1、第 - 1 - 页 共 7 页全国化学竞赛预赛模拟试卷 6H1.008 相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn63.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr
2、91.22Nb92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3 La-LuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po210At210Rn222Fr223Ra226 Ac-La一、 （6 分）在极性分子中，正电荷重心同负电荷重心间的距离称偶极长，通常用 d 表示。极性分子的极性强弱同偶极长和正（或负）电荷重心
3、的电量（q）有关，一般用偶极矩（）来衡量。分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积，即 =dq。试回答以下问题：1O 3、SF 6、CH 2Cl2、P 4O6 4 种分子中 0 的是 ；2对硝基氯苯、邻硝基氯苯、间硝基氯苯，3 种分子的偶极矩由大到小的排列顺序是： ；3实验测得：PF 31.03 德拜、 BCl30 德拜。由此可知，PF 3 分子是 构型，BC1 3分子是 构型。4治癌药 Pt(NH3)2Cl2 具有平面四边形结构，Pt 处在四边形中心，NH 3 和 Cl 分别处在四边形的 4 个角上。已知该化合物有两种异构体，棕黄色者 0，淡黄色者 =0。试画出两种异构体的构型图，
4、并比较在水中的溶解度。构型图：淡黄色 ，棕黄色 ；在水中溶解度较大的是 。二、 （7 分）萤火虫能有节律地发出黄色的光。科学研究发现，萤火虫发光的原理是由于萤火虫体内含有荧光素和荧光酶两种物质，在荧光酶作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合发出荧光。荧光素的结构式如右图所示。 （以下用 L 表示虚线左边的主体部分，将其结构简写成 HLCOOH） 。萤火虫发光的生化过程是： HLCOOHATPH 2OHLCOAMP2H 3PO4 HLCOAMPO 2 LOCO 2AMP光子 荧 光 酶科学家已能用化学方法人工合成荧光素和荧光酶而制成生物光源。1荧光素的化学式为 。2已知 ATP 的化学式为
5、 C10H16O13N5P3，则 AMP 的化学式为 。3与普通的电灯相比，这种生物光源更适合于在充满瓦斯的矿中当闪光灯及在清除磁性水雷时用以照明。这是因为 4已知每 mol 高能磷酸键可释放 30.5kJ 的能量，萤火虫所发黄光的波长为 600nm。请估算每 mol 荧光素被氧化时释放的能量。 （提示：一个光子的能量为 Ehc/，h 为普朗克常数，其值为 6.631034 Js）三、 （7 分）工业上产生的硫化氢要经过处理变成硫单质后方能排放，以防止大气污染。富玛克斯法第 - 2 - 页 共 7 页治理硫化氢的方法和步骤如下： 用 23的 Na2CO3 溶液作吸收剂生成 2 种酸式盐； 再加
6、入一种 RNO（液） （R 表示芳香烃基）与生成的一种酸式盐的水溶液反应生成硫、碱和 RNHOH； 第二步生成的碱在溶液中与另一种酸式盐反应生成正盐； RNHOH 与空气中的氧发生反应又得到 RNO。1写出上述四步反应的化学方程式。2请对富玛克斯法的优点做一简要评价。四、 （11 分）在一定条件下，选用强氧化剂处理一定量水样时所消耗氧化剂的量，可以相对表示氧化水中还原性有机物即“需氧有机物”所需氧气的量。因此，若把每升水所能消耗氧化剂的量换算成相当量的 O2（mg/L） ，就称为被测水样的“化学需氧量”，符号是 COD。所用氧化剂有K2Cr2O7 和 KMnO4 两种。使用 K2Cr2O7 测
7、定的 COD，表示为 CODCr。使用 KMnO4 测定水中需氧有机物，一般只适用于需氧有机物含量较低的天然水体，此时所得每升水 KMnO4 的耗用量（mg/L） ，就直接用来表示水体中需氧有机物的相对含量，特称为“高锰酸盐指数”。我国按水质从高到低，将地面水环境的质量标准分成5 类，其中的高锰酸盐指数、CODCr 和与此相关的每升水中所含溶解氧的量（mg/L）三项参数标准，如下表所示：参数 类 类 类 类 类高锰酸钾指数 2 4 6 8 10溶解氧 饱和率90%6 5 3 2CODCr 15 以下 15 以下 15 20 25试按下列要求分析表中的数据：1类水域为农业用水区，与集中式生活饮用
8、水水源地二级保护区的类水域相比，为高锰酸盐指数和 CODCr 所表明的水中需氧有机物控制量的最大极限值，前者是后者的 倍。2类水域，作为源头水的国家自然保护区，其高锰酸盐指数的标准为小于 2，溶解氧标准为接近空气中 O2 在水中的饱和数据（饱和率为 90时的数据约为 8.4mg/L） 。规定两者数据一低一高的根据是 3取 100.00mL 水样，按操作规定，加入 5mL 13 H2SO4 酸化后，在沸水浴中能与2.50mL 的 0.0020mol/L KMnO4 溶液反应而刚好使红色褪去。则该水样的高锰酸盐指数为 ，符合一般工业用水区的 类水域的该项参数标准。4现有某废水样品 20.00mL，
9、加入 10.00mL 0.0400mol/L K2Cr2O7 溶液，并加入适量酸和催化剂，加热反应 2 小时。在指示剂存在下用 0.100mol/L Fe(NH4)2(SO4)2 溶液滴定多余的K2Cr2O7，共用去 Fe(NH4)2(SO4)2 溶液 12.00mL。写出 K2Cr2O7 与 Fe(NH4)2(SO4)2 反应的方程式，并计算该废水水样的 CODCr。五、 （6 分）化合物 A（C 5H10O）不溶于水，它不与 Br2CCl 4 溶液及金属钠反应，与稀酸反应生成化合物 B（C 5H12O2） 。B 与高碘酸反应得甲醛和化合物 C（C 4H8O） ，C 可发生碘仿反应。试推测化
10、合物 A、B、C 的结构简式六、 （12 分）YBaxCuyOz 是近年来被科学家发现的一种高温超导材料。YBa xCuyOz 中，Y、Ba 、O 三种元素都有固定的化合价，分别为3、2、2，而 Cu 是2 和3 的混合第 - 3 - 页 共 7 页价态。该化合物的结构如右图所示，可确定化学式中 x、y 的值，而 z 的值，现可用碘量法测Cu，进而求得 z 值。取 4.00102 gYBaxCuyOz 样品，用稀盐酸溶解，在氮气保护下加 1g KI固体。样品中的 Cu3 和 Cu2 分别氧化 KI，用 0.0100 molL1 Na2S2O3 溶液滴定得到的 I2，终点时消耗 23.45 mL
11、。 （Cu 3 3I CuII 2，2Cu 2 4I 2CuII 2） 。另取一份质量相等的 YBaxCuyOz 样品，用稀盐酸溶解，煮沸，使其中的 Cu3 全部转化为 Cu2 ，冷却后用碘量法滴定，终点时消耗 0.0100 molL1 Na2S2O3 18.13mL。 （在滴定时 S2O32 转变成 S4O62 ）请回答下列问题：1的化学式中 x 、y 。2Cu 在酸性环境中极易歧化，但为何 Cu2 与 I 能生成 CuI（一价铜化合物）？3写出在滴定过程中的离子方程式；该反应适合在何种环境（酸碱性）下进行，为什么？4求出 Cu3 和 Cu2 的物质的量之比。5求出 z 值。七、 （17 分
12、）硬度较高的河水在饮用前一般要经如右图所示的过程进行处理。回答下列问题：1A 是什么物质，净化的反应原理是什么，过量饮用由 A 净化的水对人体有何害处？2B 是什么物质，写出软化反应方程式（以 Mg2 为例） ，树脂再生时应将树脂放入何种溶液中，利用中学化学原理解释软化的反应原理和树脂再生的原理。3通过软化树脂并不能减小其中总离子浓度（可能增大） ，请问通过怎样的树脂可大量减少其中的阴阳离子浓度（做为实验室的蒸馏水） ，使用多个树脂时请排列先后顺序，并说明原因。4氯气消毒的原理是什么，过量饮用氯气消毒的水对人体有何害处？5高铁酸钠（Na 2FeO4）是替代氯源型净水剂的新一代水处理剂，请指出高
13、铁酸钠净水原理，并说明该净水剂有何优越性？八、 （9 分）“芬必得”是一种目前很受欢迎的解热、镇痛及抗类药物的商品名，其主要成分是化合物：对异丁基甲基苯乙酸 （ ） ，药名为布洛芬（Brufeum） ，有多种合成路线。下面是合成布洛芬的一种路线：C D （F） ； 催 化 剂A B 2ZnlH E ；G1请写出化合物 A、B、C、 D、E 的结构简式（有机物）或化学式（无机物） ；2写出最后一步配平的化学方程式；3命名化合物 F；4用“*”标出产物（ ）中的全部手性碳原子。第 - 4 - 页 共 7 页九、 （12 分）1叠氮离子 N3 经由氨基钠与 NO3 离子或 N2O 在一定温度下合成，
14、试写出这些反应的离子方程式；2N 3 离子中 N 的氧化数为多少？其中氮原子（中心）采取何种杂化类型？写出两种与N3 离子是等电子体的物种；3HN 3（叠氮酸）有哪些可能的共振结构？标明每个共振结构中所有原子的形式电荷。讨论 HN3 分子中三个氮原子之间键长的长短；4离子型叠氮化物是不稳定的，但它可以在室温下进行操作，可以作为机动车的“空气袋”，为什么？5氮气的大规模制备是通过分馏液态空气来实现。随着氮气的大量使用，仍然促使人们建立某种比空气液化和分馏法成本更低的制备工艺。请你设想在室温下由空气分离氮气和氧气的方法（加上必要的说明） 。十、 （13 分）铝可以从铝土矿中获取。铝土矿是不纯净的铝
15、的氧化物（杂质为 Fe2O3 和 SiO2） ，它是非再生资源。假如我们对铝的消费保持现有的速度，我们能获得生产足够的铝所需的铝土矿仅能维持 30 年左右。由此看来，保护现有自然资源和对非再生资源的再利用，是值得我们考虑的。但在废物回收过程中，仍有相当大的难度，其关键的因素主要涉及旧金属的收集与其它废物的分离、回收和提炼金属的费用、金属本身的价值等。1试说明回收铝的过程中存在的困难。2为什么金的回收率比铝的回收率要大得多？3常温下，SiO 2 同强碱或强酸是很难反应的。现利用盐酸、氢氧化钠溶液、氮气、二氧化碳和水，从铝土矿中提取纯净的 Al2O3。试设计一个适用于工业生产上提纯 Al2O3 的
16、实验方案，用化学方程式表示提纯的过程。4制取 1mol Al 理论上需要多少库仑的电量？假定用 6V 的直流电源供电进行电解，制2.7 吨铝需要多少千焦的电能？（请列式并计算）5在 1.01105Pa，27时，每产生 1mol，理论上在阳极生成 O2 的体积为多少升？（请列式并计算）6如果每度电的费用为 0.60 元，试计算生产厂家每生产 1 吨铝需付出的电费为多少元？（请列式计算）第 - 5 - 页 共 7 页参考答案一、1SF 6、P 4O6（2 分，多一个或漏一个各扣 1 分）2邻间对（1 分）3三角锥形 平面三角形（1 分）4 （ 1 分） 棕黄色者（1 分）二、1C 11H8O3N2
17、S2（1 分）2C 10H14O7N5P（2 分）3由于这种生物光源是冷光，没有热效应和磁效应，所以在充满瓦斯或在磁性水雷的地方使用仍然是安全的。 （1 分）4138.6kJ（3 分）注：氧化 1mol 荧光素，断裂 2mol 高能磷酸键，并产生 1mol 光子三、1Na 2CO3H 2SNaHCO 3 十 NaHS（1 分）RNOH 2ONaHSNaOHSRNHOH（l 分）NaOHNaHCO 3Na 2CO3H 2O（1 分）2RNHOHO 22RNO2H 2O（1 分）2总反应为 2H2SO 22H 2O2S（1 分） ；RNO 反应前后不变，起到催化剂的作用，是一条绿色工艺流程。 （2
18、 分）四、15/3（2 分）分别用 KMnO4 和 K2Cr2O7 为氧化剂监测同一天然水体中需氧有机物含量的测定数据，因氧化剂的不同和数据表示方法的不同而有差异，但由于同为化学氧化，氧化剂的不同还不致失去测定数据的高度相关性，所以天然水体水质标准中所定高锰酸盐指数和 CODCr 的上限数据，都一样用来表示水中需氧有机物容许含量的相对最大极限值。2水中需氧有机物含量低（2 分）因为氧化需氧有机物的氧化剂用量，与氧化需氧有机物的氧气实际消耗量呈正相关，所以高锰酸盐指数（或 CODCr）低，就应水体消耗溶解氧少，而水中溶解氧含量高，根据是水中需氧有机物的含量低。37.9mg/L（2 分） ，（1
19、分）MnO4 的红色刚好褪去，表示已按操作规定相对完成了水中需氧有机物的氧化。故可用题给数据计算高锰酸盐指数。4K 2Cr2O76(NH 4)2Fe(SO4)27H 2SO4K 2SO4Cr 2(SO4)33Fe 2(SO4)36(NH 4)2SO47H 2O（ 2 分，离子方程式正确也给满分） 480mg/L（2 分）五、A： B： C： （各 2 分）六、12 3（各 1 分）22Cu Cu2 Cu ，CuI 溶解度很小（1 分） ，体系中 Cu 大量减小而使平衡向左移动。 （1 分）3I 22S 2O32 S 4O62 2I （1 分） ；中性环境中（1 分） ；在强酸性溶液中 S2O3
20、2 遇酸分解，S 2O32 2H SO 2十 SH 2O；且 I 易被空气氧化，4I O 24H 2I 22H 2O（ 1 分，答出一点即可）第 - 6 - 页 共 7 页在碱性溶液中：S2O32 4I 210OH SO 42 8I 5H 2O；3I 26OH IO 3 5I 3H 2O（1 分，答出一点即可）上述到反应的发生，使定量反应难以准确。45321281（或 0.4151，12.408） （2 分）56.94（2 分）七、1明矾（KAl(SO 4)212H2O） （1 分） ；Al 3 3H 2O Al(OH)33H （1 分） ，Al3 水解产物 Al(OH)3 是絮状沉淀，有很大
21、的表面积，吸附水中杂质（1 分） ；过量食用 Al元素易使人得老年痴呆症（1 分） 。2NaR（1 分） ；Mg 2 2NaR2Na MgR 2（1 分） ；浓 NaCl 溶液（1 分） ；M NaR Na MR，软化时Na 很大，水中M 较小，平衡向右移动（1 分） ；再生时将树脂放入浓 NaCl 溶液中，Na 相对比M 大得多，使平衡向左移动。 （1 分）3先通过阳离子（H ）交换树脂（ 1 分） ，再通过阴离子（OH ）交换树脂（1 分） ；先通过阳离子交换树脂，反之因生成沉淀（如 Mg(OH)2）而使树脂阻塞。 （1 分）4Cl 2 H2O HClHClO（1 分） ，HClO 具有强
22、氧化性，能杀菌消毒（1 分） ；RHCl 2RClHCl，氯气与水中有机物反应生成的卤代烃对人体有很大的危害。 （1 分）5高铁酸钠 Fe 元素是6，有强氧化性，能杀菌消毒（1 分） ；不但能解除氯源型净水剂对人体的危害（1 分） ，并且其还原产物 Fe3 水解后也能代替明矾起到净水作用（1 分） 。八、1A：CH 3 Cl（或 CH3 Br） ；B：H 2（1mol）/ Ni；C： ；D： ；E：NaCN （各 1 分）2 H 2H 2O NH 4 （2 分）3对异丁基甲基苯乙腈（1 分）4 （1 分）九、13NH 2 NO 3 N 3 3OH NH 3；2NH 2 N 2ON 3 OH N
23、H 3（3 分，产物中有 H2O，无 NH3 扣 1 分）2N 3 中 N 的氧化数为1/3 ，N 原子均采取 sp 杂化。N 3 的等电子体物种如CO2、N 2O、NO 2 。 （3 分）3HN 3：按稀有气体结构计算各原子最外层电子数之和 n0238 26，而各原子价电子数之和 nv13516，故成键数为(26 16)/2 5，孤对电子的对数为(16 52)/23（对） 。 HN3 的共振结构（如右 图）：由于 N（a ） N （b） 键级为 1.5，而 N（b）N （c） 键级为 2.5，故 N（a ） N （b） 的 键长要比 N（a ） 一 N（c ） 的长。 （3 分）第 - 7
24、- 页 共 7 页4离子型叠氮化物虽然可以在室温下存在，但在加热或撞击时分解为氮气和金属（不爆炸） ，故可作为“ 空气袋” 。 （ 1 分）5可用物理吸附法或化学反应法，如用分子筛吸附氧；用合成载氧体吸氧或用乙基蒽醇与氧反应生成 H2O2 等，随后再放出氧。 （2 分，方法 1 分，说明 1 分，答出一类即可）十、1回收铝的过程中存在的困难是：人们的环境意识薄弱；回收和提炼金属的费用较高；铝同其它废物的分离较困难；铝本身价值并不高；旧金属的收集缺乏专门机构。（3 分，答对三点给满分）2因为金比铝的价值要高，另一方面，金活动性弱，容易回收。 （2 分）3Al 2O32NaOH 2NaAlO 2H 2ONaAlO 2CO 22H 2OAl(OH) 3NaHCO 32Al(OH) 3Al 2O33H 2O（ 2 分）42.910 5C（1 分） ；2.710 6/272.91056103 kJ1.7410 8kJ（2 分）53000.7522.4/27318.5L（2 分）6110 6/272.91056103 /36000.61.0710 4 元（1 分）
