全国化学竞赛题

全国化学竞赛初赛模拟试卷（三）（时间：3小时满分：100分）题号12345678满分759139281712H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn63.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc[98]Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3La-LuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po[210]At[210]Rn[222]Fr[223]Ra[226]Ac-La一．（7分）红磷在KOH溶液中的悬浊液和KOCl作用，可以生成K6P6O12的钾盐。该盐酸根（P6O126－）结构式中磷元素和氧元素的化学环境完全一样。K6P6O12用稀酸酸化则生成H6P6O12，H6P6O12在强酸性条件下可以水解，生成含单个磷元素的含氧酸。请回答：1．写出K6P6O12生成的化学方程式：。2．P6O126－中P元素杂化类型，其中的大π键类型，画出P6O126－的结构式：3．写出K6P6O12两步酸解的反应方程式：、。二、（5分）平衡常数KC的数值大小，是衡量化学反应进行程度的标志。在25℃时，下列反应的平衡常数如下：N2(g)＋O2(g)＝2NO(g)K1＝1×10－302H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)K2＝2×10812CO2(g)＝2CO(g)＋O2(g)K3＝4×10－921．常温下，NO分解产生O2反应的平衡常数的表达式为K＝。2．常温下，水分解产生O2，此时平衡常数值约为K＝。3．常温下，NO，H2O，CO2三种化合物分解放出氧气的倾向大小顺序为。4．北京市政府要求全市对所有尾气处理装置完成改装，以求基本上除去氮氧化物、一氧化碳污染气体的排放，而改装后的尾气处理装置主要是加入有效催化剂，你根据以上有关数据分析，仅使用催化剂除污染气体的可能性。三、（9分）完成下列各题反应方程式：1．氯化铬酰CrO2Cl2是红色液体，它的制备可由固体红矾K2Cr2O7与KCl混合物和浓硫酸小心加热下制得，写出制备CrO2Cl2的反应方程式。2．钢铁分析中为消除铬对测定锰含量的干扰，利用其生成CrO2Cl2加热挥发而除去。将气体通入亚硫酸钠溶液吸收。写出吸收反应方程式。3．Cr(Ⅵ)的化合物是有毒物，严禁在环境中滞留。已知Cr(Ⅲ)盐的毒性只有Cr(Ⅵ)盐的0.5％，所以将废水中Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)是处理Cr(Ⅵ)废水的方向。其方法有化学方法和电解法。电解法：将含Cr(Ⅵ)废水调至酸性，加些NaCl以提高导电率，用铁作电极材料进行电解。阳极反应式：。阴极反应式：。溶液中发生反应的离子方程式：。随着电解和溶液中反应的进行，溶液pH值不断提高，所以在阴极区再发生的沉淀反应：1．；2．。四、（13分）下面是一组有关氢硫酸与卤素反应的问题1．实验一：取4mL饱和氢硫酸溶液于一试管中，加4mL饱和氯水（过量）。发现试管内先出现白色浑浊，后又慢慢变澄清。实验二：试管中注入3mL酒精，加入绿豆大小堆量的S粉，微热、振荡促其溶解，稍后将这种S的酒精溶液倒入盛有2/3试管体积的水中，然后平均分装在两支试管中实验：一支试管中加入过量的氯水，另一个试管中通入氯气，一两分钟之内两个试管中的S溶胶都全部溶解成无色溶液。①实验二中将S的酒精溶液倒入水中有什么现象，为什么会有这样的现象？②写出实验一、二全部六个可能发生的反应方程式。2．三个试管中都加入4mL饱和H2S溶液，分别滴入稍过量的氯水、Br2和I2水（从溶液的颜色判断），发现反应生成的S呈现的浑浊度是逐渐增大。以上现象是否说明Cl2、Br2、I2的非金属性和氧化性依次增强，为什么？3．如果将Cl2通入氢碘酸溶液，也会使溶液先呈棕褐色，后变为无色澄清溶液，写出两步反应方程式。五、（9分）水的硬度常用一种规定的标准来衡量。通常把1升水中含有10毫克CaO（或相当于10毫克CaO）称为1°。Ca2＋、Mg2＋的硬度之和称为总硬度。用配位滴定法分析某水样的硬度时，取50.00mL水样放入250mL锥形瓶中，加入稀盐酸数滴，煮沸，冷却，加入2mL1︰1的三乙醇胺溶液和10mLNH3·H2O－NH4Cl缓冲溶液（pH＝10），及3滴酸性铬蓝K－素酚绿B混合指示剂。用0.01000mol/LEDTA溶液滴定至由红色到蓝色即终点，消耗EDTA溶液12.5mL。另取水样50.00mL，将上述操作中加入缓冲溶液改为加入20％的，NaOH溶液使pH＞12，用0.01000mol/LEDTA溶液滴定至终点，消耗EDTA溶液7.50mL。已知Ca2＋与EDTA以物质的量1︰1发生络合反应。1．试计算水样的总硬度、钙硬度；2．为什么要加入数滴稀盐酸并煮沸？3．为什么要加入三乙醇胺溶液？4．为什么要加入NH3·H2O－NH3Cl缓冲溶液？六、（28分）火灾是一种违背社会意愿并给人类社会造成危害的燃烧现象。所以火灾除去其社会特征外，其本质仍是燃烧的化学反应，这种反应具有突发性、迅猛性以及人工或常规监控的困难性为特点。1．列举物质燃烧时应当具有的燃烧四要素。2．密闭性较好的建筑物内着火时，是应该打开窗户还是紧闭窗户，为什么？3．火灾时致死的主要原因是什么？4．以聚氯乙烯（A）为代表的含氯塑料，当用它们制成的电线及电缆包皮、管材、板材、人造革、雨布等物着火时，可因受热分解产生重量多达50%的HCl气体，余下的不饱和碳链，即重排成单环或多环芳烃，导致燃烧时生成大量黑烟。反应过程如下图所示（不反应的基团可用R，R’表示）：AHClBHCl2C闭环D2HE'Ｒ，　R苯（）①写出有机物A、B、C、D、E的结构简式。②聚氯乙烯最多可释放出多少质量的HCl。5．聚氨酯类树脂是一种可以根据原料配比的不同，制成软或硬质泡沫塑料。软质制品，可用于做床垫、座垫、地毯垫等；硬质制品则用于制做隔热、隔音、绝缘材料，包装等的填充材料等。它们通火燃烧后，生成的黑烟中会混杂有黄色的碳化二亚胺，进一步分解则产生剧毒的HCN。反应过程如下图所示（不反应的基团可用R，R’表示）：聚氨酯F（RXR’，X是其中一个官能团））　　脱醇（‘RHOK210500异腈酸酯G2CO分子间消去碳化二亚胺HK13001100HCN＋乙腈（CH3CN）＋丙烯腈I＋苄腈J写出有机物F、G、H、I、J的结构简式。6．灭火的基本原理，就是设法至少消除燃烧四要素中的一种。列举四种可行性途径。7．干粉灭火器中，除含有作为基料的干粉外，还充填有压缩的CO2气体，使用时就是通过这种压缩气体将干粉喷出。例如以磷酸二氢钠为基料的干粉喷出后，遇热即发生如下分解：NH4H2PO4K439KK489LK633MK1273N已知以上四步分别失重（相对于磷酸二氢钠）14.8%、7.8%、7.8%、7.9%写出K、L、M、N的化学式。8．泡沫灭火器的内部有两个分别盛有O水溶液和P水溶液的容器，使用时将灭火器翻转，两种液体混合后即发生反应。①写出O、P水溶液反应的化学方程式和离子方程式；②泡沫灭火器有何特点或作用；③扑灭电气火灾是否可用泡沫灭火器。9．使用灭火器时应当注意哪些问题。七、（17分）下面是一组探讨有关气体水合物结构的试题。1．气体水合物是一类通过O－H…O氢键将H2O分子结合成三维骨架型的主体结构，在其中有多面体孔穴，孔穴中包含作为客体的气体小分子，形成笼形水合包合物晶体。根据客体分子的大小和形状，水分子可组成多种形式的主体骨架结构。已知有上百种气体分子和水形成水合包合物。下图列出了五个多面体的结构：（〔〕内数字表示笼形多面体的多边形边数，上标表示该多边形的数目。）A〔512〕B〔51262〕C〔51264〕D〔43596273〕E〔4668〕①已知A、B分别由20、24个水分子组成，请再确定构成C、D、E笼形多面体的H2O分子数。②笼形多面体E可认为哪种正多面体削去其顶点得到。③请用题干表示方法写出足球烯（C60）结构笼形多面体的构成。④由24个水分子构成的14个面的笼形多面体除上面的结构外，请再举两例，用题干的表示方法表示。2．甲烷水合物（nCH4·46H2O）是一种具有重要经济价值的化合物，在海洋深处蕴藏量非常大，是未来的重要能源之一。它的晶体结构可看作由五角十二面体〔512〕和十四面体〔51262〕共面连接堆积形成。在立方晶胞中，〔512〕的中心处在顶角和体心位置；〔51262〕中心位置在面上，坐标为（1/4，1/2，0）、（3/4，1/2，0）……计6个。它们彼此共用六角形面连成柱体，再和五角十二面体共面连接。右图所示出甲烷水合物中水骨架的结构。①确定晶胞中其余4个〔51262〕中心的坐标；②CH4分子由于体积较小，可包合在这两种多面体中，若全部充满时，确定晶胞的组成为（即n值）。③已知该晶胞参数a＝1180pm，计算1cm3甲烷水合物晶体中可释放CH4的体积（标准状况下）。④有的文献中报导开采1m3的甲烷水合物晶体可得到164m3的甲烷气体，请根据③的结果给出一合理解释。八、（12分）抗痉挛药物E的合成如下：1．写出A、B、C、D、E的结构式。2．用*标出有机物和E分子中具有光学活性的全部碳原子。参考答案与分析一．1．6P＋9KOCl＋6KOH＝K6P6O12＋3H2O＋9KCl（2分）2．sp3（1分）π43（1分）（1分）3．K6P6O12＋6HCl＝H6P6O12＋6KCl（1分）；H6P6O12＋6H2O＝6H3PO3（1分）二、1．K＝222NOONccc（1分）2．5×10－82（1分）3．NO＞H2O＞CO2（1分）4．NO、CO与O2反应进行的程度很大，使用合适的催化剂加快反应速率，在水蒸气存在下生成HNO3和CO2，则基本上可以除去污染气体。（2分）或由第1，3个反应及平衡常数可知2CO＋2NO＝2CO2＋N2的K＝1/K1K2＝2.5×10121，使用合适的催化剂加快反应速率，基本上可以除去污染气体。三、1．K2Cr2O7＋4KCl＋9H2SO4＝6KHSO4＋2CrO2Cl2＋3H2SO4·H2O（2分，写K2SO4或H2O给1分）2．2CrO2Cl2＋3Na2SO3＋H2O＝2Cr(OH)SO4＋4NaCl＋Na2SO4（2分，其它合理物质也可以，写离子方程式也可以）3．阳极：Fe－2e－＝Fe2＋（1分）阴极：2H2O＋2e－＝H2＋2OH－（1分）Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋＝2Cr3＋＋7H2O＋6Fe3＋（1分）Cr3＋＋3OH－＝Cr(OH)3（1分）Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3（1分）四、1．①因改换溶剂S在水中析出形成乳白色的水溶胶；（1分）S是非极性分子，溶于酒精，在水中溶解度不大，形成了胶体。（1分）②H2S＋Cl2＝S↓＋2HCl；H2S＋HClO＝S↓＋HCl＋H2O；H2S＋4Cl2＋4H2O＝H2SO4＋8HCl；H2S＋4HClO＝H2SO4＋4HCl；S＋3Cl2＋4H2O＝H2SO4＋6HCl；S＋3HClO＋H2O＝H2SO4＋3HCl（各1分）2．不能说明Cl2、Br2、I2的非金属性和氧化性依次增强，而是减弱。（1分）由于S（或H2S）