全国化学竞赛(预赛)模拟试卷8

全国化学竞赛预赛模拟试卷8时间：3小时满分：100分一．（4分）锡石的化学式是SnO2，地质工作者为了确定某矿石是锡石常用的一种方法是：用小刀或小锤取出一小粒矿石，放在锌片上，再往放矿石位置的锌片上滴一两滴稀盐酸，锌片会马上起泡。待锌片起泡完了以后，仔细观察矿石的表面。此时如果发现矿石的表面生有一层很薄的银白色金属膜的话，就可以完全肯定它是锡石。但是如果被检验的矿石颗粒不纯，带有硫化物，如黄铁矿、闪锌矿、方铝矿之类的矿物等，则反应进行得比较缓慢。1．写出检验锡石的化学反应方程式。2．为何带硫化物时反应较慢，写出反应方程式（以黄铁矿为例）二．（4分）如右图所示实验中，把四根洁净的金属条A、B、C、D轮流放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧。在每次轮流实验时，记录了电压表指针的移动方向和电压表的读数（如下表）。金属电子流动方向电压AA→Cu＋0.78BCu→B－2.15CC→Cu＋1.35D＋0.301．金属D与Cu之间电子流动方向为；2．金属可能是最强的还原剂；3．金属不能从硫酸铜溶液中置换铜。三．（6分）单质碘与红磷在常温下混合不反应，但滴入几滴水后能剧烈反应，生成HI和H3PO3。但实验室制取氢碘酸的方法是把H2S通入I2水中，过滤生成的硫，可得质量分数为50%的氢碘酸。1．写出实验室制取氢碘酸的化学方程式；2．氢碘酸在空气中放置易易氧化变质，写出可能发生反应的化学方程式；3．为防止氢碘酸在空气中氧化变质，可在氢碘酸中加入少量，写出有关反应的化学方程式。四．（8分）2000年诺贝尔化学奖授予在导电高分子领域作出突出贡献的三位科学家。在一定的掺杂条件下，高分子材料（俗称塑料）完全可以具有金属的性能，从而变成导体。1．下列塑料，你认为可作为导体的是A聚氯乙烯B聚乙炔C聚苯乙烯D聚异戊二烯E聚乳酸2．简述该塑料（第一题答案）的分子结构特点。3．你认为导电高分子材料在结构上应具备何种特性。五．（11分）下图所示是大气中红外光透射率的光谱特性（横坐标是波长，纵坐标是能穿透大气的程度）。1．试说明大气中的CO2吸收红外线的能力与频率的关系？2．大气对红外线的吸收会产生什么效果？什么因素加剧形成这一效果？加剧的后果是什么？3．除CO2气体外，CH4、N2O、氟里昂也是温室气体，请再举两例温室气体。说明温室气体分子有何特点。4．利用实验室常用药品和仪器，设计一个实验装置，证明较高浓度的CO2对阳光中的红外线有高吸收率（画出图示，简述实验原理和方法）。六．（10分）苯与苄氯（）能发生经典的付氏反应，生成二苯基甲烷（），但同时还存在副产物A（）。1．计算A的极限碳含量；2．写出生成A的两步化学反应方程式（注明具体催化剂）；3．计算光照下A一氯取代物的种数（包括光学异构体）4．计算光照下A二氯取代物的种数（不包括光学异构体）七．（18分）将一种盐溶于水中时，会使水的冰点降低，究竟冰点降低多少，与盐在溶液中的浓度有关。如果将此溶液降温，则在零度以下某个温度，将析出纯冰。但当盐在水中的浓度比较大时，在将溶液冷却的过程中析出的固体不是冰而是盐，这时该溶液称为盐的饱和溶液，盐在水中的浓度称为“溶解度”，溶解度的大小与温度有关。右图所示为不同浓度的CaCl2溶液冷却析出晶体时所对应温度的曲线图。1．指出区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ内各物质组成（说明是何种固体或溶液是否饱和）；2．指出曲线AB、BC分别具体表示的含义；3．点B在坐标如何，有何意义；4．273K时，60g浓度为10%的CaCl2溶液持续降温，何时析出晶体，计算最多可析出单一晶体的质量。（只需保留整数）5．根据右上图分析，如何提纯粗盐CaCl2，得到CaCl2·6H2O晶体。6．CaCl2溶液可用作冷冻剂，当CaCl2·6H2O晶体与冰以何比例（质量比）混合时，冷却效果最好。7．在大雪纷飞的北方国家，对CaCl2有很大的需求量，你认为CaCl2在这些国家有何用途？八．（19分）某同学在学习等径球最密堆积（立方最密堆积A1和六方最密堆积A3）后，提出了另一种最密堆积形式Ax。如右图所示为Ax堆积的片层形式，然后第二层就堆积在第一层的空隙上。请根据Ax的堆积形式回答：1．计算在片层结构中（如右图所示）球数、空隙数和切点数之比2．在Ax堆积中将会形成正八面体空隙和正四面体空隙。请在片层图中画出正八面体空隙（用·表示）和正四面体空隙（用×表示）的投影，并确定球数、正八面体空隙数和正四面体空隙数之比3．指出Ax堆积中小球的配位数4．计算Ax堆积的原子空间利用率。5．计算正八面体和正四面体空隙半径（可填充小球的最大半径，设等径小球的半径为r）。6．已知金属Ni晶体结构为Ax堆积形式，Ni原子半径为124.6pm，计算金属Ni的密度。（Ni的相对原子质量为58.70）7．如果CuH晶体中Cu＋的堆积形式为Ax型，H－填充在空隙中，且配位数是4。则H－填充的是哪一类空隙，占有率是多少？8．当该同学将这种Ax堆积形式告诉老师时，老师说Ax就是A1或A3的某一种。你认为是哪一种，为什么？九．（20分）L－甲状腺素是一种重要的激素，用来治疗呆小病、粘液瘤、肥胖病等人类疾病。早期人类都是用动物的甲状腺组织来提取甲状腺素。甲状腺素的光学活性在20世纪30年代首先由Harington和Salter发现，他们从动物甲状腺体的蛋白质用发酵水解方法提取了L－甲状腺素，从而避免了碱性水解的消旋现象，同样的结果也由Foster和Palmer等人在甲状腺体初步发酵后再酸性水解的方法而获得。但是从动物甲状腺体组织提取的L－甲状腺素纯度低、光学纯度比较差，而且数量亦受到限制。40年代起，人们开始用合成方法来生产L－甲状腺素。化学合成法是以L－酪氨酸为起始原料合成L－甲状腺素有多种路线，最有代表性的为Chalmers开发的经典路线：（C9H11NO3）423SOHHNOA（C9H9N3O7）NaOHOCOCH23B（C11H11N3O8）HOHCHCH23C（C13H15N3O8）D（C20H21N3O9）PdH2E（C20H25N3O5）HClNaNOKI/2F（C20H21NO5I2）HAcHIG（C16H13NO4I2）KII2（L－甲状腺素，C16H11NO4I4）此合成工艺需要八步反应，虽可保留其光学活性，但操作步骤非常复杂，产率低，成本较高。通过化学工程师们的不懈努力，上海精细化工研究所的研究人员采用3，5－二碘－L－酪氨酸为原料，经孵化反应（消化－偶合反应）合成了高纯度、高生物活性的L－甲状腺素，缩短了工艺路线，降低了生产成本，是较理想的合成路线。合成原理如下：L－酪氨酸222OHIHIJKL催化剂2OMHAcHClL－甲状腺素1．为何L－甲状腺素有光学活性，以上反应是否会影响其光学活性？2．写出A～M各物质的结构简式。参考答案一．Zn＋2HCl==ZnZl2＋H2↑2H2＋SnO2==Sn＋2H2O（或2Zn＋SnO2＋4HCl==Sn＋2ZnCl2＋2H2O）（2分）2．锌皮与盐酸反应所产生的氢气，首先不是和锡石中的氧反应，而是和硫化物中的硫反应，生成硫化氢（或盐酸先和硫化物反应）：FeS2＋2HCl==FeCl2＋S↓＋H2S（2分）二．1．D→Cu（1分）2．C（2分）3．B（1分）三．1．I2＋H2S==2HI＋S↓（2分）2．4HI＋O2==I2＋2H2O（2分）3．红磷3I2＋2P＋3H2O==6HI＋2H3PO3（2分）四．1．B（2分）2．聚乙炔的结构单元是CH，每个碳原子轨道都是sp2杂化，形成了三个共平面的，夹角约120°的杂化轨道，这些轨道与相邻的碳氢原子轨道键合构成了平面型的结构框架。其余未成键的PZ轨道与这一分子平面垂直，它们互相重叠，形成长程的π电子共轭体。（4分）3．这种材料是一种简单分子形成的长链聚合物，由重复的单元链段组成，每个单元链段由碳碳单键和不饱和共价键（双键或叁键）交替．．组成。（2分）五．1．1.1×1014Hz，7.1×1013Hz，1.9×1013Hz左右时对红外线的吸收能力最强。（2分）2．会使大气温度升高；CO2过多排放会加剧这一效果；加剧的后果是使地球平均气温上升，地球两极冰雪融化，海平面上升，以及一系列生态环境问题。（3分）3．H2O、O3（看图）多原子分子，每个分子至少有3个原子（2分）理想气体的摩尔热容量与分子中原子数有关，原子数多，摩尔热容量大（单原子约1.5R，双原子约2.5R，三原子约3.5R）4．如右图所示，取两个完全相同的广口瓶，瓶口加塞子，塞子打孔，恰能插入一玻璃管。以CaCO3和HCl反应制取CO2，收集在瓶内，另一个瓶则为空气。玻璃管口滴入数滴石蕊（有颜色易观察），形成一段液柱，并倾斜玻璃管使其进入中部，然后将玻璃管分别插入两瓶内，如右图所示。同时放在阳光中照射，一段时间后，石蕊液柱向盛空气处移动，表明盛CO2瓶温度升高快（气体受热膨胀）。证明CO2对红外线有高吸收率。（4分）六．1．92.3%（2分）即重复单位C7H7中的碳含量（12/13）2．＋3AlCl＋HCl＋(n－1)3AlCl＋(n－1)HCl（2分）3．n种（3分）n为奇数、偶数时都一样4．n为奇数，(n＋1)2/2种；n为偶数，n(n＋2)/2种（3分）七．1．Ⅰ：饱和CaCl2溶液和冰；Ⅱ：不饱和CaCl2溶液；Ⅲ：饱和CaCl2溶液和CaCl2·6H2O；Ⅳ：冰和CaCl2·6H2O（4分）2．AB：水的冰点（凝固点）线BC：CaCl2在水中的溶解度曲线（2分）3．坐标（30，218）E点能同时存在冰、固体CaCl2·6H2O和饱和CaCl2溶液；CaCl2溶液所能存在的最低温度（冰和CaCl2·6H2O升温时共同熔化的温度，即“最低共熔点”）（3分）4．256K40g（3分）5．将粗盐溶于水，加热蒸发浓缩，冷却析出晶体，母液中再加粗盐，重复操作。（2分）6．1:0.69（或1.45:1）（2分）7．将CaCl2撒在冰雪覆盖的道路上，促其融化（降低冰点）。（2分）八．1．1:1:2（2分）一个球参与四个空隙，一个空隙由四个球围成；一个球参与四个切点，一个切点由二个球共用。2．图略，正八面体中心投影为平面◇空隙中心，正四面体中心投影为平面切点1:1:2（2分）一个球参与六个正八面体空隙，一个正八面体空隙由四个球围成；一个球参与八个正四面体空隙，一个正四面体空隙由四个球围成。3．小球的配位数为12（1分）平面已配位4个，中心球周围的四个空隙上下各堆积4个，共12个。4．74.05%（3分）以4个相邻小球中心构成底面，空隙上小球的中心为上底面的中心构成正四棱柱，设小球半径为r，则正四棱柱边长为2r，高为2r，共包括1个小球（4个1/4，1个1/2），空间利用率为rrr223/4235．正八面体空隙为0.414r，正四面体空隙为0.225r。（4分）6．8.91g/cm3（3分）根据第4题，正四棱柱质量为58.70/NAg，体积为1.094×10－23cm3。7．H－填充在正四面体空隙，占有率为50%（2分）正四面体为4配位，正八面体为6配位，且正四面体空隙数为小球数的2倍。8．Ax就是A1，取一个中心小球周围的4个小球的中心为顶点构成正方形，然后上面再取两层，就是顶点面心的堆积形式。底面一层和第三层中心小球是面心，周围四小球是顶点，第二层四小球（四个空隙上）是侧面心。（2分）也可以以相邻四小球为正方形边的中点（顶点为正八面体空隙），再取两层，构成与上面同样大小的正方体，小球位于体心和棱心，实际上与顶点面心差1/2单位。九．L－酪氨酸中有一不对称碳原子（手性碳原子），因此有旋光性；反应中该碳原子始终没参与，故不会改变光学活性。（2分）2．A：；（2分）B：；（1分）C：；（1分）D：；（2分）E：；（2分）F：；（1分）G：（1分）H：；（2分）I：(CH3CO)2O；（1分）J：（1分）；K：CH3CH2OH（1分