综合2.doc

1、全国化学竞赛初赛模拟试卷 2第 1 题（5 分） 、最近美国科学家利用世界上最大的绿湾射电天文望远镜(Robert C. Byrd Green Bank Telescope，简称 GBT)所得到的太空数据，发现了宇宙空间中迄今为止最大的负离子(anion)C 8H。这也是科学家在不到一年时间里所发现的第三种带负电粒子，该发现有望对星际化学研究产生重大的影响。根据研究，C 8H的产生过程如下：C 2H 自由基与C6H2 分子结合，产生一个 C8H2 和一个氢原子；放射线作用让 C8H2 失去一个氢原子，产生C8H 自由基和一个氢原子；而后一个电子与 C8H 结合，产生 C8H负离子，并释放出射线

2、暴。（已知所有微粒均无环状结构，C 8H离子的所有原子都达到稳定结构。 ）1-1、给出 C8H的路易斯结构式1-2、写出 C8H产生过程的各步反应式 ,各微粒均用路易斯结构式表示第 2 题（6 分） 、最近厦门大学孙世刚教授首次制备出具有高表面能的二十四面体铂纳米晶粒催化剂，显著提高了铂纳米催化剂的活性和稳定性，这一成果发表在 2007 年 5 月 4 日的science杂志上。 传统的化学法只能合成低表面能的金属纳米晶体，一般是立方体、八面体或是截角八面体，二十四面体是一种十分罕见的晶体形状。若定义晶面（Miller 方法）：用晶面（或者平面点阵）在三个晶轴上的截数的倒数的互质整数比来标记。

3、 比如某晶面在三个晶轴 a,b,c 轴（相当 x,y,z 轴）上的截数是 r,s,t（截数等于截长单位长度，相当于坐标） ，那么 1/r, 1/s, 1/t 之比，化为最简互质的整数比，就是晶面指标。 （111）晶面就是在 a,b,c 三个晶轴上的截长都相等的晶面。2-1、 NaCl 纳米晶粒（111）晶面上的原子，至少画出六个原子，并显示其几何关 系 2-2、铂的二十四面体纳米晶体中存在(730),(520),(310),(210)晶面，这四种晶面在空间位置上有何共同点？2-3、铂纳米电极可以作为电催化剂，使甲醇分步氧化，主要产物为 CO2 ,发现有少量副产物生成，其中一种为甲酸甲酯，试分析

4、甲酸甲酯产生的原因。第 3 题（6 分） 、半导体器件大多是在薄膜或薄膜结构上制造的，厚度从纳米级到微米级。薄膜生长技术有多种，如气相外延法（VPE） ，液相外延法（LPE） ，有机金属气相外延法（MOCVD） 。3-1、用 VPE 法生产硅半导体薄膜，以 SiHCl3与另一种常见气体为原料在 500制得，写出反应方程式。硅晶体中可能存在微量的铁，请用中学常用试剂设计实验检测微量铁的存在？3-2、MOCVD 法有独特的优点，某金属有机镓化合物 A 与含 H 量为 3.85%的气态化合物 B 以摩尔比 1：1 反应得到具有重要作用的半导体材料 C 和一种常见气体 D,D 在标况下密度为1.34g

5、/L 试推测 A、B、C、D 为什么物质。3-3、有机金属气相外延法（MOCVD）的气体通常需要稀释，请指出稀释时常用的两种气体。第 4 题（8 分） 、南京大学配位化学国家重点实验室是中国重要的配位化学研究基地，超分子纳米材料组装，金属离子在生命过程中的作用是其研究方向之一。最近实验室工作人员对诺氟沙星锰（）配合物进行了研究，发现该配合物具有二维纳米空洞方格的特殊结构，这一研究对生命科学和配位化学都具有重要的价值。4-1、工作人员在不同 pH 条件下合成了配合物（1） ， （2） ，路径如下，请在方格中补充诺氟沙星阴离子的结构简式。配合物（1）的分子式为_ _4-2、配合物（2）晶体中的二维

6、纳米空洞方格如下图所示，在下图中勾勒出一个二维晶胞。4-3、配合物(2) 的晶体分析结果如下：a=0.57530nm,b=2.1865nm,c=1.3343nm, =90。 ，=98.25 。 ,d=1.527g.cm-1 ,则配合物（2）的晶胞所属晶系类型为_,通过计算求晶胞（三维）中所含原子个数第 5 题（11 分） 、氢能源是具有广阔应用前景的清洁能源，寻找优良的储氢材料是科学家们不懈努力的方向。科学家在过渡金属的合金和金属互化物储氢材料上开展了卓有成效的工作，由于这些材料存在储氢质量质量分数相对偏小（一般小于 3%）等缺点，科学家们在探索储氢质量分数更大的载体，如短周期金属元素的络合物

7、材料。将溴化铝 AlBr3 和氢化钠 NaH 在醚型溶剂中反应得到络合物 A(氢质量分数高达 7.4%)，A 中配离子为正四面体型，A 可以分三步反应分解释放氢气，其中第一步放出氢气质量分数为 3.7%,生成配合物B，配离子为正八面体型，第二步放出氢气质量分数为 1.85%.5-1、写出 A，B 的结构简式5-2、写出 A 分三步分解的方程式5-3、实际应用中，A 的最大储氢率为 5.55%，低于理论的 7.4%,试解释原因。5-4、过渡金属储氢材料与金属络合物（如 A）在储放氢的原理上相同吗？为什么？5-5、仿照 A 的化学式，写出一种储氢量尽可能大的金属络合物化学式 _5-6、设想作为汽车

8、的氢燃料载体，需要满足一些什么条件。 第 6 题（11 分） 、羟桥基出现在很多过渡金属元素的配合物中，如铬的配合物 A。称取5.88g K2Cr2O7 与 32%的乙醇溶液混合，并用盐酸酸化，得到绿色溶液，加入过量锌粉，得到蓝色溶液，过滤后，加入氨水调节 PH 为 10.21，通入氧气可得到 Cr() 的深绿色配合物A 的晶体 7.784g，以铬计算的产率为 80%，元素分析显示 A 中含 Cl 36.49%，含 N 28.78%，A 带有一个结晶水，A 的配离子中有一对称面，且没有检测到 Cr-Cl 键的存在6-1、pH=10.21 的溶液中 NH3 与 NH4+ 的比值（K b，NH3H

9、2O =1.810-5）6-2、试推测 A 的化学式6-3、画出 A 配离子的结构6-4、写出最后一步反应的方程式。6-5、Al 3(CH3)9O3 分子中氧的配位数与 A 配离子中氧配位数相同，且具有高度的对称性，画出其结构，并指出 O，Al 的杂化类型第 7 题（8 分） 、固溶体半导体材料是某些元素半导体或化合物半导体互相溶解而成的具有半导体性质的固态“溶液”材料，在电子工业中有重要的用途。某研究小组用二氯化镉(CdCl22.5H2O)，硫粉，硒粉为原料， 180下在乙二胺中反应得到了固溶体半导体 CdS1-xSex (x0,1)纳米材料，通过 XRD 图分析了其晶体结构。7-1、CdS

10、 1-xSex 为六方 ZnS 结构，六方 ZnS 结构如下，画出六方 ZnS 的一个晶胞，并指出阴阳离子占据的空隙类型7-2、当 CdCl22.5H2O 为 0.289g,硫粉质量为 0.028g,硒粉为 0.03g 时，x 的值为_7-3、根据测量分析，晶格常数 a 和 c 与 x 的数值如下表所示，你能到什么结论？并分析原因。7-4、研究人员分析了形成 CdS1-xSex 纳米材料的机理，认为反应中有一中间体配合物形成，给出该配合物，该配合物所有元素化学环境相同，请给出该中间体的结构简式。第 8 题（9 分） 、硼元素化学丰富多彩，能形成多种含氧酸根离子。将一定量的硼酸(H 3BO3)，

11、三乙基胺，蒸馏水混合，加热到 160反应 5 天，以每小时 5的速度冷却到室温得到无色晶体 A，产率为 70%,反应体系中 pH 维持在 9 到 10。元素分析结果如下：C: 22.62%,H:6.37%,N:4.27%,晶体 A 中的阴离子具有一定的对称性，阴离子中含两个六元环。8-1、给出 A 的化学式_8-2、画出 A 晶体中所含阴离子的结构8-3、A 晶体中阴离子形成网格状空间结构，阳离子位于格子中，形成网格状结构的基础是什么？_8-4、将硼酸与稀 NaOH 反应（pH9.6）可以得到盐 B，B 的阴离子中也含有两个六元环，式量小于 A 的阴离子，电荷数却高于 A 的阴离子。试画出 B

12、 阴离子的结构8-5、分析化学中 B 的水溶液可以作为缓冲溶液，试分析原因，用方程式表示第 9 题（11 分） 、止咳酮（C 6H5CH2CH2COCH3）在临床上具有止咳、祛痰的作用。作为治疗剂时，通常被制成亚硫酸氢钠的加成物，便于服用和存放。9-1、系统命名法命名“止咳酮 ”。9-2、利用乙酰乙酸乙酯与 A 反应，得到中间产物 B，再经水解脱羧得到止咳酮，合成路线如下：乙酰乙酸乙酯A OHCNa5252/B OHNa2/ 2/COl止咳酮（1）写出 A、B 的结构简式（2）写出两步配平的反应的总方程式。（3）分离止咳酮的实验操作是什么？9-3、写出止咳酮和饱和亚硫酸氢钠的加成产物的结构简式

13、；溶液的 pH 值对这一步制备反应有什么影响？为什么？9-4、某学生做止咳酮和饱和亚硫酸氢钠加成的实验时，在反应开始不久就出现有油状物漂在水溶液表面的现象，继续加热回流，结果油状物不但没有消失反而越来越多，最后得不到晶体。试分析该学生实验失败的原因。第 10 题（13 分） 、Pb 3O4 为红色粉末状固体。该物质为混合价态氧化物，化学式可写成2PbOPbO2 实验，其中 Pb() 占约 2/3，Pb() 约占 1/3。下面是测定 Pb3O4 中 PbO 和PbO2 组分的实验：准确称取 0.0400g0.0500g 干燥好的 Pb3O4 固体，置于 250mL 锥形瓶中。加入HAcNaAc（

14、11）10mL，再加入 0.2mol/L KI 溶液 12mL 充分溶解，使溶液呈透明橙红色。加 0.5mL 2%淀粉溶液，用 0.0100mol/L Na2S2O3 标准溶液滴定使溶液由蓝色刚好褪去为止，记下所用去的 Na2S2O3 标准溶液的体积为 V(S2O32 )。再加入二甲酚橙 34 滴，用 0.0100mol/L EDTA 标准液滴定溶液由紫红色变为亮黄色时,即为终点。记下所消耗的EDTA 溶液的体积为 V(EDTA)。10-1、写出上述实验原理中的化学方程式。10-2、溶解 Pb3O4 固体为什么用 HAc，而不用常见的硫酸、盐酸、硝酸？使用缓冲溶液HAcNaAc 对后面的实验有

15、什么意义？10-3、写出 Pb3O4 中 PbO 和 PbO2 组分的物质的量10-4、评价该滴定实验有什么特点（优点）？第 11 题（15 分） 、有机物 A 具有较强的酸性（比羧酸的酸性强得多） ，A 现取两份 1.0000g A，做如下两个定性实验： 溶于 25mL 水，以酚酞为指示剂，用 0.8000mol/L 的 NaOH 溶液进行滴定，消耗其体积 21.92mL；与 25.00mL 1.0000mol/L 酸性 KMnO4 溶液进行混合，充分反应后仅释放出 CO2，所得溶液用 1.5000mol/L (NH4)2Fe(SO4)2 溶液进行滴定，消耗其体积 24.89mL。11-1、

16、通过计算，确定 A 的化学式或通式；11-2、写出 A 与 KMnO4 反应的化学方程式11-3、如果 A 是羧酸，写出满足条件的 A 的结构简式 3 种，它们互为同系列。11-4、如果 A 不是羧酸，但酸性却比羧酸强，且摩尔质量小于 150g/mol。（1）写出它的结构式、命名和电离方程式。（2）为什么它有这么强的酸性？（3）它的酸根是何种几何构型的离子？全部氧原子是否在一平面上？简述理由。答案：第 1 题（5 分）1-1、：CC-CC-CC-CC-H - (2 分)1-2、CC-H + H-CC-CC-CC-H H-CC-CC-CC-CC-H + HH-CC-CC-CC-CC-H CC-C

17、C-CC-CC-H + He- + CC-CC-CC-CC-H ：CC-CC-CC-CC-H - (3 分，各一分)第 2 题（6 分）2-1、注：（111）面在晶胞中的位置 （2 分）2-2、平行于 c 轴或晶面与 c 轴没有交点 （2 分） 2-3、甲醇分步氧化时有甲酸生成，部分甲酸与甲醇反应成甲酸甲酯 （2 分）第 3 题（6 分）3-1、SiHCl 3 + H2 = Si + 3HCl （1 分） ，溶于盐酸后加双氧水氧化，再滴加 KSCN 溶液 （1 分）3-2、A：Ga(C 2H5)3 ， B：AsH 3 ， C：GaAs ，D：C 2H6 （2 分，各 0.5 分） Ga(C2H

18、5)3 + AsH3 = GaAs + 3C2H6 3-3、H 2,N2 ,或惰性气体 （2 分）第4题（8分）4-1、 （2分） C32H48Cl2F2MnN6O20 （1分）4-2、黑线画出的两种均可（右图 ） （2分）（红线或绿线标出的不具有无限并置性,左图错误!） 4-3、单斜 （1分）分子式为C 32H42F2MnN6O10，由Z=N AdV/M=2, 原子数为： 2 x (32+42+2+1+6+10)=186 （2分）第 5 题（11 分）5-1. A：NaAlH 4, B：Na 3AlH6 （2 分，各 1 分）5-2、3NaAlH 4 = 3Na3AlH6 + 2Al + 3

19、H2 2Na3AlH6 = 6NaH + 2Al + 3H2 2NaH = 2Na + H2 （3 分，各 1 分） 5-3、NaH 分解温度太高 （1 分）5-4、不同，前者是通过金属晶格中的结合和解离达到储氢目的，氢与金属之间不形成化学键，属于物理变化；而后者是通过配位轻金属氢化物的热分解和重新合成，形成了新的化学键，属于化学变化。 （2 分）5-5、LiBH 4 （1 分，答 LiAlH4,NaBH4 给 0.5 分）5-6、高的体积密度，高的质量密度，常温常压下能快速充放氢气（合适的热力学动力学性能） ，足够的循环寿命，良好的安全性能。 （共 2 分，每个 0.5 分，答对三个给 2

20、分）第 6 题（11 分）6-1、NH 3 + H2O = NH4+ + OH- Kb=NH4+OH/NH3 OH=Kw/H+ pH=10.21 易得NH 3/NH4+=9 （1 分） 6-2、n Cr = 2nK2Cr2O7 = 25.88/294= 0.04mol mCr = 0.0452 = 2.08gA 中 Cr 质量分数为，W Cr = (2.080.8/7.787) 100%=21.37% WH + WO = 100%-21.37%-36.49%-28.78%= 13.36% 设 WO=a则由电荷守衡：(0.2137/52) 3 + (0.1336-a)/1 1 = (36.49/

21、35.5) 1 + (28.78/14) 3 + (a/16) 2 WO=a= 0.0658 WH = 0.1336 0.0658 = 0.00879在 A 中nCr : nN : nCl : nO : nH = 21.37/52 : 28.78/14 : 36.49/35.5 : 6.658/16 : 0.879/1 = 2:10:5:2:33A 的化学式为 Cr2N10Cl5H33O2 （3 分）6-3、A 配离子的结构式： （2 分）6-4、 （1 分）6-5 (2 分) O :sp2 Al : sp3 (2 分，各 1 分)第 7 题（8 分）7-1、 （ 2 分） Zn,S 均占据四

22、面体空隙 （1 分）、0.3 （2 分） 7-3、 a ,c 随着 x 的值增大而增大（表达式不要求：a = 0.41404+ 0.01759x (nm), c = 0.66714 + 0.03337x (nm)） ，Se2- 半径大于 S2- 半径，Se 2-代替 S2-导致晶体体积膨胀 （2 分）7-4、Cd(NH 2CH2CH2NH2)2Cl2 （1 分）第 8 题（9 分）8-1、HN(C 2H5)3B5O6(OH)4 （2 分）8-2、一个 BO4 四面体，两个六元环共硼原子 （2 分）8-3、氢键 （1 分） 8-4、B 4O5(OH)42- 8-5、B 4O5(OH)42- +

23、5H2O = 2H3BO3 + 2B(OH)4-,生成等摩尔的弱酸和弱酸盐，形成缓冲溶液 （2 分）第 9 题（11 分）9-1、4苯基2丁酮（1 分）（2 分）8-2、 （1）A： CH 2Cl B： （各 1 分）（2）CH 3COCH2COOC2H5 CH 2ClCH 3CH2ONaNaClCH 3CH2OH（1 分）NaOHHClC6H5CH2CH2COCH3CO 2NaClCH 3CH2OH（1 分）（3）分液（1 分）8-3、 （1 分）止咳酮与亚硫酸氢钠的加成反应是一个可逆的平衡反应（1 分） ，当存在少量酸或碱时，能够使亚硫酸氢钠分解而除去，最终导致生成的加成产物又分解回到原来

24、的止咳酮（2 分）8-4、NaHSO 3 与醛酮的加成反应是一个可逆的反应原因。微量的酸碱都可以导致产物分解。而此前进行脱羧反应时，是在强酸条件下反应的，分液时又不容易彻底除去游离酸，这就很容易导致在回流时原已生成的产物水解。 （2 分）第 10 题（13 分）10-1、Pb 3O44HAc 2Pb(Ac) 2PbO 2H 2O（2Pb(Ac) 2 是弱电解质，PbO 2 是酸性氧化物）PbO23I 4HAc Pb(Ac) 2I 3 2H 2O2Ac （I 3 也可以写为 I2）I3 2S 2O32 3I S 4O62Pb(Ac)2EDTA 4 PbEDTA 2 2Ac （EDTA 4 也可以

25、写其它的酸式离子） （各 1 分）10-2、由于 HNO3 易氧化 I （1 分） ；H 2SO4 会生成 PbSO4 沉淀分（ 1 分） ；HCl 能与 PbO2反应（1 分） ；而 HAc 既不会被 Pb()所氧化，又不会氧化后来加入的 I ，同时还能避免生成PbI2 沉淀（ PbI2 溶于 HAc） （1 分） ，所以相比之下以选择 HAc 最为合适。准确滴定 Pb2 离子，选择溶液最佳酸度也是一个重要因素。当溶液 pH 较小时，EDTA 酸效应增强，导致 EDTA 阴离子（Y 4 ）浓度太小，不利 PbY2 的生成（1 分） ；若溶液 pH 较大，Pb2 离子又会水解（1 分） 。一般

26、来说，pH 大应有利于 PbY2 的生成，但当 pH 为 7.2 时，Pb2 （起始浓度 0.01mol/L）开始水解，再考虑到二甲酚橙指示剂仅限于 pH6.3 的溶液使用，因此选择 HAc NaAc 为缓冲剂比较适宜。10-3、n(PbO 2)1/2c(S 2O32 )V(S2O32 )n(PbO)c(EDTA) V(EDTA)n(PbO 2)（各 1 分）10-4、实现了连续操作，能有效地节约实验时间；另外，由于避免了溶液的转移和固体的过滤、洗涤操作，从而降低了实验误差，使测定结果重现性较好，更符合滴定操作要求。 （1 分）第 11 题（15 分）11-1、设 A 为 n 元酸，1.000

27、0/M0.80000.02192/n，M 57.02n（1 分）所以 M 的化学式可能是(C 2HO2)n 或(C 3H5O)n（1 分）1.0000g 与 KMnO4 反应的物质的量是 n(KMnO4)1.00000.025001.50000.02489/50.01753mol （1 分） ，A 的化合价共升高50.01753/(1.0000/57n)5.0n （1 分） ，所以满足条件的是(C 2HO2)n，考虑到有机物的成键特点，A 的通式应该是(C 4H2O4)m，2m 元酸（1 分）11-2、(C 4H2O4)m2mMnO 4 6mH 4mCO 22mMn 2 4mH2O（1 分）11-3、HOOCCCCOOH （3 分，写不给分）11-4、 （1） 1，2二羟基环丁烯二酮 2H（各 1 分）（2）强酸性的原因在于：A 中OH 属于烯醇式，H 易电离；A 中 H 电离后形成的酸根是一共轭体系，有利于 O 上负电荷的分散，增加 B 的稳定性。CO 的拉电子性使得A 中 OH 易电离，B 中 O 易分散。 （答出 2 点给满分）（3）平面型构型，四个氧原子应与碳环在同一平面上。原因是要构成共轭体系其先决条件就是原子共平面。 （1 分）