【化學競賽試題】10

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中國化學會 第 27 屆 全國高中學生化學競賽 省級賽區(qū) 模擬試題 共 10 頁 1 中國化學會 第 27屆 全國高中學生化學競賽 省級賽區(qū) 模擬試題 華南師范大學附屬中學 胡一征 題號 1 2 3 4 5 6 7 8 總分 滿分 13 19 20 5 12 5 28 19 5 23 15 150 得分 評卷人 簽名 競賽 時間 3 小吋 遲到超過半小 時 者不能進考場 開始考試后 1 小 時 內(nèi)不得離場 時 間到 將 試卷背面 朝上放于桌面 立即起立離開考場 姓名 報名號和所屬學校等必須寫于首頁左側(cè)指定位置 寫于其他位置者按廢卷論處 所有解答必須寫于卷面指定位置 寫于其他位置者無效 凡要求計算的 須給出計算過程 無計算過程即使結(jié)果正確也不得分 用鉛筆解答的部分 包括作圖 無效 禁用涂改液和修正帶 否則 整個答卷無效 試卷已裝訂成冊 不得拆散 附草稿紙一張 不得 將 任何紙張帶入考場 允許使用非編程計 算 器以及直尺等文具 寫有與試題內(nèi)容無關(guān)的任何文字的答卷無效 第 1 題 13 分 化合物 A 是分子量最小的穩(wěn)定電中性非苯芳烴 1 1 寫出 A 的結(jié)構(gòu)式并解釋其具有芳香性的原因 中國化學會 第 27 屆 全國高中學生化學競賽 省級賽區(qū) 模擬試題 共 10 頁 2 A 的一種同分異構(gòu)體 B 每 mol B 和足量 H2 加成可消耗 4 mol H2 1 2 寫出 B 的結(jié)構(gòu) B 是否穩(wěn)定 解釋原因 1 3 如何用化學方法從 B 和苯的混合物中分理出純苯 A 的另一種含芳環(huán)同分異構(gòu)體 C C 用臭氧氧化后用鋅粉水解 得兩種產(chǎn)物 D 和 E 純 E 不能發(fā)生銀鏡反 應 但 E 和足量氨水混合后可以發(fā)生銀鏡反應 1 4 寫出 C D E 的結(jié)構(gòu) 1 5 設計一個實驗測定 C D 混合溶液中各自的濃度 第 2 題 19 分 用含鎂 14 36 的烴基溴化鎂和一種含鹵素 65 57 的鹵化物反應來制取萘的一種同分異構(gòu)體 A 但實際獲得 的是一種含碳 64 56 的橙色晶體 B 2 1 寫出 A B 的結(jié)構(gòu)以及相應的反應方程式 2 2 解釋 B 的成鍵 將之前的格氏試劑和 2 4 6 環(huán)庚三烯基溴化鎂混合后與上述鹵化物反應 結(jié)果生成含碳 93 463 的具有特殊 氣味的物質(zhì) C 2 3 寫出 C 的結(jié)構(gòu) 2 4 解釋上下兩個反應的差別 中國化學會 第 27 屆 全國高中學生化學競賽 省級賽區(qū) 模擬試題 共 10 頁 3 將 B 和 CH3COCl AlCl3 混合加熱 經(jīng)歷兩步中間體后生成含碳 63 19 的晶體 D D 在 H2O2 OH 條件下得 到電中性化合物 E 2 5 寫出 D E 的結(jié)構(gòu) 2 6 寫出 B D 的歷程 第 3 題 20 分 根據(jù)熱力學第二定律有 dS QR T R 指可逆過程 3 1 推導出 等壓 可逆過程不做非體積功時 有 dU TdS pdV 3 2 恒壓時 由第一問的結(jié)論可推出 1 畫出一個常規(guī)體系的 S U 示意圖 近日的研究發(fā)現(xiàn) 對于某些特殊體系 它的 S U 圖像上存在最高點 當 U 超過最高點對應的 U 值時 神 奇的事出現(xiàn)了 溫度 T 變成了負值 3 3 T 變?yōu)樨撝凳欠衽c熱力學第三定律矛盾 為什么 3 4 此時當溫度取兩個極限 T 0 和 T 0 時這個體系的熱力學性質(zhì)是否相同 3 5 能否只通過熱交換使這個體系由正溫度轉(zhuǎn)化為負溫度 為什么 中國化學會 第 27 屆 全國高中學生化學競賽 省級賽區(qū) 模擬試題 共 10 頁 4 運用統(tǒng)計熱力學分析上述理論 假設組成這個體系的物質(zhì)只有兩種狀態(tài) 低能態(tài)和高能態(tài) 對這個體系加 熱 低能態(tài)不斷轉(zhuǎn)化為高能態(tài) U 增加 S 增加 如 T 0 T 500 K T 1000 K T 3 6 畫出 T 0 T 500 K T 1000 K T 四種狀態(tài)的能量分布圖并以此解釋 S 隨 U 的變化規(guī)律 3 7 什么樣的體系可以達到負溫度 能否使一定量的理想氣體達到負溫度 3 8 根據(jù)本題所有信息 說明 熱量總是自發(fā)地從高溫物體流向低溫物體 這一定律該如何修正 第 4 題 12 5 分 在 Co NO3 2 6H2O 1 mmol 的催化下 將磷鎢酸 0 3 mmol 苯胺 2 mmol 和 15 mL 蒸餾水裝入 25 mL 內(nèi)襯聚四氟乙烯的不銹鋼反應釜內(nèi)在 100 下反應 3d 冷卻至室溫過濾得到 0 7738 g 紅色針狀晶體 A 產(chǎn) 率 72 00 以 W 計算 用一臺誤差在 5 以內(nèi)的元素分析儀分析產(chǎn)物 A 得 w C 12 39 w H 1 64 w N 2 29 經(jīng)熱重 分析 A 在 30 455 失重約 18 455 642 穩(wěn)定 642 以上繼續(xù)分解 熱重分析的誤差一般在 2 以內(nèi) 4 1 求出 A 的最簡比化學式 不同基團分開來寫 中國化學會 第 27 屆 全國高中學生化學競賽 省級賽區(qū) 模擬試題 共 10 頁 5 A 為六方晶系 a 1393 0 pm c 1025 7 pm A 的密度小于 6 g cm3 4 2 計算 A 的密度 4 3 A 是什么點陣結(jié)構(gòu) 晶體的結(jié)構(gòu)基元是什么 4 4 A 晶體中有哪幾種化學鍵 第 5 題 28 分 KAc 是一種很弱的堿 其 pKb 9 24 現(xiàn)需測量一含有 KAc 固體式樣中 KAc 的含量 5 1 可否在水溶液中用 HCl 直接滴定 通過計算終點以及過量或不足半滴 0 01 mL 造成的 pH 變化來說 明你的結(jié)論 不足的數(shù)據(jù)自行假設 設固體試樣中所含有的雜質(zhì)均是可溶的惰性雜質(zhì) 采用冰醋酸作溶劑 用 HClO4 HAc 溶液滴定 第一步 配置 HClO4 溶液 往 700 mL 冰醋酸中緩慢加入 10 mL 高氯酸 搖勻后再緩慢滴加乙酸酐 30 mL 再次搖勻后放置 24 h 5 2 為何要加乙酸酐 為何不直接往高氯酸中加乙酸酐 為何要放置 24 h 第二步 HClO4 溶液的標定 準確稱取鄰苯二甲酸氫 0 5000g 于錐形瓶中 加入 50 mL 冰醋酸使其溶解 加 入合適的指示劑 用待測溶液滴定至終點 消耗 13 12mL 5 3 鄰苯二甲酸氫鉀一般用于標定 堿 溶液 那么在此實驗中為何可用鄰苯二甲酸氫鉀做標定試劑 請解釋原 因并寫出標定反應方程式 5 4 在滴定后期錐形瓶中產(chǎn)生白色混濁物 解釋其原因 產(chǎn)生白色渾濁會使標定結(jié)果 填 偏大 偏小 不變 一般此時不用 Na2CO3 做標定試劑 試推測其原因 中國化學會 第 27 屆 全國高中學生化學競賽 省級賽區(qū) 模擬試題 共 10 頁 6 5 5 計算 HClO4 的物質(zhì)的量濃度 第三步 測定 KAc 含量 將錐形瓶洗凈 準確稱取 0 3000 g 樣品與錐形瓶中 加入 50 mL 冰醋酸充分溶解 用已標定的 HClO4 HAc 滴定至終點 消耗 14 45mL 5 6 指出并改正上述實驗的錯誤 5 7 計算樣品中 KAc 的質(zhì)量分數(shù) 現(xiàn)已知固體試樣中可能含有 NaCl NaAc NH4Cl SnCl2 ZnCl2 這幾種雜質(zhì) 那么上述方案就不再適用 改用以下方案重新測定樣品中 KAc 含量 第一步 試樣配置 準確稱取 0 5000 g 樣品于燒杯中 加入 30 mL 稀鹽酸充分溶解后徹底轉(zhuǎn)移至 100 mL 容 量瓶中用蒸餾水定容 5 8 為什么用稀鹽酸溶解 除鹽酸外還可以用什么試劑代替 如果實驗室的液體只有蒸餾水那么如何配置 試樣 第二步 測定 KAc 含量 準確移取 20 00 mL 第一步配制的試樣于燒杯中 加入 5 mL 甲醛溶液和 10 mL EDTA 二鈉鹽溶液 充分反應后用 NaOH 調(diào)至弱堿性 加熱 至 40 逐滴加入四苯硼酸鈉溶液至過量并不 停攪拌 靜置 30 min 后過濾 用四苯硼酸鉀飽和溶液洗滌沉淀 2 3 次 再用蒸餾水洗滌 3 4 次 抽濾 將 所得固體烘干至恒重 得 0 3421g 沉淀 5 9 寫出主反應方程式 為何要在弱堿性環(huán)境下加四苯硼酸鈉 甲醛溶液和 EDTA 二鈉鹽溶液分別有什么作 用 如果不加會使測定結(jié)果如何變化 為什么要用四苯硼酸鉀飽和溶液洗滌沉淀 5 10 計算樣品中 KAc 的質(zhì)量分數(shù) 第 6 題 19 5 分 三元化合物 A 含金屬 M 它是由 F2 和兩種金屬一氯化物的摩爾比 3 1 的混合物反應制得的 每制取 1 mol A 消耗 5 mol F2 同時生成 4 mol 黃綠色氣體化合物 A 中氟含量為 38 66 6 1 寫出 A 的化學式和生成 A 的反應方程式 中國化學會 第 27 屆 全國高中學生化學競賽 省級賽區(qū) 模擬試題 共 10 頁 7 化合物 B 也含金屬 M 它的元素組成為 M C H O 1 4 8 5 只有這些元素 B 中 1 mol M 對應 1 mol 結(jié)晶 水 1 mol B 在空氣中加強熱得到約 150g 固體 已知 B 在低溫時為抗磁性而高溫下則為順磁性 這種現(xiàn)象 和 NO2 較為類似 6 2 寫出 B 的化學式并畫出其結(jié)構(gòu) 6 3 B 在空氣中加強熱得到的固體是什么 6 4 解釋 B 在低溫時為抗磁性而高溫下則為順磁性的原因 周期表中 N 與 M 相鄰且位于同一周期 N 的陽離子可與乙酰丙酮負離子形成 1 2 的電中性配合物 C 每 mol C 中含有 3 mol N C 為抗磁性 每個 N 周圍都是八面體六配位 C 具有三重旋轉(zhuǎn)軸 N 還可以形成類似 A 的化合物 D 把 A 中 M 換成 N D 為面心立方晶格 6 5 寫出 C 的化學式并畫出其結(jié)構(gòu) 6 6 畫出或描述 D 的晶體結(jié)構(gòu) 往 N2 SO42 中加入 NaCN 至過量 先生成綠色沉淀隨后沉淀溶解的黃色溶液隨后變成紅色 紅色物質(zhì)是含金 屬元素 49 53 的物質(zhì) E 6 7 寫出 E 的化學式以及各步反應方程式 中國化學會 第 27 屆 全國高中學生化學競賽 省級賽區(qū) 模擬試題 共 10 頁 8 第 7 題 23 分 由金剛烷酮為原料經(jīng)歷如下反應 已知 B D 中碳骨架均為雙環(huán) 3 3 1 B 的不飽和度為 4 含有一個羧基和一個碳碳雙鍵 D 比 A 少一個碳 不飽和度也少 1 但沒有任何雙鍵 7 1 寫出 B D 的結(jié)構(gòu) 7 2 B 到 C 的過程中發(fā)生了那 幾步 反應 以 D 為原料 兩個碳或以下的有機原料和任意無機原料經(jīng)以下步驟合成化合物 L 流程圖中部分字母代表多種異構(gòu)體的混合物 不考慮立體異構(gòu) 7 3 寫出各字母所代表物質(zhì)的結(jié)構(gòu) 混合物寫一種組分即可 但前后要對應 E F G H I J K L 7 4 指出那些字母代表混合物以及它們分別為幾種異構(gòu)體的混合物 中國化學會 第 27 屆 全國高中學生化學競賽 省級賽區(qū) 模擬試題 共 10 頁 9 7 5 寫出反應條件 a 至 d a b c d 第 8 題 15 分 已知如下反應 已知 A B 發(fā)生了兩步反應 加成 消除算一步 生成物 B 含有氮雜六元環(huán) B C 是一個重排 反應 產(chǎn)物中含有配位鍵 8 1 寫出 B C 的結(jié)構(gòu)和前兩步反應機理 1 C D 反應經(jīng)歷以下歷程 中國化學會 第 27 屆 全國高中學生化學競賽 省級賽區(qū) 模擬試題 共 10 頁 10 已知 M2 含有氮雜三元環(huán) M4 帶一個單位正電荷且電荷在 N 上 M3 無形式電荷 8 2 寫出每一個中間體的結(jié)構(gòu) M1 M2 M3 M4 M5