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中学化学教学网试题---理论题和实验题注意事项（1）当监考人员将“开始（start）”写在黑板上后才开始答题。（2）请用黑色笔（黑墨水笔或黑圆珠笔）答题。（3）请在每页答卷的右上角写上你的参赛编号。（4）请将计算过程和答案写在每题后面的空白处，勿写在纸的反面。若需另页，可向监考人员索取。原子量HCNONaSiP1.00812.0114.0116.0022.9928.0930.97SClKCaCrFeAg32.0635.4539.1040.0852.0055.85107.9物理常数R＝8.314J·mol-1·K-1＝8.314m3Pamol-1K-1中学化学教学网＝96486C·mol-11.硅藻（一种微生物）是海洋中丰富的食物来源，它们通过CO2和水的光合作用产生碳水化合物（即醣）：6CO2＋6H2O＋太阳能→C6H12O6＋6O2a）蓝鲸靠捕食一种称之为“Krill”的小鱼生长，在其头5年的生长期内体重每天增加75kg。鲸每天吃掉的小鱼量是它自身体重增加量的10.0倍。而小鱼（Krill）需吃掉10.0kg硅藻才增加1.0kg体重。假定鲸在头5年内体重的增加完全是由于消耗硅藻碳水化合物，则为提供给该鲸在头5年内生长中所需要的硅藻碳水化合物，硅藻要消耗多少升CO2（0℃、1.0atm）？b）i）在24℃和1.0atm下，每升海水溶解0.23mlCO2，若硅藻能从水中把CO2全部除去，则必须处理多大体积的水才能产生蓝鲸在5年内所需要的碳水化合物？ii）假如海水的总体积是1.37×1018m3。1000头蓝鲸在5年生长中所消耗的CO2（这些CO2是硅藻用来产生碳水化合物的）应该由这一总体积的百分之多少的水来溶解？c）成年鲸质量的3％是氮。质量为9.1×104kg的鲸死亡后所产生的NH4+的最大质量是多少（这些NH4+可为水生物利用）？d）鲸的质量的18％是碳。碳被转化成CO2进入大气，然后又可通过含有硅酸钙的岩石的风化从大气中除去：CaSiO3（s）＋2CO2（g）＋3H2O（l）→Ca2+（aq）＋2HCO3-（aq）＋H4SiO4（aq）中学化学教学网头蓝鲸死亡，从这些死鲸的分解中所产生的CO2风化CaSiO3，问最多能风化多少克CaSiO3？2.许多小溪流经煤矿和金属矿。由于含硫矿床暴露在空气中或暴露到含氧的水中，这些小溪变成酸性，溪水中含有溶解的铁和硫酸盐，它们的浓度都很高。最常见的含硫矿是黄铁矿（FeS2），其中铁的氧化态是＋2。当富含铁的溪水和其他水混合时，溶于水的铁以针铁矿[FeO（OH）]的形式沉淀出来，复盖小溪的底部，而水仍保持酸性。b）写出表明黄铁矿在小溪中被氧化而形成Fe（Ⅱ）和硫酸根离子的配平的方程式。c）写出表明Fe（Ⅱ）离子被氧化而生成FeO（OH）沉淀的配平的化学反应方程式。d）如果黄铁矿全部转化成FeO（OH）和氢离子，计算：需多少摩尔的FeS2使1.0升纯水的pH降到3.0？（不考虑HSO4-的形成）e）小溪中Fe（Ⅱ）离子的浓度是0.00835mol/L。溪水从一个很小的孔流入一个很大的池塘，流速为20.0升/分钟。溪水中有75％的Fe（Ⅱ）被氧化为Fe（Ⅲ）。池塘中水的pH很高（pH＞7）。因而Fe（Ⅲ）马上沉淀为Fe（OH）3，经老化，变为Fe2O3。计算两年内有多少克Fe2O3将在池塘底部沉淀出来。3.从松树中分离得到的松柏醇，其分子式为C10H12O3。a）松柏醇既不溶于水，也不溶于NaHCO3水溶液。但当Br2的CCl4溶液加入松柏醇后，溴溶液的颜色消失而形成A（C10H12O3Br2）；当松柏醇进行臭氧化及中学化学教学网还原反应后，生成香荚醛（4-羟基-3-甲氧基苯甲醛）和B（C2H4O2）。在碱存在下，松柏醇与苯甲酰氯（C6H5COCl）反应，形成化合物C（C24H20O5），此产物使KMnO4（aq）褪色，它不溶于稀NaOH溶液。松柏醇与冷的HBr反应，生成化合物D（C10H11O2Br）。热的HI可使ArOR转变为ArOH和RI，而松柏醇与过量的热HI反应，得到CH3I和化合物E（C9H9O2I）。在碱水溶液中，松柏醇与CH3I反应，形成化合物F（C11H14O3），该产物不溶于强碱，但可使Br2/CCl4溶液褪色。请写出化合物B、C、D、E、F及松柏醇的结构。b）化合物A可有几种立体异构体，请画出化合物A的结构，用“*”号标出A中的手征中心。对其全部立体异构体，画出它们的费歇尔（Fischer）投影（以下图为例），并用R或S来表示它们结构中手征中心的绝对构型。4.某萜烯醇A（C10H18O）经选择性氧化得到的产物或是一个十碳原子的醛，或是一个十碳原子的羧酸；A与二摩尔的溴反应，生成一个四溴化合物，分子式为C10H18OBr4（B）；A经臭氧解、氧化反应后，生成下述三个化合物：化合物A也能与氢溴酸（HBr）反应，生成几种化合物，包括分子式为C10H17Br的两个开链的溴化物。中学化学教学网）画出化合物A的结构；b）画出化合物B的结构；c）画出分子式为C10H17Br的两个开链溴化物的结构；d）用反应结构式表示出C中两个溴化物形成的历程。5.二氧化氮是大气中许多含氮氧化物之一，它可二聚成N2O4（g）。a）NO2（g）是顺磁性的，用共振方式，写出NO2（g）的点电子结构式（用圆点表示电子）。b）N2O4是反磁性的，写出其点电子结构式；c）在298K，N2O4（g）的生成自由能是98.28kJ·mol-1，NO2（g）的生成自由能是51.84kJ·mol-1。在1.0atm和298K从1molN2O4（g）开始反应，若总压力恒定在1.0atm，温度恒定在298K，则有百分之多少的N2O4（g）分解？d）若反应N2O4（g）2NO2（g）的△H是+58.03kJ·mol-1，在什么温度下，N2O4（g）分解的百分数是c中计算结果的两倍？（假定熵和焓不随温度变化）e）N2O4（g）解离成NO2（g）的反应是一级反应，在298K，比速率常数是5.3×104s-1。N2O4（g）分解20％需多长时间？f）NO2（g）二聚成N2O4（g）是二级反应，在298K，比速率常数是9.8×106L·mol-1·s-1，它的逆反应是一级反应，比速率常数是5.3×104S-1，请根据这些数据计算反应2NO2（g）N2O4（g）在298K时的浓度平衡常数Kc。中学化学教学网的含量大大增加，预期今后将继续增加，有人预测，到2020年大气中CO2的分压可达到大约4.40×10-4atm。有关热力学数据如下：25℃、总压1.00atm下，CO2（在水中）的享利常数是0.0343mol·L-1·atm-1；△fG(kJ·mol-1)△fH(kJ·mol-1)CO2（aq）-386.2-412.9H2O（1）-237.2-285.8HCO3-（aq）-587.1-691.2H+（aq）-0.00.0解答下列问题时，温度用25℃，总压力为1.0atm。a）计算下列反应的平衡常数KCO2（aq）＋H2O（1）H+（aq）＋HCO3-（aq）b）计算2020年溶解在与大气平衡的蒸馏水中的CO2的浓度（以mol·L-1为单位）；c）计算上述溶液（即b中溶液）的pH值；d）计算CO2（aq）和H2O反应的焓变；e）若CO2和H2O的反应已达平衡，溶液的温度升高，而溶解的CO2的浓度不变，则溶液的pH值改变。判断pH升高还是降低。圈出正确的答案。升高降低中学化学教学网海湾的淡水河在春季大雨后洪水泛滥时，海湾中淡水的增加引起海蚝坜生长地带盐分的减少。海坜正常生长所需最低的氯离子浓度是8ppm（亦可近似表示为8mg·L-1）a）一周大雨之后，对海湾的水进行分析。向50.00ml海湾水样中加几滴K2CrO4指示剂，用16.16ml浓度为0.00164mol·L-1的AgNO3溶液滴定，终点时形成明显的砖红色沉淀。Ksp（AgCl）＝1.78×10-10Ksp（Ag2CrO4）=1.00×10-12i）样品中氯离子的摩尔浓度是多少？ii）水中是否含有足够的氯离子以供海坜正常生长？圈出是或不是。是不是。写出计算过程。iii）写出滴定剂和样品反应的配平的化学方程式；iv）写出滴定终点颜色变化的配平的离子反应式。圈出反应式中砖红色化合物的分子式；v）在滴定终点，铬酸根离子的浓度是0.020mol·L-1。计算当砖红色沉淀出现时溶液中Cl-的浓度。vi）为使滴定更有效，被滴定溶液必须呈中性或弱碱性。写出用来描述在酸性介质中所发生的竞争反应的配平的方程式（这个反应影响滴定终点的观察）。b）如果开始滴定时样品溶液是酸性的，通常向被滴溶液加入缓冲溶液以控制pH。假定海湾水的pH为5.10，则由于酸性太强而不能进行准确分析。中学化学教学网）从列出的体系中选择一个缓冲剂，此缓冲剂能使你建立并维持pH＝7.20的水溶液介质。圈出你所选择的缓冲溶液的号码（假定缓冲剂不与样品和滴定剂发生反应）缓冲体系弱酸的Kα（25℃）（1）0.1mol·L-1乳酸/0.1mol·L-1乳酸钠1.4×10-4（2）0.1mol·L-1醋酸/0.1mol·L-1醋酸钠1.8×10-5（3）0.1mol·L-1NaH2PO4/0.1mol·L-1Na2HPO46.2×10-8（4）0.1mol·L-1NH4NO3/0.1mol·L-1氨水5.6×10-10写出使你做出这种选择的计算过程。ii）用从（i）中选出的缓冲体系，计算溶解在蒸馏水中以配制500mlpH＝7.20的缓冲溶液所需的弱酸及其共轭碱的质量。c）在另一个50.00ml海湾水样中的氯离子的浓度由佛尔哈德（Volhard）法测定。将过量的AgNO3加到样品中，过量的Ag+用标准KSCN溶液滴定，生成AgSCN沉淀。若加入50.00ml浓度为0.00129mol·L-1AgNO3溶液到水样后引起的过量Ag+需要27.46ml1.41×10-3mol·L-1的KSCN溶液来滴定，计算海湾水中氯离子的浓度。d）在具有更高氯离子浓度的天然水中，Cl-可以通过沉淀为AgCl的重量法来测定。此方法的缺点之一是AgCl易发生分解反应：中学化学教学网存在下发生，则伴随另一反应：3Cl2（g）＋2H2O（1）＋5Ag+（aq）→5AgCl（s）＋ClO3-（aq）＋6H+（aq）如果3.000克AgCl样品（这些样品同含有Ag+的溶液接触）中有0.0100克发生了光解反应（如上述方程式所示），请计算由这些反应所产生的固体的最后的总质量。8.下面三个图分别是水、氮和锰的Pourbaix图（E（v）～pH图）。水的pE/pH图上的边界也同样以虚线画在其他两个图上。a）写出富氧并具有正常pH值（pH～6.0）的湖中占优势的含氮物质的化学式。b）写出在高度缺氧、富含有机物质、并受碱类（pH～12.0）污染的湖中占优势的含锰物质的化学式。c）人们经常发现从水井中提出的微酸性的清水会在抽水马桶上沉淀出一层黑色的含锰固体。i）写出此黑色固体的化学式；ii）写出地下的井水中含锰物种的化学式。d）根据Pourbaix图，有些化学型体的锰可氧化NH3（aq）或NH4+（aq）生成N2（aq）。在下面所列出的锰的诸化学形态中，圈出所有能发生此种反应的化学型体。MnMn（OH）2Mn2+Mn3O4Mn2O3MnO2MnO42-MnO42-中学化学教学网）高锰酸铵（NH4Mn