全国化学竞赛初赛模拟试卷Word下载.doc
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-BrB:
-OHC:
=O
D:
CH3CHOE:
CH3CH(OH)CH2CHOF:
CH3CH=CHCHO
题(6分)
下面是一种有机物A的合成路线,请回答有关问题:
写出a~f的结构简式:
第第题(6分)CO2;
水泥中的碳酸盐和盐酸反应;
贮后酸液含有氯化钙(各2分)
低标号普通水泥,由于烧结温度不够,致使其中掺杂了一些原料成分。
某化工厂用这种水泥修筑了一个贮酸池贮存盐酸,池的内部涂以耐酸涂料,再加上施工质量不理想,贮酸一定时间后,出现了涂料膜与水泥壁之间充满气体,该气体的主要成分是,该气体的来源是。
一段时间后测定池内盐酸的浓度降低了但溶液的密度却升高了,取出部分贮存液用氢氧化钠溶液中和至碱性后通入CO2出现大量白色沉淀,试分析贮后酸液密度升高的原因。
第第题(11分)1.①Mg(OH)2=MgO+H2O2Al(OH)3=Al2O3+3H2O热分解生成的气态水可覆盖火焰,驱逐O2,稀释可燃气体,(而且在与火焰接触的塑料表面形成一绝热层,阻止可燃气体的流动,防止火焰的蔓延)(3分);
②MgO和Al2O3较快地中和塑料燃烧过程中产生的酸性及腐蚀性气体(2分)。
2.A:
B:
C:
(各2分)
题(11分)
近年来,西方各国由于几起重大火灾、焚烧塑料造成的二次污染、二恶英问题的出现,而且塑料燃烧过程中产生的酸性及腐蚀性气体(SO2、NO2、CO2等)的危害较大,以及对环境保护的日趋严格,迫使塑料工业转向使用无毒、无公害、抑烟的无机阻燃剂,而占市场份额较大的溴系阻燃剂逐渐受到限制;
1997年在美国召开了第八届世界阻燃剂会议,会议指出今后阻燃剂的发展方向集中为高效、低毒、低烟的阻燃剂。
1.会议报告中有相当一部分内容涉及到Mg(OH)2和Al(OH)3阻燃剂,这都表明无机类阻燃剂(特别是Mg(OH)2和Al(OH)3)具有广阔的发展空间。
请说出此种无机阻燃剂的特点。
2.溴系阻燃剂是目前世界上产量最大的有机阻燃剂。
其主要品种之一“八溴醚”广泛用于聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类高聚物的阻燃。
八溴醚的合成路线如下:
ABC(八溴醚)
请写出A、B、C的结构式。
第第题(10分)1.从氧化数考虑:
对于Fe1-yO,设铁的氧化数为+m可得:
m(1-y)=2m=×
3+×
2=2.091将m=2.091代入上式即可得到:
y=0.043(3分)2.从整比Fe2O3部分被Fe还原角度考虑
Fe+Fe2O3=3FeO
x2x3x设掺入x摩尔Fe将2x摩尔Fe2O3还原成3xFeO
=0.1
所以x=0.869
由于Fe2O3部分被Fe还原的固溶体可以表示成Fe2+xO3,实际上与Fe1-yO为同一体系。
两式中铁与氧之摩尔比应该相同。
故得:
=
将上面已求得的x值代入上式:
=1-y
即可得y=0.043(3分)3.从组成固溶体的摩尔含量考虑
设Fe1-yO中含a摩尔Fe2O3,b摩尔FeO
3a+b=1(氧量)2a/b=0.1(铁相对量)2a+b=1-y(总铁量)
联解此方程组仍可得y=0.043
或者
从Fe1-yO中铁与氧相对比值考虑
由于非整比化合物Fe1-yO可以看成FeO与Fe2O3的固溶体,根据题意,其中Fe3+与Fe2+摩尔分数比值为0.1,可表示为下式
FeO+Fe0.1O0.15=Fe1.1O1.15
1-y=1.1/1.15
故y=0.043(4分)
题(10分)
无机固体化学是一门新兴学科,其教学内容包括固体材料合成、组成和结构、固体热力学和相平衡以及结构与物性表征等。
其研究对象为实际固体,而从近代的晶体结构理论和实验的研究结果来看,具有化学整比和非整比的化合物都是普遍存在的,特别是非整比化合物更为普遍。
可以认为,非整比化合物是有缺陷的化合物,其缺陷的类型以及偏离整比的量均对晶体材料性质产生很大的影响。
对非整比研究得较多的化合物是Fe1-yO,该体系可以看成是FeO和Fe2O3的固溶体,y值为偏离整比值。
以此为例,从各个不同提示角度考虑当Fe1-yO体系中三价铁离子与二价铁离子摩尔分数比值为0.1时求解偏离整比值y。
1.氧化数代数和考虑:
2.从整比Fe2O3部分被Fe还原角度考虑:
2.你还有什么其他解法?
(再写出一种方法即可)
第第题(10分)
1.PCl5+6NH4FNH4PF6+5NH4Cl(3分)
2.产率29%(3分)
3.因PCl5是大量的,水仅少量。
二者反应生成微量的POCl3,该化合物可以在以后的分离中与水进一步反应生成H3PO3,最后将留在滤液中,而不会影响产物的纯度(2分)
4.HCl+NH4OH→NH4Cl+H2O(2分)
制备NH4PF6简易方法研究:
①称取28gPCl5和26g干燥的NH4F在研钵中混匀研细,置于坩埚中。
在反应混合物表面滴加一小滴水,反应会逐渐由慢到快发生。
反应过程中有大量白烟逸出。
②反应完毕,所得反应物在研钵内研细。
加入20mL水,搅拌,使其中的NH4PF6尽量溶解,然后过滤,除去未溶解的NH4Cl。
固体再用约10mL水冲洗,洗出液与前面滤液合并后旋转蒸发至约为原体积的五分之一,冷却后不要有固体析出。
浓缩液中加入20mL丙酮,摇动,会有NH4Cl固体析出。
过滤,固体用丙酮洗涤。
洗出液与滤液合并后再次旋转蒸发浓缩,重复前一次操作,如此3至4次。
直至加入丙酮不再析出固体为止。
最后将所得滤液浓缩后直接加入CHCl3,则会有白色NH4PF6固体析出。
过滤,真空低温干燥。
称重,得产品6g。
1.写出实验反应化学方程式:
2.本实验产率多少?
3.微量水在此固相反应中起了一定的催化作用,其催化机理可能有如下两种:
一种是PCl5和微量的H2O反应,二者反应生成POCl3。
该过程放出的热会引发其周围少量NH4F和PCl5反应,引发的反应放出的热又起到加热反应混合物的作用。
反应会逐渐发生且越来越剧烈。
请写出相应的化学方程式,并思考POCl3会不会影响产物的纯度?
4.另一机理可为:
2NH4F+H2O→NH4F·
HF+NH4OH
(1)
PCl5+3NH4F·
HF→NH4PF6+3HCl+2NH4Cl
(2)
(3)
第第题(8分)
1.在CHCl3分子中,3个Cl原子和C原子相连,Cl原子是拉电子体,使和3个Cl相连的C原子(相对而言)正性增强了(和CH4中C原子相比);
在(CH3)2CO分子中,CH3是推电子基团,因此和2个CH3相连的C原子的负性增强了,从而使与之相连的O原子变得更负,这样就有可能发生下列氢键的结合Cl3CH……OC(CH3)2。
(4分)
2.从它们的结构上看,C2H5OH和H2O之间形成的氢键肯定强于CHCl3和(CH3)2CO之间形成的氢键,但其前者之所以释热量少是因为C2H5OH和H2O混合释热量是:
“C2H5OH和H2O间形成氢键释热量和拆散H2O分子间、C2H5OH分子间的氢键吸热量的代数和”;
而CHCl3和(CH3)2CO间形成氢键释热是它和拆散CHCl3分子间、(CH3)2CO分子间作用力的代数和(一般分子间作用力小于氢键间力)(4分)
分别量取0.5molCHCl3、(CH3)2CO、C2H5OH及H2O,并测量其温度。
然后分别混合CHCl3和(CH3)2CO,C2H5OH和H2O,搅拌并测量溶液温度所能达到的最高值。
其实验结果是:
前者升温9~11℃,后者升温4~5℃。
常温下这几种溶剂的热容差值不大,且两种混合液又都是(共)1mol,而今在两种情况下升温幅度明显不同,这是混合释热不同所引起的,显然CHCl3和(CH3)2CO混合时释热更多。
已知C2H5OH和H2O能以任何比例互相混合的现象是和它们相互间形成氢键有关,而今形成氢键的释热量不如CHCl3和(CH3)2CO混合时释热多。
为了说明后两者互相溶解时释热量大,当然不能用比氢键弱的分子间作用力来解释,而只能用氢键来讨论。
一般教科书上介绍氢键时强调了“和氟、氧、氮结合的氢,可能形成氢键”。
而在CHCl3、(CH3)2CO中的氢原子都是和碳原子相结合,氧原子、氯原子也都是和碳原子相结合的,似乎没有生成氢键的前提,但不用氢键又不能解释上述实验事实。
就是说还得从氢键上来考虑问题。
1.思考如何解释这一问题?
2.在以上2个反应中都有氢键形成,为什么CHCl3和(CH3)2CO间形成氢键释热量更大呢?
第第题(15分)
1.
(1)以相同体积混合时,溶液混浊度最甚(白色沉淀物是AgCN)。
加入不多于5mLKCN时溶液混浊度较轻和AgCN沉淀不完全有关;
当加入多于5mLKCN液时,混浊度减轻是AgCN溶于CN-之故。
当加入10mLKCN时恰好溶液变得澄清,表明n=2,即Ag(CN)2-。
反应化学方程式:
Ag++CN-→AgCNAgCN+CN-→Ag(CN)2-(4分)
(2)Al3+和OH-反应生成Al(OH)3是极完全的反应,而Al(OH)3只能溶于一定浓度的NaOH溶液,即Al(OH)3溶于OH-不是一个完全的反应。
现若用0.10mol/LNaOH和同浓度AlCl3作用,当所用溶液体积V(NaOH)/V(AlCl3)=3时,Al(OH)3沉淀完全。
从另一方面看,只有加入稍大于4体积NaOH液于1体积AlCl3溶液中(即V(NaOH)/V(AlCl3)>4),Al(OH)3才有可能完全溶解。
若过量(0.05V),则NaOH在总体积(5.05V)中的浓度为0.05×
0.10/5.05≈0.001mol/L,pH=11。
事实是在pH=11的溶液中,Al(OH)3很难完全溶解。
只有加入更过量的NaOH,才能使Al(OH)3完全溶解。
2.加20.0mL0.50molHCl,而后用水稀释到200mL,则HCl浓度为:
20.0×
0.50/200=0.050mol/l,这个浓度和后面所加的NaOH浓度相同,因此其体积比即摩尔比的关系。
Cu(NH3)n2+和过量HCl作用后,溶液中有Cu2+、NH+4及过量的H+。
滴入的NaOH首先与H+中和,消耗2.25mL*(即过量HCl的体积);
接着滴入的NaOH和Cu2+生成Cu(OH)2沉淀,消耗了(6.10—2.25)=3.85mL,最后滴入的OH-和NH4+结合成NH3·
H2O并与Cu2+络合,消耗了(10.00—6.10)=3.90mL。
H++OH-→H2O
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