2006年全国化学竞赛初赛模拟试卷（23）

2006年全国化学竞赛初赛模拟试卷（23）（时间：3小时 满分：100分）题 号12345678910111213满 分97810678671598H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3LaLuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po210At210Rn222Fr223Ra226AcLrRfDbSgBhHsMtDs第第题（9分）1氢键、取向力、诱导力、色散力22 4312 4 124pm4体心立方题（9分）1请具体写出甲苯和水混合溶液中的分子间相互作用 ；2下列元素具有最低第一电离能的是_，最高第一电离能的是_。A Mg B Al C Si D P E S3金属Ni为面心立方密堆积结构，晶胞参数a352pm，金属Ni原子配位数为_，晶胞中原子数为_，金属Ni的原子半径为_。4已知W属立方晶系，其晶胞参数a315.7pm，密度1.90104kg/m3，分子量M183.92，则该晶体的结构属于_密堆积。第第题（7分）A B C D（S） E（S）题（7分）第一条综合有机合成路线是在19世纪由Kolbe完成的，该路线图如下CS8CS2CCl4Aacetic acid在现代的有机合成中，一条相似的合成氨基酸的路线如下所示画出AE的结构式，并用R/S规则指出D、E的立体化学第第题（8分）129克24C3H5(ONO2)36N2O212CO210H2O；Pb(N3)2Pb3N2。三个反应中，反应物均为体积很小的固体或液体。都产生了大量的氮气。硝化甘油产生了其它气体。氮分子由于叁键的关系而相当稳定，因此这些反应高度放热，以至于产生的气体扩张的相当迅速。43NaN3H2SO42HN3Na2SO4题（8分）某些化学反应的发生可以使人类免于严重伤害与死亡，例如可以迅速生成大量氮气而充满安全气囊的化学反应，其涉及到的化学反应如下：2NaN32Na3N2(g)；10Na2KNO3K2O5Na2ON2(g)；K2ONa2OSiO2硅酸盐1写出叠氮阴离子与氮分子的Lewis结构2在50，1.25atm的情况下，将15L的安全气囊充满氮气，需要叠氮化钠为多少克？3分别写出硝化甘油的分解与叠氮化铅用来引爆而分解的方程式。试比较叠氮化钠、硝化甘油与叠氮化铅的分解反应相似处？4写出叠氮化钠与硫酸反应的反应方程式。第第题（10分）1H/P11.3；氢重量百分比3.043%234HCN、H2O A：5、0；G：5、1；U：4、2；C：4、1题（10分）OswaldAvery在1944年分离出一遗传物质，并由元素分析得知它是脱氧核醣核酸的钠盐。一段DNA，式量为1323.72，显示如下：1假设每一个碱基都会在DNA中平均出现，写出相对每一个磷（P）会有几个氢（H)，并计算H的重量百分比，需有三位有效数字。2Chargaff由DNA中萃取出个别的碱基，并由UV的吸收光谱来决定它们的浓度。Chargaff发现下列的莫耳比例关系：AG1.431；TC1.431AT1.021；GC1.011Chargaff的发现暗示碱基在DNA中可能是成对的。画出DNA里的碱基配对（一定要标出氢键。糖基和磷酸都不需画出）。3DNA不按正常配对时，可能会发生突变。画出任意三种可能的不正常配对。4在实验室中可模仿地球在有生命之前的大气组成，有HCN、NH3和H2O，这些物质确实可以合成出碱基。写出合成下列碱基所须最少HCN和H2O的分子数目。第第题（6分）1差不多每隔8小时，浓度减少一半，所以此反应为一级反应；2lgAlgA0kt/2.303 lg0.326lg0.4804k/2.303 k0.0966h1 t1/20.693/k0.693/0.09667.17h3lg0.370lg0.480kt/2.303 t2.69h 约在下午2点42分注射第二针。题（6分）某抗菌素在人体血液中呈现简单级数的反应如果给病人在上午8点注射一针抗菌素然后在不同时刻测定抗菌素在血液中的浓度c以mg/100cm3表示得到如下数据：t / hours481216c / mg/100cm30.4800.3260.2220.1511确定反应级数。2求反应的速率常数k和半衰期t1/2。3若抗菌素在血液中的浓度不低于0.370mg/100cm3才有效，问大约何时该注射第二针？第第题（7分）12题（7分）天然橡胶是由异戊二烯组成的聚合物，此共轭双烯称为2甲基1,3丁二烯。异戊二烯不只存在于橡胶中，也存在于许多天然物中称为terpenes，大多数都是由异戊二烯为单位以头对尾的方式所组成的碳链接构。由异戊二烯规则可以帮助我们找出terpenes的结构以及其生物合成的源头。1找出下列terpenoid天然物中的异戊二烯单元。2在聚合物化学中，重复的单元称为单体而单元间是透过链锁反应聚合作用或是stepreaction聚合作用而联结在一起。下列是stepreaction聚合作用的一些例子：画出下列聚合产物中的单体。第第题（8分）1阳极：Cu(s)Cu2(aq)2e；阴极：2H(aq)2eH2(g)2总电量数(0.601A)(1Cs1/1A)(1802s)1083C3电子数(1083C)(1电子/1.6021019C)6.76010214铜原子数(6.7601021)/23.3801021铜原子质量0.3554g/3.38010211.0511022g5阿佛伽德罗常数63.546g/1.0511022g6.04610236百分比误差：(6.04610236.0221023)/6.02210230.4%7产生的氢气重量(1g)(6.7601021/6.0221023)0.011g如果考虑浮力，收集并称量这样微量的任何气体并不可行。题（8分）阿佛伽德罗常数的定义是指恰好12克的碳12中所含的原子数。2002年，CODATA（Committee on Data Science and Technology）所建议的阿佛伽德罗常数为6.0221415(10)1023mol1，其中括号中数值表示最后两位数的标准偏差。阿佛伽德罗常数可以由电解方式求得。透过电流和时间的测量可以知道有多少电子通过电化学电池QIT（电量电流时间）。用两个铜电极来电解0.5M H2SO4，在电解过程中，阳极的铜会因铜原子被转变成铜离子而减少，铜离子可以在溶液中流通。在阴极表面，酸性溶液中的氢离子被还原成氢气而释放出来。实验结果如下：阳极减轻的质量：0.3554g；恒定电流：0.601A；电解时间：1802s。其中1A1C/s或1As1C，而一个电子的电量为1.6021019C。1写出在阳极与阴极发生的反应。计算通过回路的总电量。2计算电解过程牵涉的电子总数。3计算一个铜原子的质量。4求出阿佛伽德罗常数。铜的原子量是63.546g/mol。5本实验所测得的阿佛伽德罗常数的百分误差（percent error）为多少？6原则上也可以收集电解所产生的氢气，用其重量来决定阿佛伽德罗常数。计算本实验所产生的氢气重量。利用收集氢气的重量以求得阿佛伽德罗常数，可行吗？第第题（6分）A：Co(NH3)5(H2O)Cl3 B：Co(NH3)5ClCl2 C：Co(NH3)4Cl2Cl D：Co(NH3)3(NO2)3题（6分）在空气中，化合物CoCl26H2O在空气中与氨水反应生成化合物A（化学式CoCl3H17N5O）。加入硝酸银溶液，A中的所有氯全部都沉淀。如果把A加热至100，A会失去水而形成紫色的固体B (化学式CoCl3H15N5)。已知B的化学式含有一个阳离子、二个阴离子。把CoCl26H2O和碳酸铵混合氧化，然后加入氢氯酸可得到化合物C（化学式CoCl3H12N4)，在C中加入硝酸银溶液只有1/3的氯可被沉淀。CoCl26H2O与氨水和亚硝酸钠反应，氧化得到黄色固体D。已知D的元素重量百分组成为Co 23.8%，H 3.6%，N 33.9%，O 38.7%，且在水溶液中D不会解离成离子。试写出A，B，C，D的结构式。第第题（7分）1H2.4107（pH6.6）；OH1014/(2.4107)4.1108；HSO4HSO42/K2(2.4107)(1.0107)/(1.2102)2.01012；SO421.01072103mL（强调有效数字位数）37.4103题（7分）1计算在1.0107M 的硫酸溶液中H、OH、HSO4和SO42的浓度。(Kw1.01014，K21.2102at 25)（答案要有两位有效数字）。2计算需要多少体积的0.80M之NaOH溶液，加到250mL含3.48mL的浓磷酸里，才能使它成为pH7.4的缓冲溶液。（浓磷酸溶液为85%（重量百分），密度1.69g/mL；F.W.98.00），（pK12.15，pK27.20，pK312.44）（答案须有三位有效数字）。3药物的效应是和它是否能穿透细胞膜渗入血管内有关。MembraneStomachpH2.0BloodpH7.4HAHAHA HA假设一弱酸的药物之离子A是不能穿透细胞膜，但HA可以，如上图。再假设HA在细胞膜两边的浓度是一样的。计算柳酸（HAA）在血液中和胃中的比值。（柳酸 pK3.52）图 cristobalite第第题（15分）1Si：8；O：162sp3：109.53正八面体：4因为要显示形式电荷，故此气体产物应该为CO而非CO2，其中C的形式电荷为1，O的形式电荷为1，平衡的方程式如下：SiO2（s）2C（s）Si（s）2CO（g）5（1）Si（s）2Cl2（g）SiCl4（l）（2）正四面体：（3）“C”SiHCl3，极性分子 （4）(1g/32.066g/mol)0.11096.0210231.910126掺杂硼的硅晶圆，相邻原子的电子可移动至电洞，而导电性随之提升，故电洞为电荷载体，此为P型半导体。题（15分）化学不但可以增进生活质量，也可以使得生活富裕，数千年前，人类已能善用砂制造玻璃，再由玻璃制成镜片，进而制作出望远镜、显微镜、眼镜镜片、甚至化学实验的玻璃器材。近来，砂已成为半导体的起始物。硅为地壳中含量丰富的元素之一，硅以SiO键结存在化合物中，而地表上则以SiO2形式存在。1在cristobalite的晶胞中，各含有多少个Si和O原子？2推测此结构中Si的杂化轨道以及OSiO的键角。3SiO2非常稳定，但却易与氢氟酸（HF）反应，此反应应用在玻璃蚀刻与半导体的制造技术上：SiO2（s）6HFA（aq）2H（aq）2H2O（l）画出A的分子结构4二氧化硅与焦炭在电弧炉中加热到3000可得纯硅，写出SiO2与煤焦的反应方程式，在此，假设仅生成一种气体，其路易斯结构有形式电荷的分布，画出上题生成气体的分子轨道图。5为了得高纯度的硅，可将粗质的硅与氯气反应而产生“B”，或是与氯化氢反应生成“C”。（1）写出Si与氯气反应的方程式。（2）预测“B”的分子结构（3）方程式（Si（s）3HCl（g）“C”（g）H2（g）中的产物“C”是否具有极性？如果有，请简述其偶极矩的方向，并画出“C”的三维空间结构。（4）于1000时，上题方程式之逆反应为自发反应，并产生高纯度的硅。最后纯化过程是熔化，称之为区域精炼，其原理是因为杂质在液相的溶解度大于固相（如图），区域精炼的步骤可重复进行，直到预期的纯度（不纯物应少于0.1 ppb）为止。Zone refining of Silicon当不纯物程度达0.1 ppb时，每克的硅晶圆中有多少硅原子被杂质原子取代？6如同其它的半导体，高纯度的硅导电性不好，需要加一低限电压才能导电，若提高电压值，则导电度上升，另一方面，硅的半导体性质可藉由添加少量不同元素来提升。取少量B原子取代硅晶圆中的硅，此时何者为电荷载体 (charge carrier)？此添加后的半导体称为何型半导体？第第题（9分）1C C CO Fe2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO2(g) K4824（1(1/4)12）312.5%4题（9分）铁的原子核是最稳定的原子核组态，所以在可以孕育生命的大红星中，累积很多，这导致铁在宇宙的含量很多，地球也含有很多铁。1发现并能够有效的还原氧化铁，是人类文明进步的重要一环，在炼铁炉中的主要反应如下：C(s)O2(g)CO2(g)H393.51kJ/molCO2(g)C(s)2CO(g)H172.46kJ/molFe2O3(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)H ? 写出上述各反应的还原剂。平衡反应式，并计算此反应在1200时的平衡常数。（其中，Hf(Fe2O3(s)824.2kJ/mol，S(J/mol/K)：Fe(s)27.28，Fe2O3(s)87.40，C(s)5.74，CO(g)197.674，CO2(g)213.74）2在制作青灰瓷中，Fe2O3 被部分还原，产生Fe3O4和FeO的混合物，这些不同氧化铁化合物的存在，造成了青灰瓷的特殊色彩。磁石（Fe3O4）是含Fe2+与Fe3+