全國(guó)化學(xué)競(jìng)賽初賽模擬試卷含答案

（時(shí)間：3小時(shí)滿分：100分）題號(hào)1234567891011滿分988510111079914H08相對(duì)原子質(zhì)量HeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClArKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbSrYZrNbMoTc[98]RuRhPdAgCdInSnSbTeIXeCsBaLa－LuHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPo[210]At[210]Rn[222]Fr[223]Ra[226]Ac－LrRfDbSgBhHsMtDs第第題（9分）第題（9分）1．35Cl和37Cl（1分），100︰35（1分）2．70：54.9%；72：38.4%；74：6.72%。（每種質(zhì)量數(shù)各0.5分，其體積分?jǐn)?shù)各1分）3．CH3CH2CH(OH)CH3（2.5分）相對(duì)強(qiáng)度m/z利用質(zhì)譜儀來(lái)分析分子結(jié)構(gòu)已經(jīng)成現(xiàn)代化學(xué)重要的技術(shù)，其原理為利用電子撞擊分子（M）使它產(chǎn)生陽(yáng)離子團(tuán)（M＋）或分子裂解產(chǎn)生的陽(yáng)離子團(tuán)在磁場(chǎng)飛行的差異，而偵測(cè)各種離子，圖譜的橫坐標(biāo)為質(zhì)量與電荷比（m/z），縱坐標(biāo)為強(qiáng)度代表所產(chǎn)生粒子數(shù)的多寡。右圖為氯甲烷的質(zhì)譜分析，其中m/z＝15是氯甲烷經(jīng)過(guò)裂解產(chǎn)生甲基陽(yáng)離子[CH3]＋的訊號(hào)，而m/z＝50與52則是氯甲烷陽(yáng)離子[CH3Cl]＋的訊號(hào)。利用圖譜資料相對(duì)強(qiáng)度m/z1．自然界中氯的同位素是_____________，且其含量比為____________。2．寫出自然界中氯氣各種可能的質(zhì)量數(shù)，以及每種質(zhì)量數(shù)的氯分子在氯氣中所占的體積分?jǐn)?shù)。3．某學(xué)生在資料中看到C4H10O的質(zhì)譜圖，該化合物分子在m/z＝31、41、43、56以不同形式斷裂形成烴基陽(yáng)離子，寫出C4H10O結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。第第題（8分）第題（8分）1．Be3Al2Si6O18＋20OH－＝3BeO22－＋2AlO2－＋6SiO32－＋10H2O（3分）2．[NH2CH2CH2NH2][MnV3O7F53．K12V10O31（2分）某些金屬或非金屬在雜化材料中主要采用四面體構(gòu)型，如圖1表示，端位原子位于正四面體的頂點(diǎn)，中心原子位于正四面體的體心（俯視圖中被端位原子擋住）。圖2至圖5中，這些多面體通過(guò)共角、共邊及共面堆積成不同的構(gòu)筑塊，為雜化材料提供無(wú)機(jī)陰離子骨架。1．圖3是綠柱石的硅氧四面體形成的陰離子骨架，綠柱石是鈹、鋁的硅酸復(fù)鹽。寫出綠柱石溶解于過(guò)量NaOH溶液的離子方程式。2．圖4是錳、釩與氧、氟形成的四面體的電中性四元環(huán)，其中錳(Ⅳ)、釩(Ⅴ)個(gè)數(shù)比為1︰3。1個(gè)乙二胺分子可以通過(guò)形成多點(diǎn)氫鍵嵌入其中，寫出該嵌合物的化學(xué)式。3．圖5是釩氧四面體的單鏈。十釩酸簇的陰離子是釩(Ⅴ)氧四面體的無(wú)支鏈單鏈，寫出其鉀鹽的化學(xué)式。第第題（8分）第題（8分）2．n(H2×105××973)＝255moln(CO2)＝(255×0.6)2/(255××0.618)＋255×0.6＝524molV(CO2)＝(524×××105)＝3（各1分）×105××1173)＝410mol由于反應(yīng)前后，總物質(zhì)的量不發(fā)生變化，故CO2和H2的最初的物質(zhì)的量都為410/2＝205mol設(shè)CO2和H2都轉(zhuǎn)化了xmol，則：x2/(205-x)2＝1.29，解之得x＝109mol轉(zhuǎn)化率為109/205＝53.2%。（3分）反應(yīng)1：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)的平衡常數(shù)為K1；反應(yīng)2：Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)的平衡常數(shù)為K2；反應(yīng)3：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的平衡常數(shù)K3。在不同溫度時(shí)K1、K2的值如下表：T/KK1K97311731．溫度973K時(shí)，K3＝___________；1173K時(shí)，K3＝___________。2．0×105Pa時(shí)，向反應(yīng)容器通入3H2，要使H2的轉(zhuǎn)化率達(dá)到60%，計(jì)算至少通入CO2的體積。3．在1173K時(shí)，向3的容器內(nèi)通入物質(zhì)的量比為1︰1的CO2和H2，一段時(shí)間后，反應(yīng)3達(dá)到平衡狀態(tài)，容器內(nèi)壓強(qiáng)為0×105Pa，計(jì)算H2的轉(zhuǎn)化率。AB第第AB第題（5分）1．YBa2Cu3O7（2分）2．/cm3（3分）右圖是兩個(gè)高溫超導(dǎo)物質(zhì)的單位晶格結(jié)構(gòu)。1．物質(zhì)A的化學(xué)式是_____________。2．如果晶體B的晶胞參數(shù)為：a＝c＝272pm。計(jì)算晶體B的密度。第第題（10分）第題（10分）1．A%＝(1.028×0.01120×94.11)/2.195＝49.36%×(1－49.36%)＝5g2．pKbc(A－)＝(1.028×0.1120)/0.06120＝0.1881mol·L－1c(OH－)＝(10×0.1881)1/2＝4.094×10－3pH＝14＋lg(4.094×10－3（3分）3．酚離子呈水溶性，藉以分離環(huán)已醇。（1分）4．添加NaOH不足，NaOH的物質(zhì)的量為：3.103mol/L×000L52mol，但g860mol的酚。（1.5分）5．未反應(yīng)的酚應(yīng)為，兩次萃取后有機(jī)層中酚的質(zhì)量為。（2.5分）實(shí)驗(yàn)室有一瓶苯酚（C6H5OH，計(jì)算過(guò)程中以A代替）與環(huán)已醇（C6H11OH，計(jì)算過(guò)程中以B代替）的混合物重克。某學(xué)生取2.195克的樣品放入50.00mL的水中，完全溶解后加入數(shù)滴的酚酞，逐28mol/LNaOH溶液，當(dāng)加入11.20mL溶液變成桃紅色。于是學(xué)生取52克的混合物，加入3.104mol/LNaOH溶液50.00mL，然后加入乙醚70.0mL，經(jīng)過(guò)搖晃、靜置、萃取后，溶液分成兩層，分離了有機(jī)層；之后再加入乙醚70.0mL至水層溶液萃取一次，分離后將兩次萃取的有機(jī)層合并，加熱將溶劑蒸發(fā)，得到的殘留物中卻發(fā)現(xiàn)還有少量苯酚殘留。[已知：苯酚的pKa＝9.95]1．請(qǐng)問(wèn)此瓶藥劑中含有環(huán)已醇幾克？寫出計(jì)算過(guò)程。2．計(jì)算溶液變成桃紅色時(shí)的pH值。3．此分離的過(guò)程，是利用何種原理？即學(xué)生為什么要加NaOH溶液到混合物中再用乙醚萃??？4．這個(gè)學(xué)生分離苯酚實(shí)驗(yàn)的效果非常不好，通過(guò)計(jì)算分析其主要原因。5．若在此溫度下，苯酚在乙醚和水中的分配比是10。計(jì)算殘留在有機(jī)層里的苯酚的質(zhì)量。第第題（11分）第題（11分）1．V(CNC4H9)4Br2（4分）2．（3分）3．80%（2分）4．生物固氮不必象工業(yè)合成氨那樣在高溫高壓下進(jìn)行，對(duì)于增加糧食產(chǎn)量、減少過(guò)量使用氮肥、防止土壤鹽堿化和水體富營(yíng)養(yǎng)化、降低生產(chǎn)成本、節(jié)約能源等方面都具有極其重要意義。（2分）催化空氣中分子氮轉(zhuǎn)化成可利用的氨態(tài)氮，長(zhǎng)期以來(lái)一直是人們研究的重點(diǎn)，目前已知的固氮途徑主要有三種：生物固氮、Haber-Bosch反應(yīng)以及Yandulov-Schrock反應(yīng)。生物固氮是在常溫和N2×104Pa下由固氮酶催化完成。釩固氮酶是生物固氮常用系統(tǒng)之一，存在多種不同的模型配合物。Bottcher等用釩的羰基配合物、Br2及異腈在THF中反應(yīng)得到配合物A。經(jīng)測(cè)定，A的式量不大于600，其中含V9.38%，N10.31%。用核磁共振測(cè)定，A的結(jié)構(gòu)中有三種化學(xué)環(huán)境的C原子、一種化學(xué)環(huán)境的H原子，V與Br的重心恰好重合，不存在V－N鍵，N具有四鍵。1．推斷A的化學(xué)式，寫出計(jì)算過(guò)程。2．寫出A的空間結(jié)構(gòu)。3．生物固氮是用氮?dú)夂投栊詺怏w混合后在常壓下反應(yīng)，計(jì)算氮?dú)庠诨旌蠚怏w中的體積分?jǐn)?shù)。4．與Haber-Bosch反應(yīng)和Yandulov-Schrock反應(yīng)相比，生物固氮的優(yōu)點(diǎn)是什么？第第題（10分）第題（10分）1．4Li2CO3＋8MnO2＝4LiMn2O4＋2Li2O2＋4CO2＋O2（2分）2．538pm（3分）3．充電：LiMn2O4＝Li(1-x)Mn2O4x－＋xLi＋；放電：Li(1-x)Mn2O4x－＋xLi＋＝LiMn2O4（各2分）4．鋰離子電池（1分）目前主要的混合電容器體系有：氧化物／炭材料體系、聚合物／炭材料體系和Li4Ti5O12/C體系，這些體系分別存在成本高、環(huán)境不友好、循環(huán)性能差的缺點(diǎn)。一種新型的AC/LiMn2O4體系，屬于非對(duì)稱的超級(jí)電容器，綜合了電池和超級(jí)電容器的優(yōu)點(diǎn)，電化學(xué)性能介于二者之間。在快速啟動(dòng)、電動(dòng)車等對(duì)功率密度和能量密度都有較高要求的領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。它采用尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4作正極，活性炭（AC）作負(fù)極，Li2SO4作電解液。正極材料LiMn2O4由Li2CO3和MnO2按摩爾比1︰2加熱反應(yīng)合成；負(fù)極材料AC的比表面積（BETsurfacearea）為2500m2/g。該體系與電池相比，容量方面稍差，但是大電流的充放電性能明顯優(yōu)化，而電池是無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意義上的快速充放電的；與雙電層超級(jí)電容器相比，又具有更高的比容量和更高的電壓平臺(tái)。這種體系的充電、放電的機(jī)理如下圖所示：1．寫出LiMn2O4的合成的化學(xué)方程式。3．分別寫出充電、放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式。4．這個(gè)體系跟什么電池的工作原理相似？第第題（7分）第題（7分）1．六聚，水解反應(yīng)，四硅醇，官能化（各0.5分，共2分）2．化學(xué)式：C36H66Si6O9（1分）；結(jié)構(gòu)式：（3分）；中文名稱：環(huán)己基六聚籠形倍半硅氧烷（1分）。近年來(lái)，由于籠型倍半硅氧烷（polyhedraloligomericsilsesquioxane，簡(jiǎn)稱POSS）的有機(jī)－無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使其在制備新的聚合物／無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料研究領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。將POSS加入聚合物體系中，能夠顯著提高有機(jī)聚合物的熱性能及機(jī)械性能等綜合性能。將200mL乙腈加入干燥的500mL三口圓底燒瓶中，再加入6mL環(huán)己基三氯硅烷(CySiCl3)，加熱至回流狀態(tài)，取50mL蒸餾水緩慢滴加，激烈攪拌反應(yīng)18小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)抽濾、洗滌、干燥等一系列處理可得0.70g白色粉末狀化合物A[hexyl(cyclohexyl)silsesquioxane，簡(jiǎn)稱T6]，產(chǎn)率12%。如果從T6出發(fā)，控制水解反應(yīng)，合成出四硅醇化合物，合成新的封閉型雙官能化的T8，就可以直接制備主鏈含籠型結(jié)構(gòu)POSS的聚合物材料，預(yù)計(jì)這類材料會(huì)有比“Key-lar”芳香族尼龍更優(yōu)異的性能。1．翻譯下列與這個(gè)研究有關(guān)的一些英文單詞：hexyl__________hydrolysis____________tetrasilanol___________functional___________2．化合物A中含有四種元素，其中硅、氧都只有一種化學(xué)環(huán)境，硅、氧原子個(gè)數(shù)比為2︰3。寫出化合物A的化學(xué)式、結(jié)構(gòu)式、中文名稱。第第題（9分）第題（9分）1．2Fe3＋＋Fe2＋＋8NH3·H2O＝Fe3O4＋8NH4＋＋4H2O；（2分）SiO32－＋2H＋＝SiO2＋H2O；（1.5分）2Al3＋＋6OH－＝Al2O3＋3H2O。（1.5分）2．尿素水解產(chǎn)生堿性的氨水溶液（1分）3．生成時(shí)溶液的酸性不足以溶解Fe3O4（1分）4．用磁鐵吸引強(qiáng)順磁性成分Fe3O4（1分）5．防止Fe2＋被氧化（1分）Al2O3是一種應(yīng)用極為廣泛的材料，納米級(jí)的Al2O3具有比表面積大、硬度高、選擇性好、傳質(zhì)速率快、催化效率高等特點(diǎn)，對(duì)材料科學(xué)、化工等行業(yè)都產(chǎn)生了重大的影響，但是由于顆粒細(xì)小，作為催化劑、催化劑載體使用時(shí)難以控制，而且反應(yīng)完成后，分離回收難度大，增加了生產(chǎn)成本，限制了納米Al2O3的應(yīng)用。中國(guó)科學(xué)院的有關(guān)研究人員利用下列過(guò)程合成Al2O3復(fù)合材料：①在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將去離子水加熱至80~85℃，將FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O加入攪拌裝置中，片刻后緩慢滴加稀氨水，然后分離得到黑色納米Fe3O4顆粒；②將Fe3O4納米顆粒超聲分散在硅酸納溶液中，將體系升溫至85℃左右，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下向溶液中緩慢滴加稀鹽酸至酸性，分離得到包覆有SiO2的Fe3O4顆粒；③將Al(NO3)3和CO(NH2)2按一定比例配制成混合溶液，再將Fe3O4/SiO2復(fù)合粒子加入到混合溶液中，超聲分散形成均勻的懸浮液。在攪拌裝置中，加入航空煤油劇烈攪拌使水相分散，一定時(shí)間后將體系升溫至90~95℃，使尿素在高溫下水解而使水相PH升高，逐漸形成Fe3O4/SiO2/Al21．各用一個(gè)離子方程式表示上述三個(gè)形成固體顆粒的過(guò)程。2．為什么尿素水解會(huì)使溶液pH升高?3．第二步中，溶液調(diào)成酸性以便于生成SiO2，為什么Fe3O4不會(huì)同時(shí)溶解？4．Fe3O4/SiO2/Al2O3復(fù)合材料作為催化劑使用完成后，回收處理的簡(jiǎn)單方法是什么？5．氮?dú)獗Ｗo(hù)的目的是什么？第第題（9分）1．2,2,6,6－四甲基哌啶氧自由基（1分）第題（9分）1．2,2,6,6－四甲基哌啶氧自由基（1分）2．將伯羥基氧化為羧基（1分）3．CH2(OH)(CHOH)4CHO＋CH3OH→＋H2O（2分）保護(hù)醛基不被TEMPO共氧化體系氧化。（1分）4．（2分），(2S,3S,4S,5R,6S)-α-D-吡喃葡萄糖-6-甲基醚（2分）。TEMPO屬于亞硝酰自由基類，其結(jié)構(gòu)式如右圖式所示，是一種穩(wěn)定的自由基。TEMPO與NaClO、NaBr形成的共氧化體系，是一個(gè)循環(huán)再生的氧化體系，其機(jī)理如右圖所示。TEMPO選擇性氧化糖類伯羥基后，可回收利用，降低了成本，而且用量少，產(chǎn)物純化容易。1．TEMPO的系統(tǒng)命名是2．從右圖式中看出，TEMPO共氧化體系的合成目的是：3、在TEMPO共氧化體系氧化之前，糖類要轉(zhuǎn)化為右下圖的形式，寫出轉(zhuǎn)化的方程式，并說(shuō)明轉(zhuǎn)化的理由。4．寫出右下圖被TEMPO共氧化體系氧化后所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式和系統(tǒng)命名：第第題（14分）第題（14分）1．（1）丙烯酰氯，二乙醇胺。（各0.5分）（2）（2分）2．（1）（各1.5分）（2）812.4（1分）（3）189（1分）3．（1）（2分）（2）（2分）4、（2分）樹枝狀大分子（dendrimers）是20世紀(jì)80年代中期開發(fā)的一類具有三維結(jié)構(gòu)的合成高分子，其特點(diǎn)為高度對(duì)稱、呈單分散性、表面具有