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全国高中化学竞赛初赛模拟试题


2008 年全国高中化学竞赛模拟试题十二
1.008

He 4.003 O Ne B C N F Li Be 6.9419.012 10.8112.0114.01 16.0019.00 20.18 Al Si P S Cl Ar Na Mg 26.9828.09 30.97 32.0735.45 39.95 22.99 24.31 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 39.1040.08 44.96 47.8850.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.39 69.72 72.61 74.92 78.96 79.9083.80 Sn Sb Te I Xe Ru Rh P d Ag Cd In Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc 85.4787.62 88.9191.22 92.91 95.94 98.91101.1 102.9106.4 107.9 112.4 114.8118.7 121.8127.6 126.9 131.3 Hf Ta W Re Os Ir P t Au Hg Tl P b Bi P o At Rn Cs Ba [210] [222] -Lu 178.5180.9 183.9186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210][210] 132.9137.3La Fr Ra [223] [226]Ac-Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt H

相 对 原 子 质 量

第一题、1-1、2000 年 7 月 19 日俄罗斯莫斯科郊区的杜布纳核联合研究所的科学家制成了 第 166 号新元素,该新元素在门捷列夫元素周期表上的位置为_____________________ 1-2、迄今已合成的最重元素是 112 号,它是用 30 Zn 高能原子轰击 82 Pb 的靶子,使锌核与 铅核熔合而得。 科学家通过该放射性元素的一系列衰变的产物确定了它的存在, 总共只检出 一个原子。 该原子每次衰变都放出一个高能粒子, 最后得到比较稳定的第 100 号元素镄的含 153 个中子的同位素。则该该新元素在门捷列夫元素周期表上的位置为 ________________, 写出合成反应方程式_________________________________________________ 第二题、2-1 在新生代的海水里有一种铁细菌,它们提取海水中的亚铁离子,把它转变成它 们的皮鞘(可以用 Fe2O3 来表示其中的铁),后来便沉积下来形成铁矿;这个以酶为催化剂 的反应的另一个反应物是 CO2,它在反应后转变成甲醛。试写出配平的离子方程 式
4-

70

208

。 2-2 在 H2O2 作用下可实现 Fe(CN)6 与 Fe(CN)6 之间的相互转化,在酸性溶液中 H2O2
34334-

可使 Fe(CN)6 转化为 Fe(CN)6 ;在碱性溶液里 H2O2 可使 Fe(CN)6 转化为 Fe(CN)6 。写出 以上相互转化的离子方程式。 ①酸性溶液中: ②碱性溶液中: 第三题、1905 年美国化学家富兰克林提出了酸碱的溶剂理论,人们发现许多溶剂能能发生 自电离过程,生成特征阳离子和特征阴离子,如 2H2O === H3O+ + OH-, 2NH3 == NH4+ + NH2-,溶剂理论认为凡在溶剂中能产生(包括化学反应生成)特征阳离子的物质为溶剂酸, 反之为溶剂碱。 3-1 试定义溶剂理论中的中和反应 3-2 NH4Cl 和 NaH 在液氨体系中的是酸还是碱,并用方程式来表示 3-3 SbF5 在 BrF3 溶液中为酸,并画出电离所得阴离子的结构 3-4 尿素在液氨中为弱酸,试写出电离方程式。液氨中尿素与氨基钠反应得到尿素盐试写出 方程式。为什么该反应不能在水中进行?

第四题、保险粉是 Na2S2O4 的工业名称,是最大宗的无机盐之一,年产量 30 万吨,大量用 于印染业,并用来漂白纸张、纸浆和陶土。 4-1 甲酸法是生产保险粉的主要生产方法之一,其中最主要的步骤是把甲酸与溶于甲醇 和水混合溶剂里的 NaOH 混合,再通入 SO2 气体。 ①写出甲酸法生产保险粉的化学反应方程式 ②甲酸法中使用的甲醇并不参加反应,你认为它的作用是什么? ③反应后的混合物中分离保险粉应当采用的操作是什么? - - 4-2 S2O42 中的 4 个 O 原子是完全等价的,写出它的电子式 ;S2O42 所有 6 个 - 原子最多可能共面的有 个,有些分子的空间结构与 S2O42 类似,试举一常见例 子 。 4-3 实验室中用锌粉作用于亚硫酸氢钠和亚硫酸的混合溶液,可生成 Na2S2O3,写出反 应方程式 4-4 将 Na2S2O4 加热至 643K 发生爆炸,并生成一种刺激性气体;收集爆炸产生的气体溶 于大量水,酸化后溶液变白色浑浊,加热溶液,逸出刺激性气体,其体积为爆炸产生气体体 积的 2 倍(相同条件下) ,写出爆炸反应方程式:

第五题、 有机分子 A 被美国化学会网站评为 2007 年 6 月第二周的明星分子, 广泛存在于植 物的汁液中, A 在制药 , 墨水 , 染料 , 食品 , 轻工和有机合成等方面有许多用途。含碳量为 49.42% , 含 氢 量 为 3.55% , 且 式 量 不 超 过 200 , 燃 烧 产 物 为 CO2 和 水 , 3.40g 与 0.890mol/LNaOH 反应消耗 89.88mL 反应, 核磁共振显示四种氢的存在, 不易发生加成反应。 A 与吡啶共熔,搅拌,失重 25.8% 得到产物 B,B 在气体分析中可作为氧的吸收剂,也可 用于制药和化妆品行业。回答下列问题 5-1、写出 A 的结构,并命名 5-2、推测 B 的结构 5-3、预测 A 和 B 的水溶性 5-4、B 的水溶液在空气中容易变暗,分析原因 5-5、高纯 A 是用作微电子工业的清洗剂,A 中通常含有重金属离子杂质,试提出除区金属 离子杂质的两种方法

第六题、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。 6-1 钼的元素符号是 42,写出它的核外电子排布式,并指出它在元素周期表中的位置。

6-2 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。 试计算该晶体钼的密度和空间利用率 (原子体积占晶体空间的百分率) 。 ρ = η = 6-3 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 6-4 辉钼矿(MoS2)是最重要的铝矿,它在 403K、202650Pa 氧压下跟苛性碱溶液反应 时,钼便以 MoO42 型体进入溶液。


①在上述反应中硫也氧化而进入溶液,试写出上述反应的配平的方程式; ②在密闭容器里用硝酸来分解辉钼矿,氧化过程的条件为 423K~523K,1114575Pa~ 1823850Pa 氧压。反应结果钼以钼酸形态沉淀,而硝酸的实际消耗量很低(相当于催化剂的 作用) ,为什么?试通过化学方程式(配平)来解释。

第七题、 金属 M 的三氯化物 MCl3 水溶液中加入锌汞齐后可得还原性溶液 A, 若将该溶液加 入到醋酸的饱和溶液中可以得到难溶的红色晶体 B。 已知 MCl3 中 Cl 含量为 67.16%, 光 谱分析表明,B 分子呈中心对称,其中 M 原子的配位数为 6(即 M 原子周围有 6 个原 子与之成键) , M 原子含量 27.64%, 碳原子仅存在于醋酸根离子中, 碳原子含量 25.54%。 试问: 7-1 金属 M 的原子量为 。 。 。

7-2 红色晶体 B 中 M 原子和碳原子的个数比为 7-3 红色晶体 B 中和 M 原子配位的除了醋酸根离子还有 7-4 红色晶体 B 的分子式为 7-5 画出红色晶体 B 的结构简图。 。

第八题、1273K 时 H2O(g)通过红热的铁生产 H2,发生如下反应:Fe(s) + H2O(g) FeO(s) + H2(g),反应的平衡常数 Kp = 1.49。 (Kp 是以各平衡混合气体分压表示的化学 平衡常数。 ) 8-1 计算每生产 1.00mol 氢气需通入水蒸气的物质的量为多少? 8-2 1273K 时,若反应体系中只有 0.30mol 的铁并通入 1.00mol 水蒸气与其反应,试计 算反应后各组分的物质的量。反应后体系是否处于平衡状态?为什么? 8-3 1273K,当 1.00mol 水蒸气与 0.80mol 铁接触时,最后各组分的物质的量是多少?

第九题、写出字母代表的化合物的结构:
NaCN Br Br

A
Base. H3O+

? D

C
1. HNO3

E(C16H12O2) 七种氢

B
2. SOCl2

第十题、氟硅酸 H2SiF6 具有很好的防治小麦锈病的药效,但它易按下式分解而失效 : H2SiF6(l)=SiF4(g) + 2HF(g)。后来人们将四氟化硅气体通入尿素的甲醇溶液制得了氟硅酸脲 晶体,它易溶于水,和含量相同的氟硅酸具有相同的防锈药效,并有许多优越性能而成为氟 硅酸的替代产品。晶体结构测试表明,氟硅酸脲属四方晶系,晶胞参数 a=926.3pm, c= 1789.8pm, 晶 体 密 度 1.66g.cm-3; 晶 体 由 [(NH2)2CO]2H+ 和 SiF62- 两 种 离 子 组 成 , 其 中 [(NH2)2CO]2H+是由两个尿素分子俘获一个质子形成的脲合质子。 10-1 试分析脲合质子[(NH2)2CO]2H+的结构和成键情况; 10-2 计算说明一个氟硅酸脲晶胞中包含多少个这样的脲合质子; 10-3 与氟硅酸相比,氟硅酸脲能有效地保持药效并减小腐蚀性,请解释原因。

第十一题、用 1g 硫完全溶于过量的液态氨中得到一种气体和一种仅含氮、硫两种元素的化 合物,此气体能使醋酸铅试纸变黑色。 收集反应中生成的气体, 体积为 418cm3(在标准状态) 推断出此固体的经验式,并写出此反应的方程式。

第十二题、 锂离子电池、金属氢化物-镍电池(MH-Ni)、无水碱性锌-锰电池、燃料电池、太 阳能电池等是 21 世纪理想的绿色环保电源。 其中液态锂离子电池是指 Li+嵌入化合物为正负 电极的二次电池。正极采用锂化合物 LiCoO2、LiNiO2 或 LiMn2O4,负极采用碳电极,充电 后成为锂-碳层间化合物 LixC6(0<x≤1),电解质为溶解有锂盐 LiPF6、LiAsF6 等的有机溶液。 12-1 在电池放电时,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。写出该电池的充放电反应方程 式:

12-2 金属锂放电容量(3861mAh· g-1)最大。其中 mAh 的意思是指用 1 毫安(mA)的电流放电 1 小时(h)。则:理论上 LiMn2O4 的放电容量是 mAh· g-1。 12-3 1965 年,Juza 提出石墨层间化合物组成是 LiC6,锂离子位于石墨层间,其投影位于 石墨层面内碳六圆环的中央。试在下图中用“·”画出 Li 的位置。并在此二维图形上画出一个 晶胞。

12-4 LiC6 的晶胞参数 a=b=0.426nm。 锂插入后, 石墨层间距为 0.3706nm。 试以此计算 LiC6 的密度。

2008 年全国高中化学竞赛模拟试题十二参考答案
第一题 1-1、第八周期,第ⅥA 族(在第八周期要填充 g 亚层 18 个电子,共 50 个电子) 1-2、第八周期 ⅡB , 30 Zn + 82 Pb = 112 M + 0 n 第二题 2-1 CO2+4Fe2++5H2O=HCHO+2Fe2O3+8H+ 432-2 2Fe(CN)6 +H2O2+2H+=2Fe(CN)6 +2H2O 342Fe(CN)6 +H2O2+2OH+=2Fe(CN)6 +2H2O+O2↑ 第三题 3-1 特征阴阳离子反映生成溶剂分子 3-2 NH4Cl === NH4+ + ClNaH + NH3 === H2 + NH2- + Na+ 3-3 SbF5 + BrF3 === BrF2+ + SbF6— 3-4 CO(NH2)2 + NH3 === NH4+ + NH2CONH NaNH2 + NH2CONH2 == NH2CONHNa + NH3 ,不能,遇水分解 第四题 4-1 HCOONa+2SO2+NaOH=Na2S2O4+CO2+H2O 降低水溶液的极性,会使易溶于水的产物——保险粉从混合溶剂里结晶出来 过滤 4-2 (O 原子外围电子略) 4 N2H4 4-3 2Zn+2NaHSO3+2H2SO3=Na2S2O3+2ZnSO3+3H2O 4-4 2Na2S2O4=Na2S2O3+Na2SO3+SO2 第五题 5-1、
COOH
70
208

277

1

HO OH

OH

3,4,5-三羟基苯甲酸

5-2、

HO OH

OH

吡啶催化脱羧

5-3、多羟基酚,易溶于水 5-4、被氧化 5-5、溶剂萃取法、离子交换法、膜分离法和金属螯合分离法(前两者成本较高,个别离子 不易去除, 而采用膜分离和金属螯合分离法相结合方法能有效地减少没食子酸中的金属离子 的含量) 第六题 6-1 [Kr]4d55s1 第四周期ⅥB 族 6-2 10.3g/cm3 68.0 % 6-3 正方体

6-4 2MnS2 + 9O2 + 12OH = 2MoO42 + 4SO42 + 6H2O
- - -

MoS2 + 6HNO3 = H2MoO4 + 2H2SO4 + 6NO 2NO + O2 = 2NO2 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 第七题 7-1 52.00 7-2 1 : 4 7-3 H2O 7-4 Cr2(CH3COO)4(H2O)2 7-5

第八题 8-1 反应为 Fe(s) + H2O(g) = FeO(s) + H2(g) Kp = p(H2)/p(H2O) = 1.49 因为 p(H2) = n(H2)RT/V p(H2O) = n(H2O)RT/V 所以 Kp = p(H2)/p(H2O) = 1.49 当气相中 n(H2) = 1mol 时,气相中还应有 1/1.49 即 0.67mol 的 H2O(g)存在以维持平衡, 故需通入 1.67mol 的 H2O(g)才能产生 1molH2(g)。 8-2 当 1.00molH2O(g)与 0.30molFe 反应时,将生成 0.30molH2(g),用于平衡的 n(H2O) = 0.30/1.49 = 0.20mol 所以,当 0.30molFe 完全反应时共需 0.30 + 0.20 = 0.50molH2O,现有 1.00molH2O(g), 故 Fe 可完全反应。此时体系组成为: H2(g):0.30mol; H2O(g):0.70mol; FeO(s):0.30mol;Fe:已不存在。 由于铁已全部反应完,体系未达化学平衡,气相中 p(H2)/p(H2O) = 0.30/0.70 = 0.43 仅表 示反应结束时它们的分压比。 8-3 当体系中有 0.80molFe 时, 加入 1.00molH2O(g)后, 显然不可能使铁全部反应, 设有 xmolFe 起反应,应当消耗 xmolH2O(g),同时生成 xmolH2(g),故有 x + (x /1.49) = 1 解得 x = 0.60mol 即有 0.60mol 的铁反应生成 0.60mol 的 FeO(s)。所以此时体系的组成为 H2(g):0.60mol; H2O(g):0.40mol; FeO(s):0.60mol;Fe:0.20mol。 第九题

第十题
NH2 H2N C O O C NH2

NH2 H2N C O O C NH2

H+

10-1

H2N



H2N

2 个尿素分子俘获 1 个质子 H+, 在尿素分子的 2 个氧原子间形成很强的氢键 O…H…O。 10-2 根据密度计算公式可得:

Z?

?N AV
M

?

1.66? 6.02?1023 ? (926.3 ?10?10 ) 2 ?1789 .8 ?10?10 384.31

?4
根据计算结果可知,一个晶胞中包含 4 个{[(NH2)2CO]2H}2SiF6,即一个晶胞中有 8 个脲 合质子[(NH2)2CO]2H+。 10-3 因为在氟硅酸脲晶体每 2 个尿素分子俘获 1 个质子 H+形成脲合质子[(NH2)2CO]2H+, 被 俘获的质子与 2 个尿素分子的 O 原子间形成很强的氢键 O…H…O,这就使得氟硅酸脲缓慢 地释放质子,而有效地抑制了下述反应的进行:H2SiF6(l) ? SiF4(g) + 2HF(g),从而能有效地 保持药效并减小腐蚀性。 第十一题

N4S4,10S + 4NH3
第十二题 12-1 LiCoO2+6C
充电 放电

N4S4 + 6H2S
Li1-xCoO2+LixC6

12-2 96500× 1000÷ 3600÷ 181=148 mAh· g-1 12-3

12-4 V=abcsin60° =0.4262× 0.3706sin60° =0.058244543nm3× 10 -22 23 m=(6.941+12.01× 6)/6.02× 10 =1.31231× 10 g -3 ρ=m/V=2.25g·cm

-23

cm3


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