全国高中化学竞赛决赛冬令营理论试题及解答Word格式.docx
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1-1写出X化学式。
1-2写出Y化学式。
1-3写出Z化学式。
1-4写出G化学式。
1-5你预测G有什么用途?
用一两句话阐明理由。
第2题已知:
原电池H2(g)|NaOH(aq)|HgO(s),Hg(l)在298.15K下原则电动势E=0.926V
反映H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)∆rGm(298K)=–237.2kJ·
mol–1
物质
Hg(l)
HgO(s)
O2(g)
Sm(298K)/J·
mol–1·
K–1
77.1
73.2
205.0
2-1写出上述原电池电池反映与电极反映(半反映)。
2-2计算反映HgO(s)=Hg(l)+½
O2(g)在298.15K下平衡分压p(O2)和∆rHm(298.15K)。
2-3设反映焓变与熵变不随温度而变,求HgO固体在空气中分解温度。
第3题超氧化物歧化酶SOD(本题用E为代号)是生命体中“清道夫”,在它催化作用下生命体代谢过程产生超氧离子才不致过多积存而毒害细胞:
今在SOD浓度为co(E)=0.400X10-6mol·
L–1,pH=9.1缓冲溶液中进行动力学研究,在常温下测得不同超氧离子初始浓度co(O2–)下超氧化物歧化反映初始反映速率ro如下:
co(O2–)/mol·
L–1
7.69X10–6
3.33X10–5
2.00X10–4
ro/mol·
L–1·
s–1
3.85X10–3
1.67X10–2
0.100
3-1根据测定数据拟定歧化反映在常温下速率方程r=kc(O2–)n反映级数。
3-2计算歧化反映速率常数k。
规定计算过程。
3-3在拟定了上述反映级数基本上,有人提出了歧化反映机理如下:
其中E–为中间物,可视为自由基;
过氧离子质子化是速率极快反映,可以不予讨论。
试由上述反映机理推导出实验得到速率方程,请明确指出推导过程所作假设。
3-4设k2=2k1,计算k1和k2。
第4题铂配合物{Pt(CH3NH2)(NH3)[CH2(COO)2]}是一种抗癌新药,药效高而毒副作用小,其合成路线如下:
K2PtCl4IA(棕色溶液)IIB(黄色晶体)IIIC(红棕色固体)IV
D(金黄色晶体)VE(淡黄色晶体)
(I)加入过量KI,反映温度70oC;
(II)加入CH3NH2;
A与CH3NH2反映摩尔比=1:
2;
(III)加入HClO4和乙醇;
红外光谱显示C中有两种不同振动频率Pt—I键,并且C分子呈中心对称,经测定,C相对分子质量为B1.88倍;
(IV)加入适量氨水得到极性化合物D;
(V)加入Ag2CO3和丙二酸,滤液经减压蒸馏得到E。
在整个合成过程中铂配位数不变。
铂原子杂化轨道类型为dsp2。
4-1画出A、B、C、D、E构造式。
4-2从目的产物E化学式可见,其中并不含碘,请问:
将K2PtCl4转化为A目何在?
4-3合成路线最后一步加入Ag2CO3起到什么作用?
第5题业已发现许多含金化合物可以治疗风湿症等疾病,引起科学家广泛兴趣。
在吡啶()衍生物2,2'
-联吡啶(代号A)中加入冰醋酸与30%H2O2混合溶液,反映完毕后加入数倍体积丙酮,析出白色针状晶体B(分子式C10H8N2O2)。
B红外光谱显示它有一种A没有化学键。
B提成两份,一份与HAuCl4在温热甲醇中反映得到深黄色沉淀C。
另一份在热水中与NaAuCl4反映,得到亮黄色粉末D。
用银量法测得C不含游离氯而D含游离氯7.18%。
C紫外光谱在211nm处有吸取峰,与B213nm特性吸取峰相近,而D则没有这一吸取。
C和D中金配位数都是4。
5-1画出A、B、C、D构造式。
5-2在制备B过程中加入丙酮起什么作用?
5-3给出用游离氯测定值得出D化学式推理和计算过程。
第6题目的产物C(分子式C11H12O2)可通过如下合成路线合成:
该合成路线涉及3个知名有机反映,分别举例简介如下:
反映I是Diels-Alder反映:
共轭双烯与烯烃或炔烃共热生成环已烯衍生物,例如:
反映II是[2+2]环加成反映:
在光照下两分子烯烃可双聚成环丁烷衍生物,举例如下;
若分子内恰当位置有2个C=C键,也有也许发生分子内[2+2]环加成反映,
反映III是酮还原偶联反映,在二碘化钐等还原剂作用下两分子酮被还原并偶联生成相邻二醇,例如:
6-1画出A、B、C构造式,请尽量清晰地表达出它们立体构造。
6-2上述合成反映体现了哪些绿色化学特性?
第7题环丙沙星(G)是一种新型广谱抗菌药物,其工艺合成路线如下:
7-1画出A、B、D、E、F构造式。
7-2为什么由A转化为B需使用强碱NaH而由B转化为C反映使用NaOC2H5即可?
7-3由C转化为D是一步反映还是两步反映?
简要阐明之。
全国高中学生化学竞赛(决赛)理论竞赛试题参照答案及评分原则
第1题
1-1X——SiCl4(5分)
1-2Y——SiO2(3分)
1-3Z——Si(NH2)4(2分)
1-4G——Si3N4(2分)
1-5耐磨材料(1分)
耐高温材料(1分)
Si3N4是原子晶体,其中Si—N键键能高,键长短,因而该晶体熔点高,硬度大。
(1分)
第2题
2-1电极反映(–)H2(g)+2OH-=2H2O(l)+2e(0.5分)
电极反映(+)HgO(s)+H2O+2e=OH–+Hg(l)(0.5分)
电池反映H2(g)+HgO(s)=H2O(l)+Hg(l)(1分)
2-2∆rGm=nFE=–2X96500C·
mol–1X0.926V=–178.7X103J·
mol–1(1分)
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)∆rGm
(2)=–237.2kJ/moL
H2(g)+HgO(s)=H2O(l)+Hg(l)∆rGm
(1)=–178.7kJ/mol
HgO(s)=Hg(l)+1/2O2(g)∆rGm(3)=∆rGm
(1)–∆rGm
(2)=+58.46kJ/mol(1分)
lnKp=–(∆G/RT)=–(58.46X103J/mol)/[(8.314J/mol·
K)X(298.15K)]=–23.60
Kp=5.632X10–11(1分)
Kp=[p(O2)/p]1/2p(O2)=(Kp)2Xp=3.17X10–21X101.3kPa(2分)
∆H=∆G+T∆S=58.46X103kJ/mol+298.15KX106.7Jmol-1K–1=+90.28kJ/mol(2分)
不计算Kp直接得出氧分压p(O2)得分相似。
2-3HgO(s)稳定存在,p(O2)≤0.21X101.3kPa.
ln(K2/K1)=ln(p21/2/p11/2)=1/2ln(p2/p1)=∆H/R(1/T1–1/T2)
1/T2=1/T1–{[Rln(p2/p1)]/2∆H}=1/298.15K
–[8.314Jmol–1K-1ln(0.21/3.17X10–21)]/2X90278Jmol-1
=0.00125K-1
T2=797.6K(3分)
其她计算办法得分相似。
算式答对,数据计算错误,给一半分。
计算错误不作二次惩罚。
答案中有效数字错误扣0.5分。
第3题
3-1.一方面依照题给r和c(O2)数据拟定反映级数和速率常数k
r1/r2={c1(O2–)/c2(O2–)}n;
3.85X10–3/1.67X10–2=(7.69X10–6/3.33X10-5)n;
n=1
r2/r3={c2(O2–)/c3(O2–)}n;
1.67X10–2/0.100=(3.33X10–5/2.000X10-4)n;
∴r=kc(O2–)
∴r=k[O-2],即k=r1/[O-2]1=3.85×
10-5/7.69×
10-6=501s-1
k=r2/[O-2]2=1.67×
10-2/3.33×
10-5=502s-1
k=r3/[O-2]3=0.1/2.00×
10-4=500s-1
平均k=501s-1
3-2.
假设第一种基元反映是速控环节,总反映速率将由第1个基元反映速率决定,则:
v=k1c(E)c(O2–)
假设SOD负离子E–浓度是几乎不变(稳态近似),则c(E)=co(E)–c(E–)在反映过程中是一常数,故:
k1c(E)=k,
v=kc(O2–)与实验成果一致.
若假设第二个反映为速控环节,最后成果相似.
3-3
v=k1c(E)c(O-2)=k1{co(E)-c(E-)}c(O-2)………………………………
(1)
c(E–)生成速率等于消耗速率,故有:
k1c(E)c(O2-)-k2c(E-)c(O-2)=k1{co(E)-c(E-)}c(O-2)-k2c(E-)c(O2-))………
(2)
将k2=2k1代入
(2)式,则:
k1co(E)c(O-2)-k1c(E-)c(O-2)-2k1c(E-)c(O-)
∴c(E-)=1/3c(E0)
代入
(1)式得:
r=2/3k1[co(E)c(O-2)]
又知r=kc(O-2),
两式比较,k=2/3k1co(E)
k1=3/2k/co(E)=3×
501/2×
0.400×
10-6=1.88×
109mol·
L-1·
s-1,
k2=3.76×
1-9mol·
s-1
第4题
4-1
A写成K2PtI4不给分。
不写K+离子时不写电荷给0.5分。
写K+离子和配离子构造式给满分。
4-2将K2PtCl4转化为A目是使CH3NH2更容易取代A中碘。
(2分)
4-3下列两种答案均得满分:
1:
Ag2CO3与丙二酸生成丙二酸银盐,再与D作用形成AgI沉淀,加速丙二酸根与铂配位。
2:
Ag2CO3与D发生下列反映:
D+Ag2CO3=DCO3+2AgI
DCO3再
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