第34届中国化学奥林匹克竞赛福建预赛试题答案docx.docx
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第34届中国化学奥林匹克竞赛福建预赛试题答案docx
2021年中国化学奥林匹克福建省赛区预赛试题
H
1.008
相对原子质量
He
4.003
Li
6.941
Be9.012
B
10.81
C12.01
N14.01
O
16.00
F
19.00
Ne
20.18
Na
22.99
Mg
2431
Al
26.98
Si
28.09
P
30.97
s
32.07
Cl
35.45
Ar
39.95
K
39.10
Ca
40.08
Sc
44.96
Ti
47.88
V
50.94
Cr
52.00
Mn
54.94
Fe
55.85
Co
58.93
Ni
58.69
Cu
63.55
Zn
65.39
Ga
69.72
Ge
72.61
As
74.92
Se
78.96
Br
79.90
Kr
83.80
Rb
85.47
Sr
87.62
Y
88.91
Zr
91.22
Nb
92.91
Mo
95.94
Tc
[98]
Ru
101.1
Rh
102.9
Pd
106.4
Ag
107.9
Cd
112.4
In
114.8
Sn
118.7
Sb
121.8
Te
127.6
I
126.9
Xe
131.3
Cs
132.9
Ba
137.3
La—
Lu
Hf
178.5
Ta
180.9
W
183.8
Re
186.2
Os
190.2
Ir
192.2
Pt
195.1
Au
197.0
Hg
200.6
TI
204.4
Pb
207.2
Bi
209.0
Po[2101
At
[210]
Rn
[222]
1.镉可用于制作某些发光电子组件。
一种以镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO,FeO杂质)为原料制备镉的工艺流程如图:
镉废渣
Cd
Na2ZnO2滤渣2
⑴写出“滤渣1”的主要成分o
(2)写出“氧化”步骤中除铁、除偏离子方程式o
(3)“置换”中镉置换率与(嘤票夺*栏祟)的关系如图所示,其中锌的理论用量以溶液中Cd?
+的量为依
n(Zn的理论用重)
据。
*100
(13.98)
57
90
B5/
80'•■•,,-»
0.91.01.1121J1.413
MZn的实际用重)
/Zo的JS怆用星)
1实际生产中(华瑚1*羿聿)比值最佳为1.3,请说明不宜超过该比值的原因。
n(Zn的理论用量)
2若需置换出112kg镉,且使镉置换率达到98%,实际加入的锌应为多少
3用化学式表示"置换”后滤液溶质的主要成分-
(4)“熔炼”时,将海绵镉(含镉和锌)与NaOH混合反应,写出反应的化学方程式
【答案】①.Cu(OH)2和CaSO4②.3Fe2++MnO4+7H2O=MnO2;+3Fe(OH)3;+5H+;
3Mn2++2MnO;+2H2O=5MnO2i+4H+③.锌粉用量过多会增加成本;海绵镉的纯度降低;熔炼中NaOH
的用量过多增加成本④.86.2⑤.ZnSCUZn+2NaOH^=Na2ZnO2+H2T
2,硫是不可缺少的化学原料,广泛应用于各种化学过程。
世界硫资源分布广泛,我国是世界上硫储量丰富的国家,回答下列问题:
(1)在火山地区常隐藏有天然单质硫的矿床,这可能是由地下的硫化物矿床如硫铁矿与高温水蒸气作用,然后再被氧化或与二氧化硫作用而形成的。
分步写出上述过程化学反应方程式。
(2)SF4是目前广泛应用的选择性有机氟化剂,在常温常压下为无色、带有类似二氧化硫强烈刺激性气味的气
体,有毒,在空气中不燃烧,不爆炸。
SF4可以用SC12与NaF反应制备,写出该反应的化学反应方程式,
说明SF4的分子构型及S的杂化方式o
(3)上述SF4制备反应中生成的一种氯化物为橙黄色、有恶臭的液体,遇水很容易水解,可用于橡胶硫化。
画出该物质的结构简图,写出其水解反应方程式。
(4)H2S具有一定的毒性,为了测量大气中H2S的含量,请你用Cd(NO3)2溶液、12溶液及Na2S2O3溶液为试
剂,设计一种实验方法进行测定,写出简单的步骤与化学反应方程式O
高温
【答案】①.3FeS2+4H2OFe3O4+4H2S+2S;2H2S+SO2=3S+2H2O;2H2S+O2=2S+2H2O②.
3SC12+4NaF=SF4+S2Cl2+4NaCl③.变形四面体;Sp3d④.j?
!
⑤.2
S2C12+2H2O=4HC1+SO2t+3S;⑥.A.将空气样品通入Cd(NO3)2试液中:
Cd2++H2S=2H++CdS;oB.沉淀过滤、洗涤后用过量12溶液处理:
CdS+l2=Cd2++2I-+Sl。
C.过量12用Na2S2O3滴定:
I2+2S2O=21+SO^
3.
(1)用冷水与单质A反应,放出无色无味的气体B和溶液C,锂与B反应生成固体产物D,D同水反应又
产生气体B和强碱性溶液F。
当二氧化碳通入溶液C时,生成白色沉淀G。
沉淀G在1000°C加热时形成一种白色化合物H,而同碳一起加热至2000°C以上时则形成一种有重要商品价值的固体I。
写出A到I的化学式o
(2)A是生命体的必需元素,某女士认为多多益善,经常服用相关药物补充。
医生对该女士的血液进行了化验:
取10.00cm3血液,稀释后加入(NH4)2C2O4溶液,过滤沉淀,再将该沉淀溶解于H2SO4溶液中,然后用0.1000moldm-3KMn04溶液滴定,用去KMnO4溶液5.00cm3写出上述各步骤的离子反应方程式,判
断该女士是否应该继续服用药物补充A(已知A的相对原子质量为40,正常人血液A离子的含量为10mg%,中mg%为毫克百分浓度,即每100cm3溶液中,所含溶质的毫克数。
)
【答案】①.A:
Ca,B:
H2,C:
Ca(OH)2,D:
LiH,F:
LiOH,G:
CaCO3,H:
CaO,I:
CaC2②.Ca2++C2O;=CaC2O4;CaC2O4+2H++SO;=CaSO4+H2C2O45H2C2O4+2MnO4+3H+=2Mn2++IOCO2+8H2O③.不应该继续服用药物补充
4.
B、C、D各是什么物质或者离子.
金属元素M为过渡元素,回答下列问题:
(1)根据图示,指出M在周期表中的位置;A、
「J」A
D——-B
0H"_八T„
►C►B+
(2)已知:
MO4+8H++5e#M2++4H2O
Br2+2e-v2Br(p®=1.08V
Cl2+2e-#2Cl-(p®=1.36V
欲使Cl-和Br混合液中的Br■被MO4氧化,而Ct不被氧化,溶液的pH值应控制在何范围(假定体系
中的MO4,M2+,Cl',Br,Cl2,Br2都处于标准态。
)
【答案】®.A:
Mn2+B:
MnO2C:
MnO^D:
MnO4②.M位于第四周期、VIIB③.1.59 【解析】 【分析】 【详解】氧化Br,cp(MnO47Mn2+)>1.08 1.08=1.51+(0.059)lg[H+]8 求得lg[H+]=-4.55pH<455 不氧化C1-, 1.36=1.51+(0.0591/5)1g[H+]8 求得Ig[H+]=-1.59pH>1.59 所以应控制: 1.59 5. (1)桧木醇(化合物A)是柏科树木中含有的一种抗菌物质: AB 1写出A分子中所含官能团的名称。 2化合物B是A的互变异构体,可相互转变,当两者相互转变达到动态平衡后哪个化合物的含量高—请 解释原因o (2)聚氨酯(PU),是一种高分子化合物,常用合成方法基于如图反应原理: R-N=C=O+ R-OH—请画出由C和D为原料所合成聚氨酯E的结构式o ch3 c. O=C=NN=C=O D.HOCH2CH2OH 【答案】①.烯键、羟基、堤基②.A的含量高③.A具有芳香性,稳定性大于B④. 9H产H2 --C-NN-C-O(CH2)2O-一 IVIn 6.过渡金属配合物在催化、合成、材料科学、光物理和生物无机化学有广泛的应用。 我们对过渡金属配合物的理解源自阿尔弗雷德维尔纳,认识到它们的三维空间形状会影响它们的性质和反应性已有一个多世纪,但过渡金属配合物的几何形状仍然有限,只有几个有限例子。 (1)六配位的过渡金属配合物有几种可能的构型异构体 (2)已知[Pd(H)3([Mg])3]+配离子,其中[Mg]是一种六角形结构。 1它符合十八电子结构吗若不符合是多少 2Pd的氧化态与d电子构型多少 3画出配离子的稳定结构图。 【答案】①.八面体、三棱柱(或三角双锥)、六边形(或六角形)②.不符合③.16电子(或16e) [Mgj H、|/H 4.氧化态: 0;电子构型: d10⑤.Pd [Mg],I 7.有一六方晶系晶体AxBy,沿某轴线观察其每两层的原子排列如图所示,其中小球代表A原子,大球代表 B原子,带十字小球代表相邻层A原子。 已知AB原子层内间距211.6pm,层间间距193.6pm。 (1) 以B原子为原点,画出该晶体可能的单胞示意图,并写出A、B原子的坐标位置 (2)写出晶体的化学式、点阵型式» (3)假设晶体化学式量为34.8,计算晶体的密度。 ③.1.28g-cm'3 【解析】 A: (0,0,1/2)(2/3,1/3,0)(173,2/3,0);B: (0, 【分析】 ZM a=366.5pm;c=387.2pm; 【详解】_NA34.8=1.28g-cm-3(由AB间距计算得: P一飞厂一45.0x10-24x6.023乂1 V=45.0A9) 8.回答下列问题: 2i (1)电子在长度为I的势箱中运动,其能量公式为: En=I”,其中n为描述能级的量子数(n=l,2,3,m、8ml h分别为电子的质量和Planck常数。 试用该模型讨论丁二烯兀电子的成键性质—(是形成2个定域双中心2 电子兀键还是离域大兀键用IT1。 表示其兀电子成键形式。 )参见图示,计算两种成键模式的能量差o c=c—c=c ddd n (2)指出下列分子所属的点群,并判断其有无偶极矩和旋光性。 (1)h2co (2)H2C=C=CH2 (3)PF5 (4)Fe(C5H5)2(交错型) (5)C6o (6)O-N三C-C三N-O 1Qk2 【答案】①.丁二烯兀电子形成离域的大键n: ②.——-③.C2V④.D2d⑤.D3h⑥. 36md Dsd⑦.Ih⑧.Doch 9,碳酸钙是工业上生产生石灰(CaO)和电石(CaC2)的重要原料 (a)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) (b)CaCO3(S)+3C(s)=CaC2(5)+CO(g)+CO2(g)A,=642.5kJmol1 p°及25。 <2时将1molCaO(s)及1molCaCO3(s)溶于过量的Imoldm。 的HC1溶液中,放热分别为: 193.3kJ 和15.0kJo设所有反应的均与温度无关,请从上述数据并结合附表中有关数据,回答下列问题: ⑴求p。 及25。 (2时,CaC2(s)的与底 ⑵在1000.0°C,反应(a)达平衡,此时Idn? 气相中有多少个CaO(g)分子 (3)根据9-2的结果,说明(a)是均相反应还是复相反应。 附表: 几种物质在298.2K的热力学函数值 物质(聚集态)/ DfH: /kJ-mol-1 △原/kJ-mol1 S: /kJ-mol1 CaO(s) -635.1 39.75 CaO(g) 42.8 227.07 COg) -282.5 co2(g) -393.5 【答案】①.-59.9kJ/mol②.5393分子/dn? ③.复相反应【解析】 【分析】 【详解】CaCO3(s)+2HCl==CaC12(aq)+H2O+CO2(g)AHi=-15.0kJ/mol CaO(s)+2HCl==CaCl2(aq)+H2OAH2=-193.3kJ/mol 两式相减得: CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H(a)=178.3kJ/mol。 AfH%[CO(g)]=AfH^[CO2(g)]-ACH^[CO(g)]=-ll.OkJ/mol =顽" (2)- (1)=AfH^[CO(g)]+AfH^[CaC2(s)]-ArH^[CaO(s)]=464.2kJ/mol △fH*[CaC2(S)]=(464.2+111.0-635.1)kJ/mol=-59.9kJ/mol9-2 CaO(s)=CaO(g)。 In PcaO(s) △sM二8.154xl04 +subm=K4-22.53 RTR— -AsubHL 当T=1273.2K时,Pcao(g)=9.480x1014Pa N_p・L V-RT 9.48x10-14x6.023x10238.314x1273.2 分子/m3=5393分子/dm3 9-3 在1273K时,Pcc)2(g)>>1。 5Pa,而PcaO(g),Pcaco3(g)太小,气相分子之间的反应可能性远小于固相与气相间的反应,反应应为复相反应。 10.取100.0mL自来水样,加入NH3-NH4C1缓冲溶液控制pH=10.0,以铭黑T为指示剂,用 O.OlOOOmol/LEDTA滴定至溶液由红色变为蓝色,用去13.06mL。 另取100.0mL该水样,以NaOH控制溶液pH=12~13,以钙指示剂指示终点,用去0.01000mol/LEDTA6.87mL。 再取100.0mL该水样,加HC1调至pH为2~3,加入0.05000mol/LBaCh标液10.00mL;待反应完全后,再加NH3-NH4C1缓冲溶液控制pH=10.0,以铭黑T为指示剂,用0.01000mol/LEDTA滴定至变为蓝色,用去18.75mL。 ⑴往0.25L1.0mol/LNH4C1试剂加入多少克NaOH,可配制pH=10.0的氨性缓冲溶液(pKb(NH3)=4.74) (2)计算水样中Ca2+,Mg2+和SO)的含量,以mg/L表示。 (3)写出滴定第一份水样到达终点时,铭黑T(以HIX-表示)的指示反应方程式= 【答案】①.85g②.27.5(mg/L)15.0(mg/L)426(mg/L)③.Mghr(红)+压丫2-+NH3=MgY》 +皿2-(蓝)+NH: 【解析】 【分析】 【详解】加入适量的NaOH后,构成NH3-NH4CI缓冲溶液。 C pH=pKa+lg-— nh3 =pKa+1gn(NH3) n(NH4Cl) 10.0=(14.00-4.74)+lg m400.25x1.0-m 40^0 IO。 * 0.25x1.0x40.0-m m(NaOH)=8.5(g) 10-2 第一份,测定Ca2+和Mg2+总量。 nCa2++nMg2+=0.01000x13.06=0.1306(mmol) 第二份水样,沉淀掩蔽Mg2+后测定Ca2+含量。 nCa2+=0.01000x6.87=0.0687(mmol) nMg2+=01306-0.0687=0.0619(mmol)(0.5分) 第三份水样,先沉淀SO42,后测定Ca2\Mg2+和剩余Ba2+的总量。 nCa2++nMg2++nBa2+=0.01000X18.75=0.1875(mmol)nBaC12=nBaS04,4-nBa2+=0.05000x10.00=0.5000(mmol) nso2-=nBaS04=0.5000-0.1875+0.1306=0.4431(mmol) ,八小n(Ca2+)Ar(Ca2+)0.0687x40.08x1000”,、、小=八、 p(Ca2+)=—==27.5(mg/L)(0.5分) V100 0.0619x24.31x1000,、 p(Mg2+)==15.0(mg/L)(0.5分) 0.4431x96.07x1000八 p(SO42')==425.7(mg/L)(426mg/L)(0.5分) 含量计算中所有物理量应包括有效数字和单位。 若出现有效数字或单位错误,各扣0.5分,但同类错误不再 累计扣分。 10-3 Mglir(红)+H2Y2-+NH3=MgY2'+Hln2'(蓝)+NH4+ 或Miir(红)+H2Y2-+NH3=MY2-+HIn2-(蓝)+NH4+ 或Mln(红)+H2Y2+NH3=MgY2-+HIn(蓝)+NH4+等正确表达亦可以 11.化合物A和E(分子式均为GoHi6)是存在于柑桔类植物中的两种天然有机化合物,可以发生如图反应: (本题忽略各化合物的立体结构) - B +D 板过・> A(C10H16) Pt ⑴。 3 (2)ZrVH2O 电(过・)b 6■甲基-2,5-庚二桐 ⑴。 3 ⑵Zn/H2O 成过量)Pd H*Br2 J-H(C8H16O)忘广不褪色 ⑴写出化合物A,D,E,F,G,H的结构简式。 (2)研究表明,乙硼烷和间氯过氧苯甲酸能够与化合物A中不同环境官能团发生高区域选择性的反应。 请 写出A发生下列反应所得主要产物I,J的结构简式 ⑴当■)、|(2川2。 2,0右ffbCPBA(1当勤卜J 答案】①D.HCH。 F6hO 12.化合物9是一种非常有效的肾上腺素p-2受体激动剂,临床上广泛用于治疗支气管哮喘等呼吸道疾病。 其合成路线如图: AR CH2=CH2-2-> 1 0H AyCHO5,AICI3r [T0°C,30min7 45°C,18h. 6 ⑴(CH3)3CNH28 (2)H+/H2O (1)合成路线中化合物2,3,4,6,8结构简式. o aBrCH2C-CI 、步骤A,B,C所需的试剂及必要的反应条件 (2)在化合物6转变为7的过程中,先是6与5反应生成化合物10,10在A1C13作用下转变为7。 请写出化合 物10的结构简式. 6J10A1C13,45°C>7 (3)实验发现,当(CH3)3CNH2与7的摩尔比为3: 1时,7转化为8的产率最高,低于此比例,产率明显降低。 可能的原因如图: 7(如3)3。 帅2〉11(如3从啊)12, HCI►8h2o 请写出11,12的结构简式. .;7—11和11—12的反应类型 (4)化合物16是9的类似物,平喘作用优于9.其合成路线如图: OH H2,Pd/C,H* 14 och3 —・ 1315(C20H25NO5) 写出15的结构简式、步骤D、E所需的试剂及必要的反应条件 【答案】①.②.③.④.⑤.⑥.⑦.
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