2008高中化学竞赛初赛模拟试卷(27)

第1页（共8页）2008高中化学竞赛初赛模拟试卷（27）第一题（6分）下面是有关物质结构的系列问题：1．蛋白质是由多肽链组成，多肽链的基本单元如右图。注明各原子间是什么类型的键，并由此推测6个原子能共平面的主要原因。2．对于某种致幻药“阿拉丁神话”有这样的解释：对苯二酚物质能形成含乙醚的一种“Hydroquinone”晶笼，其形状类似神灯，当摩擦时，“Hydroquinone”溶解，乙醚跑出来，被吸入后，而产生之幻想。形成晶笼的原因是什么？第二题（6分）1．铍与某些普通配体形成的配合物相当稳定，比如铍的化合物A为无色可升华的分子型化合物，易溶于氯仿并可从氯仿溶液中重结晶。A物质中心氧原子周围按四面体方式排布4个Be原子，Be原子两两间又被醋酸根所桥联。该物质可以通过碳酸铍与醋酸反应制备，请写出该制备反应的化学方程式；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——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。第三题（6分）1mol碘代烃用KOH－酒溶液作用，得到两种同分异构体的烯烃的混合物，其比为7︰1。反应的主要产物（得到的数量最多的）产物有49克，假设反应是定量地进行的，试确定反应是定量地进行的，试确定开始时化合物的结构式，并说明理由。第四题（10分）20世纪90年代，柏拉图多面体在DNA中的应用研究引起了人们的关注。DNA碱基对间的特定连接使它成为建造纳米大分子的最佳材料，同时DNA多面体使生物大分子在拓扑学领域的研究提升到了一个新水平。DNA多面体是以DNA为原料合成的具有几何性质的大分子，符合欧拉定理。DNA多面体的研究是目前一个新颖的课题。1．1991年Seeman等报道合成了第一个DNA立方体分子，开创了人工合成DNA多面体的先河。。首先，两个单链分子1、6经过环化、纯化、杂交后，形成了两个环状分子L和R，两种环的粘性末端分别用大写字母表示，通过特有双螺旋性的酶进行识别，可以让粘性末端以碱基互补配对的方式连结。每次只能有两对粘性末端连结，请画出DNA立方体合成方案。2．下图是另一种DNA多面体从两个角度观察到的形状。目光从一个顶点看过去结构是A图，目光垂直于某条棱边看过去结构是B图。如果目光垂直于某一个面，请画出此时你应该看到的分子空间结构图。第2页（共8页）3．在题2的DNA分子的每个顶点用一个正方形进行截顶（相当于削去这个顶角的动作）。是继DNA立方体后Seeman实验室合成的第2个DNA多面体。请问给多面体含有条边，个顶点。请画出从截顶正方形看过去的角度的分子结构剖面图。4．根据以上的了解，你能写出描述柏拉图多面体顶点、面和边数的欧拉公式么？第五题（6分）POSS是一种具有笼状结构的大分子化合物，可以实现在纳米尺度上设计和制备新颖的有机/无机纳米杂化材料。这是一种特殊的具有笼状结构的倍半硅烷，右图是该系列中的两种化合物，从大小考虑它们在该系列化合物中是紧邻的。1．观察它们的结构特征，写出该系列化合物的经验通式；2．并按规律画出比b小一号的化合物结构。第六题（9分）磁光盘机是一种可重写的光盘驱动器，它使用磁光盘片作存储媒体。磁光存储是一种采用激光和磁场共同作用的存储技术，磁光存储的研究是Williams等含有Mn、Bi元素的薄膜磁化并用光读取之后开始的。下图是其中一种化合物的晶体结构，属于六方晶系，晶胞参数为a＝b＝427pm，c＝615pm1．写出该物质化学式，判断Mn原子处于Bi原子所形成的哪一类空隙中；2．试估算该晶体的密度；3．从原子结构角度简要解释这种晶体适合做磁光材料的原因。第七题（7分）1．微波～水解法制备纳米级α－Fe2O3胶体粒子是一种新的纳米材料制备方法，使得FeCl3水解程度增大可得α－Fe2O3胶体粒子。当微波作用于FeCl3水溶液时，温度并未升高多少，Fe(H2O)63＋发生如图的结构变化，请分析微波对Fe3＋水解的影响以及微波作用原理。2．介质酸度对Fe2O3胶体粒子的形成有着重要的影响。在常规加热方法下，适量加入HCl溶液其目的是控制晶粒的生长。在一个实验中，在加酸的条件下，所得到的α－Fe2O3胶体粒子中含有大量的β－FeOOH的粒子和不定形粒子；在不加酸的条件下，对反应体系进行微波作用，发现大量α－Fe2O3晶粒迅速形成。请分析原因！A图B图第3页（共8页）第八题（7分）2，5－联苯二甲酸（PTA）是一个重要的高分子合成单体，它与对位芳香二酚或二胺经缩聚反应，可以合成一种具有刚性棒状结构且具有液晶性质的的全芳香聚酯及聚酰胺。PTA的合成对于高强度、高模量纤维的制备及高分子液晶的理论研究具有十分重要的意义。下面的新合成路线十分简便，以对二甲苯为原料，经过三步即可得到目标产物PTA。其中第二步用先制备的格氏试剂进行交叉偶联反应（NiCl2(PPh3)2做催化剂），无机试剂用到了Br2(/CCl4)、KMnO4等原料。1．能根据以上提示写出合成路线2．对两种中间产物进行命名第九题（9分）手性Salen配体和其配合物在电子结构和催化活性方面与卟啉化合物具有相同特点，常应用于不对称催化反应中。以下合成路线是采用简单易得的原料，合成了一个能形成双核配合物的新型手性二聚Salen配体3。3号物质经元素分析C81H96N4O4，其中t-Bu为叔丁基。请写出A、B、C、D、2、3物质的结构简式。第十题（8分）在常温下A物质是一种无色液体，毒性很大，不溶解于水，也不被水、酸、碱所水解。A分子中只存在两种化学键，其中S-S键长221pm，S-F键长156pm。该物质在高温下表现出较强氧化性，可能是由于分子内部断裂为游离基。一个A分子产生两个B游离基，一个B继续断裂生成具有强氧化性的单原子游离基，同时生成1分子C，C可由S和CoF3混合物加热制得，性质活泼遇水水解。A分子在423K下会发生歧化为C和D，D具有正八面体结构，是绝缘性能良好的液体，可作变压器油。1．画出A分子的空间结构；2．说明C的空间结构，分别写出S和CoF3混合物加热制备C和C分子水解的化学方程式；3．请从成键情况解释D的用途。第4页（共8页）第十一题（8分）在空气中，化合物CoCl2•6H2O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CoCl2•6H2O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。CoCl2•6H2O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Co23.8%，H3.6%，N33.9%，O38.7%，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。第十二题（12分）近年来锂离子二次电池由于其优异的性能备受关注，与传统的锂电池相比具有能量密度高，电压高，循环性能好等优点，现在已经广泛的用于数码产品中。锂离子电池负极一般用改性石墨等碳材，目前的发展比较成熟。而正极材料的开发已经成为制约锂离子电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素。LiMn2O4体系是用于锂离子电池的一种常用正极材料，采用溶胶凝胶法可制得稳定态尖晶石结构的LiMn2O4以及富锂型的掺杂化合物Li1+xMn2-xO4。1．Li1+xMn2-xO4可拓宽充、放的电压范围，中Mn3+、Mn4+的个数分别为，个（用x表示）；2．在LiMn2O4的基础上制备Li1+xMn2-xO4主要是用Li+占据部分Mn3+，其中0≤x≤1。推算锰的平均氧化态最小值；3．下图是锂离子二次电池工作原理示意图，请简要说明其工作原理4、为了保持电荷的流动，Li1+xMn2-xO4在发生电极反应时最大极限脱锂的最终产物是。5、电容量（单位：mA·h/g）是衡量电池性能的一个重要指标，试列出正极材料物质Li1+xMn2-xO4的理论电容量计算式。并估算当x＝0.1时的数值第十三题（6分）移取乙二醇试液25.00mL，加入0.02610mol·L-1KMnO4的碱性溶液30.00mL；反应完全后，酸化溶液，加入0.05421mol·L-1Na2C2O4溶液10.00mL.此时所有的高价锰均还原至Mn2+，以0.02610mol·L-1KMnO4溶液滴定过量Na2C2O4，消耗2.30mL。写出乙二醇与KMnO4的离子方程式。计算试液中乙二醇的浓度。第5页（共8页）第6页（共8页）参考答案第一题（6分）1．由于C，N为sp2杂化，故6个原子共平面。N，C，O问有π43离域键。2．分子间作用力和氢键第二题（6分）1．4BeCO3＋6CH3COOH→4CO2↑＋3H2O＋Be4O(OOCCH3)62．Fe2[(COO)2]3＋Zn(COO)2＝ZnFe2O4＋4CO↑＋4CO2↑第三题（6分）CH3－CHI－CH2－CH3因为产生两种同分异构的烯，可以假设开始时的碘化物是二次生成的。考察生成物的质量。7/8mol的生成物的质量为49g，所以这种生成物的摩尔质量56g/mol，得到烯烃为C4H8，意味着开始时的化合物C4H9I。第四题（10分）1．2．或3．36，24，4．V＋F＝2＋E第五题（6分）第7页（共8页）1．[RSiO1.5]n2．第六题（9分）1．MnBi，八面体，62．a2×sin60o×c×Na×ρ＝2M(MnBi)ρ＝9.04g/cm33．Mn和Bi都有较多的未成对电子，表现为顺磁性，外加磁场时可以被磁化（提到未成对电子较多即可）第七题（7分）1．当微波作用于此溶液时，水分子发生极化，这将使六个水分子中的羟基更易于靠近被它们所包围着的带正电荷的Fe3＋，因而FeCl3水溶液的水解速率会大为提高。而且，由于是六个水分子包围一个Fe3＋，所以从理论上讲，水解速度应提高至常规加热方法的六倍左右。2．微波～水解法下无需使用酸化的FeCl3溶液。微波有很强的穿透性，它能均匀地作用于溶液中，使大量晶粒迅速形成，这将有效控制晶粒的生成。第八题（7分）1．2．（1）2－溴代对二甲苯（2）2，5－二甲基联苯第九题（9分）A：B：C：D：2：3：第十题（8分）第8页（共8页）1、2．畸变四面体，S＋4CoF3→SF4＋4CoF2；SF4＋2H2O→SO2＋4HF3．因为S原子的电子组态为1s22s22p63s23p4。价电子数为6，在SF6分子中，S原子采用sp3d2等性杂化，6个杂化轨道，6个价电子与6个F原子形成6个σ键，几何构型为正八面体，分子的对称性高，无极性，所以有良好绝缘性能。第十一题（8分）A：[Co(NH3)5(H2O)]3ClB：[Co(NH3)5Cl]2ClC：[Co(NH3)4Cl2]ClD：Co(NH3)3(NO2)3第十二题（12分）1．1－3x，1＋2x2．3.53．充电时Li从正极化合物中脱出并嵌入负极晶格，正极处于贫锂态；放电时Li从负极脱出并插入正极，正极为富锂态。为保持电荷的平衡，充、放电过程中应有相同数量的电子经外电路传递，与Li一起在正负极间迁移，使正负极发生氧化还原反应，保持一定的电位。4．Li4xMn4+（2－x）O45．1mol正极材料Li离子完全脱嵌时转移的电量为96500C（法拉第常数）说明：由单位知mAh/g指每克电极材料理论上放出的电量：mA·h＝1×10－3A×3600s＝3.6C最大极限脱锂的最终产物使Mn3+全部变为Mn4+离子Li1＋xMn(2－x)O4）个锂离子脱（x31Li4xMn(2－x)4＋O4因此计算出Li4xMn(2－x)O4的理论重量比容量为96500(13)131483.6[6.94(1)54.9(2)416]10.265xxCxx