2010年高中化学奥林匹克竞赛全真模拟试题(7)

高中化学奥林匹克竞赛全真模拟试题（七）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。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。草稿纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。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。允许使用非编程计算器以及直尺等文具。1.008ZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtAc-LrHLiBeBCNOFNaMgAlSiPClSKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrRbCsFrSrBaRaYLaLu-6.9419.01222.9924.3139.1040.0885.4787.62132.9137.3[223][226]44.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6[210][210][210]126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3[222]HeNeArKrXeRn相对原子质量RfDbSgBhHsMt翻印无效第1题（6分）在液态SO2溶液中，将硫磺（S8）、碘和AsF5混合加热，得到一种化合物A。经分析发现：A的阴离子为正八面体结构，阳离子与P2I4是等电子体。1-1确定A的结构简式，写出生成A的化学反应方程式。1-2根据路易斯电子理论，画出A中环状阳离子的结构式。1-3预测A中S－S键与经典S－S键的键能大小。第2题（11分）铜及其化合物在日常生活中应用极其广泛。2-1若把原先的厕所或马厩改为贮存弹药的仓库，经过一段时间后，炮弹发生锈蚀，经化验得锈蚀产物的主要成分是[Cu(NH3)4](OH)2CO3。请分析原因，写出相关的化学反应方程式。2-2火炮在射击后要用擦抹剂清除炮瞠内的铜（俗称挂铜）。擦抹剂由K2Cr2O7和(NH4)2CO3组成。当温度低于10℃，用擦抹剂时还要加少量NaOH以促进反应。（1）铜与擦抹剂反应的方程式（产物都是水溶性的）；（2）温度低于10℃时，加NaOH为什么能促进反应？写出反应式。第3题（7分）水在不同的温度和压力条件下可形成11种不同结构的晶体，密度从比水轻的0.92g·cm－3到约为水的一倍半的1.49g·cm－3。冰是人们迄今已知的由一种简单分子堆积出结构花样最多的化合物。其中在冰－Ⅶ中，每个氧有8个最近邻，其中与4个以氢键结合，O－H…O距离为295pm，另外4个没有氢键结合，距离相同。3-1画出冰－Ⅶ的晶胞结构示意图（氧用○表示，氢用ｏ表示），标明共价键（—）和氢键（----），写出氧原子的坐标。3-2计算冰－Ⅶ晶体的密度。第4题（10分）车祸严重危害了司乘人员的生命安全，为了降低车祸给司乘人员所带来的损害，有人利用化学反应在小汽车前排设计了一气袋。气袋由固体化合物A＋B＋C组成，在汽车受到撞击的一刹那，由于剧烈碰撞，导致气袋里发生化学反应，气袋迅速膨胀，随及弹出，从而保护司乘人员的头颈不致于撞到钢架、挡风玻璃，该气袋已挽救了成千上万人的生命。化合物A为白色固体，通常情况下相对稳定，碰撞时剧烈分解，产生熔融状态的D与气体E。D常温下为固体，性质十分活跃，直接与O2作用生成F，F为黄色粉末，可用做高空飞行或潜水时的供氧剂。气体E十分稳定，但可与金属锂作用生成白色固体G，G强烈水解，生成易溶于水的化合物H与气体I，H与气体I的水溶液均为碱性。化合物B为钾盐，无色晶体，易溶于水，其溶解度随温度升高急剧增大。B加热时易分解，生成固体J与气体K，气体K可使带有余烬的火柴复燃。化合物C为氧化物，无色、坚硬、不溶于水，在自然界中以原子型晶体存在，能与HF气体作用生成L与气体氟化物M。4-1判断A、B、C为何种化合物？4-2分析A、B两种盐阴离子杂化方式及成键情况，并画出示意图。4-3写出剧烈碰撞后，气袋中所发生的化学反应。4-4固体C在气袋里起到什么作用？第5题（6分）“柯达尔”是一种高聚物，其结构式为：OCH2－－CH2OOC－－CO工业上以石油产品对二甲苯为原料合成“柯达尔”的方案如下：CH3CH3ACl2BCDEFNaOHO2H2NaOH/H2O①O2/Cu催化剂催化剂②柯达尔③H2O回答以下问题：5-1写出B、D、E结构简式；5-2写出B→C、E→F的化学方程式；5-3写出D＋F→柯达尔的反应方程式和反应类型。第6题（10分）配位化合物X。（1）由四种元素、11个原子组成；（2）由一个中心金属离子和四个配体组成；（3）中心金属离子是Ⅷ族元素，且测得质量分数是65.10%；（4）其中一种配体是卤素离子，且测得质量分数是23.55%；（5）X有顺式和反式两种异构体。6-1配合物X的空间构型是；6-2配合物X的化学式是；并给出推理过程：6-3试画出顺式–和反式–X的结构，并分别在结构式下边标注顺–或反–。6-4还有若干种离子化合物的实验式和X的化学式相同。它们每个还满足如下条件：是由分立的、单核的离子配合物实体构成的；仅含1种阳离子和1种阴离子。写出符合上述条件的所有可能的离子化合物的精确的分子式（清楚给出在每个化合物中每个分立的配合物实体的组成，至少写两个离子化合物）。第7题（15分）麻黄素是从药材麻黄中提取的一种低熔点（38C）生物碱，比旋光度为–6.8(乙醇为溶剂)，在实验式可以按下列路线合成合成它的外消旋体：A+(CH3CH2CO)2OAlCl3B(C9H10O)Zn/HClC(C9H12)NBSCCl4D(C9H11Br)KOHC2H5OHE(C9H10)C6H5CO3HF(C9H10O)CH3NH2麻黄素外消旋体7-1把麻黄素及A—F的结构式填入下表：ABCDEF麻黄素7-2以*标出麻黄素分子中的手性碳。7-3写出麻黄素所有的立体异构体的费歇尔投影式，并系统命名。第8题（8分）熵是由德国物理学家克劳休斯于1865年首次提出的一个重要热力学概念。统计物理学研究表明，熵是系统混乱度的量度。熵增加原理的数学表达式是：(ds)U,V≥0。其物理意义是：一个孤立系统的自发过程总是朝着熵增加的方向进行，即从有序走向无序。而生命的发生、演化及成长过程都是从低级到高级、从无序到有序的变化。这样看来把熵增加原理应用到生命科学中似乎是不可能的。8-1熵增加原理与达尔文进化论是否矛盾?说明理由。8-2初期的肿瘤患者可以治愈，而晚期癌症患者的肿瘤想要治愈是根本不可能的，用熵增加原理解释其原因。第9题（13分）绿矾（化学式FeSO4·7H2O）是硫酸法生产钛白粉的主要副产物，每生产1吨钛白粉，副产4.5～5.0吨绿矾，目前全国每年约副产绿矾75万吨，除极少量被用于制备新产品外，绝大部分作为废料弃去，对环境造成污染。因此开发综合利用绿矾的工艺，是一项很有意义的工作。某研究者提出如下图所示的绿色工艺流程。其中A是碳铵，B是氯化物，C是不含氯的优质钾肥，D是一种氮肥，E是红色颜料，F是常见的气体化合物。该工艺实现了原料中各主要成分的利用率均达94%以上，可望达到综合利用工业废弃物和防治环境污染的双重目的。9-1写出B、C、D、E、F的化学式。9-2写出反应①、②、③的化学方程式。9-3指出反应③需要加入DFA（一种有机溶剂）的理由。9-4判断DFA是否溶于水。第10题（14分）近年来，在超临界CO2（临界温度Tc=304.3K；临界压力pc=72.8×105Pa）中的反应引起广泛关注。该流体的密度在临界点附近很容易调制，可认为是一种替代有机溶剂的绿色溶剂，该溶剂早已用于萃取咖啡因。然而，利用超临界CO2的缺点之一是CO2必须压缩。10-1计算将CO2从1bar压缩到50bar所需的能量，其最终体积为50ml，温度为298K，设为理想气体。10-2实际气体用如下方程描述（近似的）：[p+a(n/V)2](V－nb)=nRT对于CO2：a=3.59×105Padm6mol－2b=0.0427dm3mol－1分别计算在温度为305K和350K下为达到密度220gdm－3，330gdm－3，440gdm－3所需的压力。10-3超临界流体的性质，如二氧化碳的溶解能力和反应物的扩散性与液体的密度关系密切，上问的计算表明，在哪一区域——近临界点还是在较高压力或温度下更容易调制流体的密度？10-4在超临界二氧化碳中氧化醇类，如将苄醇氧化为苯甲醛，是一种超临界工艺，反应在催化选择性效率为95％的Pd/Al2O3催化剂作用下进行。（1）写出主要反应过程的配平的反应式。（2）除完全氧化外，进一步氧化时还发生哪些反应？10-5在另一超流体工艺合成有机碳酸酯和甲酰胺的例子中，二氧化碳既是溶剂又可作为反应物替代光气或一氧化碳。（1）写出甲醇和二氧化碳反应得到碳酸二甲酯的配平的化学反应方程式，如以光气为反应物如何得到碳酸二甲酯？（2）用适当的催化剂可用吗啉和二氧化碳合成甲酰基吗啉。该反应还需添加什么反应物？写出反应式；若用一氧化碳替代，反应式如何？10-6用绿色化学的观念给出用二氧化碳代替一氧化碳和光气的两个理由。与以CO或COCl2为反应物对比，再给出用CO2为反应物的1个主要障碍（除必须对二氧化碳进行压缩外）注：吗啉的分子式为C4H9NO；结构式为：ONH参考答案：1-1A：[S2I4][AsF6]2（2分）；1/4S8＋2I2＋3AsF5SO2[S2I4][AsF6]2＋AsF3（2分）；1-2SIISII（1分）；（注释：S—S键级123；I—I键级113。）1-3A中S—S键的键能要大。原因是S—S具有双键的特点（1分）2-1厕所、马厩里的粪便中的尿素分解产生NH3，改为贮存弹药的仓库后，由于NH3的存在，使Cu的还原性增强，易被空气中的氧气氧化，于是弹药上的Cu与CO2、O2、H2O和NH3等共同作用，产生铜锈（2分）：Cu＋8NH3＋O2＋CO2＋H2O＝[Cu(NH4)2(OH)2]CO3。（2分）2-2（1）3Cu＋2K2Cr2O7＋12(NH4)2CO3＝[Cu(NH3)4]CO3＋[Cu(NH3)4](HCO3)2＋2[Cr(NH3)6](HCO3)3＋2KHCO3＋7H2O（3分，写离子式的给全分）（2）低于10℃，加NaOH使NH3更易成NH3，促进配合，和产物中HCO3－结合，使平衡右移。（2分）3Cu＋K2Cr2O7＋12(NH3)2CO3＋10NaOH＝3[Cu(NH3)4]CO3＋[Cr(NH3)6]2(CO3)3＋K2CO3＋5Na2CO3[2分，产物Cr(NH3)63＋错，但平衡，扣1分，产物中有CO2不给分。产物中有HCO3－反应物中OH－数目相应减少，方程式平衡的，不扣分]3-1晶胞结构示意图如右图所示（2分），水分子表达正确（1分），氢键表达正确（1分）氧原子坐标：（0，0，0）、（1/2，1/2，1/2）（1分）3-2ρ＝30323103229510023.602.182（2分）＝1.51g/cm3（2分）冰–Ⅶ是密度最大的一种，密度与1.49的差异在于晶体理想化处理的必然（由键长计算金刚石和石墨的密度都有这样的微小误差）4-1A：NaN3；B：KNO3；C：SiO2（3分）4-2N3－，结构式为：NNNN：sp杂化，两个σ键，两个π43NO3－：ONOO；N：sp2杂化；三个N－Oσ键，一个π64（3分）4-32NaN32Na(l)＋3N2；10Na＋2KNO3→K2O＋5Na2O＋N2；K2O＋Na2O＋2SiO2→Na2SiO3