化学奥林匹克竞赛培训试题及答案2011-1-2

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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2 (时间:3小时 满分:110分) 题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 共 满 分 16 6 15 8 10 15 10 9 9 4 8 110 得分 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) SF4 Fe(CO)5

画出分子空间结构

指出中心离子杂化方式 sp3d dsp3

指出离子中的对称元素

C2 2V C3 3C2 3V h S3

1-2 已知电对ө(A/A)>ө(B+/B)>ө(C2+/C),比较还原剂的还原能力。(2分) C>B>A

1-3 写出SiF4与SiCl4水解的化学方程式。(2分)

FeCOCOOCOCCOS

F

FFF 3SiF4+4H2O=H4SiO4+2H2[SiF6] SiCl4+4H2O=H4SiO4+4HCl

2、EDTA的4个酸常数分别为1.0102、2.1103、6.9107、5.51011。0.020 mol/L 20.00 mLNa2H2Y溶液用同浓度的CaCl2溶液进行滴定,滴定到终点时,溶液的pH值变化了多少?已知K稳(CaY2)=5.01021。(6分) 滴定前:两性物质,K1=2.1103、K2=6.9107。c=0.020 mol/L。 [H+]={K1(K2c+Kw)/(c+K1)}1/2 =3.62105。 pH=4.44 滴定后:Ca2++H2Y2==[CaY]2+2H+ 设平衡时[Ca2+]=x mol/L。 x x 0.010x 0.0202x+3.62105 该反应平衡常数Kө=K稳(CaY2)K3K4=1.9105 x=4.6106 故[H+]=0.020 mol/L,pH=1.70 pH=2.74

3、 将CoCl2、KCl、KO2于液氨中放置一天,得到一红色晶体A和棕黄色晶体B,A和B的元素分析结果见表1,吸收光颜色、波长与互补色之间的对应关系见表2。

表1:A和B的元素分析 物质 Co N H

A 26.55% 28.40% 5.86% B 23.69% 28.16% 6.08%

表2:吸收光颜色、波长与互补色之间的对应关系 波长 ( nm ) 和吸收的颜色 补色 400 (紫) 黄绿 450 (蓝) 黄 490 (蓝绿) 橙 500 (绿) 红 570 (黄绿) 紫 580 (黄) 蓝 600 (橙) 蓝绿 650 (红) 绿

实验1:0.8182 g化合物A溶于100.0 g水配成溶液,将该溶液等分成两份,一份加过量AgNO3溶液得到0.5284 g白色沉淀;另一份测得其凝固点为0.1714 oC。已知水的凝固点降低常数为1.860 kg.K.mol1。

实验2:质谱结果表明B的分子量比A大53.492。晶体结构测得A中O-O键长为132 pm,B中O-O键长为131 pm。 实验3:0.8256 g化合物B的100 mL水溶液经过H—型阳离子交换树脂,得到 的溶液用0. 2120 mol/L的NaOH溶液进行滴定,消耗NaOH溶液39.14 mL。 3-1 已知A、B均为八面体构型,写出A、B的化学式。(4分) 根据元素分析得到 A:Co:N:H=2:9:26,设为Co2N9H26ClxOy, 35.45x+16y=39.19258.9326.55=173.97 x=4, y=2 即A为Co2N9H26Cl4O2, 经实验测定外界有4个Cl,凝固点降低实验证实分子量,故A的化学式为: [Co2(O2)(NH3)8(NH2)]Cl4 根据元素分析得到B为Co2N10H30Cl5O2,由于O-O参与配位,配离子带5个正电荷,故外界有5个Cl。 故B的化学式为[Co2(O2)(NH3)10]Cl5

3-2 写出合成A、B的化学反应方程式。(2分) 6CoCl2+5KO2+3KCl+30NH3=4K2O+3Co2(O2)(NH3)8(NH2)Cl4+3NH4Cl 6CoCl2+5KO2+3KCl+30NH3=4K2O+3Co2(O2)(NH3)10Cl5

3-3 画出A、B的可能结构。指出A、B中Co的氧化态、杂化方式、核外电子构型。(7分)

A、B中Co的氧化态均为+3,杂化方式均为d2sp3,核外电子构型均为[Ar]3d6。 3-4 物质A的分裂能为多少kJ/mol?NA=6.021023 mol1,h=6.631034 J·s,c=3.00108 m·s1。(2分) 239 kJ/mol

H3NCoNH3

NH3OOCoNH3NH3NH2H3NH3NH3NCoNH3NH3H3NNH3ONH3OH3NNH3NH3CoH3N5+H3N+4 4(8分)分别将金属A与B加热熔化后,在大气中自然冷却,A与B的冷却曲线如右图所示。 (1) 请根据右图曲线估读出A和B的熔点温度; (2) 若在金属B中加入少量金属A,加热熔融后在大气中自然冷却,请在右图中示性的画出该体系的冷却曲线,说明理由; (3) 若将A作成纳米材料,其熔点将怎样变化,并请说明理由; (4) 用高分辨电子显微镜测得纳米金属A的平均粒径为2.34 nm,已知金属A的密度为8.642 g cm3,原子量为112.4, 请估算平均每颗纳米A所含原子个数,并指出该纳米金属是否为满壳球堆积(注:满壳堆积符合幻数规则:Nn = 10n2 + 2) 答案: (1) 熔点A:596K,B: 546K (估读误差±2K; 2’ (2) 曲线在B下面(熔点低于B),当B溶剂中含有A时,其凝固点(熔点)会下降;2’ (3) 若将A作成纳米材料,其熔点将下降,因为纳米材料中露在表面的原子较多,金属键少于大块晶体,晶格能会降低。2’

(4) 310343MLrN , 2’ 当n = 4时, N = 1 + 12 + 42 + 92 + 162 = 309 ,基本符合满壳堆积。2’ 5\由甲苯、苯及必要的原料和试剂制备间苯甲酰基甲苯,再由间苯甲酰基甲苯合成消炎镇痛药酮基布洛芬(Ketoprofen)。(10分) O

COOHCH3

答案:

024681012141618400450500550600650T/K

t/min

AB CH3

HNO3

H2SO4

Fe,HClCH3

NH2

Br2CS2NaNO2HClCH3N2ClBrH3PO2

CH3

BrMg无水乙醚CO2(1)(2)H3OSOCl

2

CH3

COClAlCl3

O

CH3

OCOOHCH3OCH3NBS光OCH2BrNaCNOCH2CNEtOCOOEtNaOEtOCHCNCOOEtCH3INaOEtOCCNCOOEt

CH3H3O

(酮基布洛芬) 6、以下是维生素A合成的一种重要方法:

O+HCCHNH2/NH3(l)(1)(2)HAZn-CuOHB

Br

C

O(1)EtOCCMgBr

(2)H

DH2/Pd-BaSO4OH

OEtE

CHOCH3COCH3F

H2SO4G

(1)CH3CH2COOEt/EtONa

(2)H

H

(2)H

(1)BrMgCCCCHH3CCH2OMgBrIH2/Pd-BaSO

4J

(1) Ac2O

(2)I2/PhH(3)H3O

K

Ba(OH)2

(1)写出上述反应中英文字母所代表的中间产物及反应试剂的结构式。(11分) (2)写出E→F的反应名称及F在硫酸作用下转变成G的反应机理。(4分)