫辛酸的系统命名。第第五题（题（6 分）分）自

7、发现稀有气体以来，人们对其反应活性的零星研究一直没有停止过，稀有气体化合物一度成为世界范围内的研究热门。1稀有气体氙能和氟形成多种氟化物，实验测定在 353K、15.6kPa 时，某气态氟化物试样的密度为 0.899g/cm3，试确定该氟化物的分子式；2该化合物的电子排布为构型；3 该化合物的晶体结构已由中子衍射测定，晶体属四方晶系产品，a431.5pm，c699pm，晶胞中有两个分子，其中 Xe：（0，0，0）、（1/2，1/2，1/2），F：（0，0，z）、（0，0，z），假设 XeF 键长 200pm，计算非键 FF、XeF 的最短距离。并画出一个晶胞图。第第六题（题（5 分）分）1乙醛

8、酸兼有醛和酸的性质，是有机合成的中间体，主要用于香兰素的合成。新方法合成采用一种常见的化学试剂 A 作为阴极液，浓硫酸为阳极液。在电解反应中，阴极 1 分子 A得到 2 个电子生成 1 分子乙醛酸，请写出相应的电极反应式；阴极还可能发生副反应产生一种常见气体，请写出该副反应的反应式。22004 年 9 月，美国天文学家透露在银河系中心附近发现一片冰冻的“糖云”，这个发现增加了早期生物物种起源于星际空间的可能性。这片“糖云”包含着一种单糖分子 B，B 理论上可以由 A 还原得到，氧元素质量分数为 53.3%。这种结构的分子可以经过反应，生成一种核糖分子是 DNA 的主要成分。写出 B 的结构简式

9、。第第七题（题（6 分）分）少数非挥发性金属的制备，可用氢气还原其氧化物的方法。以金属氧化物 MO 为例，反应如下：MO（s）H2（g）M（s）H2O（g）。由于 MO 和水气的解离。所以在气相中存在一定的氧气浓度，压强为 pO2，已知水反应平衡常数为 KH2O，请回答下列问题：1求氢还原氧化物的平衡常数 Kp（用已知字母符号表示）2根据氢还原氧化物的特点，还原剂利用率不可能为百分之百，用纯氢还原氧化物时，氢的最高利用率 y（用 Kp表示）第第八题（题（8 分）分）据CHINESE JOURNAL OF CHEMISTRY杂志报道的物质 X 的物理化学性质及与物质 X 结构相似的物质 Y 的分

10、析测定数据：X 分子含 C：23.21%，N：30.94%，O：44.17%；Y含 C：17.86%，N：33.34%，O：47.60%，X 的红外光谱测知仅有一种 CH 键和 CC 键的吸收谱线，并测得有硝基的结构特征存在；由氢的核磁共振（1HNMR）得知 Y 中有两种环境的氢原子存在。已知：Y 中含有二酰胺键，X 为骡环化合物。在有机合成中 X 可以由季戊四醇经多步 FGA 得到，Y 可以由 1，3丙二醇经多步 FGA 步骤得到。1画出分子 X 及 Y 的立体结构式；2写出分子 X 及 Y 中相同的基团。第第九题（题（7 分）分）氮族元素卤化物是值得探讨的元素化合物问题之一：1NH3和 F

11、2在铜做催化剂下可直接得到一种三角锥结构的分子 A，另外一种产物是离子化合物 B，阳离子为正四面体构型。往 A 分子中通入 F2，在 SbF3中反应可得 C，阳离子也具有正四面体构型。请写出 A、B、C 的结构简式和 C 的阴离子空间构型。2F2与 SbF3反应制得 D 在常温下是粘稠液体。结构测定是一种环状四聚体，通过 F 原子桥相缔合，请画出其结构；用19F 的核磁共振可以确定 D 中有种化学环境不同的 F 原子。第第十题（题（8 分）分）离子化合物 A 及 B 均只含有 C，H，O，N 四种元素，并且阴阳离子互为等电子体。电导实验证实化合物 A 属于 K2SO4型，化合物 B 属于 Mg

12、SO4型，已知 A 及 B 阴离子的含氧量分别为 79.99%，76.91%。1画出化合物 A 及 B 的结构式（阴阳离子分开写）2再写出一种阴阳离子互为等电子体的离子化合物。3写出制备 A 的方程式。第第十一题（题（8 分）分）请设计 HClH2SO4混合液中两组分测定的分析方案。（包括滴定剂、指示剂、必要条件以及浓度计算式，不必写出仪器名称）。第第十二题（题（8 分）分）在 10下将足量 H3BO3和 NiCl2在一定条件下小心反应得到一水溶性配合酸，再用足量的NaOH 溶液完全中和为它的钠盐 X。经计算得知 Ni 元素的转化率为 62.43%，单核配合物 X 含Na，B，O，H，Ni 五

13、种元素，经元素分析知道：w(Na)14.74%，w(B)13.86%，w(O)51.29%。在减压下结晶得到物质 X4H2O，研究者经技术分析指出 X4H2O 有两个含有十个原子的大环，两个六元螯合环。1画出 X 和 X4H2O 的结构示意图。2写出反应生成 X 的离子反应方程式。第第十三题（题（8 分）分）中科院物理所中科院物理所王恩哥小组在水的结构化学研究中取得了重要突破。他们在近几年对水的系列研究工作基础上，从第一性原理方法出发，首次证明存在一种稳定的二维冰相。它是由四角形和八角形的氢键网格交替组成的，与一种特殊形式铺成的地板图案极其相似。研究人员把这种完全不同与体相的新的冰结构命名为镶

14、嵌冰镶嵌冰（Tessellation Ice）。进一步的分子动力学研究还确认了该二维冰相中存在两种不同的氢键，即四角形水环是由强氢键作用组成的，而相邻的四角形水环之间通过弱氢键作用连接成的八角形网格。在这个水的氢键网络结构中，所有的水分子都被四个氢键所饱和，完全满足形成冰的两个基本条件。有趣的是，该研究表明这种镶嵌冰可以在室温（300K）下稳定存在。这是人类首次发现一种化学键构形上完全不同于已知体态冰的新的二维冰结构。专家认为这项成果不但丰富了人们对冰的认识，在应用方面也同样十分重要，它为人们深入探索水与表面的相互作用规律和解释相关的物理性质开辟了新的途径。1以“”简单表示水分子绘出这种二维冰

15、相的结构图（仅画出一层即可仅画出一层即可），并给出两种正当二维晶胞指出你画出的二维晶胞所属型式。2请单独画出一种水分子之间以氢键连接的方式（仅需画出上题中此单层的连接方式仅需画出上题中此单层的连接方式）。第第十四题（题（10 分）分）安定药安宁可由 2甲基戊醛出发按下列方法合成：2-甲基戊醛HCHOOHA(C7H14O2)HCHOOHB(C7H16O2)ClCOClC(C9H14Cl2O4)NH3安宁(C9H18N2O4)2-甲基戊醛HCHOOHA(C7H14O2)HCHOOHB(C7H16O2)ClCOClC(C9H14Cl2O4)NH3安宁(C9H18N2O4)1写出安宁及上述合成步骤中化

16、合物 AC 的结构式。2安宁还可以通过丙二酸酯合成法合成，请设计一条以丙二酸二乙酯、丙烯、甲醇和必要的无机试剂为原料合成安宁的路线。参考答案（参考答案（0521）第第一题（题（8 分）分）1A、B、C、D、E、F（2 分）；C、D（1 分）2NHO，彼此通过范德华力结合使能量降低，范德华力在超分子形成中的重要意义，由于支链烷烃直径较大装不进通道之中，可用在工业上作为正烷烃和支链烷烃的一种分离技术（各 1 分）第第二题（题（4 分）分）（各 2 分）第第三题（题（8 分）分）124，MgCu2（各 2 分）2Fe2(COO)23Zn(COO)2ZnFe2O44CO4CO2（4 分）第第四题（题（

17、6 分）分）1COOHSHSHI2H2SS(CH2)4COOHHSCH2CH(NH2)COOHI2H2SCH2CH(NH2)COOHSCH2CH(NH2)COOH（各 2.5 分）注意：氧化剂不可以使用：H2O2、HNO3、O2、KMnO4等较强氧化剂，因为二硫化物容易氧化；其次生物体内的氧化剂并不足以将二硫化物氧化。26,8二巯基辛酸（1 分）第第五题（题（6 分）分）1XeF2（1 分）2三角双锥（1 分）3RF-F299pm，RXe-Ag340pm（1 分）（2 分）第第六题（题（5 分）分）1C2H2O42e2HC2H2O3H2O（2 分）2e2HH2（1 分）2HOCH2CHO（2

18、分）第第七题（题（6 分）分）1OHOpKpK22（3 分）2pPHOHOHKKpppy1222（3 分）第第八题（题（8 分）分）1X：NNNNOONO2NO2NO2NO2Y：NNNNOONO2NO2NO2NO2（各 3 分）2NNOO2NNO2（2 分）第第九题（题（7 分）分）1A：NF3；B：NH4F；C：NF4SbF6；正八面体（各 1 分）2（2 分）3 种（1 分）第第十题（题（8 分）分）1A：OOO NH2NH2NH2 NH2NH2NH2 2-B：OOOOO NH2NHNH2NH2NH2 2-2+（各 2 分）2（2 分）3H2CO3C(NH2)3HCO3HCO3C(NH2)

19、3CO32（2 分）第第十一题（题（8 分）分）第一步用甲基红甲基橙作指示剂（1 分），用 NaOH 标液（1 分）滴定至黄色红色（1 分）；第二步用 K2CrO4作指示剂（1 分），用 AgNO3标液（1 分）滴定至砖红色（1 分）；CHCl(CV)AgNO3/V试液（1 分）CH2SO4(CV)NaOH(CV)AgNO3/(2V试液)（1 分）其它合理答案也可以第第十二题（题（8 分）分）1NiOBOBOBOBOOOHOHOHOH Na+Na+2_BOOBOBOOBOONiOOOHHHOHOHOOHHHHHHH Na+Na+2_（各 3 分）2Ni24H3BO34OHNi(H2B2O5)226H2O（2 分）第第十三题（题（8 分）分）12341 和 2：正方形格子（不带心）3 和 4：正方形格子（带心）上图中即表示出真实的镶嵌冰结合方式，但只要画出了一种合理的连接方式均计满分！由图可知并非每个水分子的氢原子都在本层上形成氢键，余下的氢原子与上（下）层结合！若画把氢画为全部在本层形成氢键，则不合理，不能得分！第第十四题（题（10 分）分）1ABC安宁（各 1.5 分）2（4 分）