08年全国高中化学竞赛初赛试卷(41)

第1页（共8页）H3BO3的层状结构2008高中化学竞赛初赛模拟试卷（41）第一题（2分）香皂一般呈碱性，长期用香皂洗脸容易造成面部油脂层破坏，皮肤老化；而洗面奶一般呈弱酸性，和皮肤酸碱性相似，有利于皮肤健康。“曼秀雷登”推出了新型化妆品——天性炭男士洗面奶。针对男士面部毛孔粗大容易吸纳污垢而开发。请分析此新产品的的理论支持。第二题（8分）正硼酸（H3BO3）是一种片层状结构白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连（如右图）。1．正硼酸晶体属于晶体；2．片层内微粒间的作用力是上面？片层间微粒间的作用力又是上面？3．含1molH3BO3的晶体中有mol氢键；4．以1个片层为研究对象，画出其二维晶胞，并指出其所包含的内容。第三题（5分）Si3N4作为一种高温结构材料，具有广泛用途，可通过多种途径进行制备。写出下列反应方程式。1．以三种常见廉价物质为原料（其中两种为单质），混合加热制备；2．SiCl4在液氨中反应，产物之一高温加热可得Si3N4；3．SiCl4与氨气在高温下直接反应得到Si3N4。第四题（7分）实验表明，乙烯在很低的温度下能凝结成分子晶体，经X－射线分析鉴定，晶胞参数为：a＝487pm，b＝646pm，c＝415pm，晶体结构如右图所示。1．该晶体的晶胞类型是；2．晶体的理论密度是g·cm－3；3．设C原子形成的双键中心对称地通过原点，离原点最第2页（共8页）近的C原子的分数坐标为（0.11，0.06，0.00），试计算C＝C共价键长是pm。第五题（12分）高铁酸盐以其独特的环境友好特性受到人们越来越多的重视。可由三种方法进行制备：1．熔融法：又称干法，是在有苛性碱存在下，于500℃～1000℃，硝酸盐或过氧化物经固相反应将低价铁化合物氧化成高铁酸盐的方法。该法特点是产物为多种价态铁酸盐的混合物，反应容器腐蚀严重。目前倾向于用过氧化物或过氧硫酸盐作为氧化剂（代替硝酸盐），并添加硫酸盐。（1）Na2O2/FeSO4体系在N2流中于700℃反应1小时，可得到高铁酸盐，已知反应过程中的失重率为4.15%（假设反应物完全反应），试写出并配平这一反应方程式。（2）以硝酸盐为氧化剂时的最大不足之处是什么？（3）添加硫酸盐的目的是什么？2．次氯酸盐氧化法：又称湿法，是在低温下用次氯酸盐的苛性碱溶液将Fe3＋盐[主要是Fe(NO3)3]氧化成高铁酸盐。湿法主要用于制备低浓度的Na2FeO4溶液。（1）写出该制备反应的离子方程式；（2）能否通过浓缩的办法或其它办法得到高铁酸盐固体，为什么？3．电解法：用隔膜式电解槽，在浓碱溶液中，经直流电解，将Fe氧化成高铁酸盐。实验室中可用右图所示装置进行实验。（1）写出电极反应和总反应方程式；（2）该方法相对上面两种方法的显著优点是什么？第六题（5分）ZnS晶体中掺入少量约0.0001％的AgCl，在电子射线激发下，可发射450nm的荧光，是彩电荧光屏上的蓝色荧光粉。试简述其发光原理，并推测除AgCl还有哪类物质掺杂后可能使晶体发光，若想对其发光波长进行调解，如发红光，则应掺入什么物质？第七题（10分）由短周期两种元素组成的A气体通入到AsF5中，生成一种共价型离子化合物B、化合物C和一种氧化性气体D。已知B的阴离子为正八面体构型，阳离子与O3是等电子体，在某非水溶剂中做电导实验，其电导性与NaCl相同。化合物D呈四面体结构，可由AsF3与臭氧（等物质的量）反应制得，红外光谱显示，J中有一个AsF3没有的吸收。1．试写出A、B、C、D的化学式；2．写出制备B和C的化学反应方程式；3．写出气体A与NH3反应的化学方程式。第3页（共8页）第八题（7分）某退热止痛剂为咖啡因（右图）、盐酸喹啉和安替比林的混合物，为测定其中咖啡因的含量，称取试样1.000g，移入100mL的容量瓶中，加入50mL水、20mL0.35mol/L四碘合汞酸钾溶液和2mL浓盐酸，此时喹啉和安替比林均与四碘合汞酸根生成沉淀，加水稀释至刻度，摇匀。将试液干过滤，移取40.00mL滤液于干燥的锥形瓶中，加入10.00mL0.3000mol/L四碘合铋酸钾溶液，与质子化的咖啡因反应生成沉淀。干过滤，取20.00mL滤液，在pH3～4的条件下，以0.02000mol/LEDTA滴定至黄色消失为终点，用去EDTA标准溶液30.00mL。1．画出质子化咖啡因的结构；2．如何控制pH3～4的条件；3．计算试样中咖啡因的质量分数。第九题（9分）槟榔碱为油状液体，有拟胆碱作用，在医疗上用于治疗青光眼。除由槟榔提取外，也可由烟酸（吡啶－3－甲酸）为原料人工合成，某学生设计了如下合成路线：CH2＝CH－COOC2H53NHA（C5H11O2N）522HCOOCCHCHB（C10H19O4N）OHCHCHONaCHCH2323/COOHCH3适量C（C8H13O3N）NiH/2D（C8H15O3N）/3OHE（C6H9O2N）OHOHCH33/E（C7H11O2N）OHICH23/G（C8H13O2N）请确定A～G结构式。第十题（9分）某元素与氧元素形成的化合物X，具有强氧化性。一定条件下取0.2640gX，与足量KI－H2SO4溶液反应，所得溶液需要被0.488mol/L的Na2S2O3溶液28.68mL完全滴定到终点。1．通过计算和讨论，确定X的化学式；2．写出X的结构式；3．写出X与KI反应的离子方程式；4．写出制备X的离子反应方程式。第4页（共8页）第十一题（16分）1．某阻燃剂的球棍模型如右图所示，写出其名称2．写出下面合成中最终产物的结构简式：373/AlClClHC32/AlClOAcNaOHBr/2HCl3．苯甲醛在离子液体中通过电化学反应还原得到化合物X，X有3种光学异构体。按要求画出满足条件的一种结构简式：4．配合物分子X的化学式为CdFe2C26H34O2N2Cl，分子结构呈现中心对称，存在两种类型的五元环（无其它环），分子中还存在烷基伯碳、仲碳和季碳各一对。按要求画出满足条件的一种结构简式：第十二题（10分）将2,2－联吡啶，冰醋酸和过氧化氢的混合物在75℃时水浴加热3小时后，析出细小的针状晶体A。A可作为配体与许多过渡金属生成配合物，如与铬形成红紫色配合物B：CrAxCly(ClO4)z·H2O，元素分析结果如下：Cr8.43%、C38.95%、H2.94%、Cl17.25%、N9.08%、O23.35%。1．若A是双齿配体，易配位形成七元环，写出A的结构式。2．确定B的化学式，并计算该化合物的磁矩。3．写出B中的配离子所有可能的结构式。第5页（共8页）参考答案第一题（2分）活性炭具有吸附性第二题（8分）1．分子（1.5分）2．共价键、氢键（1分）分子间作用力（1分）3．3（1.5分）4．（2分）2H3BO3（1分）（B的排列类似石墨）第三题（5分）1．3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO（1.5分）2．SiCl4＋6NH3＝Si(NH)2＋4NH4Cl（Si(NH2)4也可）（1分）3Si(NH)2Si3N4＋2NH3（1分）3．3SiCl4＋4NH3Si3N4＋12HCl（1.5分）第四题（7分）1．正交（素）晶胞（2分）2．0.71g·cm－3（3分）3．132pm（2分）第五题（12分）1．（1）2FeSO4＋6Na2O221000NK；2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑（2分）（2）硝酸盐的还原产物是氮氧化物（1分）（3）形成M(Fe,S)O4形式的较为稳定的固态同构异质混合物或复盐（1分）2．（1）2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－＝2FeO42－＋3Cl－＋5H2O（2分）（2）高铁酸盐的热不稳定性，稀溶液无法采用传统加热蒸发溶剂的方法浓缩（1分），同时易析出NaCl（0.5分）。通过复分解反应可得到其它难溶性的高铁酸盐（0.5分）。3．（1）Fe＋8OH－－6e－＝FeO42－＋4H2OH2O＋e－＝1/2H2＋OH－Fe＋2H2O＋2OH－＝3H2＋FeO42－（各1分）（2）绿色化学工艺，浓度大，成本低（1分）第六题（5分）ZnS是共价型晶体，Zn2＋和S2－是满壳层结构，能隙大，电子不易激发，故无色（1分）。掺入的Ag＋是过渡金属，有3d电子，在晶体中置换部分Zn2＋，造成晶体缺陷，形成激发态能级，使能隙变小，电子跃迁时把红光吸收了，电子从激发态返回基态时发出蓝色荧光（2分）。其他具有d电子的过渡金属离子和稀土金属离子掺杂后均可使晶体发光（1分）。若想调解发光第6页（共8页）波长，可通过实验测定或理论计算（计算其能隙，从而判断发光波长）（1分），一般Cr3＋和Eu3＋发红光，Cu＋和Al3＋发绿光，Ag＋发蓝光。第七题（10分）1．A：Cl2O（2分）；B：[ClO2][AsF6]（2分）；J：OAsF3（1分）；K：Cl2（1分）2．5Cl2O＋3AsF5＝2[ClO2][AsF6]＋OAsF3＋4Cl2AsF3＋O3＝OAsF3＋O2（各1分）3．3Cl2O＋10NH3＝6NH4Cl＋2N2＋3H2O（2分）第八题（7分）1．（2分，不要求键角和方向，但要求画在有孤对电子的氮原子上）2．加入HAc－NaAc缓冲液（1分）3．在20.00mL溶液中，剩余的KBiI4的量为0.6000mmol因此原来锥形瓶中剩余KBiI4的量为1.500mmol总KBiI4的量为3.000mmol所以锥形瓶中咖啡因的量为1.500mmol1.000g样品中含咖啡因的量为3.750mmol所以W（咖啡因）＝0.7279。（5分）第九题（9分）A：H2NCH2CH2COOC2H5（1分）B：HN(CH2CH2COOC2H5)2（1分）C：（2分）D：（1分）E：（1分）F：（1分）（2分）第十题（9分）1．设X的化合价降n价：n(X)︰n(Na2S2O3)＝1︰n（1分）M(X)＝0.2640/(0.488×0.02868/n)＝18.86n（2分）讨论得n＝7时存在合理的化学式：CrO5（2分）2．（1分）3．2CrO5＋14I－＋20H＋＝2Cr3＋＋7I2＋10H2O（1.5分）4．Cr2O72－＋4H2O2＋2H＋＝2CrO5＋5H2O（1.5分）第十一题（16分）1．(CH3)2CH－－COOH（3分）第7页（共8页）2．季戊四醇螺环磷酸苯酚酯（2分）3．（4分）4．（7分）第十二题（10分）1．（3分）2．CrC20H18N4Cl3O9（2分）μ＝3.78BM（1分）3．（4分）第8页（共8页）