2008年福建省化学竞赛初赛试题及答案

2008年福建省高中学生化学竞赛预赛试题（2008年5月18日8:30—11:30共计3小时）题号一二三四五六七八九十总分得分一．（10分）填空1．教科书中将铝酸盐表面描述为强Brnsted酸，而硅胶则是非常弱的酸。SiO2晶格中有了Al3+后酸性加强的原因。2．已知有两种形式的氮化硼，常见的一种是滑的灰色的物质，第二种是在高压下合成的，是已知最硬的物质之一。在300℃以下，两者皆保持固体状态，这两种构型的氮化硼分别类似于和。3．已知某黄色固体是一种主族元素的简单化合物，它不溶于热水而溶于热的稀盐酸，生成一种橙红色溶液。当这一溶液冷却时，有一种白色晶态沉淀物析出。加热溶液时，白色沉淀物又溶解，这个化合物是。4．酸化某溶液得S和H2SO3，则原溶液中可能含哪些含硫化合物。二．（10分）绿色化学法制备天青石有效地克服了传统生产方法中转化率较低、三废污染严重、能耗高、生产复杂等种种弊端。制备的碳酸锶产品化学纯度平均达到99.5%，并且可制备质量较高的工业副产品硫酸铵,从而大大降低了生产成本。我国鄂东某地的天青石,其中有效成分的平均质量分数为80%,同时含有少量的Ba,Ca,Mg,SiO2,Fe2O3,FeO等杂质。天青石可以同NH4HCO3溶液在一定的条件下发生化学反应,而生成含有某些杂质的SrCO3粗级产品。在上述反应过程中,添加适量的NH4Cl作为催化剂,可以使反应速度明显加快。将分离出(NH4)2SO4溶液后的沉淀物用HCl溶解,以制取含有可溶性SrCl2及某些杂质的锶盐溶经净化除去其中的Ba2+,Ca2+等杂质后,即可制成纯度较高的SrCl2溶液。此时向其中加入经过净化的碳酸氢铵溶液,经反应生成纯净的碳酸锶沉淀，沉淀物碳酸锶经脱水、洗涤、干燥、粉碎,得到高纯碳酸锶产品。（已知Ksp（SrSO4）=3.2×10-7,Ksp（SrCO3）=1.1×10-10。）1.试简要说明该绿色反应的原理并写出主要反应的方程式。2.添加适量的NH4Cl作为催化剂的原因何在？三．（10分）碳的化合物十分常见，回答下列几个问题：1．在温热气候条件下的浅海地区往往发现有厚层的石灰岩沉积，而在深海地区却很少见到，说明为什么？2．CO2中形成大∏键情况，并画出CO2的结构式。3．已知从手册中查出的H2CO3的Ka1=4.45×10-7,该数据是H2CO3的表观解离常数，在溶液中实际仅有0.166%的CO2转化为H2CO3，求算H2CO3真实的第一步解离常数。四．（10分）1．某中学生取纯净的Na2SO3•7H2O50.00g，经600℃以上的强热至恒重，分析及计算表明，恒重后的样品质量相当于无水亚硫酸钠的计算值，而且各元素的组成也符合计算值，但将它溶于水，却发现溶液的碱性大大高于期望值。你认为是什么原因？（请用化学方程式表达）；2．如何用简单的实验验证你的想法。（请用化学方程式表达）；3．亚硫酸盐和硫酸盐都常用于造纸业制浆，亚硫酸盐浆较白，返黄现象较轻，为什么？4．纸浆多要经过漂白粉液漂白，其温度要控制在35-38℃，不能超过40℃，为什么？5．若纸浆白度已达到，残氯尚高，必须终止漂白作用，一般加什么化合物？并写出化学反应。五．（10分）试写出COCl2的路易斯（Lewis）结构；用（VSEPR）价电子对互斥理论预测COCl2的几何构型；用（VB）价键法说明分子成键的过程，并讨论分子中键的性质，预测并说明∠ClCO及∠ClCCl大小。六．（10分）为解决能源危机，有人提出用CaCO3制取C2H2作燃料。具体反应为：（1）Δ32CaCO(s)CaO(s)+CO(g)（2）Δ2CaO(s)+3C(s)CaC(s)+CO(g)（3）298K2222CaC(s)+HO(l)CaO(s)+CH(g)1.制备1molC2H2（g）需多少C(s)，这些炭燃烧可放热多少？2.若1molC2H2完全燃烧可放出热量1298kJ，则将C2H2（g）作为燃料是否合算？3.上述三个反应的熵变是大于零还是小于零？为什么反应（1）和（2）需要高温，而反应（3）只需常温？已知有关物质的ΔfHm$(298K)/kJ·mol-1为:CaC2（s）：-60，CO2（g）：-393，H2O（l）：-285，C2H2（g）：227，CaO（s）：-635，CaCO3（s）：-1207，CO（g）：-111七．（10分）某一元有机弱酸HA1.000g，溶于适量水后，用仪器法确定终点，以0.1100mol/LNaOH滴定至化学计量点时，消耗24.60ml.当加入NaOH溶液11.00ml时，该溶液的pH=4.80.计算该弱酸HA的pKa值。八．（5分）有机分子中不饱和键（双键或叁键）与单键相互交替排列的体系称为-共轭体系，这种共轭体系吸收光的波长在紫外光区，可用于定性或定量分析。化合物A是一种作用于中枢神经系统的药物，A在硫酸存在下加热得到互为异构且都在紫外光区有吸收的两个化合物B和C，分子式都是C7H7Cl。CCCHOCClHHCH2CH3CHA1．请画出B和C的结构式并指出B和C属于哪种异构体；2．用系统命名法命名化合物A；3．化合物A是否存在旋光异构体（对映异构体）？九．（12分）苯是重要的有机化工原料，由苯可以制得多种有机化合物。下面所列的是由苯制备一部分有机化合物的反应：(CH3)2CHCH2CClOAlCl3AHNO3H2SO4BZn-HgHClCBr2hvDEECH3ONaF(CH3)3COKNH3(过量)GHHBrJKMnO4,Br2,FeI1．写出上述反应中的主要有机产物化合物A－J的结构式；2．上述反应中，C→D，C→E，C→F，E→G，E→H，H→I分别属于什么反应类型（取代反应、加成反应、消去反应、氧化反应）？3．实验室采用上述方法在制备化合物A的反应过程中，不断有氯化氢气体产生逸出，为避免污染空气，应如何处理？请写出处理氯化氢所需的实验装置和试剂名称。十．（13分）抗高血压药物维普罗斯托（Viprostol）中间体化合物5的合成方法如下：CHOOHOHOCH2CCSi(CH3)3ABC1234HOCH2CCH5K2CO3CH3OH1．请写出上述合成路线中空格A－C所需的试剂；2．化合物1可由乙烯、丙烯经下列步骤合成，请写出化合物6－8的结构式和空格D－G所需的试剂。CHOOHCH2CH2D化合物6CH2CHCH3E化合物7F化合物8(1)化合物6(2)H3O+G13．化合物1还可由1-戊炔经下列两种方法转化而得：（1）1-戊炔先与试剂J反应后再用试剂K处理，得到化合物1；（2）1-戊炔先与试剂L反应得化合物9，再用稀酸水溶液处理得化合物1。请写出J，K，L所代表的试剂并用系统命名法命名化合物9。CCOCH2CH3CH3CH2CH2HH化合物92008年福建省高中学生化学竞赛预赛试题答案及评分标准一．填空（10分）1．(1)Al3+代替Si4+后多了用以平衡电荷的一个额外质子（2分）2．石墨和金刚石。（2分）3．铬酸铅。（2分）4．（4分）有几种可能：（2分）(1)含SO232SO232+2H+=H2SO3+S（1分）(2)含S2-和SO32SO32+2S2-+6H+=3S+3H2On(SO32)/n(S2-)1/2（1分）(3)含S2-和SO232n(SO232)/n(S2-)1/2二．（10分）1．根据溶度积原理（2分），该反应可以发生，反应方程式为SrSO4+2NH4HCO3=SrCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O，（2分）SrCO3+2HCl＝SrCl2+H2O+CO2↑（2分）SrCl2+2NH4HCO3＝SrCO3↓+2NH4Cl+H2O+CO2↑（2分）2．在催化剂的作用下反应方程式为:（2分）SrCO3+2NH4Cl＝SrCl2+(NH4)2CO3SrCl2+2NH4HCO3＝SrCO3↓+2NH4Cl+CO2↑+H2O三．（10分）1．石灰岩的形成是CaCO3的沉积结果，海水中溶解一定量的CO2，因此CaCO3与CO2，H2O之间存在着下列平衡：CaCO3(s)+CO2(g)+H2OCa(HCO3)3(aq)（1分）海水中CO2的溶解度随温度的升高而减小，随压力的增大而增大，在浅海地区，海水底层压力较小，同时水温比较高，因而CO2的浓度较小，根据平衡移动的原理，上述平衡向生成CaCO3方向移动，因而在浅海地区有较多的CaCO3沉淀。（2分）深海地区情况恰相反，故深海底层沉积的CaCO3很少。（1分）2．两个∏34（1分）（1分）3．设：碳酸真实的第一步解离常数为Ka1′Ka1=[H+][HCO3-]/[H2CO3+CO2]=4.45×10-7（2分）据题意：[CO2]/[H2CO3]=601真实的Ka1′=[H+][HCO3-]/[H2CO3]=602×4.45×10-7=2.68×10-4（2分）四．（10分）1．4Na2SO3＝3Na2SO4＋Na2S，由于Na2S的碱性较强。（2分）2．将加热过的产物溶于水，检验溶液中是否含有SO42－、S2－SO42－离子的检出：SO42－＋Ba2+＝BaSO4↓不溶于盐酸。（1分）S2－离子的检出：（1分）方法1：加沉淀剂：S2－＋Pb2+＝PbS↓(黑)其他特征沉淀剂也可得分。方法2:醋酸铅试纸变黑方法3：加盐酸S2－＋2H+＝H2S↓（可闻到硫化氢特殊气味）3.因为亚硫酸盐浆液以亚硫酸和酸性亚硫酸盐的混合液为蒸煮剂，在蒸煮过程中会产生SO2，与有机色素结合为无色化合物。（2分）4.3Ca(OCl)2=Ca（ClO3）2+2CaCl2（1分）ClO-的歧化速率与温度有关，温度愈高，歧化越快，温度高漂白液分解，氯耗增加，所以温度不能高。（1分）5.加Na2S2O3（1分）2Ca(OCl)2+Na2S2O3+H2O=2CaCl2+Na2SO4+H2SO4（1分）五．（10分）1、成键电子对数：4（1分）未成键电子对数：8（1分）2、三角形（1分）3、VB法⑴中心原子C采用SP2杂化（1分）⑵形成σ键（1分）⑶形成π键（1分）C2S22P2(SP2)1(SP2)1(SP2)1(2Pz)1Cl3S23Py23Pz23Px1πσσσCl3S23Py23Pz23Px1O2S22Py22Px12Pz14、成键：3个σ（1分）1个π（1分）5、由于电子排斥作用，C=O＞C－Cl（1分）6、预测∠ClCO＞∠ClCCl,即∠ClCO＞120o，而∠ClCCl＜120o（1分）六（10分）本题印刷时漏印下列已知条件：已知有关物质的ΔfHm$(298K)/kJ·mol-1为:CaC2（s）：-60，CO2（g）：-393，H2O（l）：-285，C2H2（g）：227，CaO（s）：-635，CaCO3（s）：-1207，CO（g）：-111考试中未能紧急通知各考室的地区本题不计分，试卷总分以90分计。此变动不影响各地市进入夏令营复赛的名额。1.制取1molC2H2(g)需3molC(s)（36g）(1分)反应3C(g)+3O2(g)→3CO2(g)(1分)ΔrH$(298K,(4))=-1179kJ(1分)2.虽然燃烧1molC2H2(g)放热多于燃烧3molC(s)。但反应（1）ΔrH$(298K,(1))=179kJ(1分)（2）ΔrH$(298K,(2))=464kJ(1分)（3）ΔrH$(298K,(3))=-63kJ(1分)即制取1mol乙炔还需消耗错误!未指定书签。(179+464)kJ热量，且有63kJ热量散失，不能完全利用。故若单纯作为燃料并不合算。(1分)3.三个反应的熵变均大于零。(1分)反应（1）和（2）是吸热反应，因此高温有利于反应。(1分)反应（3）是放热反应，因此常温有利于反应。(1分)七．（10分）HA的总量为:0.110024.60=2.706(mmol)当滴入NaOH溶液11.00ml时已知pH=4.80,即溶液中A-的量为:0.110011.00=1.210(mmol)(2分)则HA的量为:0.110024.60