湖南师范大学中学生化学奥林匹克竞赛培训试题.docx
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湖南师范大学中学生化学奥林匹克竞赛培训试题
湖南师范大学中学生化学奥林匹克竞赛培训试题
(时间:
3小时满分:
130分)
H
1.008
相对原子质量
He
4.003
Li
6.941
Be
9.012
B
10.81
C
12.01
N
14.01
O
16.00
F
19.00
Ne
20.18
Na
22.99
Mg
24.31
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
Tl
204.4
Pb
207.2
Bi
209.0
Po
[210]
At
[210]
Rn
[222]
Fr
[223]
Ra
[226]
Ac-La
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
Ds
La系
La
138.9
Ce
140.1
Pr
140.9
Nd
144.2
Pm
144.9
Sm
150.4
Eu
152.0
Gd
157.3
Tb
158.9
Dy
162.5
Ho
164.9
Er
167.3
Tm
168.9
Tb
173.0
Lu
175.0
1-1完成下表:
(12分)
[ICl2Br2]
[Re2Cl8]2
画出分子空间结构
指出中心离子杂化方式
指出离子中的对称元素
1-2比较NO2+、NO2、NO2中NO键的键长,并说明理由。
(2分)
1-3往HgCl2的溶液中滴加SnCl2的盐酸溶液至过量,指出反应现象并写出反应方程式。
(4分)
2、将0.649g无水CoCl2(分子量129.83)溶于10.0mL1.00mol/L的HCl溶液,加水稀释至50.0mL。
往该CoCl2溶液中加入20.0mL2.00mol/L氨水,溶液由粉红色变成黄色,该溶液在空气中放置后变成橙黄色。
2-1指出颜色变化的原因,并写出方程式。
(3分)
2-2将2-1中的氧化还原反应设计成原电池,写出该原电池的正极反应、负极反应和原电池符号。
(3分)
2-3已知ө(Co3+/Co2+)=1.840V,ө(O2/OH)=0.401V,K稳([Co(NH3)6]2+)=1.28105,K稳([Co(NH3)6]3+)=1.601035,F=96485.4C/mol,R=8.3145J.mol1.K1。
T=298.15K,计算2-2中原电池的标准电动势以及2-1中的氧化还原反应的平衡常数。
(3分)
2-4已知Kb(NH3)=1.80105,计算上述橙黄色溶液中的Co2+和Co3+离子浓度。
注:
忽略混合后的体积变化,P(O2)=100kPa。
(3分)
3、(10分)NOX是城市大气污染物之一常见的氮氧化物为有以下几种:
化合物
热力学函数
N2O
NO
N2O3
NO2
N2O4
(kJ·mol-1)
82.0
90.25
83.72
33.18
9.16
(kJ·mol-1)
104.2
86.57
139.41
51.30
97.82
3-1.画出N2O、NO2的分子结构並说明大π键。
(2分)
3-2.哪种氮氧化物有可能在内燃机燃料的燃烧时直接生成?
(假设
和
不随温度变化)。
(2分)
3-3.请提出治理氮氧化物的两种可能途径,写出反应方程式。
(2分)
3-4.NO对人体的作用有两面性。
(1)在神经细胞内产生的NO会损害神经细胞,这是因为NO与细胞产生的超氧离子O2-结合,产生过氧亚硝酸,最后生成羟基自由基而引起的,写出该过程方程式。
(2)在血管内皮细胞中产生的NO则可舒张血管调节血压,这是由于NO以某种形式()与一种含血红素的酶中金属离子()配位而推动一系列变化而造成。
NO的配位形式与CO是等电子体,填写上述空格。
(4分)
4、以下是心环烯(Corannulene)的一种合成路线。
(1)写出A~H代表的反应试剂和条件或化合物结构。
(8分)
(2)化合物Ⅰ→Ⅱ反应中脱掉两个小分子,写出它们的结构,并写出Ⅰ→Ⅱ反应的历程。
(6分)
I为G后产物,II为H前反应物。
5、由结核杆菌的脂肪囊皂化得到有机酸tuberculostearicacid,它的合成路线如下,写出合成中英文字母A~K代表的化合物结构或反应条件。
(11分)
最终产物没有羰基。
6、(K)是一种女性荷尔蒙,控制性别差异及影响生理行为。
已报道了多种合成方法,其中之一以(A)、(B)为原料合成,步骤如下(19分):
6-1.推断C、D、E、F、G、H、I、J的结构(8分):
6-2.写出在KOH存在下(A)与(B)反应生成(C)的机理;如果将(A)中的间位取代基OCH3调换到对位,(A)与(B)反应速率是增大还是减小?
为什么?
(5分)
6-3.(E)转化为(F)的反应中,理论上AlCl3起什么作用?
实际上,至少需要AlCl3多少量?
请给出合理的解释。
(4分)
6-4.(J)有多少种立体异构体?
(2分)
7、有一立方晶系的离子晶体,其结构如右图所示,试回答:
(6分)
7-1晶体所属的点阵形式;
7-2已知rCs+=169pm,rCl-=181pm,
试问此两种离于联合组成了何种型式的密堆积;
7-3Cu2+处在何种空隙里?
7-4指出各离子的配位情况?
Cu;Cs;Cl
8、冰晶石(Na3AlF6)用作电解法炼铝的助熔剂。
冰晶石晶胞是以大阴离子(即AlF63-)构成的面心立方晶格,Na+可看作是填充在晶格的空隙中,已知冰晶石的密度为2.95g/cm3,Al—F键长181pm,相对原子质量:
Na23.0;Al27.0;F19.0。
8-1AlF63-配离子中心离子的杂化轨道类型是什么?
配离子的空间构型是什么?
配离子所属分子点群是什么?
。
(3分)
8-2指出Na3AlF6的点阵形式;阴离子作何种形式的堆积,阳离子占据何种空隙及占有率;
写出它们的分数坐标。
(12分)
8-3冰晶石晶体的晶胞参数是多少?
(1分)
9、钼是我国丰产元素,探明储量居世界之首。
钼有广泛用途,例如白炽灯里支撑钨丝的就是钼丝;钼钢在高温下仍有高强度,用以制作火箭发动机、核反应堆等。
钼是固氨酶活性中心元素,施钼肥可明显提高豆种植物产量,等等。
9-1钼的原子序数是42,写出它的核外电子排布式:
________________,指出它在元素周期表中的位置________________。
(2分)
9-2钼金属的晶格类型为体心立方晶格,原子半径为136pm,相对原子质量为95.94。
该晶体钼的密度为________________;空间利用率为________________(2
分)
9-3钼有一种含氧酸根[MoxOy]z-(如右图所示),式中x、y、z都是正整数;Mo的氧化态为+6,O呈-2。
[MoxOy]z-的化学式为________________(2分)
9-4如图所示为八钼酸的离子结构图,请写出它的化学式:
________________(2分)
9-5钼能形成六核簇合物,如一种含卤离子[Mo6Cl8]4+,6个Mo原子形成八面体骨架结构,氯原子以三桥基与与Mo原子相连。
则该离子中8个Cl离子的空间构型为________________(1分)
10、(8分)
天然水体中存在碳酸平衡,可用碱度等指标表示。
碱度=[HCO3]+2[CO32]+[OH][H+]。
在实际处理中,当pH在5-9范围内、碱度≥103mol·L1或pH在6-8范围内、碱度≥104mol·L1时,[OH],[H+]项可忽略不计。
现有一天然水体的pH为7.0,碱度为1.4mmol·L1,
10-1求需加多少酸才能把水体的pH为7.0降低到6.0。
(H2CO3:
Ka1=4.45×107,Ka2=4.69×1011)。
(4分)
10-2下图为用HCl滴定Na2CO3的滴定曲线。
若a点时溶液中占优势的型体为CO32,试指出以下各点占优势的型体。
(4分)
11、(7分)现有一明矾[KAl(SO4)2]的浓碱溶液试样,已知其中混有锌盐,无其他干扰金属离子,溶液均匀、透明、无色。
测定方法是:
准确称取试样mg,经小漏斗转移至250mL容量瓶中,稀释至刻度,摇匀。
吸取50.00mL于锥形瓶中,以酚酞作指示剂,用c1mol·L1盐酸滴定至终点,消耗体积为V1mL。
于上述溶液中,滴加1mol·L1盐酸至沉淀消失,再加入c2mol·L1的EDTAV2mL,加入一小块刚果红试纸,用1:
1氨水或1mol·L1盐酸调节至刚果红试纸变为紫红色,加入10mL六次甲基四胺溶液,加热煮沸3min,用流水冷至室温,加入3滴二甲酚橙指示剂,用c3mol·L1醋酸锌标准溶液滴定至洋红色为终点。
消耗醋酸锌标准溶液V3mL,保留此溶液。
在上述滴定后的溶液中,加入2g氟化氨,加热煮沸3min,用流水冷至室温,重新调解滴定管零点,用c3mol·L1醋酸锌标准溶液滴定至洋红色为终点。
消耗醋酸锌标准溶液V4mL。
回答下列问题:
11-1计算以NaOH[Mr(NaOH)=40.00]的质量分数表示的游离碱含量。
(2分)
11-2计算以Al2O3[Mr(Al2O3)=101.96]的质量分数表示的铝含量。
(2分)
11-3计算以ZnSO4·7H2O[Mr(ZnSO4·7H2O)=287.54]的质量分数表示的锌含量。
(2分)
11-4实验
中,“加热煮沸3min,用流水冷至室温”,两者的作用是否相同?
解释其原因。
(1分)
湖南师范大学中学生化学奥林匹克竞赛培训试题
(时间:
3小时满分:
130分)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
共
满分
18
12
10
14
11
19
6
16
9
8
7
130
得分
1-1完成下表:
(12分)
[ICl2Br2]
[Re2Cl8]2
画出分子空间结构
指出中心离子杂化方式
sp3d2
dsp2
指出离子中的对称元素
3C2
2V
h
i
C4
4C2
4V
h
i
S4
1-2依次增大。
NO2+中有两组34,NO2、NO2中只有一组34;NO2中N造成其对电子对的吸引作用减弱。
1-3往HgCl2的溶液中滴加SnCl2的盐酸溶液至过量,指出反应现象并写出反应方程式。
(4分)
先析出白色沉淀Hg2Cl2;后白色沉淀变成黑色Hg。
H2[SnCl4]+2HgCl2=H2[SnCl6]+2Hg2Cl2;
H2[SnCl4]+Hg2Cl2=H2[SnCl6]+2Hg
2、2-1指出颜色变化的原因,并写出方程式。
(3分)
[Co(H2O)6]2+(粉红色)+6NH3=[Co(NH3)6]2+(黄色)+6H2O
4[Co(NH3)6]2++O2+2H2O=4[Co(NH3)6]3+(橙黄色)+4OH
2-2正极:
4e+O2+2H2O=4OH
负极:
[Co(NH3)6]2+e=[Co(NH3)6]3+
原电池符号:
()Pt[Co(NH3)6]2+(c1),[Co(NH3)6]3+(c2)OH(c3)O2(P1),Pt(+)
2-3ө(+)=ө(O2/OH)=0.401V
ө()=ө([Co(NH3)6]3+/[Co(NH3)6]2+)=ө(Co3+/Co2+)+8.3145298.152.302585(96485.4)lg1.28105(1.601035)=0.059V
Eө=0.342V
Kө=1.331023。
2-4橙黄色溶液中的物质的量
n(NH3)=5.00mmol
n(NH4Cl)=5.00mmol
n(Co(NH3)6]3+)=5.00mmol
[OH]=1.80105,
[Co(NH3)6]3+]=0.0714,
[O2]=1.00,
则:
[Co(NH3)6]2+]=2.131012,[Co2+]=8.951012。
[Co3+]=3.361030。
3、
3-1N:
SP杂化两个π34(1’)
N:
SP2杂化π33
(1)
3-2因为
=(
-
)/T
对于NO
-
=90.25-86.57>0
>0,温度升高T
项会增大,有可能
<0
则N2+O2=2NO反应自发
因此当内燃机燃料的燃烧时,只有NO可能直接生成(2’)
3-3.催化分解:
2NO2催化剂N2+2O2
催化还原:
6NO2+8NH3催化剂7N2+12H2O(以CH4为还原剂也可以)
碱液吸收:
NO2+NO+2NaOH(Na2CO3)=2NaNO2+H2O(CO2)
液相配合:
FeSO4+NO2=[Fe(NO)]SO4(任意两种均可)(2’)
3-4.
(1)O2-+NO+H+=HOONO
HOONO=NO2+OH(各1’)
(2)NO+铁(各1’)
4.
(1)
(2)
Ⅰ→Ⅱ反应的历程:
5.
答案:
最终产物没有羰基。
6、
6-1.C、D、E、F、G、H、I、J的结构(每个1分,本问共8分):
6-2.(本问5分)
机理(2分):
(A)与(B)反应速率减小(计1分)
原因(2分):
在这个反应中,炔基碳负离子的形成决定反应速率大小(计1分);因为对位的甲氧基具有给电子的共轭效应,使炔氢的酸性减弱,更不易形成炔基碳负离子,导致反应速率减小(计1分)
6-3.(本问4分)
催化剂(计1分);
最少1当量(计1分);
解释:
因为产生的F是酮,酮羰基能与AlCl3配位(计1分),需要消耗1当量的AlCl3(计1分)
6-4.16种(本问2分)
7、有一立方晶系的离子晶体,其结构如右图所示,试回答:
7-1晶体所属的点阵形式;立方P
7-2已知rCs+=169pm,rCl-=181pm,
试问此两种离于联合组成了何种型式的密堆积;
立方面心
7-3Cu2+处在何种空隙里?
八面体
7-4指出各离子的配位情况?
Cu6;Cs12;Cl6
8、冰晶石(Na3AlF6)用作电解法炼铝的助熔剂。
冰晶石晶胞是以大阴离子(即AlF63-)构成的面心立方晶格,Na+可看作是填充在晶格的空隙中,已知冰晶石的密度为2.95g/cm3,Al—F键长181pm,相对原子质量:
Na23.0;Al27.0;F19.0。
8-1AlF63-配离子中心离子的杂化轨道类型是什么?
sp3d2
配离子的空间构型是什么?
八面体配离子所属分子点群是什么?
Oh。
8-2指出Na3AlF6的点阵形式;立方F阴离子作何种形式的堆积,ccp阳离子占据何种空隙四面体,八面体及占有率;100%
写出它们的分数坐标。
AlF63-:
(0,0,0)(1/2,1/2,0)(1/2,0,1/2)(0,1/2,1/2)(1分);
Na+:
(1/4,1/4,1/4)(1/4,1/4,3/4)(1/4,3/4,1/4)(1/4,3/4,3/4)
(3/4,1/4,1/4)(3/4,1/4,3/4)(3/4,3/4,1/4)(3/4,3/4,3/4)
(1/2,1/2,1/2)(0,0,1/2)(0,1/2,0)(1/2,0,0).
8-3冰晶石晶体的晶胞参数是多少?
780pm
9、
9-1钼的原子序数是42,写出它的核外电子排布式:
[Kr]4d55s1,指出它在元素周期表中的位置第五周期ⅥB族。
9-2钼金属的晶格类型为体心立方晶格,原子半径为136pm,相对原子质量为95.94。
该晶体钼的密度为10.3g/cm3;空间利用率为68.02%
9-3钼有一种含氧酸根[MoxOy]z-(如右图所示),式中x、y、z都是正整数;Mo的氧化态为+6,O呈-2。
[MoxOy]z-的化学式为[Mo7O24]6
9-4如图所示为八钼酸的离子结构图,请写出它的化学式:
[Mo8O26]4
9-5钼能形成六核簇合物,如一种含卤离子[Mo6Cl8]4+,6个Mo原子形成八面体骨架结构,氯原子以三桥基与与Mo原子相连。
则该离子中8个Cl离子的空间构型为立方体
10、(8分)
天然水体中存在碳酸平衡,可用碱度等指标表示。
碱度=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]-[H+]。
在实际处理中,当pH在5-9范围内、碱度≥10-3mol·L-1或pH在6-8范围内、碱度≥10-4mol·L-1时,[OH-],[H+]项可忽略不计。
现有一天然水体的pH为7.0,碱度为1.4mmol·L-1,
10-1求需加多少酸才能把水体的pH为7.0降低到6.0。
(H2CO3:
Ka1=4.45×10-7,Ka2=4.69×10-11)。
(4分)
答案:
(酸度降低值就是应加入的酸量。
)0.873mmol·L-1
10-2下图为用HCl滴定Na2CO3的滴定曲线。
若a点时溶液中占优势的型体为CO32-,试指出以下各点占优势的型体。
(4分)
答案:
b:
[HCO3-]=[CO32-]c:
[HCO3-]
d:
[HCO3-]=[H2CO3]e:
[H2CO3]
11、
11-1计算以NaOH[Mr(NaOH)=40.00]的质量分数表示的游离碱含量。
(2分)
答案:
11-2计算以Al2O3[Mr(Al2O3)=101.96]的质量分数表示的铝含量。
(2分)
答案:
11-3计算以ZnSO4·7H2O[Mr(ZnSO4·7H2O)=287.54]的质量分数表示的锌含量。
(2分)
答案:
11-4实验
中,“加热煮沸3min,用流水冷至室温”,两者的作用是否相同?
解释其原因。
(1分)
答案:
Al3+与EDTA络合和解离都很缓慢,需要加热。
两者作用都是为了使Al3+与EDTA络合完全。
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