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1、 1998年全国高中学生化学竞赛（决赛）理论试题 1998.1 郑州 共4页 11998年全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题第一题 环硼氮烷 B3N3H6是苯的等电子体，具有与苯相似的结构。铝与硼同族，有形成与环硼氮烷类似的环铝氮烷的可能。这种可能性长期以来一直引起化学家们的兴趣。近期报道了用三甲基铝Al(CH 3)32(A)和 2,6-二异丙基苯胺(B)为原料，通过两步反应，得到一种环铝氮烷的衍生物(D)： 第一步： A + 2 B = C + 2 CH4第二步： C D170oC + CH4请回答下列问题：(1) 分别写出两步反应配平的化学方程式(A, B, C, D要用结构简式表示)
2、。(2) 写出D的结构式。(3) 设在第一步反应中A 与过量的B完全反应，产物中的甲烷又全部挥发，对反应后的混合物进行元素分析，得到其质量分数如下：C (碳): 73.71 %，N(氮): 6.34 %。试求混合物中B与C的质量分数（%）。已知：相对原子质量： Al26.98 C12.01 N 14.01 H1.01第二题 热重分析法是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度的关系的一种实验技术。热重分析仪的基本构造由精密天平、程序控温加热炉和记录仪组成(图1) ；记录仪画出质量 炉温曲线, 即热重(TG)曲线图。 请回答下列问题：1. 图2为CaC 2O4H2O在N 2和 O2 中的热重曲线。
3、曲线表明，N 2和O 2气氛对三步分解反应有不同的影响。试分析其原因。2. 在试样质量没有变化的情况下，温度升高时，天平显示出试样重量增加，这种现象称为“表观增重”，其原因是什么?3. 电机在运转中的发热，导致所用漆包线表面漆膜发生热降解作用，绝缘性逐渐降低，并最终失效。实验表明：异氰酸酯树脂改性缩醛漆包线在恒温箱中热老化, 温度分别为393.0K、411.0K和453 .0K，寿命分别为20,000小时、5000小时和307.0小时, 此时漆膜重量均减少39.0 %；假定热降解机理不变且服从一级反应规律，试推算它在348.0K的正常使用温度下漆包线的寿命有多长? 热降解的活化能为多少 ?第三
4、题 苯氟布洛芬的结构式为 CHOF3。它是一种消炎镇痛药，用于治疗风湿性关节炎、弯曲性脊椎炎等；剂量小、作用快、疗效高。合成该药物是我国“七五”重点开发项目，已取得成功。下面是某研制人员以苄腈为起始原料设计出的合成路线：( 中需填入适当的系数 ) 图 1. 热重分析仪示意图图2. 热重 (TG)曲线 1998年全国高中学生化学竞赛（决赛）理论试题 1998.1 郑州 共4页 2回答下列问题：1. 写出在合成路线中的A至J所代表的试剂的化学式和产物的结构式；2. 画出苯氟布洛芬的对映异构体的构型式(用透视式或者平面投影式均可)，并用R、S标定手性碳原子的构型；3. 指出第(10)步反应属于什么反
5、应类型；4. 用系统命名法命名下面两个化合物:CH ONH CH N23 2(1) CHOF3(2)第四题 某地有软锰矿和闪锌矿两座矿山，它们的组成如下：软锰矿：MnO 2含量65%, SiO2含量约20%, Al2O3含量约4%, 其余为水分；闪锌矿：ZnS含量80%，FeS 、CuS、CdS含量各约2%，SiO 2含量约7% ，余为水份。科研人员开发了综合利用这两种资源的工艺，主产品是通过电解获得的锌和二氧化锰, 副产品为硫磺、少量金属铜和镉。生产正常时, 只需外购少量硫酸和纯碱, 其他原料则由内部解决。工艺流程框图如图3所示, 流程框图中每一方框为一种处理过程, 带箭头的线表示物流线。请
6、在阅图后回答下列问题：1. 写出图上标有阿拉伯数字的处理过程中发生的主要反应的化学方程式，并配平之。 2. 写出用字母A、B、C 、D、E 、F、G表示的物流线上全部物料的组分的化学式。3. 二氧化锰和锌是制造干电池的基本材料。电解二氧化锰的传统生产工艺主要为: 软锰矿加煤还原焙烧;硫酸浸出焙烧料;浸出液经净化后去电解,电解时在阳极上析出二氧化锰(阴极产生的气体放空),获得的二氧化锰经粉碎后为成品。电解锌的传统生产工艺主要为: 闪锌矿高温氧化除硫;焙烧渣用硫酸浸出;浸出液经净化后电解还原,在阴极获得电解锌(阳极产生的气体放空)。试从环境保护和能耗的角度对比新工艺与传统工艺，指出新工艺的特点,并
7、,3( 9) ( I)CH Br, TEANaOH(50%) 1 ( J)( 1)( 7) ( 6)( 5) 24F BNCH N2( 8)( ) ( G )252C H O, Zn,al2CH N ,Cu,( F)HCl23 CH NCH ON ( 4)( E)( D )( 3)( C )( B )( A )( 1)2CH NCHOF3 ()( 2)NaO2HBF4O3H2S4 l3OH, C51ONFe, H2ON4Cl2O2N1AD2 3EB GC5Na2CO34 MnO2ZF 1998年全国高中学生化学竞赛（决赛）理论试题 1998.1 郑州 共4页 3简单评述之。第五题 1,5-二(
8、2-羧基苯)-3-苯甲 (简写BCPF)的结构简式如右所示，是新近合成的Cu 2+ 的良好显色剂。已知它与Cu 2+形成的配合物的最大吸收波长为560nm。配合物溶液的吸光度值A与配合物的浓度 c(配合物)成正比，即A = kc(配合物)。为确定BCPF与Cu 2+配合物的组成、稳定性以及溶液pH值对配合物稳定性的影响，实验得到下面两条曲线：曲线1：溶液吸光度A随Cu 2+总浓度c(Cu 2+)和BCPF总浓度c(BCPF)变化的曲线(图4)：各溶液的pH值相同, 改变c(Cu 2+)和c(BCPF),且使c(Cu 2+)+ c(BCPF) = 2.010-4 mol/L, 测定各吸光度值。以
9、吸光度A对Cu 2+总浓度c(Cu 2+)、BCPF总浓度c(BCPF)作图（图4）。曲线2： 配制一系列c(Cu 2+)、c(BCPF )相同而pH值不同的该配合物溶液, 测定各溶液的pH值与在560nm的吸光度值的关系, 以A对pH作图（图5）。图5. 曲线2请回答：1. 确定在配合物中Cu 2+与BCPF的物质的量之比(摩尔比)，给出判定依据。2. 说明 pH值对该配合物稳定性的影响，分析其原因。3. 计算曲线 1的实验条件下该配合物的表观稳定常数K 稳 。第六题 麻黄素又称麻黄碱，是我国特产的中药材麻黄中所含的一种生物碱。天然麻黄素是一种左旋体，经我国学者确定，其结构如右：麻黄素的合成
10、路线为：1. 用Fischer 投影式分别写出化合物A、B、C、D 的旋光异构体。2. 按此路线合成出的产物D是否具有旋光性? 简述理由。3. 指出化合物D 的各种旋光异构体间的关系( 对映体、非对映体) 。4. 写出化合物C 的各种旋光异构体的最稳定构象 (用Newman式表示) 。CNHNCOHCOH图4. 曲线1HNHC3C3C6H5O()-麻黄素 C6H +H32OlAlC3Br2CH3OCH3N2CH2/PdD 1998年全国高中学生化学竞赛（决赛）理论试题 1998.1 郑州 共4页 4第七题 黄铜矿是最重要的铜矿，全世界约三分之二的铜是由它提炼的。回答下列问题：1. 图6为黄铜矿
11、的晶胞, 计算该晶胞中各种原子的数目，写出黄铜矿的化学式。2. 在黄铜矿晶胞中, 化学和空间环境都相同的硫原子、铁原子、铜原子各有几个?在黄铜矿晶胞中含几个结构基元(周期性重复的最小单位)? 每个结构基元代表什么?3. 在高温下，黄铜矿晶体中的金属离子可以发生迁移。若铁原子与铜原子发生完全无序的置换，可将它们视作等同的金属原子，请画出它的晶胞。每个晶胞中环境相同的硫原子有几个?4. 在无序的高温型结构中，硫原子作什么类型的堆积，金属原子占据什么类型的空隙，该类型空隙被金属原子占据的分数是多少?5. 实验表明，CuGaS 2 和 Cu2FeSnS4 与黄铜矿的结构类型相同，请据此推测黄铜矿中铜和
12、铁的氧化图6. 黄铜矿晶胞（ a = 52.4pm， c = 103.0pm） 1998年全国高中学生化学竞赛（决赛）理论试题 1998.1 郑州 共4页 51998 年全国高中学生化学竞赛（决赛）理论试题答案与评分标准第一题 (评判分: 共 11 分)(1) (3 分) 3NAlCH: Al (CH ) + 2NH232 NHAl(C )32+2CH4223 Al(CH)NH: 3 170C +6 CH42(2) (3 分) 环铝氮烷的衍生物 D 的结构式如下：CH3AlNNAlAlN3CH3H C(3) (5 分)设: 混合物中 2,6-二异丙基苯胺和化合物 C 的质量分数分别为 X1和X
13、2；C j、H j、N j、Al j分别表示化合物 j 中含 C、H、N、Al 的原子数；M j表示化合物 j 的分子量；则：编号 j 化合物 分子式 Cj Hj Nj Alj 相对分子质量 Mj1 2,6-二异丙基苯胺 C12H17NH2 12 19 1 0 177.322 C C28H48N2Al2 28 48 2 2 466.74根据题意可列出下列二元一次方程组：12 +28 =0.737117.32 46.74 12.011 +2 =0.63417.32 46.74 14.01XX XX1 21 2. . .解上述联立方程组可求得： X 1= 0.175 ， X 2= 0.825答：混
14、合物中 2,6-二异丙基苯胺、化合物 C 的质量分数分别为 0.175、0.825。 1998年全国高中学生化学竞赛（决赛）理论试题 1998.1 郑州 共4页 6评分标准: 全题评判分: 共 11 分. (1) 评判分: 共 3 分，其中第一步反应为 1 分, 第二步反应为 2 分, 没用结构简式表示的不给分, 未配平、但方程中各化合物结构简式写对的, 第一步扣 0.5 分, 第二步扣 1分；(2) 评判分: 3 分(3) 评判分: 共 5 分, 写对求解联立方程组得 3 分, 方程结果 X1、X 2各占 1 分,全对得 2 分, 错一个扣 1 分；用百分数表示者, 只要正确不扣分, 结果数
15、字有效位数不正确者, 每个结果扣 0.25 分。第二题 (评判分: 共 18 分)1. (评判分: 6 分)第一步反应为 CaC2O4H2O 脱水反应, N 2和 O2对反应无影响, 所以热重曲线相同(2 分)；第二步反应为 CaC2O4的分解,由于 CO 在 O2中氧化放热,使温度升高,加快了反应速率,所以在较低的炉温下 CaC2O4即开始分解(2 分)；第三步反应为 CaCO3 的分解,N 2和 O2对反应无影响,但由于第二步反应分解速率不同,使所生成的 CaCO3有所不同,所以曲线有差异(2 分)。2. (评判分: 2 分)由于温度升高时试样周围气体的密度减小,造成浮力减小,故出现表观增重(2 分)。3. (评判分: 10 分)一级反应: ln C0/C = k t
