2014年五一高中化学竞赛提高班后端习题2

2014 年 五一 高中 化学 竞赛提高班 后端习题 （第 二 次） 试卷说明 本测试与 2014 年 全国中学生化学竞赛初 赛 难度相当，并与实际授课难度接近。希望学员经由本试卷了解 化学竞赛初 赛 题型及难度，对 14 年 9 月 全国中学生化学竞赛初 赛 举办之前的学习进度给出合理安排。 本习题用于学生对水平进行自我评估， 测试答案将于 2014 年 5 月 20 日中午 12:00，在清北学堂官方网站进行发布。 如有 学员希望单独得到金牌助教们的阅卷及分析，请通过邮箱与我们取得联系。方式 1：将自测结果（推荐直接在原试卷上给出答案）以照片或扫描件的形式发送。方式 2：将自测答案单独以 excel 或 word 形式发送。我们会在收到答案的两周内进行评阅并进行个性化分析。 模拟试题 将于 2014 年 5 月 20 日 12:00 发布。 清北学堂集中培训课程后端习题 （ 2014 年 五一 集中培训课程使用） QBXT/JY/RXCS2014/5-2-8 2014-5-15 发布 清北学堂教学研究部 清北学堂学科邮箱 自主招生邮箱 数学竞赛邮箱 物理竞赛邮箱 化学竞赛邮箱 生物竞赛邮箱 理科精英邮箱 清北学堂官方博客 /tsba 清北学堂微信订阅号 学习资料最新资讯 清北学堂集中培训课程课程 后端习题 北京清北学堂教育科技有限公司 第 2 页 2014 年五一高中 化学 竞赛提高班后端习题 2（初 赛难度） 评分通则 1.凡要求计算或推导的，必须示出计算或推导过程。没有计算或推导过程，即使结果正确也不得分。 2.有效数字错误，扣 0.5 分，但每一大题只扣 1 次。 3.单位不写或表达错误，扣 0.5 分，但每一大题只扣 1 次。 4.只要求 1 个答案、而给出多个答案 ,其中有错误的，不得分。 5.方程式（不是反应式！）不配平不得分。 6.用铅笔解答（包括作图）无效。 7.使用涂改液涂改的解答无效。 8.不包括在标准答案的 0.5分的题，可由评分组讨论决定是否给分。 气体常数 R 8.31447 JK1mol1 法拉第常数 F 96485Cmol1 阿佛加德罗常数 NA 6.0221421023mol1 第 1 题（ 11 分） 1金属钠不仅跟氧气、水等无机物反应，还能跟酒精、醋酸等有机物反应。要研究金属钠跟酒精反应的性质以及它与水反应的异同点。该研究方法中使用了哪 3 种科学方法。 2我国青海湖地区素有“夏天晒盐，冬天捞碱”之说。请用科学原理进行解释。 3中秋佳节，雪月饼倍受青睐，为防止冰激凌融化，在携带的过程用干冰作制冷剂，某市民回家后将干冰放在密封的塑料瓶中，并保存在冰箱里。请评价该市民的做法 4在含氧酸中有一种称为原某酸的 ，一般不稳定，易脱水；它与对应的含氧酸的区别在于 H、 O 原子数目的不同 。例如：硅酸的化学式 H2SiO3，原硅酸的化学式为 H4SiO4；据此推知原甲酸乙酯的结构简式。 1 .0 0 8Z r Nb Mo T c R u Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I H f Ta W R e Os Ir P t Au Hg T l Pb Bi Po AtA c - L rHLi Be B C N O FNa Mg Al Si P ClSK Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se BrRbCsFrSrBaRaYLa Lu-6 . 9 4 1 9 . 0 1 22 2 .9 9 2 4 .3 13 9 .1 0 4 0 .0 88 5 .4 7 8 7 .6 21 3 2 . 9 1 3 7 . 3 2 2 3 2 2 6 4 4 .9 6 4 7 .8 8 5 0 .9 4 5 2 .0 0 5 4 .9 4 5 5 .8 5 5 8 .9 3 6 3 .5 55 8 .6 9 6 5 .3 91 0 .8 12 6 .9 86 9 .7 21 2 .0 12 8 .0 97 2 .6 11 1 4 . 82 0 4 . 41 1 8 . 72 0 7 . 21 1 2 . 42 0 0 . 61 0 7 . 91 9 7 . 01 0 6 . 41 9 5 . 11 0 2 . 91 9 2 . 21 0 1 . 11 9 0 . 29 8 .9 11 8 6 . 29 5 .9 41 8 3 . 99 2 .9 11 8 0 . 99 1 .2 21 7 8 . 58 8 .9 11 4 .0 1 1 6 .0 0 1 9 .0 03 0 .9 77 4 .9 21 2 1 . 82 0 9 . 03 2 .0 77 8 .9 61 2 7 . 6 2 1 0 2 1 0 1 2 6 . 97 9 .9 03 5 .4 54 . 0 0 32 0 .1 83 9 .9 58 3 .8 01 3 1 . 3 2 2 2 HeNeArKrXeRn相对原子质量Rf Db Sg Bh Hs Mt清北学堂集中培训课程课程 后端习题 北京清北学堂教育科技有限公司 第 3 页 5工业上以 CuO 和 H2SO4为原料制备 CuSO45H2O 晶体。为确 保 制备过程中既不补充水，也无多余的水分。试确定所用硫酸溶液溶质的质量分数。 第 2 题（ 5 分） 羟胺（ NH2OH）熔点 33.05，沸点 56.5，是有机合成上最常用的还原剂，工业上可电解硝酸制得，羟胺盐酸盐在工业上用途非常广泛。 1写出 电解硝酸 电极上生成 羟胺的电极反应方程式； 2 写出能体现羟胺弱碱性的离子方程式； 3羟胺能还原溴化银，写出该反应的化学方程式； 4酸性条件下羟胺能将硫酸亚铁氧化，写出反应的离子方程式； 5系统命名右图所示物质的名称。 第 3 题（ 7 分） 某些含硫氮环的游离酸可通过下列串连反应制得：氯磺酰通过氨解反应得到 A；将A 加热得 B， B 是一种硫酰胺的离子态物质； B 与某些重金属盐，例如银盐在盐酸溶液中反应便得含硫氮环的游离酸（代号 C）；将上反应中的 HCl 用 CH3I 替代，则可制得含硫氮环的有机衍生物（代号 D）。 1请完成的化学反应方程式； 2并写出 C 与 D 的化学结构式。 第 4 题（ 8 分） Apollo 号宇宙飞船在执行空间任务时，火箭中的液体 N2O4 贮存于含铁的容器中，结果腐蚀物中含有 Fe(NO3)3 N2O4，该物质实际上是 NOFe(NO3)4，经 X 射线晶体结构表示实际为 N4O6Fe(NO3)42。请回答： 1写出合成 NOFe(NO3)4的反应方程式； 2如果 N4O62 是平面型的离子，存在 3 重对称轴（旋转 120重合），但不存在对称面。试画出其可能离子结构示意图。 3如果 N4O62 是非平面型的离子，不存在 3 重和 2 重对称轴，但存在对称面。试画出其可能离子结构示意图。 CH3N OH清北学堂集中培训课程课程 后端习题 北京清北学堂教育科技有限公司 第 4 页 第 5 题（ 9 分） 为确定晶体 X 的化学式，某学生取该晶体 1.252g，以水溶解，配成 100.0mL 溶液（以下称 X液），经下列测定步骤： （ 1）取 X 液 3.00mL，用硝酸及氢氧化钠调至 pH 7，以铬酸钾作指示剂，用 0.0200mol L 1 硝酸银滴至砖红色 铬酸银沉淀出现，消耗硝酸银溶液 15.00mL； （ 2）取 X 液 3.00mL，用硝酸调至 pH 1，加入 25.00mL 0.0300mol L 1 硝酸银溶液，振荡后，再加入硝基苯，用 0.0200mol L 1 硫氰化钾溶液滴至终点，消耗硫氰化钾溶液 15.00mL； （ 3）取 X 液 10.0mL，加入 10.0mL 2.00mol L 1 氢氧化钠溶液，加热蒸馏，馏出物用 50.00mL 0.100mol L 1 盐酸吸收，蒸馏半小时后，用 0.100mol L 1 氢氧化钠溶液滴定盐酸吸收液至甲基红变黄，消耗氢氧化钠溶液 25.00mL； （ 4）取 X 液 5.00mL，用硝酸调至 pH 5 6，加入 10mL、 pH 5.5 的缓冲溶液，以二甲酚橙作指示剂，用 0.0100mol L 1EDTA 溶液滴至终点，消耗 EDTA 溶液 25.00mL。 1分析上述步骤中为什么使用返滴定（步骤为直接滴定），硝基苯的作用是什么，如何判断该反应的终点？ 2通过计算确定该晶体的分子式。 第 6 题（ 15 分） 1 8羟基喹啉是一种多齿配体，它能与 Cu（）形成一系列配合物，如在乙醇水溶液中可以得到 A，红外光谱显示 A中存在两种 Cu O键，请画出 A的立体结构。 2在加热情况下把碱金属的氰化物慢慢加入到铜盐溶液中立即得到白色沉淀 X，如果反应在室温条件下进行，则得到絮状黄绿色沉淀 A与 B， B在常温下相当稳定加热则分解得到 X。已知 A、B是配位数不同但配体与外界均相同的物质。写出所有反应的方程式。 3制取 X的最好方法是将 NaHSO3、 KCN、 CuSO4的混合物加热到 60，此法可以避免有毒气体的产生， X微溶于水， pKsp(X) 19.5， pKa(HCN) 9.4。写出制取 X的反应方程式并求出 X在水中的溶解度。 第 7 题（ 9 分） 化工生产 中用烷烃和水蒸气反应得到一氧化碳和氢气为主的混合气体。这种混合气体中用于生产甲醇或合成氨。对甲烷而言有如下两个主要反应： CH4 0.5O2 CO H2， H 36kJ mol 1 CH4 H2O CO 3H2， H 216kJ mol 1 1由反应和推出总焓变为零的总反应方程式为反应。 2用 CO 和 H2 合成甲醇可用下述两种方法之一。两步法：对应于反应的起始混合物先从 0.100 106Pa 压缩到 3.00 106Pa，然后将该反应的产物从 3.00 106Pa 压缩到 6.00 106Pa。一步法：将反应的产物从 0.100 106Pa 压缩到 6.00 106Pa。已知： W nRTlnpf（终） /pi（始） 。假定反应是在恒压下完成的。温度恒定在 500K，气体遵守理想气体行为，气体常数 R8.314J mol 1 K 1。 清北学堂集中培训课程课程 后端习题 北京清北学堂教育科技有限公司 第 5 页 设有 100mol 起始混合物，试计算按两步法增加压力的压缩功 W 两步 和按一步法增加压力的压缩功 W 一步 。 3为生产氢气用于合成氨，设某混合气体含 40.0mol 的 CO， 40.0mol 的 H2， 18.0mol CO2以及 2.00mol N2，将该混合气体加到 200mol 水蒸气中，通过反应器，发生如下转化并建立平衡：CO H2O CO2 H2，在给定条件下转化反应的平衡常数 K 3.30，求反应器出口处各种气体的物质的量。 第 8 题（ 10 分） 有机酸 D 可通过如下合成线路合成： （途径） 有人提出不经过 B、 C，直接由下面的步骤合成 D： （途径） 称取 0215g D 溶于水，以 0.1mol/L NaOH 中和，当加入 25mL 时反应完全，且 D 中含 2个甲基， 1 个季碳原子。 1写出 A E 的结构简式。 2对比以上方法，哪个更好，为什么？ 第 9 题（ 10 分） BTC 是一种稳定的白色结晶体，熔点为 78 82，沸点为 203 206。 1mol BTC 可在一定条件下分解产生 3mol 光气，所以又被称为“三光气”。工业上可以利用碳酸二甲酯的氯代反应制备 BTC。 BTC 的反应活性与光气类似，可以和醇、醛、胺、酰胺、羧酸、酚、羟胺等多种化合物反应，因此低毒性的 BTC 在化学反应中完全可替代剧毒（被禁用）的光气合成相关的化工产品。 1 BTC 分子中所有氯原子都等价，试写出结构简式 2除毒性外， BTC 比光气还有什么优点？ 3某研究者设计了以光气和苯甲酰氯、盐酸叔丁基肼等为主要原料合成了 N1叔丁基苯甲酰肼（ D）： BTC 苯甲醇 A 盐酸叔丁基肼 B 苯甲酰氯 C CPdH /2 D（产物） E（酯） 写出 A E 各物质的结构简式。 清北学堂集中培训课程课程 后端习题 北京清北学堂教育科技有限公司 第 6 页 第 10 题（ 16 分） 金鸡纳树是一种金鸡纳属的树木和灌木，原产于安第斯山区，其树皮含有治疗疟疾的药用生物碱奎宁和奎尼定（代号 CNA, Cinchona Alkaloids ）。下面是两种 CNA的立体结构，很久之前就发现这两种 羟基胺（简化表示NR3*）均是不对称亲核催化剂（ Chiral nucleophilic catalysts）， 下面是一个例子： 反应的机理： 1请明确指出 quinidine1与 qui