2003年“扬子石化杯”第17届高中生化学竞赛(江苏赛区)夏令营选拔赛试题

2003年“扬子石化杯”第17届高中生化学竞赛(江苏赛区)夏令营选拔赛试题(2003年)第1题(共6分)实验室制备少量硅一般采用镁粉还原SiO2的方法，然后用稀盐酸洗涤产品以除去杂质。某同学在进行上述操作时，在制得的产品中加HCl洗涤时突然起火。⑴请用化学方程式解释：①稀盐酸洗涤产品可除去哪些主要杂质?②为什么加HCl洗涤时突然起火?⑵请设计一个实验来验证你的解释。(不必画出装置图，也不必指出具体化学药品，不要写方程式，只要简明指出方法。)1．(共6分)⑴①2HCl+MgOH2O+MgCl22HCl+MgH2↑+MgCl2②SiO2+4MgMg2Si+2MgOMg2Si+4HClSiH4+2MgCl2SiH4+2O2SiO2+2H2O⑵在N2保护下(或惰性气体)，对硅烷气体进行检验。SiH4+2KMnO4H2+K2SiO3+2MnO2↓+H2O(不要求)(方程式各1分，检验1分)(2003年)第2题(共8分)⑴根据杂化轨道理论，下列离子或分子：NH3、NF3、NO2+中氮分别采用、、__________杂化轨道同相应的键合原子成键。其中NH3的键角(填“大于”或“小于”)NF3的键角的原因是。⑵最近，德国科学家在医学杂志《柳叶刀》上发表文章，他们研究发现一种名为甘草甜素的物质可以有效抑制非典病毒的增殖，有望用其研制出治疗非典的特效药。此前医学家已用甘草甜素作为有效成分开发出药物，治疗丙肝与艾滋病等，并取得了一定效果。甘草甜素(甘草素)是甘草的根和茎中所含的一种五环三萜皂苷，其结构如图1所示：甘草甜素的(A)苷键构型为，将其水解可得到一分子的甘草次酸(如图2)和两分子的(填名称)，其结构为：。2．(共8分)⑴sp3sp3sp大于氟的电负性大于氢，因此用于N－F成键的电子对更偏向氟(或离氮原子核较远)，氮周围电子密度减小(或N－F成键电子对间的“距离”较远)，斥力较小，因而键角较小。OOHOHOHOHCOOHCOOH(2)βD葡萄糖醛酸(或：2，3，4，四羟基6己醛酸)或(每空1分)5(2003年)3．(共6分)提出查理定律的查理很幸运，碰巧开始时没有以N2O4来研究气体行为，否则他或许会得出一种相当特殊的温度效应。对于平衡N2O4(g)2NO2(g)，在298K时其Kp=0.1pθ，而pKp2214，α为N2O4的离解度，p为平衡体系的总压。假设，298K时，查理把0.015mol的N2O4放于一只2.44×103m3的烧杯中，当离解达到平衡后，他将看到平衡压力等于0.205pθ。其对应的α=0.33⑴在保持体积不变的前提下，查理做把温度升高10％的实验，即把温度升高至328K。根据理想气体定律，其压力也应只增大10％，即等于0.226pθ，但查理发现这时的压力为0.240pθ。自然，问题是出在N2O4的离解度增加上了。试求此时的α和Kp。⑵若NO2在298K下的标准摩尔生成自由能为51.463kJ·mol1，试计算N2O4在298K下的标准摩尔生成自由能。3.答案(共6分)解：⑴在328K时，328314.81044.2101325240.03RTpVn总=0.02176(mol)又n总=(1+α)n0而n0=0.015mol∴451.1015.002176.01则α=0.451………………………(2分)∴ppKp245.0240.0451.01451.0422……(2分)⑵298K时，pmrKRTGln而1.0/pKKpp∴1.0lnRTGmr=−8.314×298ln0.1=5704.8(J·mol-1)则mrmfmfGNOGONG)(2)(242=2×51.463×103−5704.8=97.02(kJ·mol-1)…(2分)(2003年)第4题(共6分)世界各国科学家，从关注人类生存质量角度出发，将保护地球自然生态环境研究作为重大任务之一。并对与之相关的宇宙空间的复杂体系如太阳系进行了初步研究。结果发现太阳是一个巨大能源。它时刻都在向太空发射大量能量，其能量来源就是太阳时刻不停地进行着的链式聚变反应。在那里，氢原子核在极高温度下发生聚变反应。这种反应放出的能量，一方面用以维持反应必需的高温，另一方面则向太空辐射出能量。其中一种重要的聚变过程是碳一氮循环。这一循环是由一系列由碳－氮作媒介的反应组成的，并按下列步骤进行：①NCH13712611②exyveCH137③NCHxyxy11④ONHnnxyxy11⑤exyxyveNOnn⑥HeCNHxxy212611上述过程，放出的净能量为25.7MeV。每消耗1kg11H约产生6.2×1014J的能量。核聚变反应是太阳能够在几十亿年内稳定地发光释能的主要原因。⑴在上述过程中x=，y=；x′=，y′=；x=，y(均填数值)。⑵写出与净能量产生对应的反应方程式：。⑶在反应中碳原子的作用是。4.(共6分)⑴13，614，715，7………………………(3分)⑵MeVveHeHe7.252244211…………(2分)⑶催化剂…………………………………………(1分)(2003年)第5题(共7分)⑴吸取KIO4和KIO3试液25.00mL，在弱碱性条件下加入过量Ⅺ溶液使IO4－还原成IO3－，并析出碘，用0.1000mol·L1亚砷酸钠溶液滴定耗去10.00mL。⑵另取25.00mL该试液，在强酸性条件下，加入过量KI溶液，释放出的I2，用0.2000mol·L1Na2S2O3溶液滴定耗去50.00mL。写出有关的反应方程式：每毫升试液中含KIO4mg，KIO3mg。5．(共7分)(a)IO4－+2I－+H2OIO3－+I2+2OH－(b)AsO33－+I2+H2OAsO43－+2I－+2H+(c)IO4－+7I－+8H+4I2+4H2O(d)IO3－+5I－+6H+3I2+3H2O(e)I2+2S2O32－S4O62+2I－每毫升含KIO49.20mgKIO32.85mg……………………(3分)(反应式可以五个都写，也可以只写a、c、d或只写b、e(4分)(2003年)第6题(共8分)⑴两种铜溴配合物晶体中的一维聚合链结构的投影图(其中部分原子给出标记)如下。①分别指出两种结构的结构基元由几个Cu原子和几个Br原子组成：图⑴为个Cu原子，Br原子；图⑵为个Cu原子，个Br原子。②用笔在图中圈出相应的一结构基元。⑵图⑶是由氯苯分子构成的平面点阵结构。①在图中标出一个正当单位来，并标明两个基本向量a和b；②指出正当单位的组成(内容)；③指出这种平面格子的正当单位的形式。6.(共8分)⑴①612…………………………(1分)24…………………………(1分)②结构基元如图中实线或虚线所围，也可另取。(2分)ClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClCl图3图1图2⑵①此结构的正当单位和基本向量如下图所示。(可有各种不同取法，但形式不变。)……………(2分)②图(3)所示结构的正当单位由两个取向相反的氯苯分子构成。……………………(1分)③矩形P格子……………………………………(1分)ClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClab(2003年)第7题(共7分)消臭抗菌纤维素是近年来发展起来的一种新型高分子材料。它对H2S、NH3、(CH3)3N的消臭率分别达到100％，92.1％，80.4％；对金色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑菌率分别为79.4％，93.6％和82.5％。它的制备方法是:先将纤维素(用Cell－OH表示)用有机多元酸如柠檬酸在次磷酸钠(SHP)存在下进行修饰，然后在铜氨溶液中处理，Cu2+与氧原子四配位，生成较稳定的铜螯合纤维素：HOCOOHCH2COOHCH2COOH-HOCell-OHSHP-HOCell-OHSHPHOCOOHCH2CCH2COCellOCellOOCu2+2△[A]，△[B]2△C，△(铜氨溶液)[D]柠檬酸D为Cu2+[C6H5O7(Cell)2]2－(消臭抗菌纤维素)请写出A、B、D结构(简)式。ABD7.(共7分)A.CHOCH2COOHCH2COOO……………………………(2分)HOCH2COOHCOOHCH2COCellOB.………………………………(1分)COCellOCOCellOCH2CH2COHCOOCu2+OHOCCOCOCellOCOCellOCH2CH2D.(2003年)第8题(共14分)艾多昔芬(Iodoxifene)是选择性雌激素受体调节剂，主要用于防治骨质疏松症和乳腺癌，其合成路线如下：CH2COOHSOCl2AlCl3C2H5BrC2H5ONaBrOHBrCH2CH2BrNaOHNEMgTHFCFH+OGHCl/C2H5OH-HOC2H5OCH2CH2N△AIBCDHF+32，IH(1)写出A、B、D、F、G的结构式：ABDFG(2)用“*”标出化合物G中的所有手性碳原子，G的光学异构体数目；(3)采用Z/E法标注时，H的构型是。8.(共14分)(1)A：CH2COClCH2COBrOCH2CH2BrBrMgOCH2CH2NC2H5HOIOCH2CH2NC2H5HOIOCH2CH2NIB：D：F：G：(2)**……（各2分）4种…………………………………………………(1分)(3)E…………………………………………………(1分)(2003年)第9题(共8分)吸烟有害健康是一个世界范围内的大问题。据世界卫生组织资料，烟草中的有害物质约有4000余种，致癌物质有20种以上。吸烟占致癌因素的30％。我国是世界上最大的烟草消费国，中国日益严重的烟草危害愈来愈受到人们的关注。近来国内外形势的发展进一步表明需要对吸烟所致的发病和死亡及社会经济负担的增加给予足够的重视，中国有戒烟欲望的烟民约1亿4千万。盐酸安非他酮作为戒烟辅助药物于1997年在美国首次上市，它是美国市场上用于戒烟的第一种非尼古丁处方药。安非他酮的结构如右图所示:试用苯及不多于四个碳的有机物为原料制备之，反应步骤不能超过5步，无机试剂可自行选用。写出其合成路线：9.(共8分)NHClOCH3CH3CH3CH3CH3CH2COClAlCl3COCH2CH3CH3CH2COCOCH2CH3Cl2,FeCl3ClH+Br2BrCHCOClCH3NH2CH2ClCH3NHCH3CHBrCOClAlCl3CCH3BrOCl2,FeCl3CCH3BrOClCH3H2NCH3CH3+，或：+T.M.(2003年)第10题(共6分)在－78℃向NiBr2的CS2溶液中加入PEtPh2(Et:C2H5，Ph:C6H5)时生成一种组成为Ni:9.07％，Br:24.70％，C:51.95％和H:4.68％的红色配合物(A)。室温下静置后，该配合物转变为一种具有相同组成的绿色配合物(B)。磁性测试表明，红色配合物是反磁性的，而绿色配合物具有3.2B.M.的磁矩。⑴该配合物的组成是，配合物A的空间构型为，配合物B的空间构型为。⑵NiCl2和NiI2也能和PEtPh2生成上述相似组成的配合物，但NiCl2和PEtPh2生成的配合物在所有温度下都是红色的和反磁性的，而NiI2和PEtPh2生成的配合物在所有温度下都是红棕色的和顺磁性的。说明该类配合物为什么依卤离子的不同而采取不同的空间构型?10．(共6分)⑴(PEtPh2)2NiBr2……………(2分)(A)平面四边形(B)四面体…………………(2分)⑵体积效应导致该类配合物依卤离子的不同而采取不同的空间构型……………(2分)(2003年)第11题(共5分)化学生物学是一门新兴交叉学科。专家们期望它能是用数学模型、物理手段研究生命体系中的化学过程。过氧化物酶(POD)是一种底物