全國(guó)化學(xué)競(jìng)賽初賽模擬試卷1(1)

1、全國(guó)化學(xué)競(jìng)賽模擬試卷（一）一（4分）黃綠色ClO2具有漂白、消毒作用，沸點(diǎn)9.90，制備ClO2的方法是：將濕潤(rùn)的KClO3和草酸（固體）混合加熱到60即得。1ClO2的分子構(gòu)型為 ；2制備反應(yīng)方程式為 3用此法制備獲得的ClO2和其它生成物分離的方法是 二（12分）傳統(tǒng)合成冰晶石（Na3AlF6）的方法是使用螢石（CaF2）為原料，螢石作為一種重要的戰(zhàn)略物資需要加以保護(hù)，使用磷肥副產(chǎn)氟硅酸鈉（Na2SiF6）為原料的方法成為一條合理利用資源、提高經(jīng)濟(jì)效益的新方法。冰晶石的生產(chǎn)合成主要由晶種生成、氨解、偏鋁酸鈉的制備和冰晶石合成四個(gè)工段組成。工藝流程如下圖所示：使用這種方法可以得到大量副產(chǎn)品白

2、炭黑。為了提高副產(chǎn)品白炭黑的質(zhì)量，可以采用外加晶種法，得到的白炭黑用于丁苯橡膠中，拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到21Mpa，而外加晶種法對(duì)冰晶石質(zhì)量也有影響。1冰晶石的化學(xué)名稱為 ，主要用途是 。2副產(chǎn)品白碳黑的化學(xué)成分是 ，丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是 3氨解反應(yīng)方程式是 4偏鋁酸鈉的制備反應(yīng)是 5冰晶石合成反應(yīng)方程式是 6晶種制備的原料為硫酸或氫氟酸、水玻璃、水。分別使用HF和H2SO4合成晶種，生成的冰晶石檢驗(yàn)結(jié)果如下：制備晶種用酸對(duì)冰晶石質(zhì)量的影響酸F/%Al%Na/%NaAlSiO2Fe2O3SO42HF53.0013.2631.002.740.5640.0100.11H2SO452.5812.6831.

3、822.950.2470.0061.49從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，使用 制晶種，合成的冰晶石質(zhì)量較好，簡(jiǎn)述你的理由。 三（20分）能源是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的三大支柱之一，是制約國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。目前，我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)主要是煤，還有石油、天然氣、核能等，這些能源都是一次不可再生且污染環(huán)境的能源，研究和開發(fā)清潔而又用之不竭的能源是未來(lái)發(fā)展的首要任務(wù)?？茖W(xué)家預(yù)測(cè)“氫能”將是未來(lái)21世紀(jì)最理想的新能源。氫能是利用氫氣的燃燒反應(yīng)放熱提供能量，即H21/2O2H2O284 kJ。1當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的三大支柱除能源外，還包括 和 。2試分析為什么“氫能”將是未來(lái)21世紀(jì)最理想的新能源？3目前世界上的氫絕大部分是從石油、煤炭和天然

4、氣中制取。如：用水蒸氣與熾熱的碳反應(yīng)為CH2OCOH2。請(qǐng)?jiān)趯懗鲇商烊粴庵迫涞姆磻?yīng)方程式。并分析此類制氫是否是理想的長(zhǎng)久方法。4利用利用硫碘熱循環(huán)法制取氫也是化學(xué)家常用的一種方法，總反應(yīng)方程式為2H2O2H2O2，其循環(huán)過程分三步進(jìn)行： SO2I2H2OAB A？ B？（1）完成以上三步反應(yīng)，并確定哪步反應(yīng)最難進(jìn)行。（2）請(qǐng)對(duì)硫碘熱循環(huán)法制取氫的優(yōu)劣和前景作一分析。5目前，氫總量只有4%左右由電解水的方法制取。（1）每生產(chǎn)1m3氫氣需要耗電約4度，請(qǐng)估算電解水中能量的利用率。（2）電解水法制氫一方面消耗的電能比氫能釋放的能量還要高，另一方面電能本身就是高效、清潔能源，以電能換氫能，成本很高，

5、顯然消耗電能來(lái)獲得氫能的方法是得不償失。請(qǐng)問用什么方法可以降低電解法制氫的成本。6目前，有人提出一種最經(jīng)濟(jì)最理想的獲得的氫能源的循環(huán)體系，如右圖所示：這是一種最理想的氫能源循環(huán)體系，類似于 （填理科教材中一名詞），太陽(yáng)能和水是用之不竭，而且價(jià)格低廉。急需化學(xué)家研究的是 7列舉兩種方法簡(jiǎn)單安全地輸送氫氣。四（9分）某晶體X是二價(jià)金屬硫酸鹽的結(jié)晶水合物，化學(xué)式可表示為ASO4·nH2O（A為金屬元素，n為自然數(shù)）。取少量晶體X，加強(qiáng)熱至1000以上，得到紅色氧化物Y，總失重率為66.51%；再取2.137g晶體X，溶于水配成溶液，再加過量鐵粉，充分反應(yīng)后（FeA2Fe2A），固體質(zhì)量增加

6、0.077g。確定晶體X和氧化物Y，并給出推理步驟。五（8分）聯(lián)苯乙酸具有強(qiáng)消炎鎮(zhèn)痛作用和良好的透皮性能，對(duì)治療關(guān)節(jié)疾病和肌肉疼痛具有速效、高效和安全性等特點(diǎn)。以苯乙睛為起始原料經(jīng)四步反應(yīng)可合成聯(lián)苯乙酸，反應(yīng)總收率為33.7%。合成路線如下：CH2CNABCCH2COOH（1）確定合理的無(wú)機(jī)試劑a、b（2）寫出中間產(chǎn)物A、B、C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式六（9分）目前，包括我國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家都已經(jīng)暫停銷售和使用含苯丙醇胺的藥品制劑。苯丙醇胺的英文名稱是Phenylpropanolamine，縮寫為PPA，化學(xué)結(jié)構(gòu)如右圖所示：1系統(tǒng)命名法命名苯丙醇胺： 2右圖上用*標(biāo)出苯丙醇胺中的手性碳原子，并確定光學(xué)異構(gòu)體數(shù)

7、目。 3苯丙醇胺容易和鹽酸成鹽，生成鹽酸苯丙醇胺，而被廣泛入藥。寫出鹽酸苯丙醇胺的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。4以常見有機(jī)物A為原料，與硝基乙烷作用，所得產(chǎn)物經(jīng)還原可以很方便地得到苯丙醇胺。合成路線如下：ACH3CH2NO2B苯丙醇胺寫出A、B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。七（12分）化學(xué)式為C5H4的烴，理論上同分異構(gòu)體的數(shù)目可能有30多種。如： CH2CCCCH2 CHCCHCCH2 CCH CHCH2請(qǐng)不要顧忌這些結(jié)構(gòu)能否穩(wěn)定存在，完成下面各小題：1異構(gòu)體、是鏈狀分子，請(qǐng)?jiān)賹懗?種鏈狀分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式： 2若核磁共振表明氫原子的化學(xué)環(huán)境沒有區(qū)別，則滿足條件的異構(gòu)體除、外還有 （只需答出一例）3有人認(rèn)為異構(gòu)體中四個(gè)氫原子是共平

8、面的，也有人認(rèn)為不共平面，請(qǐng)分別寫出這兩種觀點(diǎn)中碳原子的雜化類型和碳原子間鍵成鍵情況；4異構(gòu)體和中四個(gè)碳原子是否共平面，方便說明理由；5比較異構(gòu)體和，何者相對(duì)更穩(wěn)定些，為什么？6除題干和以上小題涉及到的異構(gòu)體外，請(qǐng)至少再寫出5種異構(gòu)體，要求每種異構(gòu)體都有對(duì)稱性（存在一條對(duì)稱軸）。八（18分）碳化硅（SiC）俗名“金剛砂”，有類似金剛石的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。其空間結(jié)構(gòu)中碳硅原子相間排列，右圖所示為碳化硅的晶胞（其中為碳原子，為硅原子）。已知：碳原子半徑為7.7×1011m，硅原子半徑為1.17×1010m，SiC晶體密度為3.217g/cm3）1SiC是 晶體，碳、硅原子雜化類型都是

9、 ，鍵角都是 ，三個(gè)碳原子和三個(gè)硅原子相間構(gòu)成一個(gè) 式（船、椅）六元環(huán)。2如右圖所示碳化硅晶胞，從立方體對(duì)角線的視角觀察，畫出一維空間上碳、硅原子的分布規(guī)律（注意原子的比例大小和相對(duì)位置，至少畫兩個(gè)周期）3從與對(duì)角線垂直的平面上觀察一層碳原子的分布，請(qǐng)?jiān)诙S平面是畫出碳原子的分布規(guī)律（用表示，至少畫15個(gè)原子，假設(shè)片層碳原子間分別相切）；計(jì)算二維空間上原子數(shù)、切點(diǎn)數(shù)和空隙數(shù)的比例關(guān)系 再考慮該片層結(jié)構(gòu)的上下各與其相鄰的兩個(gè)碳原子片層。這兩個(gè)碳原子的片層將投影在所畫片層的 （原子、切點(diǎn)、空隙）上，且這兩個(gè)片層的碳原子 （相對(duì)、相錯(cuò)）4如果我們以一個(gè)硅原子為中心考慮，設(shè)SiC晶體中硅原子與其最近的

10、碳原子的最近距離為d，則與硅原子次近的第二層有 個(gè)原子，離中心原子的距離是 ，它們都是 原子。5如果我們假設(shè)碳、硅原子是剛性小球，在晶體中彼此相切，請(qǐng)根據(jù)碳、硅原子半徑計(jì)算SiC的密度，再根據(jù)理論值計(jì)算偏差，并對(duì)產(chǎn)生偏差的原因作一合理解釋。6估算SiC晶體的原子占據(jù)整個(gè)空間的百分?jǐn)?shù)，只需給出一個(gè)在5%以內(nèi)的區(qū)間。九（8分）已知5.000g樣品內(nèi)含F(xiàn)e3O4、Fe2O3與惰性物質(zhì)，此樣品用過量的KI溶液處理后，能使所有的鐵還原成Fe2。然后把溶液稀釋到50.00mL，從50.00mL此溶液中取出10.00mL溶液，其中的碘要用5.50mL 1.000mol/L的Na2S2O3溶液滴定（即完全反應(yīng)

11、）。另取25.00mL上述溶液，先除去碘，然后，溶液中的Fe2可以被3.20mL l.000mol/L的KMnO4溶液在酸性介質(zhì)中滴定。試求原來(lái)樣品中含F(xiàn)e3O4與Fe2O3的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。參 考 答 案一1V型（1分）；2KClO3H2C2O4K2CO32ClO2CO2H2O（2分）；3冷凝（1分）；二1氟鋁酸鈉 電解煉鋁的助熔劑（各1分）2SiO2 CHPhCH2CH2CHCHCH2（各1分）3Na2SiF64NH3·H2O4NH4F2NaFSiO2H2O（2分）4NaOHAl(OH)3NaAlO22H2O（寫Al2O3也可以）（1分）54NH4F2NaFNaAlO2Na3AlF6

12、4NH32H2O（2分）6HF（1分） 理論NaAl2.56，使用HF制晶種，NaAl比較接近理論值。（2分，其它合理答案也可以）三1材料 信息（1分）2氫能是最理想的清潔能源之一。氫氣燃燒的唯一產(chǎn)物是水，無(wú)環(huán)境污染問題。氫能是一種二次能源。自然界不存在純氫，必須從含氫的物質(zhì)中制得氫作為水的組成，可以說資源豐富。而且氫能是可以利用其它能源（如熱能、電能、太陽(yáng)能和核能等）來(lái)制取的二次可再生能源。氫作為能源放出的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于煤、石油、天然氣等能源。另外，氫氣是一種理想的能源載體。氫氣具有可儲(chǔ)、可輸?shù)男再|(zhì)，可作為一種能源儲(chǔ)存和運(yùn)輸。儲(chǔ)能可以達(dá)到合理利用能源的目的。氫能也可進(jìn)行大規(guī)模運(yùn)輸。（3分，基本

13、答對(duì)其中三點(diǎn)大意給滿分）3CH4H2OCO3H2（1分）碳、天然氣、石油資源面臨枯竭，該反應(yīng)尚需消耗很高的能量（該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)），因此，此法不是理想的長(zhǎng)久的方法。（2分）4 SO2I2H2O2HIH2SO4 2HIH2I2 2H2SO42SO2O22H2O反應(yīng)最難進(jìn)行（各1分）該循環(huán)過程需要很高的熱能，也就是說在較高溫度下才能進(jìn)行，生成的SO2和I2可以循環(huán)使用，其它產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無(wú)污染，但耗能太大，所以此法也不可取，若把太陽(yáng)能用到上述循環(huán)中，該工藝將是合理的。（優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)、前景各1分）5（1）電解1mol水消耗能量284kJ（根據(jù)氫氣燃燒釋放熱量確定），1m3 H2約45mol（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)估算）

14、，能量利用率約88%（±4%）。（2分）通過太陽(yáng)能發(fā)電或風(fēng)能、海洋能、生物能、地?zé)崮茈娬井a(chǎn)生的電能來(lái)制氫，可以降低氫的成本。（1分）6光合作用（1分）尋找合適的光分解催化劑，它能在光照下促使水的分解速度加快。（1分）7管道運(yùn)輸（可以把現(xiàn)有的天然氣和城市煤氣管道輸送系統(tǒng)改造為氫氣輸送系統(tǒng)）；金屬儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)存后再運(yùn)輸。（1分）四X：CuSO4·3H2O；Y：Cu2O（各2分）推理一：由置換反應(yīng)所給數(shù)值可列式：×(A96.0718.02n)2.137 設(shè)氧化物為AOm/2（m為自然數(shù)），可列式：0.3349 由得9.295，根據(jù)m1，2討論，只有m1時(shí)才有合理金屬；再求

15、出A、n。（共5分）推理二：先列式，根據(jù)n1，2討論，只有n3時(shí)才有合理金屬，確定X；再根據(jù)X的相對(duì)分子質(zhì)量和Y的含量可確定Y。五（1）a：HNO3/H2SO4；b：H2SO4/Hac（各1分）（2）A：O2NCH2CN；B：O2NCH2COOH；C：H2NCH2COOH（各2分）六11苯基1羥基2丙胺（2分）2 4種（各1分）3（1分）4A：CHO；B：（各2分）七1CHCCCCH3 CHCCH2CCH（1分）2 或 （1分）3中間三個(gè)碳原子sp雜化，兩端兩個(gè)碳原子sp2雜化（1分）共平面鍵是和（互相垂直）；不共平面鍵是兩個(gè)（互相垂直）（各1分）4不共平面，4位碳原子sp雜化，兩端兩個(gè)鍵只能

16、垂直（1分）也不共平面，中間碳原子sp雜化，兩個(gè)三角形面垂直（1分）5相對(duì)更穩(wěn)定些，三元環(huán)的張力比?。╯p2對(duì)sp）（1分）6、（答出其中任意五個(gè)給滿分，共4分，少一個(gè)扣一分）八、1原子 sp3 109°28 椅（各0.5分）2（空隙長(zhǎng)度等于碳、硅原子直徑和）（2分）3如右圖所示，一個(gè)碳原子周圍是六個(gè)碳原子（2分） 132（1分） 空隙 相錯(cuò)（1分）412 2d/3 硅（各1分）5晶胞質(zhì)量為4×(12.0128.09)/NA g，晶胞體積為(1.170.77)×108×4/3cm3，密度為2.96（2分）偏差：(2.963.217)/3.2177.94%（數(shù)據(jù)可以有偏離，但應(yīng)給出負(fù)號(hào)）（1分）密度偏小，說明實(shí)際晶胞體積比計(jì)算值小，即碳、硅原子間的距離應(yīng)比兩個(gè)半徑小，實(shí)際上碳、硅原子間有共價(jià)鍵作用，而不能假設(shè)成相切（是相交）