2008年“扬子石化杯”第22届高中生化学竞赛(江苏赛区)夏令营选拔赛试题

2008年“扬子石化杯”第22届高中生化学竞赛(江苏赛区)夏令营选拔赛试题(2008年)第1题（6分）1-1臭氧是大气中一种微量成分，臭氧层主要分布在距地面15~35km处，它吸收了99%以上来自太阳的紫外线，保护了人类和生物免遭紫外线辐射的伤害。臭氧分子是否有极性？___________，请写出所有臭氧分子的Lewis结构式：______________________________________。1-2美国物理化学家LipscombW由于对硼烷和碳硼烷的研究成就卓越，而荣获1976年诺贝尔化学奖。硼的最简单氢化物是B2H6而不是BH3，B2H6中B的杂化形式是_____________，但硼的卤化物却能以BX3形式存在，BF3、BCl3、BBr3Lweis酸性由小到大顺序是__________________________对此顺序的解释是：________________________________________________________________。第1题(6分)1-1有(1分)(2分)1-2sp3(1分)；BF3BCl3BBr3(1分)；从F，Cl，Br的电负性考虑，BX3的酸性本应按BF3，BCl3，BBr3顺序减弱，但BX3表现酸性要改变结构，首先打开46的大键，而垂直于平面的p轨道形成的键强弱是随F,Cl,Br的顺序而减弱的(1分)。(其他合理结构亦可)。(2008年)第2题（6分）在汶川的抗震救灾中，三氯异氰尿酸(TCCA)是应用最多消毒剂之一。三氯异氰尿酸又称强氯精，化学式为C3Cl3N3O3，使用时需先将其溶解在水中，利用其水解产物的氧化性消毒灭菌。2-1三氯异氰尿酸水溶液消毒的有效成分是_____________________(填化学式)。2-2三氯异氰尿酸分子具有完全对称的结构，并有一个六元环，则其结构式为：_____________2-3有效氯含量是三氯异氰尿酸消毒剂质量的重要指标，现称取某三氯异氰尿酸试样0.2200g，置于250mL碘量瓶中，加水100mL、KI3g，混合。再加入3mol·L－1硫酸溶液20mL，盖上瓶盖，在磁力搅拌器上避光搅拌约5分钟，用约5mL水冲洗瓶塞和瓶内壁，用0.1023mol·L－1的硫代硫酸钠标准溶液滴定至溶液呈微黄色时，加入2mL淀粉指示剂，继续滴淀至溶液蓝色刚好消失为终点，消耗了24.44mL。计算此样品以质量百分数表示的有效氯(以Cl计)含量。第2题(6分)2-1HClO(2分)（1）(三氯异氰尿分子中Cl带正电荷，水解反应类似BrCl中的Br，生成HClO。)2-2O－OOOOO－++（2分）2-3%28.40%10010002200.045.3500.251000.0（2分）(2008年)第3题（10分）汞是人们古代就已认识的元素之一，汞常见的氧化态有+2、+1，熔点－38.72℃，沸点357℃，是室温下呈液态的唯一金属单质。无机物A是一种较常见的热敏变色材料，合成路线如下：将一份40.12mg的液态汞样品完全溶解在0.10mol·L－1的稀硝酸中；再添加KI溶液立即产生橘红色沉淀B；继续添加KI溶液，沉淀溶解，得到C的溶液；然后滴加硝酸银溶液，即生成黄色沉淀D，D的理论值184.8mg；D中碘元素的质量分数达到54.94%。D经过滤、洗涤后，取出和木工用的白胶或透明胶水混合，即得到一种示温涂料。用毛笔蘸取该涂料在白纸上描成图画或写成文字，待它干燥。把这种有图画或文字的纸条贴在盛有热水的大烧杯外壁，原来黄色的图画不久变成橘红色，冷却后又变黄色，呈现可逆热致变色现象。该纸条可以长久反复使用。3-1写出汞原子的核外电子排布式_____________________________________；3-2分别写出汞与稀硝酸反应以及产生橘红色沉淀B的化学方程式：__________________________________________________________________________________________________________________________________3-3C与D的阴离子构型均为正四面体，写出C与硝酸银溶液反应的化学方程式：______________________________________________________________________3-4D发生可逆热致变色过程中元素组成并未发生改变，但阴离子化合价降低了一价，请写出橘红色物质的化学式__________________________________。第3题（10分）3-11s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s2（2分）3-23Hg＋8HNO3＝3Hg(NO3)2＋2NO↑＋4H2O（2分）Hg(NO3)2＋2KI＝HgI2↓＋2KNO3（2分）3-3K2[HgI4]＋2AgNO3＝Ag2[HgI4]↓＋2KNO3（2分）3-4HgAg[AgI4]（2分）(2008年)第4题（10分）金属M可以形成一种稳定的盐A。A中除了M以外还有11.98%的N、3.45%H和41.03%O。下图描述盐A的相关反应，箭头上方写的反应条件(△代表加热)，反应物只写出了含有金属M的化合物(在溶液中为含有M的离子)A(s)B(s)C(aq)D(aq)F(aq)G(aq)E(aq)④H2O②H＋/H2O⑥SO2/H＋⑦E(aq)H＋⑦Ｆ(aq)H＋①△③Zn/H＋⑤H＋/H2O4-1已知化合物B是工业一种重要的催化剂，结合A元素的组成可推知金属M是___________，B的化学式是_____________________。4-2根据上图可知金属元素M在F和G中的化合价分别是_______和________，选出上图中所有的氧化还原反应：________________________________(填编号)。4-3写出反应③的离子方程式：________________________________第4题（10分）4-1V（2分）V2O5（2分）4-2+4（1分）+3（1分）③⑥⑦（2分）4-32VO2＋(aq)＋3Zn(s)＋8H＋(aq)→2V2＋(aq)＋3Zn2＋(aq)＋4H2O(l)（2分）(2008年)第5题（10分）联吡啶(bipy)是一种常用的配位显色剂，它可以与多种离子作用形成具有特定颜色的稳定配合物。5-1已知Fe2＋离子的电子自旋配对能P＝17600cm－1。在pH＝3~9的条件下，联吡啶(bipy)与Fe2＋作用生成的配合物在λ＝552nm处有最大吸收，该波长对应颜色为绿色，其互补色为紫红色，若无其它显色因素存在，该配合物应呈现____________色。5-2摩尔比法(又称等摩尔连续变化法)是测定配合物组成的常用方法：固定中心离子(设其摩尔数为a)与配体(设其摩尔数为b)的摩尔数之和a＋b＝常数，改变a、b的数值测溶液的吸光度A，然后以A为纵坐标，以b/(a＋b)为横坐标作A~b/(a＋b)曲线。Fe2＋~联吡啶(bipy)体系的A~b/(a＋b)实验数据如图所示。求该配合物的配位数l是多少？5-3该配合物中心离子的杂化轨道类型是____________，该配合物的理论磁距是________，该配合物的晶体场稳定化能是____________________。5-4已知Fe2＋可与某配体X生成蓝色配合物FeXn，对应的吸光波长在590nm左右，若再向5-1溶液中投加足量X，溶液的颜色将会发生怎样的变化？为什么？5-5画出Fe2＋与联吡啶形成的配合物的全部异构体。第5题（12分）5-1紫红(配合物的吸收色为绿色，其补色光为紫红色)（1分）5-2由实验数据知，在b／(a+b)＝0.75处出现极大值，则在该配合物中中心离子与配体的摩尔数比为a∶b＝0.25∶0.75＝1∶3，考虑到联吡啶(bipy)为二齿配体，因此该配合物的配位数l＝6（2分，不说明理由扣1分）5-3最大吸收波长所对应的波数＝1/＝1/(552nm)＝1/(5.5210－5cm)＝18116cm－1，该数值大于Fe2+的电子自旋配对能P(=17600cm－1)，为内轨型配合物，中心离子的杂化轨道类型为d2sp3杂化（1分）轨道中未成对电子的数目n＝0，其理论磁矩＝0（1分）配体所形成的晶0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.80.60.40.2Ab/(a＋b)体场为八面体场，CPSE＝－24Dq（24Dq亦可）(1分)5-4由于配合物FeXa呈蓝色，被吸收的为其补色光黄色，其波长在580nm~600nm之间，(FeXa)(Fe(bipy)3)，表明X为比bipy更弱的配体，因此FeXa的稳定性更差，向上述溶液中投加X后，溶液的颜色将不会发生变化。（2分，不说明理由扣1分）（2分，每个1分）5-5(2008年)第6题（12分）金属钛密度小强度高，耐高温、耐腐蚀，在航空、航海、结构工程、化工设备、医疗(人工骨制造)等方面有重要的、不可替代的作用，被称为“第三金属”和“生物金属”。钛的主要矿物有钛铁矿(FeTiO3)和金红石(TiO2)等，从钛铁矿和金红石制取金属钛，采用氯化法，即：将矿粉与焦炭混凝合制成团块，在高温下通入氯气，制得中间产物四氯化钛，再将其蒸馏、提纯后，在氩气保护下，用熔融镁还原得金属钛。6-1分别写出钛铁矿、金红石矿粉与焦炭的氯化过程的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________6-2从氧化物制取四氯化钛的氯化过程为什么要加焦炭(a)？不加焦炭直接氯化是否可行(b)？请从热力学角度加以分析。已知(a)反应：△rHθm＝－72kJ·mol－1△rSθm＝220J·K－1·mol－1(b)反应：△rHθm＝149kJ·mol－1△rSθm＝41时J·K－1·mol－1(以上数据均对应1molTiO2的相应反应)6-3二氧化钛是钛的重要化合物，钛白(纯净的二氧化钛)是一种折射率高、着色力和遮盖力强、化学性质稳定的白色颜料。从钛铁矿制取二氧化钛，常用硫酸法，其流程如下：⑴流程图中A、B、C、D的化学式分别是：A__________________、B__________________、C__________________、D__________________⑵第②步反应，向浸取液中加入铁屑的目的是___________________________________________⑶第③步反应的反应类型是___________，为促进此反应进行可采取的措施有：_______________第6题（10分）6-12FeTiO3＋7Cl2＋6C＝2TiCl4＋2FeCl3＋6CO↑（2分）TiO2＋2Cl2＋2C＝TiCl4＋2CO↑（2分）③H2OB(固体)A(固体)浸取液固体熔块钛铁矿粉①浓硫酸343~353K水浸取②铁屑冷却过滤CD④高温熔烧6-2（a）反应：ΔrHm0，ΔrSm0，任何温度下，均自发进行。（b）反应：即不加焦炭时，TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(g)＋O2(g)↑ΔrHm0，ΔrSm0，要使反应的ΔrGm0，必须提高温度到3000K以上，（T≧149/0.041＝3634K），显然不可行（2分）6-3⑴TiOSO4FeSO4·7H2OH2TiO3TiO2（每空0.5分，共2分）⑵阻止部分Fe2＋氧化为Fe3＋（2分）⑶水解反应（1分）加入过量的水、加热、控制溶液酸度等（1分）(2008年)7．(共10分)铁系金属常用来做CO加氢反应(Fischer-tropsch)的催化剂，已知某种催化剂在1000K可用来催