9909年全国化学奥林匹克竞赛.docx
- 文档编号:11045781
- 上传时间:2023-02-24
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:216.17KB
9909年全国化学奥林匹克竞赛.docx
《9909年全国化学奥林匹克竞赛.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《9909年全国化学奥林匹克竞赛.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
9909年全国化学奥林匹克竞赛
99—09年全国化学奥林匹克竞赛
初赛试题分类汇编
化学热力学
1.(06年初赛)第3题(8分)
下面四张图是用运算机制作的在密闭容器里,在不同条件下进行的异构化反映X⇌Y的进程图解。
图中的“◇”是X,“◆”是Y。
AB
CD
3—1图中的纵坐标表示(填入物理量,下同);横坐标表示。
3—2平稳常数K最小的图是。
3—3平稳常数K最大的图是。
3—4平稳常数K=1的图是。
2.(06年初赛)第5题(6分)
配制KI·L-1)–I2的水溶液,用·L-1Na2S2O3标准溶液测得c(I2)=×10-3mol·L-1。
量取KI-I2溶液和CCl4置于分液漏斗中振荡达平稳,分液后测知CCl4相中c(I2)=×10-3mol·L-1。
已知实验温度下CCl4从水溶液中萃取I2的分派比为85:
1。
求水溶液中I2+I¯=I¯3的平稳常数。
3.(06年初赛)第12题(10分)
有人设计了如下甲醇(methanol)合成工艺:
其中,①为甲烷气源,压强,温度25oC,流速55.0m3﹒s-1。
②为水蒸气源,压强,温度150oC,流速150.0m3﹒
s-1。
合成气和剩余反映物的混合物经管路③进入25oC的冷凝器(condenser),冷凝物由管路⑤流出。
在B中合成的甲醇和剩余反映物的混合物经⑥进入25oC的冷凝器,甲醇冷凝后经管路⑦流出,其密度为0.791g﹒mL-1。
12—1别离写出在步骤A和步骤B中所发生的化学反映的方程式。
12—2假定:
所有气体皆为理想气体,在步骤A和B中完全转化,气液在冷凝器中完全分离,计算经步骤A和步骤B后,在一秒钟内剩余物的量。
12—3事实上,在步骤B中CO的转化率只有三分之二。
计算在管路⑥中CO、H2和CH3OH的分压(总压强为)。
12—4当甲醇反映器足够大,反映达到平稳,管路⑥中的各气体的分压服从方程
式中
MPa,计算平稳常数
。
4.(04年初赛)第3题(6分)
某实验测出人类呼吸中各类气体的分压/Pa如下表所示:
气体
吸入气体
呼出气体
79274
75848
21328
15463
40
3732
667
6265
1.请将各类气体的分子式填入上表。
2.指出表中第一种和第二种呼出气体的分压小于吸入气体分压的要紧缘故。
5.(03年初赛)第10题(12分)
美国Monsando公司生产了一种除草剂,结构如右图,酸式电离常数如下:
Pka1,pKa2,pKa3,pKa4。
与它配套出售的是转基因作物(大豆、棉花、玉米、油菜籽)的种子,转入了抗御该除草剂的基因,喷洒该除草剂后其他植物全数死光,唯独这些作物茁壮成长,由此该除草剂得名roundup,可意译为“一扫光”。
这四种转基因作物已在美国大量种植,并已向我国和巴西等国大量出口,但欧洲至今禁止入口。
1.Roundup为无色晶体,熔点高达200℃,依照如上结构式进行的分子间作使劲(包括氢键)的计算,不能说明其高熔点。
试问:
Roundup在晶体中以什么型式存在?
写出它的结构式。
2.加热至200~230℃,Roundup先熔化,后固化,取得一种极易溶于水的双聚体A,其中有酰胺键,在316℃高温下仍稳固存在,但在无机强酸存在下回流,从头转化为Roundup。
画出A的结构式。
3.Roundup的植物韧皮的体液的pH约为8;木质部和细胞内液的pH为5~6。
试写出Roundop后三级电离的方程式(方程式中的型体附加①②③④标注),并问:
Roundup在植物动皮液和细胞内液的要紧存在型体(用你概念的①②③④表达)。
提示:
通常羧酸的电离常数介于磷酸的一、二级电离常数之间。
电离方程式:
植物动皮液的要紧型体:
细胞内液的要紧型体:
4.只有把Roundup转化为它的衍生物,才能测定它的pK1,问:
这种衍生物是什么?
6.(02年初赛)第9题(8分)
Xe和F2反映,可得三种氟化物,视反映条件而定。
以下图表述的是将LXe和LF2为始态取得的生成物在平稳体系内的分压与反映温度的关系。
1.应在什么温度下制备XeF6和XeF4?
2.Xe和F2生成XeF6和XeF4,哪个反映放热更多?
生成的反映放热更多。
理由:
3.为有效地制备XeF2,应在什么反映条件下为宜?
简述理由。
年初赛)第13题(11分)
离子液体是常温下呈液态的离子化合物,已知品种几十种,是一类“绿色溶剂”。
据2002年4月的一篇报导,最近有人进行了用离子液体溶解木浆纤维素的实验,结果如下表所示:
向溶解了纤维素的离子液体添加约%(质量)的水,纤维素会从离子液体中析出而再生;再生纤维素跟原料纤维素的聚合度相近;纤维素分子是葡萄糖(C6H12O6)的缩合高分子,可粗略地表示如以下图,它们以平行成束的高级结构形成纤维;葡萄糖缩合不改变葡萄糖环的结构;纤维素溶于离子溶液又从离子液体中析出,大体结构不变。
n=400~1000
表木浆纤维在离子液体中的溶解性
离子液体
溶解条件
溶解度(质量%)
[C4min]Cl
加热到100℃
10%
[C4min]Cl
微波加热
25%,清澈透明
[C4min]Br
微波加热
5~7%
[C4min]SCN
微波加热
5~7%
[C4min][BF4]
微波加热
不溶解
[C4min][PF4]
微波加热
不溶解
[C6min]Cl
微波加热
5%
[C8min]Cl
微波加热
微溶
表中[C4min]Cl是1-(正)丁基-3-甲基咪唑正一价离子的代号,“咪唑”的结构如右上图所示。
回答如下问题:
1.在下面的方框中画出以[C4min]+为代号的离子的结构式。
2.符号[C6min]+和[C8min]+里的C6和C8代表什么?
答:
和。
3.依照上表所示在相同条件下纤维素溶于离子液体的不同可见,纤维素溶于离子液体的要紧缘故是纤维素分子与离子液体中的之间形成了键;纤维素在[C4min]Cl、[C4min]Br、[C4min][BF4]中的溶解性下降可用来讲明,而纤维素在[C4min]Cl、[C6min]Cl和[C8min]Cl中溶解度下降是由于的摩尔分数。
4.在离子液体中加入水会使纤维素在离子液体里的溶解度下降,可说明为:
。
5.假设在[C4min]Cl里溶解了25%的聚合度n=500的纤维素,试估算,向该体系添加%(质量)的水,占整个体系的摩尔分数多少?
假设添水后纤维素全数析出,析出的纤维素的摩尔分数多大?
(00年初赛)第2题
2.今年是勒沙特列(LeChatelier1850-1936)诞生150周年。
请用勒沙特列原理说明如下生活中的常见现象:
打开冰镇啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯,杯中当即泛起大量泡沫。
(6分)
9.(99年初赛)第二题(10分)
A和B两种物质彼此溶解的关系如图1所示,横坐标表示体系的总组成,纵坐标为温度,由下至上,温度慢慢升高。
T1时a是B在A中的饱和溶液的组成,b是A在B中的饱和溶液的组成(T2时相应为c、d)。
T3为临界温度,此刻A和B完全互溶。
图中曲线内为两相,曲线外为一相(不饱和液)。
某些物质如H2O和(C2H5)3N,C3H5(OH)3和间-CH3C6H4NH2有低的临界温度(见示用意2)。
请依照上述事实,回答以下问题:
T3
T2cd
T1ab
18.5︒C
A100%80%60%40%20%0%H2O(C2H5)3N
0%20%40%60%80%100%B
图1图2
2-1说明图1中T3存在的缘故。
2-2说明图2所示的两对物质存在低的临界温度的缘故。
描述图2所示的两对物质的互溶进程。
10.(07年)第6题(12分)
在给定实验条件下,一元弱酸HA在苯(B)和水(W)中的分派系数KD=[HA]B/[HA]W=。
已知水相和苯相中HA的分析浓度别离为×10-3和×10-3mol·L-1。
在水中,HA按HA
H++A-解离,Ka=×10-4;在苯中,HA发生二聚:
2HA
(HA)2。
6-1.计算水相中各物种的浓度及pH。
6-2.计算化合物HA在苯相中的二聚平稳常数。
6-3.已知HA中有苯环,l.00gHA含×1021个分子,给出HA的化学名称。
6-4.说明HA在苯中发生二聚的缘故,画出二聚体的结构。
10.(07年)第6题(12分)
6-1.HA在水中存在如下电离平稳:
HA
H++A-Ka=×10-4
据题意,得如下3个关系式:
[HA]+[A-]=×10-3mol·L-1①
[H+][A.]/[HA]=×10-4②
[H+]=[A-]③
三式联立,解得:
[H+]=×10-4mol·L-1
[A-]=[H+]=×10-4mol·L-1,[HA]=×10-3mol·L-1,[OH-]=×10-11mol·L-1,
pH=-log[H+]==(4分)
计算进程合理得分;每一个物种的浓度分;pH分。
6-2.HA的二聚反映为:
2HA
(HA)2
平稳常数Kdim=[(HA)2]/[HA]2
苯相中,HA的分析浓度为2[(HA)2]+[HA]B=×10-3mol·L-1
依照苯-水分派常数KD=[HA]B/[HA]W=
得[HA]B=[HA]W=×10-3mol·L-1
[(HA)2]=×10-4mol·L-1
Kdim=[(HA)2]/[HA]2=×10-4/×10-3)2=×102(4分)
计算进程合理得2分;单体及二聚体浓度正确各得分;平稳常数正确得1分(带不带单位不阻碍得分)。
6-3.HA的摩尔质量为××1023)/×1021)=156(g/mol),依照所给信息,推断HA是氯代苯甲酸。
(2分)
156-77(C6H5)-45(羧基)=34,苯环上可能有氯,于是有156-76(C6H4)-45(羧基)=35,因此HA是氯代苯甲酸。
推算合理和结论各1分。
6-4.说明HA在苯中发生二聚的缘故,画出二聚体的结构。
在苯中,氯代苯甲酸彼此作用形成份子间氢键;二聚体结构如下:
(2分)
缘故与结构各1分。
11.(07年)第7题(8分)
KClO3热分解是实验室制取氧气的一种方式。
KClO3在不同条件下热分解结果如下:
实验
反应体系
第一放热峰温度/℃
第二放热峰温度/℃
A
KClO3
400
480
B
KClO3+Fe2O3
360
390
C
KClO3+MnO2
350
-
已知:
①K(s)+1/2Cl2(g)=KCl(s)ΔHΘ
(1)=-437kJ·mol-1
②K(s)+1/2Cl2(g)+3/2O2(g)=KClO3(s)ΔHΘ
(2)=-398kJ·mol-1
③K(s)+1/2Cl2(g)+2O2(g)=KClO4(s)ΔHΘ(3)=-433kJ·mol-1
1.依照以上数据,写出上述三个体系对应的分解进程的热化学方程式。
2.用MnO2催化KClO3分解制得的氧气有轻微的刺激性气味。
推测这种气体是什么,并提出确认这种气体的实验方案。
11.(07年)第7题(8分)
7-1.A:
第一次放热:
4KClO3(s)=3KClO4(s)+KCl(s)ΔHΘ=-144kJ/mol
第二次放热:
KClO4(s)=KCl(s)+2O2(g)ΔHΘ=-4kJ/mol
每一个方程式1分。
方程式写错,不得分;未标或标错物态,扣分;未给出ΔHΘ或算错,扣分。
第一次放热进程,在上述要求的方程式外,还写出2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g),不扣分。
B:
第一次放热、第二次放热反映的热化学方程式均与A相同。
(给出此说明,得分同A)
假设写方程式,评分标准同A。
C:
2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)ΔHΘ=-78kJ/mol(6分)
方程式2分。
方程式写错,不得分;未标或标错物态,扣分;未给出Δ或算错,扣分。
7-2.具有轻微刺激性气味的气体可能是Cl2。
(1分)
实验方案:
①将气体通入HNO3酸化的AgNO3溶液,有白色沉淀生成(分);②使气体接触湿润的KI-淀粉试纸,试纸变蓝色(分)。
假设答气体为O3和/或ClO2,得1分;给出合理的确认方案,得1分。
12.(08年)第4题(10分)
(CN)2被称为拟卤素,它的阴离子CN-作为配体形成的配合物有重要用途。
4-1HgCl2和Hg(CN)2反映可制得(CN)2,写出反映方程式。
4-2画出CN-、(CN)2的路易斯结构式。
4-3写出(CN)2(g)在O2(g)中燃烧的反映方程式。
4-4298K下,(CN)2(g)的标准摩尔燃烧热为-1095kJmol-1,C2H2(g)的标准摩尔燃烧热为-1300kJmol-1,C2H2(g)的标准摩尔生成焓为227kJmol-1,H2O(l)的标准摩尔生成焓为-286kJmol-1,计算(CN)2(g)的标准摩尔生成焓。
4-5(CN)2在300~500oC形成具有一维双链结构的聚合物,画出该聚合物的结构。
4-6电镀厂向含氰化物的电镀废液中加入漂白粉以排除有毒的CN-,写出化学方程式(漂白粉用ClO-表示)。
12.(08年)第4题(10分)
4-1HgCl2+Hg(CN)2=Hg2Cl2+(CN)2(1分)
4-2短线画成电子对一样得分;不画孤对电子不得分。
(各1分,共2分)
4-3(CN)2(g)+2O2(g)=2CO2(g)+N2(g)(1分)不标物态也可。
4-4(CN)2(g)+2O2(g)=2CO2(g)+N2(g)
2ΔfHm(CO2)-ΔfHm[(CN)2]=-1095kJmol-1
2ΔfHm(CO2)=-1095kJmol-1+ΔfHm[(CN)2]
C2H2(g)+(g)=2CO2(g)+H2O(l)
2ΔfHm(CO2)+ΔfHm(H2O)-ΔfHm(C2H2)=-1300kJmol-1
2ΔfHm(CO2)=-1300kJmol-1+286kJmol-1+227kJmol-1
ΔfHm[(CN)2]=1095kJmol-1-1300kJmol-1+286kJmol-1+227kJmol-1
=308kJmol-1(2分)
计算进程正确计算结果错误只得1分。
没有计算进程不得分。
ΔfHm[(CN)2]=1095-1300+286+227=308(kJmol-1)也能够。
但不加括号只得分。
4-5
或
(2分)
画成
也得2分。
但画成
只得1分。
4-62CN-+5ClO-+H2O=2HCO3-+N2+5Cl- (2分)
产物中写成CO32-,只要配平,也得2分。
13.(08年)第3题(4分)
甲醛是一种重要的化工产品,可利用甲醇脱氢制备,反映式如下:
CH3OH(g)CH2O(g)+H2(g)
=kJmol-1
(1)
向体系中通入空气,通过以下反映提供反映
(1)所需热量:
H2(g)+½O2(g)H2O(g)
=–kJmol-1
(2)
要使反映温度维持在700˚C,计算进料中甲醇与空气的摩尔数之比。
已知空气中氧气的体积分数为。
13.(08年)第3题(4分)要使反映维持在必然温度持续进行,应保证反映
(2)放出的热量恰好被反映
(1)全数利用,那么:
甲醇与氧气的摩尔比为:
n(CH3OH):
n(O2)=(2⨯/=(2分)
甲醇与空气的摩尔比为:
n(CH3OH):
n(空气)=/5=(2分)
答成或得分。
答(写)成1:
也得2分。
考虑到实际情形,将上式的等号写成小于或小于等于,得2分。
算式合理,结果错误,只得1分。
只有结果没有计算进程不得分。
化学热力学参考答案
1.(06年初赛)第3题【正确答案】
3—1X和Y的摩尔百分数(或答:
物质的量的分数或物质的量的百分数);
时刻,分(或答:
以分为单位的反映进程)(2分)
3—2A(2分)
3—3B(2分)
3—4C(2分)
2.(06年初赛)第5题【正确答案】
设萃取平稳时,水溶液中c(I2)为xc(I2,CCl4)/c(I2,H2O)=mol·L-1/x=85
x=mol·L-1/85=×10-5mol·L-1(2分)
水溶液中I2+I¯=I3¯
平稳浓度(mol·L-1):
I2:
×10-5;(1分)I¯:
-×10-3=(1分)
I¯3:
-×10-3-×10-5=×10-3(1分)
K=×10-3mol·L-1/mol·L-1××10-5mol·L-1)=×102L·mol-1(不写单位不扣分)(1分)
3.(06年初赛)第12题【正确答案】
12—1别离写出在步骤A和步骤B中所发生的化学反映的方程式。
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)(1分)
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)(1分)
12—2假定:
所有气体皆为理想气体,在步骤A和B中完全转化,气液在冷凝器中完全分离,计算经步骤A和步骤B后,在一秒钟内剩余物的量。
(CH4)=(×103×)/(×298)=×103(mol)
[H2O(g)]=(×103×)/(×423)=×103(mol)
经步骤A后在③中过量的H2O(g)=(×103-×103)mol=×103mol(1分)
在步骤A中生成的CO和H2的摩尔比为1:
3,而在步骤B中消耗的CO和H2的摩尔比为1:
2,故经步骤B后剩余的H2为×103mol(1分)
12—3事实上,在步骤B中CO的转化率只有三分之二。
计算在管路⑥中CO、H2和CH3OH的分压(总压强为)。
mol
=×103mol
(1分)
(1分)
(1分)
12—4当甲醇反映器足够大,反映达到平稳,管路⑥中的各气体的分压服从方程
式中
,计算平稳常数
。
(2分)
4.(04年初赛)第3题
N2O2CO2H2O(每空1分,共4分)
呼出气中的N2的分压小于吸入气中的分压的要紧缘故是呼出气中的CO2和水蒸气有较大分压,总压不变,因此N2的摩尔分数下降(1分);呼出气中的O2的分压小于吸入气中的分压的要紧缘故是吸入的O2被人体消耗了。
(1分)(共2分)
5.(03年初赛)第10题
1.
(2分)(电荷符号不加圈也可)
2.
(3分)(不要求侧链的键角)
3.
(3分,每式1分)
植物轫皮液的要紧型体:
③(1分)细胞内液的要紧型体:
②(和③)(1分)
4.这种衍生物是Roundup的强酸盐。
(2分)(答盐酸盐等也可)
6.(02年初赛)第9题【答案】约550K约850K(各1分)
2.XeF6假设Xe与F2生成XeF4的反映放热多,反映XeF4+F2=XeF6将是吸热反映,温度升高应有利于XeF6的生成,而由附图可见,事实恰恰相反。
(4分)
(或答:
反映XeF6=XeF4+F2发生在相对高的温度下;或答:
上述正向反映是体积增大的反映,因此正向反映是吸热的)
3.在上图条件下必需在高温下才能制备XeF2,但高温要求的技术问题太多,因此,应降低投料中F2/Xe的比值,可有效制备XeF2。
(2分)
7.(02年初赛)第13题【答案】
(2分)
注:
不加括号而将“+”加在甲基氮上也正确。
丁基用锯齿状无氢简式表示得分相同。
2.己基辛基(1分)
3.阴离子(或负离子)氢Cl-、Br-、BF4-结合氢的能力下降Cl-降低。
(每空1分,小计5分)
注:
第3空或答半径增大,或与氢形成氢键的能力下降,或作为质子碱的碱性减小,等等
4.水与离子液体中的阴离子形成氢键的能力更强。
(1分)
5.溶解于离子液体中的纤维素的摩尔质量为:
6×12+10+5×16)×1000=×105(g/mol)
离子液体的摩尔质量为:
8×12+15+14×2+=96+15+28+=175(g/mol)
水的摩尔分数为:
18/18+75/175+25/×105)=
析出的纤维素的摩尔分数为:
(25/162000)/18+75/175+25/×105)=×10-4(2分)
8.(00年初赛)第2题【答案】
(1)啤酒瓶中二氧化碳气体与啤酒中溶解的二氧化碳达到平稳:
CO2(气)
CO2(溶液),打开啤酒瓶,二氧化碳气体的压力下降,依照勒沙特列原理,平稳向放出二氧化碳气体的方向移动,以减弱气体压力下降对平稳的阻碍。
(2)温度是维持平稳的条件,玻璃杯的温度比冰镇啤酒的温度高,依照勒沙特列原理,平稳应向减弱温度升高的方向移动,即应向吸热方向移动,从溶液中放出二氧化碳气体是吸热的,因此,应从溶液中放出二氧化碳气体。
注:
压力和温度各3分,不与勒沙特列原理挂钩不给分。
9.(99年初赛)第二题(10分)[解题思路]
此题的信息是图形,可称为图形题。
考察参赛者对用图传递的信息明白得加工的能力。
参赛者第一应抓住试题的主题——两种溶剂的互溶性;然后要浮现中学化学中关于溶解性的一样性问题——为何有的溶剂能够互溶,有的却不能?
第二要回忆中学化学中有关温度对溶解度阻碍的一样原理。
假设倒置了试探的顺序,思路就会乱。
中学化学有“相似者相溶”的说法,即分子间作使劲的性质相近大小也相近的溶剂会彼此溶解。
性质相近和大小相近也有个顺序。
性质相近才能再考虑大小是不是相近。
性质不相近就没必要再考虑大小是不是相近。
图1和2给出了溶解性与温度关系相反的信息,应归咎于二者分子间力性质不同。
题面给出图2溶剂的实例,倒过来告知咱们图1的溶剂不具有这种性质,即说明图1是通例,图2是特例,因此参赛者需第一分析图2特例具有什么特殊的分子间作使劲,于是就找到了解题的关键——氢键。
[答案]
2-1物质的溶解度通常随着温度的升高而增大,因此在必然的温度下,A和B两种物质能达到完全互溶。
(2分)
2-2某些物质如H2O和(C2H5)3N,C3H5(OH)3和间-CH3C6H4NH2存在低的临界温度的缘故是它们在较低温度能形成份子间氢键,可是,随着温度的升高,分子间氢键破裂,因此溶解度反而减小。
(4分)
2-3
(2分)
(假设画为1个H2O和2个(C2H5)3N分子形成氢键也给2分)
(2分)
(氢键位置不同、生成一、二、3个氢键或其它合理答案均给分)
[评论]现场考发觉察许多学生不明白如何缕清解此题的逻辑顺序,有的选手那么似乎明知是分子间作使劲和氢键问题,却可不能表达。
这说明竞赛试题考核表述能力正切中要害。
此题知识点仍是中学化学知识,答案对氢键方向性并未要求,是符合学生水平的做法。
有相当一部份学生分不清第2问和第3
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 9909 全国 化学 奥林匹克 竞赛